基于反射系数频散的气层识别技术

着重研究与流体有关的速度频散引起的反射系数频散,并应用于致密气层识别。黏弹性介质中的地震衰减有两种表现形式:1脉冲信号穿过衰减介质时的频率组成和振幅变化;2反射系数随频率变化。基于线性黏弹性理论对速度频散的描述及经典的反射系数简化公式,推导出随频率和地层品质因子变化的反射系数公式,该公式反映了反射系数随频率、入射角、地层品质因子等的变化特征,既考虑纵波速度频散,也考虑了横波速度的频散问题。反射系数频散引起反射能量的变化,基于速度与含气饱和度关系,将地震波速度、振幅与地层含气后引起的能量衰减机制(如喷射流机制)联系起来,进而可以通过反射能量的变化识别气层。利用反射系数频散技术对四川盆地GA101井区的致密砂岩气层进行识别,预测结果为地震勘探及井位部署提供了可靠的依据。图4表1参22     

井间地震导波速度特征研究

本文研究了井间地震勘探中单界面和低速层导波的速度特征。理论分析说明，单界面可能会存在一种不均匀衰减但不频散的漏能振型波，而不存在Ｓｔｏｎｅｌｅｙ波。本文推导了低速层导波的频散关系。数值模型计算表明，低速层导波是频散的，其频散关系和相速度大小是与地层速度结构、厚度密切相关的。在相同频率处，可能存在具有不同截频的多阶振型。     

应用正演模拟分析近地表黏弹性对深层缝洞储层地震波衰减及成像的影响

近地表沙层的黏弹特性引起的地震波能量及频率的吸收衰减不容忽视。本文基于黏弹性介质波动方程正演模拟技术,研究了近地表不同Q值情况下地震波穿过黏弹介质后的地震波场特征,通过波场频谱特征分析了影响地震波能量及频率吸收衰减的因素,即Q值越小、激发子波的主频越高、传播距离越远的地震波能量及主频吸收衰减越严重。在此基础上建立起伏地表沙层缝洞型模型,研究近地表沙层对中深部储层反射波的衰减及对缝洞型储层成像的影响,对实际地震资料的振幅、频率的恢复补偿以及提高分辨率具有一定意义。     

依赖频率的裂缝孔隙介质弹性属性及参数影响

地震波穿过不同形状和大小且充满流体的孔隙时会引起波致流效应,导致地震波依赖频率发生频散和衰减。基于Collet喷射流模型,本文分析了流体替换在裂缝孔隙介质中的影响。首先计算不同入射角情况下的纵波相速度和逆品质因子,发现速度随频率发生频散和衰减,高低频极限时速度趋于平稳,逆品质因子随频率先增大后减小。同时分析了背景孔隙度对纵波相速度和各向异性参数的影响,发现随孔隙度增加纵波速度在低频段(10~3Hz)明显减小,而在高频段(10~5Hz)无明显变化,且衰减频率向高频移动,同时使介质各向异性增强。流体类型也会影响介质的纵波速度,当介质含气时频散和衰减效应不明显,而当流体为油时全频带内速度发生衰减和频散最严重,含盐水时次之。最后分析了裂缝密度对地震速度及各向异性参数的影响,发现裂缝密度的增大使纵波速度的衰减程度增强,且介质的各向异性更显著。     

一维频率域中观尺度虚岩石物理方法

地震波在地下含流体孔隙介质中传播时,双相介质中观尺度非均质性产生的流体流动是引起地震波在地震频带内衰减和频散的主要因素。基于两种不同的含流体孔隙地震波传播方程,构建一维虚岩石物理模型,采用频率域有限差分方法模拟地震波衰减和频散,与周期性层状斑块饱和介质模型解析解对比验证了方法的有效性;通过数值计算不同数量特征单元模型叠置情况的地震波衰减和频散,进一步说明了特征单元表征模型衰减信息的唯一性;分析了在相同含气饱和度条件下不同非均匀尺度和结构的地震波衰减和频散;最后利用上述方法模拟了三相流体周期性层状介质的地震波衰减和频散结果及其模型的位移与应力在频率域的空间分布特征,结果表明不同流体之间的中观尺度相对流动是诱导地震波在地震频带衰减的主控因素。     

基于谱分解的气藏识别技术与应用

 地震波传播穿过含油气砂岩时,高频能量发生明显衰减,研究地震波的这种衰减特征可以为油气检测提供有效信息。本文利用三类含气砂岩模型,针对完全弹性介质和盖层为弹性介质、储层为衰减介质两种情形,利用基于波动理论的反射率法分别正演模拟其相应的叠前地震记录,并利用广义S变换对模拟记录进行分频处理,分析不同频率时AVO特征。研究表明,弹性介质条件下AVO响应曲线不受频率影响;盖层为弹性介质、储层为衰减介质时不同频率的AVO响应曲线不同,随频率增加地震波衰减增大。据此对S油田实际资料进行分析,结果表明含气层表现出异常高衰减特性,利用谱分解技术可以有效预测气层的分布。     

