各向异性介质三维纵横波联合叠前反演方法及应用

 为了提高储层预测精度,本文利用三维三分量资料及前期处理结果,以各向异性(TI)介质弹性波传播理论为基础,研究了多波精确振幅特征方程,进而推出三维各向异性介质纵横波联合叠前岩性参数反演方法。该方法利用叠前NMO道集,将5个岩性参数在同一方程联合求解,可同时获得5个反演参数。为保持反演参数的独立性,可直接反演地层纵波速度、横波速度、密度及另两个各向异性系数,进而计算出地层的弹性参数、弹性阻抗(EI)及弹性阻抗梯度(EIG)等共13个岩性、弹性参数,用于对岩性及流体的识别和描述。文中采用的纵横波联合叠前反演方法可提高反演的可靠性和精度,经实际三维多波地震数据处理证明了方法的适用性。     

双相VTI介质地震波场特征及其影响因素

含流体性和各向异性是实际地下介质的两大主要表征,综合考虑这两大特征的双相各向异性介质模型更接近实际地下介质。研究这类介质模型中的地震波传播特征,有助于对实际地震波传播规律的认识,进而指导地震数据处理和解释。通过双相横向各向异性(VTI)介质波传播方程,采用伪谱法数值求解该方程进行地震波场模拟,并对波场特征及其影响因素进行详细分析。结果表明:利用伪谱法能够得到高精度的波场模拟结果,双相VTI介质中的弹性波包括快准纵波、准SV波和慢准纵波;快准纵波、准SV波的传播特征主要受固体骨架各向异性的影响,而慢准纵波的传播特征主要受弯曲度各向异性和流体黏滞系数的影响。     

双相黏弹VTI介质一阶速度—应力方程正演模拟及双程波照明研究

地层岩石具有各向异性、黏弹性及双相性等特性,因此建立更加精确的地下介质模型,研究地震波传播规律,对认识复杂介质中地震波的传播特征和实际资料的解释有着重要的实际意义。为此,基于黏弹性广义标准线性体（GSLS）模型,首先推导了双相黏弹VTI介质的一阶速度—应力方程并进行正演模拟,与单相弹性各向同性介质相比,双相黏弹VTI介质中地震波能量明显衰减,波前面变成椭圆,且出现慢纵波。对二维双相黏弹VTI介质进行地震双程波照明分析,结果表明介质的黏弹性使地震波能量衰减,且介质各向异性导致地震波的传播速度随方向变化,双相介质慢纵波的出现使地震波能量分布复杂化。最后,根据照明结果对观测系统进行了优化。     

含垂直裂隙地层中弹性波相速度

本文将含两组重定向排列裂隙介质的弹性常数矩阵中的各分量代入Christoffel)议程,得到偏振方向互垂直的三个速度分量,准P波,准SV波和准SH波,在此基础,对裂隙中含气体和流体时地震波的传播规律进行数值模拟。     

VTI介质qP波广义高阶屏单程传播算子

 本文从VTI介质弹性波波动方程入手，通过本征值方法及声学理论近似建立了VTI介质qP波频散关系方程，再根据介质扰动理论深入研究了VTI介质qP波广义高阶屏单程传播算子。将VTI介质参数场分解为均匀各向异性速度场、速度扰动场以及各向异性参数扰动场，这样qP波广义高阶屏单程传播算子就由背景介质波场自由传播项和各向异性扰动项两部分组成。背景场的计算在波数域完成，而非均匀各向异性扰动项(包括慢度扰动项、各向异性参数扰动项)在空间域计算。当各向异性参数横向变化较为剧烈时，采用高阶屏算子能提高单程qP波高角度传播精度。均匀各向异性介质和复杂各向异性介质模型脉冲响应试验表明：qP波广义高阶屏算子不仅在大角度传播时能够满足精度要求，而且能够适应任意强横向变速、强横向各向异性扰动时的情况，适用于复杂VTI介质qP波地震深度偏移。     

基于P/S波解耦和上下行波分离的二维VTI介质弹性波逆时偏移

VTI介质弹性逆时偏移可以有效地揭示地下地层结构，是当前流行的成像方法之一。首先构建VTI介质下的Christoffel方程，对该方程进行特征分析得到VTI介质下P波和S波的极化方向向量。根据Helmholtz分解原理，将各向异性弹性波场投影到P/S波极化方向矢量上，得到VTI介质下向量P/S波波场分离公式。然后通过一阶泰勒展开式对P/S波分离公式中的归一化项进行近似，得到一种高效且适用于任意复杂介质的各向异性P/S波解耦方法，并应用于弹性波逆时偏移。此外，低频噪声和成像假象严重干扰了逆时偏移的成像质量，前者由同路径波场成像造成，后者由于炮点上行波与检波点下行波相关形成。为此，将上下行波分离成像条件引入VTI弹性波逆时偏移成像，提出一套结合各向异性P/S波模式分离技术和上下行波分离的成像流程，有效地压制了成像中的低频噪声和串扰假象，提高了成像质量。最后，简单和复杂模型的成像结果均验证了方法的有效性。     

