各向异性介质的矢量波场分离与应用

针对裂缝各向异性介质,本文提出一种非正交假设下的矢量波场分离方法.本文首先对多分量地震勘探中常见的波型泄漏现象进行了数学描述,提出在纵、横波波场分离的同时应该考虑恢复纵、横波的矢量振幅.为了对裂缝方位角与各向异性系数进行定量预测,本文将矢量波场分离拆分成三个步骤来实施：第一步,用Z、R两分量的仿射坐标系变换分离ZR平面内的P波投影与SV波;第二步,用ZR平面内的P波投影与T分量的仿射坐标系变换分离P波与SH波;第三步,用纯净的SV波与SH波的成像剖面分离快慢横波,并预测裂缝发育参数.模型数据与实际数据的试验结果表明,本文提出的纵、横波波场分离方法能够获得完整的矢量振幅信息,并提供裂缝预测的精度.

     

裂缝诱导各向异性双孔隙介质波场传播特征

基于裂缝诱导各向异性和双相介质理论,对裂缝诱导的具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）双孔隙介质的本构关系进行了研究,与等效连续介质模型相结合,综合考虑裂缝系统和基质孔隙系统的两种孔隙度和两种渗透率参数,得到裂缝诱导HTI双孔隙介质的等效孔隙度和等效渗透率,进而得到介质的运动平衡方程;并进一步推导出介质的一阶速度-应力方程.采用交错网格高阶有限差分法对模型进行了数值模拟,结果揭示了介质中两套系统的存在对其波场传播特征的影响,为进一步研究实际地球介质的波场特征奠定了基础.     

基于射线追踪的微地震多波场正演模拟

对于微地震正演模拟,本文以射线追踪的原理为基础,对两点间的射线追踪问题进行了研究,应用二分算法、改进二分算法和微变网格算法对水平层状匀速模型、弯曲层状匀速模型和复杂地质模型进行射线追踪,使得计算效率和适用范围都得到了很大的改善.文中对每种算法误差范围和计算效率进行了对比验证,对于不同的地质模型,选用合适的算法才能在计算速度和精度上得到双重保证,最后正演模拟了多波三分量记录.在模型建立上引入了超薄层概念,并在前人模拟的直达波、透射波、反射波基础上拟了折射波,使正演模拟的多波场信息更丰富.文中的应用实例及模型结果表明:与二分法相比,改进二分法能够对弯曲界面进行射线追踪,并能保证结果的精度.弯曲层状模型中,改进二分法与微变网格法相比计算速度有显著提高,能够应用到资料的反演中.     

各向异性介质中Ⅲ型裂缝的动力分析

本文应用Green函数法求解各向异性介质中Ⅲ型裂缝的扩展问题。文中首先推导了各向异性介质中的Green函数,然后利用它求解了各向异性介质中Ⅲ型半无限长裂缝的扩展问题。文中并计算了裂缝尖端的应力分布和裂缝表面上的位移。     

玉树地震震源区Pg波方位各向异性及其意义

地壳介质中,特别是上地壳广泛存在着微裂隙,如果这些微裂隙定向排列,在宏观上就形成了各向异性介质,当地震波通过时就会产生特殊的现象,对剪切波而言就会发生横波分裂,对P波而言则会看到随方位的变化.利用玉树地震的余震数据,通过层析成像的方法研究震源区附近P波速度的横向变化和方位各向异性变化,探讨微裂隙的分布及意义.     

地震三维矢量反射波场

三分量反射地震的本质是三维矢量反射波场.与应力有关的岩体内部细结构是导致三维矢量反射波场的普遍原因.本文讨论三维矢量反射波场所涉及的理论方法、数据处理、观测解释及介质信息提取等问题,总体格架是通过我国自主创新发展从原构造成像提升到构造-岩体内部细结构的复合成像.     

微地震方法的裂缝监测与储层评价

在油田水力压裂微地震事件定位结果的基础上,结合有效微地震事件的时空分布、震级大小、地震矩、震源半径、应力降和b值等地震学参数进行综合研究,并结合研究区域的地质背景和测井资料对水力压裂诱发的裂缝网络进行几何形态分析和应力解释.本文提出的微地震综合分析解释方法可对压裂后储层物性进行综合评价,有利于对储层改造效果进行预测,对油田的水力压裂施工具有指导意义.

