薄储集层的反射特征和定量解释方法

本文在详细分析均匀介质和薄砂泥岩互层中不同碳酸盐岩的反射特征基础上,提出调谐厚度是划分薄层和厚层的分界点。薄层与厚层能产生不同的波形特征,确定它们的厚度应有不同的定量解释方法。这里主要研究薄层,利用复合反射波的振幅与薄层厚度为近似线性关系的特点,制定了薄层定量的解释方法。在多层储集层的情况下,只要其垂向分布范围在调谐厚度以内,应象单个薄层一样,也能利用复合反射波振幅求得多层储集层的总厚度。在利用振幅信息研究薄层时,频率信息也是一种重要补充。最后用大王庄地区LL-939地震剖面为例,对沙三段上部碳酸盐岩的厚度进行了定量解释,证明这种定量解释方法是可行的。     

薄层反射波非零炮检距的属性特征

 本文从薄层顶、底界面反射波的走时入手，研究了薄层反射波在非零炮检距集上出现的干涉现象，导出了薄层反射波在出现干涉时的炮检距计算公式，说明薄层干涉出现的炮检距是多变量函数，即随着埋藏深度h、地层速度v、薄层厚度Δh以及地震波的主频f*的变化而改变。本文重点分析了地层厚度Δh和地震子波主频f*对反射波振幅特性和频率特性的影响。在充分分析薄层反射的振幅、频谱随炮检距变化关系的基础上，指出在应用叠前信息（如AVO分析）进行储层预测等方面的研究时，应充分考虑薄层反射波的干涉和调谐现象带来的振幅和频率特征的变化。     

应用周期性成层Patchy模型分析薄层反射特征

针对地下薄储层的物性对地震波的传播和储层厚度的定量预测影响大的问题,基于周期性成层Patchy模型对薄层进行描述,详细推导了地震波在孔隙薄层介质中的传播规律,给出了薄层反射波的振幅和相位的表达式。针对不同物性参数,进一步分析薄层内地震波多次反射叠加后的振幅谱和相位谱特征,发现薄储层的渗透率、孔隙度和饱和度对薄层多次反射波的振幅和相位的峰值频率均有影响,因此,利用薄层厚度对峰值频率的影响规律预测薄层厚度时,必须考虑薄层的物性参数。利用周期性层状Patchy模型建立的薄层介质,克服了均匀各向同性完全弹性薄层介质的局限性。数值分析结果为薄储层的地震资料解释提供了理论依据。     

完全匹配层在时域有限元弹性波数值模拟中的应用

完全匹配层(perfectly matched layer,PML)边界条件是消除人工边界虚假反射的经典方法之一,但不易在时域有限元方法中实现,尤其是求解二阶弹性波方程。为此,详细推导了PML在时域有限元法求解二阶位移弹性波方程中的加载过程,得到了含PML的有限元控制方程;通过数值算例,讨论了PML衰减参数中理论反射系数对PML吸收效果的影响以及在PML吸收层最外层加载狄利克雷边界条件对PML数值稳定性的影响。数值模拟结果表明:当PML吸收层厚度一定时,理论反射系数越小,PML吸收效果越好;当PML吸收层厚度为半个最大主波长时,理论反射系数小于(等于)10~(-5),PML吸收效果最优;虽然在PML吸收层的最外层加载狄利克雷边界条件可增强PML的数值稳定性,但对处于自由表面上的PML吸收层最外层部分,不可加载狄利克雷边界条件,否则会产生严重的虚假反射。     

线性过渡层复合体的地震反射特征研究

速度在某一方向上呈线性连续变化的地层称为线性过渡层。2个或2个以上速度梯度不同的线性过渡层的组合，即为线性过渡层复合体。从弹性动力学理论出发，讨论了由2层过渡层构成的复合体的反射滤波特点，推导了2层不同速度梯度的过渡层夹在2个均匀层中所构成的复合界面的反射滤波特性公式。通过一系列组合形式的数值试验，给出了它们的滤波特征。研究表明，不同的速度梯度及组合方式分别表现出低通、高通和带通的性质，它们对应着不同的沉积环境。据此可以从滤波特性来判断沉积类型，还可以结合振幅谱中零点的间隔和第一个零点的位置推断该地层的厚度。     