Lebedev网格黏弹性介质起伏地表正演模拟

在前人研究的基础上,采用一种新的交错网格(Lebedev网格)进行曲坐标系下的黏弹性介质正演模拟,避免了标准交错网格在处理曲坐标系方程时进行波场插值而引入的数值误差,从而提高了模拟精度。在正演模拟的过程中,首先基于广义标准线性固体,推导了曲坐标系下黏弹性介质的波动方程,随后利用在各向异性介质中使用的Lebedev网格有限差分方法对波动方程进行了离散化,在地表附近采用牵引力镜像法来实施自由表面条件,其他三个边界引进多轴卷积完全匹配层技术提高吸收效果,最后通过模型试算分析了黏滞性的引入以及地形起伏对波场的双重影响,并验证了引入的边界条件具有较好的吸收效果。模型试算结果表明,由于黏弹性介质中吸收衰减的影响导致地震波能量降低且主频向低频端移动,同时由于速度频散导致走时差异及波形变化。     

随机斑块饱和孔隙介质模型研究

为研究介观尺度下斑块饱和对地震波传播规律的影响,对随机斑块饱和孔隙介质模型(Continuous Random Model of Patchy Saturation,简称CRM)进行了研究并提出改进模型MCRM。利用MCRM模型研究了介观尺度下气、水两相流体非均匀饱和时纵波速度频散和衰减特征,并对实验测量的数据进行了模拟分析。结果表明:(1)MCRM与CRM模型的纵波速度高低频极限相同且具有相同的衰减峰值,但前者特征频率增大,衰减曲线收窄;(2)MCRM与White模型有相同的高、低频极限,但MCRM模型的频散曲线变化相对缓慢、衰减峰值稍小;(3)利用MCRM模型能够模拟渗透率、含水饱和度、频率等参数对速度频散和衰减的影响,并能解释实验室测量的高、低孔隙度砂岩频散、衰减数据。该研究成果有助于更好地理解岩石的黏弹性行为,提高定量地震解释的精度。     

基于White模型的砂岩储层渗透率特性分析

针对不同固结程度的砂岩,从Boit经典理论出发,基于White斑块饱和模型,应用数值模拟研究了渗透率对地震波衰减和速度频散的影响,分析了地震波垂直入射时渗透率对储层界面反射系数和相位的影响.结果表明:对于砂岩储层,渗透率对地震波衰减和速度频散有明显影响,尤其是中等压实砂岩储层和未固结砂岩储层,对渗透率变化非常敏感;渗透率对砂岩储层尤其中等压实砂岩储层界面反射系数和相位有明显影响,甚至会产生相位极性反转.     

强衰减条件下能量比法的修正及其应用

吸收衰减是引起地震波能量损失的一个重要因素,尤其是在近地表强衰减条件下。常规的能量比法是利用地震波能量的线性衰减速率定量估测品质因子Q,不适用于近地表的强衰减(Q小于30)情况;修正的能量比法利用地震波能量的指数衰减速率估算Q值,减小了常规方法的理论误差,适用于近地表条件。仿真模型和实际资料处理结果表明,在非固有衰减(主要为几何扩散)得到较好补偿的前提下,修正能量比法估算的近地表Q值合理、可靠,具有实用性。     

水平层状模型中多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线的灵敏度分析

以瑞雷波和拉夫波为主要研究对象的高频面波方法,在地下水、环境及工程等领域被广泛应用。对于水平层状模型,横波速度是影响多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线的最重要参数。文中利用雅可比矩阵探究多模式瑞雷波和拉夫波相速度对不同深度地层横波速度的灵敏度。研究表明：①不同模式的面波对相同地层横波速度的灵敏度不同;无论是瑞雷波还是拉夫波,低频面波比高频面波对较深层横波速度更灵敏;同时,整个高频段都是多模式面波相速度频散曲线对表层横波速度改变的灵敏频段。②基于对速度递增模型和两种速度异常层（含低速夹层或高速夹层）模型进行的测试分析,认为多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线对低速层横波速度的灵敏度高,而对高速层及速度异常层（低速层或高速层）下伏地层横波速度的灵敏度低。③相同模式拉夫波相速度频散曲线对同一地层横波速度的高灵敏度频段范围比瑞雷波的更宽,瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线对相同地层横波速度的灵敏度峰值存在差异,因此联合反演多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线有利于获得高精度的浅地表横波速度。     

利用VSP资料研究地层吸收衰减规律

利用零偏ＶＳＰ初至波在不同接收点频谱绝对值,展示了并所在地震地震波在地下的传播规律。根据各测点初至波频率、振幅的变化情况得出地震对地震波的吸收规律,并且利用初至波的分频曲线求得地层品质因数Ｑ值。     

粘弹性介质中地震波的吸收衰减补偿方法

地震波在地下介质中传播时,高频成分易被吸收。研究地震波的吸收与衰减机制可以部分地补偿被吸收与衰减的地震波成分,但是,实际地下介质的地震波吸收与衰减机制很复杂,非一个简单的数学模型可以充分描述的。尽管如此,地震波的吸收与衰减补偿对提高地质构造和岩性分布反演的分辨率仍有重要意义。地震波的吸收与衰减不但与岩性有关,而且也依赖于传播路径。因此,除了研究常规的单道吸收与衰减补偿方法外,研究沿地震波传播路径的吸收与衰减补偿方法更接近真实情况,补偿更准确。     

