HTI型煤层裂缝参数的地震AVOA响应正演模拟

裂缝是控制煤层渗透性的关键因素,关乎着煤层气勘探开发的成败。为此,聚焦HTI型煤层裂缝参数的地震AVOA响应机制开展研究。依次采用Mori-Tanaka模型和Brown-Korringa各向异性流体替换理论模型,计算含垂向干裂缝和流体饱和裂缝煤层的等效弹性模量。基于煤层裂缝的岩石物理表征和HTI型煤层模型的正演模拟,分析裂缝参数的地震响应特征。结果表明：裂缝密度变化引起水平向纵、横波速度和各向异性系数,以及煤层顶界面各向异性梯度项变化显著;水平向纵波速度、各向异性系数ε⁽(v))主要受裂缝孔隙度控制和影响,而横波速度、各向异性系数γ⁽(v))、δ⁽(v))以及煤层顶界面各向异性梯度项对裂缝孔隙度和纵横比变化均敏感;入射角大于0时,随着入射角或裂缝密度增大,煤层顶界面P-P波反射系数和煤层反射复合波最大正振幅方位各向异性增强,且当方位角为0时,裂缝密度变化引起的P-P波反射系数和煤层反射复合波最大正振幅变化显著。因此,分析并厘清HTI型煤层裂缝参数地震AVOA响应机制有助于为煤层裂缝的地震探测提供理论支撑。     

沙漠覆盖区煤层的地震勘探及效果

具有经济价值的可采煤层厚度与地震波波长相比,可视为薄层。薄层反射波一般在常规地震时间剖面上是不易识别的。对煤层而言,其厚度虽薄,但由于它与顶、底板岩层波阻抗差异较大（反射系数在０．３以上）,煤层反射在地震时间剖面上通常呈突出的优势强波,这就为用地震法直接勘探煤层提供了基础。本文讨论了沙漠覆盖区用地震法勘探煤层,即在沙漠覆盖区,利用地震信息预测煤层厚度变化、煤层分岔合并带、煤层火烧边界、煤层冲刷带的方法,并结合实例论述其效果。     

地震反演技术在煤田勘探中的应用探讨

煤炭企业对地质安全保障的期望越来越高,特别是对查清煤层赋存形态、构造、煤层厚度、煤层顶底板条件、岩浆岩侵蚀范围等方面的要求已远超规范。以岩心、测井为约束条件的波阻抗反演,可有效提高目标地质体的预测精度。Jason反演所导出的结果是一宽频带的反射系数序列和宽频带的波阻抗数据,同时加入了低频分量,使反演结果能正确地反映地层变化规律。实例表明,在波阻抗剖面上,不仅可以预测出煤层厚度的变化趋势,而且可以反映煤层夹矸及围岩的变化规律及煤层受岩浆岩侵蚀的范围。     

薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响研究

为研究薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响,以地震勘探中λ/4薄层范围内含煤地层为研究对象,建立围岩岩性、厚度与结构变化三类模型,基于薄层反射系数谱理论中Brekhovskikh方程,计算并总结围岩变化对煤层AVO曲线、属性及道集的影响。研究结果表明:λ/4范围内围岩岩性变化会对煤层AVO响应产生显著影响,其中顶板为砂岩会使得煤层AVO截距和梯度属性明显增大,顶板为泥岩会使得煤层AVO截距和梯度属性增大,且顶板岩性不同,对应的煤层AVO道集特征也会发生变化;λ/4范围内围岩互层结构和厚度变化会对煤层AVO响应产生一定影响,但是影响较小,其中围岩互层结构的变化会使得煤层AVO道集特征产生变化,围岩厚度的变化会使得煤层AVO截距属性产生变化;基于界面型的Zoeppritz方程不适用于薄互层含煤地层的正演模拟,应选取更适用于薄互层的Brekhovskikh正演方程或者其他模拟方法。      

