VTI介质P波反射时差分析

常规动校正处理方法提供的叠加速度及层速度精度不能满足钻前压力预测的需要。其主要原因在于该方法假定地震波在各向同性层状介质中传播 ,而实际地层却表现为各向异性特征。因此本文以 VTI介质为地下岩层模型 ,采用纵波 (P波 )正演模拟 ,论述了 Alkhalifah方法、含有效各向异性参数的四阶时差分析方法和平移双曲线时差分析技术 ,分别校正了 P波非双曲线反射时差 ;同时与基于各向同性介质模型的四阶时差校正和平移双曲线时差校正结果进行了比较 ;并采用 Thom en(1986 )提供的实际岩样的有效各向异性参数 ,对实际资料进行了校正。结果表明 :VTI介质的时差分析方法同样适用于各向同性介质 ,并可以提供更为精确的地震速度 ;利用 VTI介质有效各向异性参数 η也可以描述各向同性水平层状介质 ;当取有效各向异性参数 η<0 .1时 ,可以较好地反映弱各向异性层的特征 ,在中、近炮检距附近道的校正误差仅为一个采样间隔。本文最后给出两种求取有效动校正速度和有效各向异性参数 η的实用方法     

横向各向同性介质中的反射波时距曲线

常规的反射数据处理都假定介质为各向同性。现已发现，各向异性会影响处理和解释的效果，如速度分析、时深转换、偏移等。因此，对于许多处理和解释，了解反射波时距曲线极为重要。本文研究了横向各向同性介质中的走时曲线计算，给出了精确的时距曲线方程，推导了相应的走时近似公式，它可用于小炮检距的走时计算。在大炮检距情况下，对于准Ｐ波，可用一解析校正计算；对于准ＳＶ波，则可用多项式拟合法来处理。数值计算所得的走时曲     

弦截迭代法在求取P-S转换波转换点位置和旅行时中的应用——以单一水平界面VTI介质为例

求取转换点位置是进行转换波资料处理的重要环节,目前主要有严格的解析方法、基于泰勒级数展开的近似解析方法和基于射线理论的迭代方法3种。以单层水平界面VTI介质为例,给出了弦截迭代方法计算转换点位置和旅行时的步骤和公式;通过各向同性介质、VTI介质模型计算,对3种方法的计算精度进行了对比,讨论了各向异性参数对转换点位置和走时的影响,通过强各向异性介质模型探讨了弦截迭代法应用的局限性。研究结果表明,弦截迭代法由于没有使用任何近似,因此在事先给定的计算精度范围内是准确的,但在长偏移距和强各向异性介质同时存在的情形下,反射的SV波会出现“三叉区”现象,从而导致该方法失效。     

二维VTI介质qP波斜率层析方法

斜率层析属于立体层析的一种特殊情况,在通过运动学反偏移重建立体层析数据空间的过程中,会出现炮检点位置和旅行时信息已经匹配而地表射线参数水平分量(以下简称地表p_x参数)无法匹配的情况,这时可利用p_x残差完成对速度模型和反射点坐标的更新。将各向同性介质中的斜率层析方法推广到二维VTI介质qP波情形,利用地表p_x参数关于三个各向异性参数的偏导数建立了二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组,基于该线性方程组和典型理论数据实施了二维VTI介质qP波斜率层析反演。研究结果表明,VTI介质中的运动学偏移/反偏移与二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组相结合,可以实现二维VTI介质的各向异性参数重建,为VTI介质的参数建模提供了一条新的途径。     

横向各同性介质走时反演

本文利用有偏垂直地震剖面Ｐ波、ＳＨ波走时曲线，研究层状横各向同性介质参数的反演方法。对于ＳＨ皮走时曲线，用双曲线拟合法确定两个弹性参数；对于Ｐ波走时曲线，则利用双曲线拟合和遗传算法相结合的方法反演其余三个弹性参数。     

