地震岩石物理模型综述

由于石油勘探与开发技术的发展,最近十多年岩石物理学已经成为一门非常有实用价值的学科,它有机地把岩石的物理特性和地震特性联系起来.理论模型是进行岩石物理学研究的主要方法之一.本文归纳总结了基于岩石弹性性质的各种模型,主要包括层状模型、球形孔隙模型、包含体模型和接触模型,以及它们的假设条件、适用范围、局限性和近些年来国内外的应用现状,最后预测了地震岩石物理研究的发展趋势.     

北京砂卵石地层盆形冻结的温度场扩展规律研究

地下工程盆形冻结止水结构包括位于开挖范围周围的冻结帷幕（盆壁）及开挖范围底部的水平冻结板（盆底）两部分。采用物理模型试验与数值模拟的方法,分析了北京典型富水砂卵石地层条件下盆形冻结在静水及0.5 m/d渗流条件下的温度场扩展规律。研究发现：盆形冻结技术作为冻结工法在市政工程领域的全新应用,对地下工程的施工区域能够有效起到冻结止水效果;盆形结构不同部位在不同的渗流条件会表现出不同的冻结交圈次序,静水条件下盆壁冻结管会先于盆底冻结管交圈,渗流条件下则依次是顺水流盆壁、盆底、背水面盆壁、迎水面盆壁,此时盆壁冻结是制约盆形冻结的关键因素,实际工程应重点关注盆壁冻结;冻结厚度是评价冻结效果最直观的指标,在静水条件下盆壁厚度趋于稳定,盆底水平冻结板厚度逐渐超过盆底冻结管长度且向盆内与盆外两个方向同时发展;渗流条件下,迎水面盆壁厚度最小,背水面盆壁由于绕流现象出现冻结锥体而局部厚度增大,盆底水平冻结板厚度仅向盆内单向发展。     

珠江“伶仃洋河口湾-虎门-潮汐通道”的潮波传播特征*

珠江“伶仃洋河口湾-虎门-潮汐通道”是珠江河口“网-湾”系统中的特殊地貌结构, 属潮优型河口, 潮波传播受河口湾地形辐聚效应、口门转换效应、潮汐通道辐散效应和底床摩擦等显著影响, 其时空变化复杂。本文根据珠江“伶仃洋河口湾-虎门-潮汐通道”的代表潮位站(赤湾、泗盛围和黄埔)1990—2016年逐日高、低潮位资料, 采用经典调和分析方法提取出主要天文分潮的调和常数, 通过计算获得了分潮振幅梯度及传播速度, 并在此基础上分析了伶仃洋河口湾(赤湾-泗盛围)、潮汐通道(泗盛围-黄埔)和总程(赤湾-泗盛围-黄埔)的潮波传播时空特征。结果表明: 全日分潮的振幅梯度和传播速度年均变化率均比半日分潮大, 其中K₁和O₁分潮的振幅梯度平均每年分别增加9%和18%, 传播速度每年均增加1.4%; M₂和S₂分潮的振幅梯度平均每年分别增加3%和6%, 传播速度每年均增加1%。人类活动导致地形异变, 进而驱动潮波亦发生突变, 伶仃洋河口湾和潮汐通道的M₂分潮传播速度突变年份不同, 分别为2009年和2000年。潮波传播速度突变后, 伶仃洋河口湾、潮汐通道两区段的传播速度和振幅梯度的关系也发生了变化。     

松辽盆地梨树断陷基底岩性的重磁震联合解释

由于梨树断陷基底结构复杂,且地震深层资料品质常受影响,通过重磁震联合研究基底岩性分布对进一步评价该地区勘探潜力具有重要意义。在收集前人资料基础上,笔者等重新测定了部分样品的岩石物性。通过对研究区重磁资料进行重震结合剥皮及延拓等去浅部效应,利用小波分析和趋势分析等去深部影响,得到了基底剩余异常,并结合地震、钻井等资料联合解译了剩余异常,从而深化了对梨树断陷基底岩性的认识,预测了基底不同岩性的分布特征。梨树断陷基底岩性可分为如下几类：花岗岩、变余砂砾岩、板岩、千枚岩等浅变质岩,石英岩、石英片岩等中变质岩,片麻岩等深变质岩,灰岩以及火山岩。本次研究分类更加详细,与钻孔资料吻合较好。     

基于完全三叉树堆排序的波前扩展有限差分地震波走时快速算法

波前扩展有限差分地震波走时算法具有物理意义明确、因果稳定性强的特点,但每次波前扩展都要寻找波前面上的最小走时点。当计算网格点数较多,特别是涉及到三维走时计算时,寻找波前面上的最小走时点是一项十分耗时的工作。研究发现,波前扩展有限差分地震波走时算法的波前点具有两个突出特点:①波前点更新十分频繁,通常每次取出波前最小走时点后都要插入若干新的波前点;②新计算出的波前点的走时通常比较大。数据结构中的二叉树堆排序方法可以提高寻找波前面上最小走时点的效率,根据特点①,在原始二叉树堆排序方法的基础上,优化了插入新波前点和移除波前面上最小走时点的流程,实际计算结果表明,与原始的二叉树堆排序方法相比,改进后的二叉树堆排序方法可以提高大约20%的计算效率。根据特点②,将原始的二叉树堆排序方法推广到多叉树,实际计算结果表明,完全三叉树堆排序方法优于二叉树和四叉树堆排序方法,可以再提高5%的计算效率。     