     

基于地震正交各向异性的裂缝介质岩石力学建模研究

岩石力学模型是描述地层原地应力状态的基础,而常规各向同性模型难以刻画地层本征横观各向同性(VTI)和天然高角度裂缝的耦合作用,建立更为准确的正交各向异性模型变得尤为重要.本文利用VTI介质中发育单组垂直缝的Schoenberg裂缝等效模型,简化了一般正交各向异性介质的表征参数,推导了由背景VTI介质弹性参数和裂缝参数的各向异性杨氏模量、泊松比和水平地应力的精确方程.借鉴Thomsen弱各向异性近似思路,舍去裂缝弱度参数高阶扰动项,推导了正交各向异性介质岩石力学近似方程,由裂缝弱度表示的近似方程更为直观地反映了裂缝对背景介质力学性质的影响,杨氏模量和泊松比值随裂缝法向弱度的增大而显著减小.选取页岩实验数据进行数值实验,结果表明本文方程与实际物理规律相吻合,随裂缝弱度的增加,形成相同应变所需的水平地应力值降低,且近似方程与模拟结果相对误差小于5%,有助于提高岩石力学参数估算和地应力预测精度.     

地壳介质弹性、电性各向异性理论及对地震过程的联合解释

本文共分 1 0章 :第 1章为引论 ;第 2～ 6章为基础理论 ;第 7～ 1 0章为应用研究。主要研究内容可分为 5个方面。1 )第 1章引论部分综述了地壳介质各向异性现象和分类 ,从发展沿革、理论方法及成果、存在的问题等几个方面分别论述了地壳介质弹性各向异性和电性各向异性。在此基础上提出了本文的研究思路和主题 :将地震学中的S波分裂法与电法中的大地电磁测深法联合起来解释地震过程中的各向异性动态特征与发震应力场的关系。围绕这个主题设定了 2个核心 :一是建立地壳介质电性各向异性微观模型 ;二是基于 EDA(广泛扩容各向异性 )裂隙模型…     

各向异性弹性波场的有限元数值模拟

研究了各向异性弹性波有限元正演系统的精度和效率问题，提出了一种透射加衰减的组合人工边界方案（吸收边办条件），它对各向异性波具有较好的吸收效果，并且有较好的稳定性能，均匀TI介质中的模拟获得了非常清晰的波场快照，其波场特征与理论分析能够准确吻合，各向异性介质模型的地表地震记录表明，各向异性波炮集记录在波的类型、同相轴形态、能量分布和相位等方面与各向同性波都有很大差别。     

基于电场矢量波动方程的三维可控源电磁法有限单元法数值模拟

从可控源电磁法的基本原理出发,推导了基于电场矢量波动方程的三维边值问题,利用广义变分原理,把边值问题转换为变分问题,并引入散度条件,避免了伪解的出现,使有限元计算在理论上更加完备.在准静态近似条件下,把水平电偶极子在空中和大地的远区电场闭合表达式作为有限元计算中的区域外边界条件,解决了边界条件加载的困难;把应用于地震模拟中的伪delta函数引入到可控源电磁法中的三维有限元模拟中,消除了源点的奇异性,提高了方程组的稳定性.通过对均匀大地和层状介质模型的模拟,检验了程序的正确性,并对典型的地质体模型进行了数值模拟,分析了其变化规律.     