TTI介质相速度对弹性模量参数的敏感性研究

速度敏感函数是相(群)速度对各向异性介质参数的偏微分表达式,它是各向异性介质走时扰动方程的重要组成成分,所以具有重要的研究价值。由于群速度是相速度的函数,所以利用相速度偏微分表达速度敏感函数更加简便。参考前人基于VTI介质模型的速度敏感函数计算方法,推导出了基于TTI介质模型以相速度偏微分表达的速度敏感函数计算方法,并对VTI介质和TTI介质的qP波、qSV波和qSH波分别模拟计算了速度敏感函数。对速度敏感函数的特性分析结果表明,不同弹性参数的速度敏感性不同,同一弹性参数不同观测角度的速度敏感性也不同,VTI介质的速度敏感函数存在对称性,而TTI介质的速度敏感函数相对复杂得多。最后利用TI介质反射波非线性走时反演算法对层间块状异常体模型进行了走时反演,反演结果验证了速度敏感函数计算方法的正确性,也证实了速度敏感函数对反演结果具有预测和指示作用。     

基于程函方程的VTI介质初至波走时层析反演

VTI介质初至波走时层析是反演各向异性参数的有效方法,其难点是初至波走时的计算和各向异性参数的联合反演。本文用垂直速度、动校正速度和非椭圆系数三个参数表征介质各向异性参数,使用基于Runge-Kutta算法的射线追踪,并根据相应的群慢度近似表达式推导了上述三个参数的敏感核函数表达式;利用最小二乘正交分解算法,分别用两种参数选择方法进行联合反演;数值模拟结果表明本文参数选择方法比传统Thomsen参数选择方法具有更高反演精度,从走时层析角度也证明了基于Runge-Kutta算法的射线追踪方法适用于VTI介质。     

VTI介质中弹性参数地震反演方法

根据地震波在具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质中的运动学特征，应用传播时间反演方法，进行了水平层状VTI介质的地层弹性参数反演方法研究。在VTI介质中，P－P波的传播时间曲线不再是双曲线，尤其在长排列情况下，已不能用二项泰勒展式精确地反演P－P波的传播时间，用三项泰勒展式则可以达到更高精度；P－SV波的传播时间也可用三项泰勒展式表达，在中等及短排列长度时可达到一定精神。对P－P波、P－SV波的传播时间进行三项泰勒展开时，它们的系数中包含了地震波的各向异性信息及垂直速度信息，中以为地震波的弹性参数反演提供提供基础，模试验分析及江苏油田某地区的二维多波资料实际反演结果表明，在最大炮间距为1．5倍地层埋深时，可以很精确地得到三项泰勒展式的系数，应用这些系数能精确反演地层弹性参数，包括P波、S波的垂直速度和各向异性参数。图4表1参5（杜丽英摘）     

VTI介质各向异性叠前时间偏移方法

基于VTI介质的假设,通过结合单程波方程与VTI介质的时间偏移频散关系,发展了一种基于波动方程的VTI介质各向异性叠前时间偏移方法,给出了由均方根动校正速度与均方根各向异性参数确定的走时和幅值解析表达式。同时,综合分析速度与各向异性参数对CRP道集走时的影响,通过CRP道集内同相轴剩余动校时差的迭代拾取,实现了在偏移过程中偏移速度与各向异性参数的建模。理论模型试算和南海某深水区二维地震数据成像结果表明,应用VTI介质各向异性叠前时间偏移方法可以实现大角度倾斜界面更为准确的成像归位,同时能够保证剖面的能量聚焦效果。     