荷载及细粒土含量对饱和砂卵石冻胀融沉影响研究

以北京典型饱和砂卵石地层为研究对象,研究了不同细粒土含量、荷载条件下饱和砂卵石的冻胀融沉特性。试验结果表明：有载条件下的饱和砂卵石试样冻结初期存在明显的冻缩阶段,冻缩量为试样高度的0.053%;冻胀率及融沉系数均与时间具有明显的指数相关性;相同细粒土含量条件下,饱和砂卵石融沉系数（细粒土含量大于10%）及冻胀率随荷载的增加而减小,荷载对细粒土含量小于10%的饱和砂卵石融沉系数影响微乎其微;相同荷载条件下,饱和砂卵石冻胀率及融沉系数随细粒土含量的增加而增大;荷载对冻胀率影响较大,细粒土含量次之,细粒土含量小于0.82%的无载饱和砂卵石是弱冻胀材料;建立了考虑细粒土含量、荷载影响的饱和砂卵石冻胀率及融沉系数预测模型。     

方差分量估计的SLR精密轨道综合及精度分析

针对目前国际激光服务(ILRS)不同分析中心提供的卫星激光测距(SLR)卫星精密轨道综合问题,该文利用几何加权平均法对各分析中心提供的精密轨道进行综合生成综合轨道,其中各分析中心权重采用方差分量法进行估计,通过各分析中心精密轨道与综合轨道的比较,及该文综合轨道与ILRSA和ILRSB综合轨道对比,评价该文综合轨道精度.结果表明:不同分析中心卫星轨道权重不同,其中德国联邦制图和大地测量局(BKG)和欧空局(ESA)的轨道总体精度较好;通过各分析中心相对综合解的尺度因子的比较分析,发现其尺度因子存在长期的线性项变化;各个分析中心的轨道相对于综合解,对Lageos1/2卫星来说RMS均在2 cm左右,速度RMS为(1.5～3)×10-5 m/s,Etalon1/2卫星的位置和速度的RMS变化较大,但总体和权重分布相一致;与ILRSA和ILRSB综合轨道相比,该文的综合轨道在位置上和ILRSA具有较好的一致性,在速度上3种综合轨道的RMS差异大致相同.     

波前扩展有限差分地震波走时算法的C++语言描述

回顾了波前扩展有限差分地震波走时算法及其主要优缺点,分析了该算法在程序实现过程中存在的一些问题。针对这些问题,给出了波前扩展有限差分地震波走时算法的C⁺⁺语言描述。目的是:（1）确保程序的稳定性。使用体波、首波、散射波相结合的走时算法,在保证走时计算精度的同时,较好地解决了前述算法在局部速度差异较大的情况下可能会出现负数开平方问题;（2）提高程序的执行效率。给出一种波前点的“列队”式存储方法,有效提高了波前最小走时点的查找效率;（3）为波前扩展有限差分地震波走时算法构建一个方便、可行的程序框架。对原始速度模型增加了边界,不仅方便了程序实现,而且省去了程序用于判断和处理模型边界所花费的时间。     

基于两级尺度粗化的裂缝-多孔隙介质地震响应分析方法

实际地震勘探中,储层物性参数的差异是导致地震波响应特征发生变化的根本原因,而建立储层物性参数与地震响应特征之间的联系,需要跨越微观孔隙尺度、介观测井尺度以及宏观地震尺度等三个不同尺度空间.本文基于已知井的岩石物理实验数据和测井数据,利用复杂多孔隙介质理论将微观尺度孔隙岩石粗化到介观测井尺度,利用Backus平均理论将介观测井尺度的模型进一步粗化到宏观地震尺度,最终,得到地震尺度裂缝-多孔隙介质模型.其数值计算结果与测井数据和地震数据的对比表明：基于两级尺度粗化算法的裂缝多孔隙介质模型在给定参数下是有效的,且基于该模型的地震响应特征分析方法能够对储层的地震响应特征随物性参数的变化进行分析.     

河口区斜压梯度对余水位的累积影响及其机制探讨

余水位（即潮平均水位）是河口区径潮相互作用的典型结果,研究其形成演变机制对探讨河口区的水资源高效开发利用具有重要科学意义。本文基于不同径潮边界条件下的三维斜压水动力数值模拟及切比雪夫机制分解,初步探讨了概化地形条件下斜压梯度对余水位沿程变化的影响。数值模拟结果表明:河口区余水位的沿程变化明显受径流量、潮波振幅、辐聚地形及斜压梯度等因素的共同影响,斜压梯度对余水位的影响是一种累积效应且影响区域集中在回水区,同时其影响强度具有明显的大小潮变化、洪枯季变化。利用数值模型提供的水位及流速场信息,通过切比雪夫分解非线性摩擦项分离出控制余水位变化的3个主要因素,即径流、潮流和径潮相互作用因子,并与斜压梯度产生的余水位进行对比分析,结果表明:回水区域余水位主要以径潮相互作用因子为主导;斜压梯度对余水位影响主要体现在小潮期间,有可能成为影响余水位变化的主控因子。