求解弹性波方程的辛RKN格式

将弹性波方程变换至Hamilton体系, 构造适用于弹性波模拟的高效显式二阶辛Runge-Kutta-Nyström (RKN)格式, 运用根数理论得到此格式的阶条件方程组. 通过给定系数的限定条件, 得到方程的对称解. 为了使时间离散误差达到极小,提出数值频率与真实频率比较,通过Taylor展开,得到关于辛系数的限定方程,求解方程组得到最小频散辛RKN格式. 对比分析时间演进方程的稳定性,得到使库朗数达到极大值的限定方程,求解方程组得到最稳定辛RKN格式. 发现此两种格式为同一格式. 新得到的辛RKN格式不依赖于空间离散方法,为了对比的需要,选取有限差分法进行空间离散. 在频散、稳定性分析中,与常见辛格式对比,从理论上分析了本文提出的格式在数值频散压制、稳定性提升等方面的优势, 数值实验进一步证实了理论分析的正确性.     

基于交错网格有限差分算法的页岩声波各向异性校正方法研究

页岩具有层理发育的特征, 这会引起强烈的声波各向异性, 导致直井与水平井声波测井数据之间差异明显, 因此在水平井储层参数计算中无法直接应用基于直井的岩石物理解释模型.为了解决这一问题, 本文以页岩波速各向异性实验数据为基础, 引入交错网格有限差分算法, 首先在直井井孔模型中(VTI介质)模拟了声波的发射和接收, 随后通过弹性系数矩阵的Bond变换, 模拟了在井斜角不为0的情况下(TTI介质)井孔中的声场传播, 以任意井斜角与井斜角为0情况下纵波慢度差值相对值为纵坐标, 以相对应的井斜角为横坐标, 建立起了纵波各向异性校正公式.模拟与应用结果表明: 井孔中波形曲线与实轴积分法(RAI)得到的波形曲线一致, 同时利用慢度相似相关算法(STC)得到的地层纵波慢度与给定的实验测量值吻合很好, 在28种地层弹性参数的情况下, 平均相对误差为2.3%;纵波慢度差值相对值与井斜角关系曲线显示, 在井斜角小于30°的条件下, 纵波慢度差值相对值变化较小, 随着井斜角大于30°后, 相对值变化增大, 当井斜角为90°也就是水平井模式下, 纵波慢度差值相对值达到最大.根据纵波各向异性校正公式, 对水平井纵波曲线进行了慢度校正.利用纵波校正前后计算的水平井有效孔隙度与导眼井岩心分析有效孔隙度相对误差分析表明, 纵波校正后计算的有效孔隙度计算精度有了明显的提高, 证明了该方法具有非常好的应用效果, 可用于页岩水平井纵波慢度校正.

     

庙西南凸起馆陶组油气差异成藏规律

针对庙西南凸起馆陶组主要成藏砂体类型与油气富集程度的差异,分析油气运聚条件及其对油气成藏的影响,总结差异成藏规律。研究表明,油田区为多断阶“脊—断”接力式油气运聚模式,油气先沿馆陶组底部区域砂岩输导脊向高部位断阶区横向运移,再由“通脊”断裂将油气分配至浅层聚集成藏。增压应力的分布与强度是影响油气运移与保存的关键,控制主要成藏砂体类型与油气富集程度。增压区利于油气保存而不利于油气运移,以厚砂体成藏为主;弱增压区、亚增压区利于油气运移但不利于油气保存,主要为薄砂体成藏。构造低部位弱增压与高部位增压型断块运移与保存条件最优,油气最为富集。同一断块内部,“脊—断”条件控制不同井区的油气丰度,“通脊”断裂切至输导脊的构造位置越高、在输导脊上累计错动面积越大,该区域的油气丰度也越高。这种油气差异成藏规律有效指导了庙西南凸起馆陶组的高效评价,同时为类似地区的油气勘探提供了重要参考价值。     

有限差分法大地电磁多参数偏移成像

提出一种改进的有限差分法进行大地电磁场偏移成像,通过保留波数对水平方向的一阶导数项,使差分方程精度和成像分辨率得到了提高,并采用快速近似反演结果作为对背景电导率的客观估计,对两种极化模式联合成像以及多参数和再次成像进行了研究,通过模型试验和实例说明有限差分法大地电磁多参数成像技术解决复杂问题的能力,证明了该方法的有效性和实用性.     