VTI各向异性地层偶极横波测井及其应用

油气勘探开发中常利用测井声波(如斯通利波)数据评价慢速地层的横向各向同性(TI)特征,利用偶极弯曲波测量快速地层VTI各向异性。相对于单极斯通利波,快速地层中的偶极弯曲波对VTI各向异性有较高的灵敏度,用以反演地层的VTI各向异性参数,由此计算VTI地层的水平应力大小。将计算结果与由斯通利波得到的结果进行比较表明:在快速VTI地层中,利用新方法得到的地层弹性参数和各向异性大小更加准确,计算得到的水平地应力也更加可靠。     

VTI介质频率——空间域准P波正演模拟

本文从VTI介质弹性波动方程出发，借助VTI介质弹性参数和Thomsen参数，结合Kelvin-Christorffel方程，推导了VTI介质中准P波动方程，并对VTI介质准P波进行了正演模拟。在正演模拟中，为了克服常规差分算子的数值频散，采用了25点优化差分算子；再依据最优化理论求取的优化系数建立了频率-空间域中准P波波动方程的差分格式；为了消除人为边界反射，根据特征分析方法并利用Kelvin-Christoffel方程，构建了VTI介质中准P波方程在不同边界和角点处的边界条件，再由准P波波动方程和边界条件，通过频率-空间域有限差分法，对准P波在均匀VTI介质，层状VTI介质和回陷模型中的传播过程进行了数值正演模拟。通过正演模拟，得到了单频波波场，时间切片和共炮点记录，为研究地震成像及反演等提供了依据。     

TI介质多波AVA方程及参数反演

介质各向异性对多波振幅随着入射角的改变而变化(AVA)有着重要的影响。根据Aki和Richards的方法，建立了横向各向同性(TI)介质分界面上的多波振幅特征方程．由此方程可精确计算TI介质中平面波入射时的多波反射和透射系数，并可建立TI介质岩性参数反演方程。理论模型和实际多波地震记录反演结果表明，用各向同性介质理论的方法对TI介质进行参数反演将产生较大的误差．而基于TI介质振幅特征方程的AVA反演不仅能得到高精度的地层参数．还能得到地层的各向异性系数．对裂隙型地层的研究有重要意义。     

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介质中波场分离算子特征研究

垂直轴对称横向各向同性(VTI)介质弹性波逆时偏移成像在每一步波场外推过程中都需要对纵、横波进行分离,以获得各自独立的qP波、qSV波成像剖面,因此纵、横波的分离效果决定了最终成像剖面的质量。本文针对纵横波波场分离过程中最为关键的分离算子进行了研究,分析了VTI介质中基于交错网格有限差分法波场外推过程中qP波、qSV波分离算法及波场分离算子的形态特征和影响因素。结果表明,VTI介质波场分离算子的中间部分取决于算子的阶数,两侧部分则体现了VTI介质的各向异性特征。     

叠前AVA岩性参数反演方法及精度分析

以VTI介质振幅特征方程为基础,研究了基于波形的多波多参数叠前AVA岩性参数反演方法。该方法利用动校正后的CMP及CCP全部角道集,建立多波多参数联合反演方程,进而求解出目的层段的岩性参数。以多个理论模型为例,对反演方程的建立、求解、抗噪能力以及P-P波单分量、P-SV波单分量、P-P与P-SV波联合反演的结果及精度进行了分析研究,结果表明,利用中心差分法建立反演方程误差最小;带阻尼的最小二乘QR分解(LSQR)法求解方程的精度和效率最高;多波联合反演结果最优,其反演结果的精度和抗噪能力都最强。对某地区储层模型正演的多波数据及实际多波资料分别进行了联合反演,获得的目的层段纵、横波速度及密度参数较好地反映了反演方法的有效性。     

裂缝介质转换波方位各向异性研究

该文介绍了在弱各向异性条件下,基于Thomsen 裂缝理论---HTI 介质各向异性参数的转换波近似反射系数公式,通过AVO 正演,比较分析各向异性系数对于P-SV 波反射系数的影响及对P-P 波反射系数的影响。结果表明,应用联合P-P 波和P-SV 波的数据进行联合反演,能够更好地降低数据结果的不唯一性,从而得到更精确的裂缝参数。     