裂缝性多孔介质纵波频变特性研究

各向异性介质地震波衰减的研究一般只针对横向各向同性介质,即包含一组垂向裂缝。实际储层中往往存在多组正交或斜交裂缝,因此研究含多组裂缝储层的地震波频散和衰减非常必要。Chapman建立了包含两组裂缝的中观尺度喷射流模型,但是没有讨论两组裂缝对特征频率、频散和衰减幅度的影响。为此,建立了计算含多组裂缝储层纵波频变特性的方法。首先对Chapman模型数值模拟,讨论裂缝参数对特征频率和频散、衰减幅度的作用;然后分析Chapman模型和标准线性固体模型之间的关系;最后建立利用广义标准线性固体模型计算包含多组裂缝储层的频变纵波模量的方法,即利用Chapman模型和各向异性Gassmann方程得到低频模量,利用Chapman模型得到高频模量。所提方法利用低频、高频极限模量和模量损失表征地震波的频散和衰减特性,其中模量损失可表征每组裂缝的贡献,并得出以下认识：1裂缝方位和地震波入射方向只影响频散幅度和衰减幅度,而不影响频散频带和衰减频带;2不同裂缝发育情况的纵波速度V_P(或纵波逆品质因子Q_P^-1)曲线间存在代数关系,因此可以利用单组裂缝的V_P(或Q_P^-1)曲线表示两组甚至多组裂缝的V_P(或Q_P^-1)曲线;3当地震波传播方向与裂缝平行时,V_P随频率的变化很小,P波衰减最小。所提方法对于研究各向异性介质的地震波场特征及地震响应机理具有一定实际意义。     

灰岩潜山储集层的油气检测方法

 理论研究和实验表明，多孔隙介质中流体的存在及其运动是弹性波频散和衰减的主要原因。地震波在地下岩层多孔介质的传播过程中，由于所含流体性质不同，特别是当岩石中含有石油和天然气时，地震波的吸收衰减量显著增大。地震波的吸收衰减信息和振幅信息密切相关，与其他地震信息相比具有更高的灵敏度。本文以Biot理论和实验室试验数据为依据，在多相介质条件下，阐述了储层中不同流体对地震波振幅的吸收衰减作用的差异，并利用地震波的振幅吸收衰减信息对灰岩潜山缝洞型储集层进行了油气检测研究，取得了良好的应用效果。     

可控震源非线性扫描在高分辨率地震采集中的应用

可控震源的扫描信号可以控制，对环境破坏较小，特别适合炸药震源禁区的地震数据采集。扫描信号的理论基础是线性信号，但是地下介质对地震波的吸收衰减是非线性的，因此线性扫描不能对高频衰减进行补偿，降低了信号的信噪比，由此发展了非线性扫描技术。非线性扫描技术的扫描速率不再是常数，通过在高频段合理增加扫描时间来实现对高频衰减的补偿，达到提高地震分辨率的目的。在哈萨克斯坦S区的高分辨率地震数据采集中，采用非线性扫描技术，通过对扫描参数的优选，对高频能量进行了有效补偿，取得了较好的效果，实现了高分辨率地震数据采集。     

基于黏滞声波方程解析解的AVF反演

纵波衰减与频散是PP波地震记录衰减的主要原因,因此理论上只需利用PP波叠后地震资料即可反演振幅随频率的变化关系（AVF）,以获取纵波频散因子指示流体。但基于传统单界面的AVF反演方法并不令人满意且在很多方面仍然存在争议。为此,提出基于零炮检距黏滞声波方程解析解的AVF反演方法,其流程为：①利用时频谱方法等计算地震记录的时频谱; ②基于地震记录提取子波,消除地震数据中子波叠印获取反射系数的时频谱; ③基于黏滞声波方程进行波阻抗反演,获得更准确的阻抗参数计算Fréchet导数; ④根据导数矩阵建立AVF反演方程,选取合适的参考频率点以及参与计算的频率点反演高精度频散属性。数值模拟和实际数据测试表明：界面频散对地震记录的影响很小,且传播过程的AVF效应远大于界面频散造成的AVF效应;新方法的精度和分辨率明显高于传统单界面AVF反演。     

完全匹配层人工边界条件中的衰减因子分析

为了得到地下地质体的地震波场响应特征,需要进行三维地震波场数值模拟,但其计算量很大。利用有限差分方法进行数值模拟时,减少计算量的途径有两种:一是差分格式设计;另一种是边界条件的选择。从完全匹配层(PML)吸收边界条件的原理出发,总结了目前PML人工边界条件中的常用衰减函数,说明了衰减函数设计的重要性。数值模拟结果表明,余弦型吸收衰减因子的波场模拟效果要优于其它吸收衰减因子。