低序级断层波动方程正演及特征分析

低序级断层是复杂断块油藏勘探开发的重要研究内容,对油田开发后期落实剩余油分布、解决注采矛盾具有重要意义.本文采用声波方程有限差分正演模拟,对以下几种情形进行了研究:(1)低序级断层与埋深、主频以及信噪比之间的关系;(2)观测系统对断层的影响;(3)物性差异产生的假断层问题;(4)大断层衍生出小断层的正演问题;(5)断层破碎带的影响以及断层封堵带含流体的影响.在上述理论模型正演分析的基础上,根据胜利油田典型构造带的地震剖面建立速度模型,研究了不同组合模式的低序级断层的识别能力,最后分析了波动方程正演模拟和褶积合成地震记录的区别.通过对低序级断层正演模拟特征的分析,得出了不同资料质量、不同地质情况以及不同组合模式下,能够准确识别的断层的极限.理论上能够识别的断层最小断距为7 m左右,最小可能会达到5 m,子波主频适当提高,数据采集时炮点和检波点越密集,道间距越小,多个断层的横向或纵向间隔越大,断层的落差越大时,越能够准确地定位断点并确定断层位置.本文研究成果对油田科研生产中低序级断层的正确判别以及提高断层检测方法的可信度方面具有重要意义.     

对应分析的原理和数据预处理

本文对多元统计分析中目前应用的对应分析方法的原理公式作了重新推导,提出z_ij=(p_ij/p_i.p_.j)-1的数据变换公式;并对原始数据作了严格的预处理。最后应用一个实例计算和作图,与简单的因子分析及原用的对应分析成果作了比较。理论和算例都说明本文介绍的对应分析的数据预处理和分析方法较原用方法原理上更正确,应用上更合理,并克服了变量中对各种数据原有的局限性。     

非线性P波在二维固体中的传播特点数值模拟

波动理论一直是地震学的核心内容,非线性波在介质中是真实存在的,能够充分认识非线性波,将对波动理论的发展和进一步应用提供很大的帮助.本文从固体介质中的位移、应力、应变的基本关系出发,推导了非线性P波在二维固体中的传播的非线性方程,对此非线性方程,采用四阶差分的方法,研究其在二维空间中的传播特点,对非线性波的传播有了更深的认识和理解.     

陆域冻土区天然气水合物勘探研究进展

天然气水合物是一种具有巨大潜能的新型能源,研究冻土区天然气水合物的地震响应特征,对我国陆域天然气水合物的勘探和开发具有重要意义。本文运用Kelvin粘弹性介质模型,基于祁连山冻土区的实际地质地层条件,建立理论地质-地球物理模型;采用交错网格有限差分法进行正演数值模拟,并对自激自收地震记录进行波场特征分析和提取瞬时地震属性。研究结果表明：地震波通过天然气水合物地层时,反射振幅能量较弱;在瞬时频率属性剖面可分辨层厚的范围内,瞬时频率随着层厚增加,频率在小幅度衰减;地震波通过含天然气地层时,反射波表现为强反射特征,瞬时频率能量明显增大;瞬时地震属性对波阻抗界面有更好的分辨能力,特别是瞬时相位属性剖面,作用明显。因此,综合分析波场特征与瞬时属性特征可以为陆域天然气水合物的识别、预测提供依据。

     

二维横向各向同性介质中人为边界反射的吸收——差分法弹性波场模拟

本文对有限差分法弹性波场三分量正演模拟中遇到的人为边界反射问题进行了研究,分别获得2-D横向各向同性介质中U_x,U_z,与U_y位移分量模拟时的边界吸收条件.从吸收边界上反射系数与入射角之间的关系可以说明,本文提出的边界吸收条件的吸收能力比较强.     

不同参考面块体应变计算公式的对比分析

通过对不同块体应变计算公式的分析,利用模拟数据作为输入、采用经典平差方法求解应变参数并评定精度,进而对比不同参考面块体应变计算公式的差异。同时对小样本和大样本模拟数据应变计算结果进行统计分析。结果表明,平面公式与球面公式计算结果的差异与计算区域的大小有关,由投影误差决定,与点位的纬度分布没有必然的联系。因此,在小区域进行应变计算不会因为公式不同而导致结果的系统性差异。