基于电场总场矢量有限元法的接地长导线源三维正演

电磁场数值模拟的背景场/异常场算法是三维正演的有效策略之一,优点为采用解析法计算电磁场背景场代替场源项、克服了场源奇异性,缺点为不适用于发射源布置于起伏地表或背景模型复杂的情形.总场算法是直接对电磁场总场开展数值模拟,其难点是有效加载场源、保证近区与过渡区数值解精度.本文以水平电偶源形式分段加载接地长导线源,并以电场总场Helmholtz方程为矢量有限元法控制方程,实现了基于非结构化四面体网格剖分的接地长导线源频率域电磁法三维正演.通过与均匀全空间中水平电偶源产生的电场解析解对比,验证了本文算法的正确性,并分析了四面体外接圆半径与其最短棱边的最大比值和四面体二面角最小值对数值解精度的影响规律.通过与块状高导体地电模型的积分方程法、有限体积法和基于磁矢量势Helmholtz方程的有限元法数值解对比,进一步验证了本文算法正确性,同时说明了非结构化四面体网格能够更加精细地剖分电性异常体,利于获得精确数值解.     

全球地震各向异性数据汇编及相关研究综述

地震各向异性是我们了解地球内部结构及其演化过程的重要信息之一,同时为岩石圈及其下部地幔在过去和现在相当长时间范围内的变形特征提供了关键性的约束.Schutt和Fouch及Wiistefeld等分别于2001和2009年对地震各向异性数据进行了汇编.本文在此基础上,收集了最新的相关观测数据,并对其进行了建库处理,数据收集过程中,我们更加注重原始数据中关于地震震源深度和震级等方面的参数收集,这些地震各向异性的观测数据,基本覆盖了NUVEL-1A模型中除可可斯和斯科舍板块以外的13个板块.这些地震各向异性数据尽管来源不同,数据质量参差不齐,给我们进行统一数据汇编带来了一定的困难,但很显然,作为基础数据,其汇编与统计分析工作还是很有意义的.相关的研究工作已经表明,地震各向异性可以用来反映俯冲带流动场的主导因素,我们对这些汇编数据的初步统计分析也显示,地震各向异性与全球板块运动及应力场特征之间均存在着较好的相关性.尽管在板块与板块间的边界带,尤其是俯冲带地区,其相关性相对较差,这可能是由于板块俯冲机制的复杂性及上地幔中固态岩石层与软流层相对非定向流动的复杂性造成的.     

各向异性标准化方差计算重磁源边界

在重磁源边界定位方法中,传统的梯度方法易受干扰的影响使计算的边界混乱,而且在弱异常处由于叠加异常的影响很难识别场源边界.本文首先利用坐标旋转构造了各向异性高斯函数,提出了各向异性标准化方差计算重磁源边界的方法.理论分析与模型实验详细阐明了该方法的数学含义,并通过干扰分析验证了方法的稳定性与有效性,结合中扬子地区航磁异常处理实例,表明通过计算各向异性标准化方差,可以有效地确定重磁源边界,尤其对微弱异常能够实现较好的边界定位,计算的边界分辨率高且信息丰富,有利于资料的综合解释.     

Observation and analysis of frequency-dependent anisotropy from a multicomponent VSP at Bluebell-Altamont field, Utah

In this paper, we present results from the analysis of a multicomponent VSP from a fractured gas reservoir in the Bluebell-Altamont Field, Utah. Our analysis is focused on frequency-dependent anisotropy. The four-component shear-wave data are first band-pass filtered into different frequency bands and then rotated to the natural coordinates so that the fast and slow shear-waves are effectively separated. We find that the polarisations of the fast shear-waves are almost constant over the whole depth interval, and show no apparent variation with frequency. In contrast, the time delays between the split shear-waves decrease as the frequency increases. A linear regression is then applied to fit the time-delay variations in the target and we find that the gradients of linear fits to time delays show a decrease as frequency increases. Finally, we apply a time-frequency analysis method based on the wavelet transform with a Morlet wavelet to the data. The variation of shear-wave time delays with frequency is highlighted in the time-delay and frequency spectra. We also discuss two mechanisms giving rise to dispersion and frequency-dependent anisotropy, which are likely to explain the observation. These are scattering of seismic waves by preferentially aligned inhomogeneneities, such as fractures or fine layers, and fluid flow in porous rocks with micro-cracks and macro-fractures.     