油气界面上的法向反射系数频散特征研究

地震波在地下介质传播时流体对波的传播有很大影响,利用孔隙介质中的平面波反射系数可以较好的进行描述。本次研究采用基于渐近分析理论的法向反射系数渐近方程,通过建立上层饱和含油、下层饱和含气和上层饱和含气、下层饱和含油的砂岩可渗透孔隙介质模型,开展反射系数频散特征研究,对比分析基于等效介质、孔隙介质和渐近分析三种理论在饱含油气可渗透分界面上法向反射系数频散特征,并对比分析基于孔隙介质和渐近分析理论的反射系数频散对渗透率的敏感性。研究表明:在地震频带(0～100 Hz)内,该反射系数渐近方程在上层饱和含气、下层饱和含油可渗透界面上反射系数增加15%,变化明显;当渗透率从低渗透率到高渗透率时,其反射系数增加12%,也有明显变化。从而可以用来识别上层饱和含气、下层饱和含油可渗透界面。因此,基于孔隙介质渐近分析的反射系数方法可用于研究饱含油气可渗透界面上反射系数频散特征,从而为油气识别提供了很好的理论和依据。     

基于常规炮检距地震数据预测黄陵矿区煤层气富集区

常规AVO技术预测煤层气,一般需要炮检距大于1.5倍煤层埋深。通过对黄陵矿区常规地震数据进行AVO异常分析,发现黄陵矿区具备明显煤层气AVO异常,而且在最大偏移距为煤层埋度1.11倍、入折射平均角为29°左右时,该区二号煤层顶板反射界面反射系数对入折射平均角的梯度达到最大值(0.1680)。由此认为叠前地震资料的最大偏移距只要接近、等于或略大于目的层深度,就足以反映振幅随偏移距的变化特征,即足以满足该区煤层气AVO反演对地震资料偏移距的要求。通过对常规地震资料的精细处理,对该区煤层富集区进行预测。黄陵矿区AVO异常解释主要基于垂直反演剖面和顺层反演切片,以此圈出约1.6km2、呈近南北向条带状分布的煤层气(瓦斯)富集区。截至2013年底,在生产巷道掘进过程中,已发现14处瓦斯涌出点与预测结果一致。     

AVO数据反演中确定P波反射系数及其实质的一种简单的近似方法

本文作者导出了将平面Ｐ波反射系数做为射线参数函数的一种近似公式。它表明在非正常入射角时，Ｐ波反射系数主要受两个参数的控制：（１）Ｒｆ：流体－流体反射系数（如，两种介值中Ｓ波速趋于零时的反射系数）。（２）△μ／ρ：剪切波模量与平均体密度之比。而且还有由Ｒ．Ｂｏｒｔｆｅｌｄ和Ｒ．Ｓｈｕｅｙ给出的关于Ｐ波反射系数的其他公式可用来确定这个近似公式。作者还提供了数字例子以证明其公式的正确性。对于反射系数使用     

电反射系数法确定岩溶裂隙带的地质效果

对直流电测深曲线作电兵射系数转换,可以获得视电反射系数K,似直电阻率ρ_z和K的微分值K_D。因为视反射系数K与电性界面的真反射系数K_ij之间存在简单对应关系,所以K单支曲线及等值线断面、平面图均对电性差异较大的地层分界面有非常清晰的反映。本文主要介绍在山东滕南测区用电反射系数K资料,解释奥灰埋深、断层和圈定岩溶发育带所取得的显著地质效果。     

双重孔隙介质中P1波在自由边界上的反射

对双重孔隙介质波动中的体波及P1波在半空间自由透水和不透水边界上的反射问题进行了详细的理论求解。通过数值计算,对双重孔隙介质中4种体波的弥散和衰减特性,以及不同边界上反射波振幅反射系数随P1波入射角和频率的变化进行了分析。结果表明：（1）P1、P2、P3和S波均具有弥散和衰减特性,P1波传播最快而衰减最慢,P3波传播最慢而衰减最快;（2）随着入射角的增大,反射P2、P3和S波的振幅反射系数均先增大后减小,反射P1波则先减小后增大,且边界透水条件对反射P2和P3波的振幅反射系数影响显著,对P1和S波的影响较小,但透水和不透水边界下振幅反射系数随入射角的变化趋势一致;（3）反射P2、P3波的振幅反射系数均随频率的增大而增大,且不透水边界下反射P2波的振幅反射系数大于透水边界下的反射系数,而反射P3波则相反;（4）随着频率增大,透水边界下反射P1波的振幅反射系数先增大后减小,不透水边界下先减小后增大再减小,反射S波的振幅反射系数随频率变化情况则与P1波相反。     