TI介质多波AVA联合反演岩性参数方法及应用

AVA岩性参数反演方法大都是基于各向同性理论的近似公式利用P-P波单分量资料来反演。对于大角度入射的地震资料，基于各向同性理论的AVA近似公式与基于各向异性理论的AVA精确公式的计算结果存在较大差异。仅利用P-P波振幅反演地层岩性参数无论在理论基础还是反演精度上都存在不足，而同时用P-P波和P-SV波振幅联合反演岩性参数，可增加约束条件，提高反演结果的可靠性。以TI介质中的振幅特征方程为理论基础，进行多波AVA联合反演纵、横波速度、地层密度和地层各向异性系数。实际资料计算结果表明，此方法不仅能够可靠的求取地层岩性参数，还能得到与地层裂缝有关的各向异性系数。联合反演结果比单分量反演的结果更稳定可靠，是一种行之有效的叠前弹性阻抗参数反演方法。用反演得到的岩性参数求取对油气反应敏感的弹性阻抗，进而可以利用不同角度弹性阻抗的梯度变化进行油气水的识别。     

一种简便的海洋P-SV转换波叠前偏移成像处理方法

在莺歌海盆地,地震模糊区的成像一直是勘探工作中的一大难题,1998年在该地区采集了多波地震资料,通过对P-SV波的处理,在模糊带成像方面取得了较好的处理效果[1]。在对常规P-SV波处理中的偏移技术等存在的特殊问题进行分析的基础上,提出了一种P-SV波叠前偏移处理的方法,该方法将输入道分选成共转换散射点道集(CCSP),在CCSP道集中,双程旅行时和等效炮检距之间满足双曲线关系,故而使得常规处理P-P波的Kirchhof叠前偏移在此也可以运用,至于速度分析它也可以运用P-P波的速度分析方式来进行,因此采用该方法简化了转换波的处理,同时也提高了P-SV波的成像效果。     

横向各向同性介质中的反射波旅行时分析

常规地震勘探是建立在各向同性的理论基础上,反射时差曲线通常用双曲时差方程近似。双曲时差方程只有在均匀各向同性介质或椭圆型各异性介质的短排列中成立。许多研究发现,地下介质各向异性的存在,可能严重地影响了许多基本处理流程和解释成果的精确性。在横向各向同性介质中,本文研究了短、中、长排列时的P波、SV波的反射旅行时近似计算公式,该式提供了一种快速有效的估算旅行时的方法。通过数值计算得到了旅行时时距曲,蜉反射时距曲线的特征,证明了计算方法的有效性和可行性,这对各向异性介质中的弹性参数反演、移成像和地震资料的精确解释等都有重要意义。     

多波多层AVO数据反演

作为笔者提出的Ｚｏｅｐｒｉｔｚ方程级数表达式的直接应用，本文讨论了临界角内ＡＶＯ的信息是，提出了一种多波多层ＡＶＯ反演方法，由于采用了Ｚｏｐｐｒｉｔｚ方程级数表达式解析计算反演中是Ｊａｃｏｂｉ矩阵，因而使ＡＶＯ反演的速度和精度均有改善。文中用理论模型分析了多层Ｐ－Ｐ波ＡＶＯ反演，多层Ｐ－Ｐ波和Ｐ－ＳＶ波联合ＡＶＯ反演、Ｐ－Ｐ波和Ｐ－ＳＶ波循环迭代ＡＶＯ反演方法，并对野外实际资料进行了计算，取得了一     

应用τ-p域矢量旋转的地震数据波场分离

高保真的弹性波波场分离已成为多波多分量地震勘探中的关键处理流程。常规波场分离方法可归纳为基于波场的运动学特征和基于波场的动力学特征两大类。前者在空间域或τ-p域对纵、横波波场进行分离,后者则侧重于计算不同波型的偏振特性,但二者均受制于各自的局限性,难以达到理想的分离效果。将波场的动力学与运动学特征相结合,文中提出一种基于τ-p域矢量旋转的波场分离方法。即以近地表纵波速度作为波场分离的关键参数,在τ-p域下对地震波数据的垂直分量与水平分量进行极性旋转,根据不同波型的偏振特性,实现将P-P波与P-SV波分离到各自的偏振方向上的目的。针对层状介质模型、Marmousi Ⅱ模型及实际地震资料的试算处理结果表明,该方法比传统方法能更精准地分离P-P波和P-SV波,解决了能量异常、波场混叠及空间假频等难题,分离后的波场保幅性较好。