基于随机反传和筛选模型的微震逆时定位成像

对于常规的逆时定位成像方法,成像结果中强震源的成像值通常远大于并且会掩盖弱震源;同时,成像结果中假象的压制与消除也一直是该技术中颇受关注且比较难解决的问题.对此,本文结合了混合成像条件与高通滤波,从图像对比度的角度加强定位成像效果.提出了反传检波点随机选择的方法,通过重复进行随机选择与随机分组,从而得到不同震源的、包括一些冗余在内的更多信息,通过对信息的融合以提高定位可靠性.提出了筛选模型的概念,将成像过程中各点的波场反传序列引入震源判断标准,构建函数以大致量化震源存在的可能性,结合阈值,构造出由0和1组成"筛选模型",对成像结果进行通过性选择,以此消除假象并提高震源识别的正确性.通过简单模型和复杂模型,验证了本文提出方法的有效性以及对各类干扰因素的适应性与抵抗性.     

于桥水库风季流场的计算与分析

本文依据水流运动的基本理论,并考虑风对水体的剪切作用,应用改进的移步ADI法,建立了风作用下流场的数值模似系统,其结果与连续四年的实测资料验证相吻合。计算预报了于桥水库三个典型水文年定常风不同风速、风向的流场,并由计算机绘制出彩色流场图。文中还针对计算应用成果进行了分析。     

板块运动与地震各向异性及应力场的相关性统计分析

利用收集到的各种来源共计7 959组的地震各向异性观测数据和21 750组应力场数据,结合板块绝对运动模型计算给出的各板块的运动规律,分别统计分析了板块运动与地震各向异性及应力场的相关性,并对板块运动对地震各向异性及应力场特征产生的影响进行了分析． 统计结果表明,阿拉伯、 加勒比、 胡安德富卡、 北美、 纳兹卡、 太平洋和南美板块上地震各向异性与板块运动均具有较好的相关性,而非洲、 南极洲、 澳大利亚、 欧亚、 印度和菲律宾板块上二者的相关性则相对较差. 讨论分析发现,板块运动拖动软流圈流动、 橄榄岩晶格优选方位、 化石各向异性和地幔流动或岩石圈流动等因素均在一定程度上控制并影响着地震各向异性与板块运动的一致性． 而板块基底拖曳力、 洋脊推力、 浮力作用和碰撞及俯冲作用等多种因素共同制约了板块运动与应力场的相关性,使得非洲、 可可斯、 欧亚、 胡安德富卡、 北美、 纳兹卡、 菲律宾和南美板块上二者的相关性较好,其它板块上其相关性则较差． 对于俯冲带地区,由于俯冲机制的复杂性和软流圈、 岩石圈地幔流动方向的不确定性,其板块运动与地震各向异性及应力场的相关性图像表现复杂,需要结合具体的俯冲带构造进行近一步研究．     

水平井测井解释技术综述

水平井的大规模钻井和应用是二十世纪后期石油工业的一个亮点.水平井技术在新油田开发和老油田调整挖潜上成效显著,它可降低勘探开发成本、大幅度提高油气单井产能和采收率等.回顾了水平井及水平井测井解释发展历史,比较了垂直井和水平井测井及解释评价上的异同,分析了水平井测井环境以及测井解释所面临的问题,简述了一些水平井测井数据处理方法及综合解释中应注意的问题,最后根据我国目前的水平井测井解释现状分析了存在的问题,提出了今后发展的思路：以跟踪国外和创新发展国内水平井解释技术为目标,开展复杂条件下各种测井方法的正反演研究,研究各种环境影响因素的校正方法,注意多学科的交叉综合,结合垂直井测井解释经验和水平井测井的特点提高水平井测井解释水平.     

基于周向磁场有限元方法的双侧向测井影响因素分析

电流线分布是评价双侧向测井仪器探测性能的一种辅助手段.通常采用基于电位的有限元数值模拟方法,通过对电位的微分获得电流线的分布,这种处理方法引入了额外误差.为解决此问题,本文提出了一种基于周向磁场强度的有限元方法,通过对视电阻率和电流线的数值模拟验证了新方法的正确性,且新方法在计算电流线方面优于电位法.在此基础上,针对泥浆低侵和高侵两种情况,模拟了深浅侧向测井的视电阻率响应和电流线的分布,分析了侵入带对双侧向测井响应的影响规律.