确定三维地层速度结构的地震层析成像技术

观测数据与地层参数之间呈线积分关系的反演称作地球物理层析成像。本文介绍在连续曲界面均匀各向同性层状介质情形下,根据地震反射资料反演三维地层结构及地震速度的地震射线层析成像方法。正演模型射线追踪是根据Fermat原理实现的,即求解由时间最小原理列出的非线性方程组得到射线与界面的交点。反演的目标就是求解这样的地层模型,使其射线追踪走时与观测走时的残差为极小。具体做法是根据走时残差求取模型参数修正量的阻尼极小二乘解,循环迭代直至满足要求为止。 文中给出了两个合成资料反演的例子。一个是合成的P波走时数据(加随机噪声)的反演,其结果与真实模型能较好吻合。另一个例子则同时考虑P波及反射P—SV转换波走时,反演包括P波速度和SV波速度对三维速度结构。利用P—SV波进行P波和SV波速度结构的成像是本文的一个进步。     

轴对称各向异性介质的等效定律及其例证

沉积岩可以看成是轴对称各向异性介质。本文证明，在射线条件下，水平层状轴对称各向异性介质可用一个等效的水平层状各向同性介质来代替。等效介质各层的速度为原介质的水平速度，各层厚度为原介质的厚度乘以该层各向异性系数。     

三维TI介质中多波走时层析成像

传统的各向异性层析成像是在弱各向异性假设下,主要利用走时信息进行线性反演,忽略了介质横向变化,反演结果可信度不高。为此,研究了三维TI介质中多波走时层析成像技术。将各向同性介质中的分区多步不规则最短路径算法推广至三维TI介质中,实现多次透射、反射以及转换波的追踪计算,采用各向同性地震多震相走时层析成像技术,结合有关群速度、相速度偏导数计算,通过联合多波走时同时反演5个各向异性弹性参数。无论是射线路径和走时的追踪计算,还是反演方程的建立,或是雅克比矩阵的计算,该方法都未假设介质为弱各向异性,并且每次迭代都重新追踪射线路径和走时,并计算雅克比矩阵元素。因此,适用于TI介质多波走时层析成像。数值模拟结果表明,多波走时资料的联合反演可有效提高成像的空间分辨率。     

一种提取横向各向同性介质中速度参数的方法

根据横向各向同性介质中Ｐ波和ＳＶ波的相速度公式,在沿垂直对称轴贩近似条件下,讨论了提取ＴＩ介质中速度参数的方法,所给出的公式可以用常规的动校正速度分析方法及相应的软件实现。实际中,小井源距多波ＶＳＰ观测的直达波满足这种沿垂直对称轴方向的近似条件,因此本方法具有重要的实际意义。     

北海ＰＰ和ＰＳ波反射数据的各向异性反演和成像

海底油气藏会受到气云遮蔽，引起纵波能量急剧衰减和发散。这时，用PS波成像却很有效，其中横波信息可降低岩性预测和流体饱和度预测的不确定性。资料处理时必须考虑介质各向异性对PS波时差和振幅的影响，否则会使转换点位置、CCP道集的射线轨迹和NMO速度等产生很大的误差，降低PS波成像的时间和空间分辨率。一个多分量各向异性处理的成功实例是用PP和PS波资料重建纯SS波反射旅行时，由PP和PS波的联合叠加速度层析成像得到假设的方位各向同性（VTI）模型的层间参数，用P波校验炮的反射层深度信息消除参数估算的歧解，最后建立用于深度成像的VTI模型。     

利用VSP和跨孔走时反演横向各向同性介质中的弹性常数

横向各向同性介质是地下各向异性介质的最常见形式，它可由五个弹性常数来描述。在这种介质中，其对称轴和垂直对称轴附近的慢度面近似为椭圆面。根据这个特点，我们提出了用ＶＳＰ和跨孔走时联合反演横向各赂异性的弹性常数，且不同求妥线性代文方法，可估计多层ＴＩ介质中任意各向异性的弹性常数，且不用求解线性代数方程组，也不用计算准ＳＶ波的正常时差速度。     