大地电磁法磁反射系数在深埋含锰地层调查中的应用 —以贵州松桃杨立掌锰矿床毗邻区的次级成锰槽盆为例

音频大地电磁法是深埋金属矿勘探中的一种常用物探方法,研究音频大地电磁对深埋、薄层锰矿的勘探效果具有重要的理论意义及实践价值。论文首先通过建立典型地电模型,完成了大地电磁正演模拟、反演计算及大地电磁的磁反射系数成像,从理论上提出磁反射系数可以提高大地电磁法的深部分辨率;然后以贵州松桃杨立掌锰矿床毗邻区的次级成锰槽盆为勘探对象,完成了横跨成锰槽盆的音频大地电磁勘探及资料处理,获得了沿测线方向的二维电阻率模型和磁反射系数成像等值线图;最后参考研究区物性资料及钻井柱状图,进行了电阻率模型与磁反射系数成像结果的地质地球物理综合解释。论文的研究成果说明,磁反射系数能够有效提高大地电磁法对深部电性层的划分能力,合理运用磁反射系数开展大地电磁多参数解释有利于提高大地电磁法的解释分辨率。     

多子波分解在地震反射系数研究中的应用

反射系数反演是高分辨率地震解释的常用技术之一,广泛使用的是基于奇偶分解的谱反演技术。本文采用基于匹配追踪(Matching Pursuit,MP)的多子波分解技术,将地震信号分解成一系列包含时间、频率、振幅的子波集,然后进行井震能量标定,选定研究层段内最强能量处,将分解的振幅比例到对应的反射系数。楔形正演模型表明,该思路可以得到准确的反射系数,实际资料表明对反射系数求取相对阻抗,能准确识别气层边界,拓展了多子波分解技术的应用领域。     

反射系数与子波同时迭代反演的预条件共轭梯度法

在反射系数白噪、子波最小相位的假设下,研究基于线性反演的地震反射系数和子波同时估计问题。在Cauchy准则稀疏反演求解中,应用预条件共轭梯度法实现反射系数和子波同时迭代反演。在迭代求解正则化方程时,用共轭梯度法求解相应的原问题,初猜子波求解也使用该策略。模型数据试算与比较,表明了该算法正确而有效。用实际数据检验算法的实用性,经研究表明,预条件共轭梯度法计算的反射系数和子波,要比直接稀疏反演精度高,而且收敛较快,数值稳定,实用性强。     

含煤地层转换波叠后横波波阻抗反演

叠后地震反演方法适用于纵波和横波地震资料的反演,但对转换波地震资料却不适用。为了实现利用转换波剖面得到横波波阻抗信息,通过建立转换波反射系数和横波反射系数之间的关系,直接从转换波地震数据中获取横波反射系数,把转换波叠后波阻抗反演问题转化为横波波阻抗反演问题。基于测井约束反演原理,利用横波反射系数和转换波解释层位建立初始横波波阻抗模型,优选反演处理参数,实现转换波叠后横波波阻抗反演。含煤地层转换波横波波阻抗反演结果,为进一步研究岩性参数比属性奠定了基础。和横波勘探相比,转换波勘探施工方便,工作成本相对低廉,因此利用转换波叠后地震反演获得横波波阻抗,是一种经济的办法。但由于在计算横波反射系数时采用了近似公式,所以反演结果精度会受到一定影响。     

地震薄层反射系数谱反演算法研究及应用

阐述了谱反演的从地震记录中去除地震子波进而得到反射系数序列的基本原理及过程,分析了谱反演线性化方法存在的问题,即其所需所有频率成分与地震资料带限的矛盾。提出了线性谱反演约束方法,在假设地震到每个采样点均存在反射系数值的情况下,通过在Cauchy约束条件下反演得到稀疏反射系数,然后挑选出这些稀疏反射系数序列,再在L2模约束条件下反演得到更加精确的解。这里提出的方法在模型数据以及实际数据的应用中取得了较好的效果,说明了该方法的有效性,并且验证了谱反演能够分辨出小于调谐厚度的薄层,提高了地震勘探分辨率的能力。     