薄层的AVO效应

由紧密排列的阻抗界引起的调谐人用影响着地震振幅，在零炮检距处，当层厚减小是，合成反射信号的形状接近原始脉冲的时间导数。对于厚度小于调最度一半的层来说，反射振幅被相部于薄层时间厚度的因子修正，与炮检距有关的调谐作用可用一次反射之间的时差来近似表示。     

鄂尔多斯盆地山西组二段煤层对下伏砂岩地震反射特征影响的数值模拟分析

针对含煤岩系中煤层对下伏砂岩储层地震响应的强烈干涉作用,基于鄂尔多斯盆地下二叠统山西组二段含煤岩系沉积序列,构建了两个地质模型进行正演模拟分析,从理论上研究了上覆煤层厚度及位置对下伏层状砂岩地震反射特征的影响。分析结果表明,煤层厚度、位置和地震子波频率会导致砂岩顶、底界面地震反射特征出现较大差异。由于上覆煤层的干涉作用,不仅下伏砂岩地震反射极性会发生反转,而且砂岩顶、底界面反射振幅也会随煤层厚度和位置的变化而变化;上覆煤层厚度或位置不稳定时,砂岩顶、底面地震反射振幅不能反映砂岩厚度变化,不能利用砂岩顶、底面地震反射振幅预测厚度小于1/4波长的薄层砂岩厚度。     

用人工神经网络计算薄层厚度

薄层厚度与薄层地震反射特征之间存在着复杂的关系,这种关系可通过一个3层人工神经网络来描述。选取地震道中时窗内的最大振幅值、振幅谱的最大值及对应的频率、自相关函数极大值与极小值之比、中心频率和低频能量这6个地震反射特征值作为网络的输入,将网络的输入值和输出值作适当的数值转换,就可以根据地震资料求出薄层的厚度。对模型进行试算,当地震资料的信噪比较高时,用文中的神经网络可正确地计算出薄层的厚度;用信噪比较高的样本道训练的神经网络也可正确地计算出信噪比较低的地震资料的薄层厚度。用该方法处理实际资料的效果令人满意。     

野外地震数据一维非弹性地层的线性最小平方反演

叠前地震反射数据的一维弹性反演被成功地应用于含甲烷水合物地区的野外实际资料，所用算法是对地震数据和模型作加权阻尼是小二乘拟合，模型是由一叠厚度等于Ｐ波旅行时厚度的各向同性均质弹性层构成的，由于每一层的反射振幅和振幅随入射角的变化显著地影响反演的结果，所以无论对模型还是对会改变波形振幅的采集影响因素的消除，都必须格外小心从事这包括震源和接收器组合方向性的校正，数据采集中有限空间观测角的补偿，以及振幅     

基于随机介质正演模拟的塔中顺南地区风化壳储层地震响应特征分析

针对塔中顺南地区奥陶系岩溶风化壳储层地震响应特征识别和储层预测难题,应用随机介质建模方法建立了风化壳缝洞型储层地震地质模型,通过非均匀介质波动方程数值模拟,研究目标储层地震反射波场的运动学和动力学特征,定量分析了储层物性、厚度及其发育位置变化对风化壳反射界面(T47)地震响应特征的影响。结果表明,当风化壳顶部发育储层时,风化壳反射界面表现为低反射振幅、低频率的地震响应特征。在此基础上优选并验证了对风化壳储层地震响应特征识别相对敏感的均方根振幅和瞬时频率属性,为研究区风化壳缝洞型储层反射特征识别及储层预测提供了一定依据。     

Seismic reflection and transmission coefficients of a single layer sandwiched between two dissimilar poroelastic solids

The seismic reflection and transmission characteristics of a single layer sandwiched between two dissimilar poroelastic solids saturated with two immiscible viscous fluids are investigated. The sandwiched layer is modeled as a porous solid with finite thickness. The propagation of waves is represented with potential functions. The displacements of particles in different phases of the aggregate are defined in terms of these potential functions. Due to the presence of viscosity in pore fluids, the reflected and transmitted waves are inhomogeneous in nature, i.e., with different directions of propagation and attenuation. The closed-form analytical expressions for reflection and transmission coefficients are derived theoretically for appropriate boundary conditions. These expressions are calculated as a non-singular system of linear algebraic equations and depend on the various parameters involved in this non-singular system. Hence, numerical examples are studied to determine the effects of various properties of the sandwich layer on reflection and transmission coefficients. The essential features of layer thickness, incident direction, wave frequency, liquid saturation and capillary pressure of the porous layer on reflection and transmission coefficients are depicted graphically and discussed. The analysis shows that reflection and transmission coefficients are strongly associated with incident direction and various properties of the porous layer.     