用转换Ｓ波进行各向异性速度分析

沉积岩由于其成层很细、非球状颗粒的择优取向以及各向异性的矿物等原因,通常是各向异性的,为了将地震处理扩展到各向异性介质,则需要一个各向异性速度模型。对于具有垂直对称轴的横向各向同性介质,Ａlkhalifah和Ｔsvankin(1995）已经证明,将各异性参数η和ＰＰ反射波小偏移距正常时差（ＮＭＯ）速度结合起来,足以完成Ｐ波数据的时间域处理。中蟾Ｐ波已成为大多数工业地震测量的基础,但波能提供与地层岩性以及空隙充填有关的独特住处。最近的技术发展已经使海底采集多分量地震数据成为现实。用ＰＰ和ＰＳＶ反射波的小偏移距旅行时来确定三参数横向各向同性模型（ＡＮＮＩＥ）的参数,可以在没有任何深度和垂直速度住处的情况下建立由Ｓchoenberg等针对页岩提出的简单三参数模型,并可靠地估算η值;。用这种方法可以准确预测横向均匀介质中水平反射层产生的ＰＰ和ＰＳＶ反射的大偏移距（非双曲线）旅行时差,尽管在分析中往往中有小偏移距数据可供使用。因此只要用ＰＰ和ＰＳＶ反射的小偏移距旅行时就足以描述横向均匀介质中水平反射层的ＰＰ和ＰＳＶ反射的大偏移距时差曲线。     

根据旅行时测量值确定菲涅耳带

对各向同性水平地层而言,一次反射波的均方根速度是进行共中心点叠加、层速度计算(用Dix公式)及真振幅处理(几何扩散补偿)时的重要参数之一。本文指出,在根据一次波反射确定菲涅耳带时,也极希望给出该参数。因此,均方根速度可用于评价一次反射波的分辨率。这种水平层状地层中适用的情况可推广到横向各向同性三维层状介质。根据现有理论,零偏移距一次反射的菲涅耳带可仅根据旅行时分析确定,而无需已知所研究反射层的上覆层。文中介绍了     

各向异性克希霍夫叠前深度偏移

随着地震勘探精度的提高,各向异性对于常规克希霍夫叠前深度偏移效果的影响已不容忽视。研究了利用P波非双曲旅行时求取各向异性参数的方法,当道集的排列长度远大于勘探目的层深度时,P波走时资料包含的信息可以用来确定VTI介质的各向异性参数。利用VTI介质的CMP道集,研究了二步法提取η参数的方法,即先利用短排列地震数据求取均方根动校正速度,再利用长排列数据和水平速度扫描法得到水平速度,通过转换得到各向异性η参数;采用基于声学近似的VTI介质程函方程,通过各向异性射线追踪计算旅行时。模型及实际资料处理结果表明,利用上述方法提取各向异性参数,进行VTI介质各向异性克希霍夫叠前深度偏移,使成像精度和质量得到了明显提高。     

二维层状VTI介质的梯形块状建模及qP/qSV反射波运动学射线追踪

 本文首先根据Zelt提出的针对各向同性介质的梯形块状建模方法,建立了二维层状VTI介质中的梯形块状模型;然后推导了VTI介质中qP波和qSV波遵循精确的Snell定律公式,归纳出该类介质中的qP波及qSV波射线追踪的算法流程;最后分别通过水平和起伏界面下VTI介质中初始值射线追踪模拟实例,证明本文建模方法对多层、界面起伏的VTI介质中的射线追踪的适用性及本文射线追踪方法对此类模型模拟的准确性和高效性。     

横向各向同性介质中弹性波的物理模拟

陆相薄到层沉积在一定程度上可以用横向各向同性（ＴＩ）介质来描述,通过对一种ＴＩ介质的地震物理模拟实验,给出了该介质模型不同观测方式的实验记录,并对介质中的波场,体波速度以及反射波的时差进行了分析,发现ＴＩ介质中的波场较各向同性介质中的波场要复杂得多,三种波体在介质中的传播速度随角度的变化也不同,在不同炮检距下,ｑＳＨ反射波具有相同的瞬时时差速度,而ｑＰ和ｑＳＶ反射波的瞬时时差速度却随炮检距的不同而