蓝色滤波及其应用

反褶积是通过压缩地震子波以提高地震数据纵向（时间）分辨率的过程。地震数据可以用褶积模型来表示,即地层反射脉冲与地震子波的褶积。而地震脉冲（反射系数）包含了石油勘探和地震研究中必不可少的有关大地地球物理性质的信息,因此,从地震数据中得到反射系数就变得非常有意义。蓝色滤波通过对反射系数有色成分的模拟,得到与反射系数有色成分有关的蓝色滤波算子。然后对经反褶积处理后的地震数据进行褶积运算,就能获得比常规反褶积方法好得多的结果。通过对合成地震记录和实际地震数据的试验,证明了本方法在高分辨率处理方面具有较好的效果。     

煤层P-SV转换波偏移距问题的定量研究

在转换波地震勘探中要兼顾P波及P-SV波剖面，关键在于准确合理地选择P-SV转换波的偏移距。根据淮南某煤田的钻孔和测井资料，设计了一个具有四层介质的地质模型，针对该地质模型参数，采用反射系数和弹性波交错网格高阶有限差分两种方法对转换波偏移距进行了定量研究。通过理论计算及与实际资料对比。确定煤层转换横波能量主要集中在0．2H～1．3H之间(H为目的层深度)，据此即可确定煤田多波地震勘探P-SV波偏移距范围。     

含倾斜定向排列裂隙介质纵波特征

根据Schoenberg的含裂隙介质的线性滑移模型在弱各向异性近似条件下根据Bond变换获得了含倾斜定向排列裂隙介质的弹性系数矩阵。在将含倾斜定向排列裂隙介质视为倾斜横向各项同性（TTI）介质的基础上根据弱各向异性近似条件下TTI介质纵波相速度、弹性波阻抗以及反射系数的近似解析解,研究了裂隙倾斜角对含倾斜定向排列裂隙介质中纵波相速度、反射系数以及波阻抗的影响。研究发现含倾斜裂隙介质的纵波相速度、各向异性弹性波阻抗、反射系数三个参数具有类似方位各向异性特征：入射角大的时候,显示较强方位各向异性,但是这三个参数对入射角的依赖程度却不完全相同,反射系数对入射角的依赖程度最大。     

基于方位相交的纵波AVA数据运用SVD反演HTI介质裂缝密度

裂缝密度是定量预测裂缝性储层的重要参数之一。Varela利用方位角上的反射系数,运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度。笔者将不同方位角测线中两两相交测线的反射系数做差,对反射系数差值运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度,各向异性参数在做差后的反射系数中具有更显著的作用。笔者首先针对2种方法的基本原理进行了阐述,然后进行数值计算,并对反射系数存在随机扰动情况下2种方法的反演结果进行对比,最后对笔者提出的改进方法进行稳定性分析。反演结果显示：噪声较小时,2种方法的反演结果都接近真实值,然而当增大噪声时,改进的方法比原方法反演结果更好,因此改进的方法比原方法更具有抗噪能力;随着相交测线夹角的增大,改进的方法受随机扰动影响的稳定性增强,在方位正交时受随机扰动的影响最小;纵波高信噪比AVA数据越多,反演的结果越稳定。     

反射波法检测桩身完整性的一种数据处理方法

本文以纵波在杆中传播的理论为根据 ,介绍一种用于确定反射波往返时及视反射系数等参数的方法。将视反射系数经过一定的校正后 ,可定量分析反射界面的波阻抗差异的大小 ,进而确定桩身缺陷的严重程度 ;反射波往返时则用来推算桩身缺陷的位置     

用瞬变电磁法识别地下电性分界面

提高瞬变电磁法资料的解释精度一直是该方法推广应用的关键。文中提出了基于反射系数的瞬变电磁地下介质电性分界面的识别方法,并给出了数学模型。由所测磁场数据在频率域内数字滤波技术计算波阻抗,再通过域的变换在时间域内建立含有反射系数的线性方程组,并解出各时间道所对应的反射系数,最终以此值为参数绘制剖面图。两个模型和一个实测数据的数值模拟计算结果表明,本文提出的方法正确、有效,并大大提高了瞬变电磁对地下电性层的分辨能力