叠前振幅分析直接指示气田的前提条件

W.J.Ostrander等人利用砂岩含气泊松比降低到0.1左右时,反射系数随入射角增大而增加的性质,提出了叠前振幅分析直接指示气田的方法。当含气砂岩层的厚度比波长小时,由于层内多次反射的影响,反射系数与入射角的关系呈现复杂的特性。本文系统地计算了不同泊松比和层厚时的反射系数谱,并针对特定的地震子波计算相应的反射波。由反射波极大振幅所作的大量曲线表明,不同的入射角范围、不同的层厚,含气砂岩与非含气砂岩的反射波及大振幅的差别是不同的。W.J.Ostrander等人提出的叠前振幅分析技术指示气田的准则的使用是有一定限制的,要成功地使用叠前振幅分析技术,必须根据具体的地质条件设计相应的模型进行正演计算,以获得叠前振幅资料的解释准则。     

Reflection and refraction of plane waves at the boundary of an elastic solid and double‑porosity dual‑permeability materials

Phenomena of reflection and refraction of plane harmonic waves at a plane interface between an elastic solid and doubleporosity dual-permeability material are investigated. The elastic solid behaves non-dissipatively, while double-porosity dual-permeability materials behave dissipatively to wave propagation due to the presence of viscosity in pore fluids. All the waves (i.e., incident and reflected) in an elastic medium are considered as homogeneous (i.e., having the same directions of propagation and attenuation), while all the refracted waves in double-porosity dual-permeability materials are inhomogeneous (i.e., having different directions of propagation and attenuation). The coefficients of reflection and refraction for a given incident wave are obtained as a non-singular system of linear equations. The energy shares of reflected and refracted waves are obtained in the form of an energy matrix. A numerical example is considered to calculate the partition of incident energy among various reflected and refracted waves. The effect of incident direction on the partition of the incident energy is analyzed with a change in wave frequency, wave-induced fluid-flow, pore-fluid viscosity and double-porosity structure. It has been confirmed from numerical interpretation that during the reflection/refraction process, conservation of incident energy is obtained at each angle of incidence.     

粘砂套管特性对声波幅度的影响研究

建立超声波在套管、粘胶剂及粘砂砂粒中的反射模型,计算超声波在每个介质层间的声波能量,并根据超声波的能量变化,分析粘砂套管的粘胶剂厚度和粘砂砂粒分布密度对反射波声幅大小的影响.理论分析与实验结果均表明,粘胶剂厚度与声幅成反比,当其厚度大于等于粘砂砂粒半径时,声幅值最小,表示固井质量评价结果最好;粘砂砂粒分布密度为70%~...     

应用GM（1,1）模型分析反射波振幅与频率特征

GM(1,1)模型的变化趋势不同,建模所用参数反映的物理机制也不同.本文应用这种灰色系统理论中的GM(1,1)模型,分析反射波的振幅与输车特征所反映的地质信息.并介绍了GM(1,1)模型的建模过程;给出了合成与实际数据的建模例子.合成数据试算结果表明:当地层厚度变化而岩性不变时,振幅与频率的GM(1,1)模型的变化趋势较接近;当地层厚度不变而岩性变化时,振幅与频率的GM(1,1)模型的变化趋势差异较大、应用这些特征,对SN地区实际反射波振幅和频率所反映的地质信息进行了分析.该方法具有建模简单、所建模型直观、便于分析的特点.     

利用加权积分能谱识别薄层

影响薄层的反射子波频谱幅值的主要参数之一是岩层的厚度ｄ。当偶极厚度不同时,其反射波函数频谱曲线特征不同,通过反射信息的频谱分析,可以借助其反射波主频与入射子波主频间的差别发现薄层并估算出其厚度。在地下存在薄互层或更为复杂地层的情况下,利用一般振幅频谱分析法难以分辨时,可以采用分辨能力更高的积分能谱分析法,本文计算了基本的积分能谱,为了充分利用积分能谱分辨薄层,我们对积分能谱公式进行了改进,即加权积     

广义首波和下行首波的实验研究

利用超声实验技术,对含高速薄层的两类不同形状的二维模型所产生的广义首波进行了研究。发射和接收装置采用SYC-2或SYC-3型超声仪,模型材料采用泡沫塑料、塑料、有机玻璃和铝,模型板厚度均为6mm,长度大于1200mm。实验表明,在此条件下,不仅能够观测到临界角射线形成的初至首波,也能观测到非临界角射线形成的初至首波,这种初至首波称为广义首波,它的传播不遵守斯奈尔(Snell)定律。与此相应,在高速薄层中还存在一组反向对称的下行首波。广义首波的最大振幅点不出现在临界点上,而是偏离临界点外侧约等于临界距离一半的位置上。根据观测振幅曲线,可以求出拟合此观测值的解析函数。非临界条件下广义首波的存在,表明首波在其入射、折射和侧向传播的路径上,将以具有一定空间的能流形式出现。在广义首波振幅最大点附近,能流密度最大,随着偏离此点的距离加大,能流密度迅速减小。下行首波的运动学和动力学特点与广义首波十分相似。但是,下行首波的存在给波场的研究带来新的复杂性。上述实验结果对研究由爆炸激发的地震记录震相的动力学特征是有意义的。     

Reflection of plane seismic waves at the surface of double-porosity dual-permeability materials

The present work deals with the reflection of plane seismic waves at the stress-free plane surface of double-porosity dual-permeability material. The incidence of two main waves (i.e., P₁ and SV) is considered. As a result of the incident waves, four reflected (three longitudinal and one shear) waves are found in the medium. The expressions of reflection coefficients for a given incident wave are obtained as a non-singular system of linear equations. The energy shares of reflected waves are obtained in the form of an energy matrix. A numerical example is considered to calculate the partition of incident energy for fully closed as well as perfectly open pores. Effect of incident direction on the partition of the incident energy is analyzed with the change in wave frequency, wave-induced fluid-flow, pore-fluid viscosity and double-porosity structure. It has been confirmed from the numerical interpretation that during the reflection process, conservation of incident energy is obtained at each angle of incidence.     

P-SV波在提取SS波零偏移距反射率中的应用

利用Gardnefs经验关系式对P—SV波反射系数近似公式进行了简化，给出了一个描述P—SV波反射系数和ss波零偏移距反射率之间关系的统一近似公式。4个不同的含油气砂岩模型的定量计算表明，该统一近似公式不受岩性弱反差条件的限制，入射角在30。以内能够准确地反映P—SV波反射系数和ss波零偏移距反射率之间的近似关系，而且能够适用于不同形式的P—SV波反射系数近似公式。因此，利用该关系式可以由P—SV波直接构建SS波零偏移距剖面，而且可以实现SS波阻抗的定量反演和多波AV0分析，还可以通过SS波资料提取P—SV波振幅随入射角变化的信息。     

分数阶导数在地震奇异性分析中的应用

传统的地震解释主要是观测地震资料的振幅及相位的变化,而振幅往往并不能反映真实的地质情况.地震界面可能是岩性分界面也可能是岩性过渡带,岩性过渡带的地震反射波是入射波的分数阶导数,因此将分数阶导数引入地震属性计算中,构建一种对波形敏感而对振幅变化不敏感的新属性--奇异性,用以刻画反射界面的横向变化.方法的基本原理是:首先计算地震子波的不同分数阶导数;然后利用匹配追踪算法将地震数据分解成地震子波的不同分数阶导数,进而获得反射波同相轴的分数阶.对胜利油田某区块实际二维地震资料进行了试处理,结果表明分数阶导数剖面能很好地描述不整合面,反映实际界面的横向变化.