各向异性问题和EDA介质一维模型VSP模拟

本文从弹性力学理论的Hook定律和连续体运动方程出发,经过一系列的假设,最后导出了一维情况下EDA介质各向异性的弹性波方程,并用Fourier算法求解该方程,获得了一维模型的EDA介质各向异性的VSP模拟记录。数值模拟记录及矢端图表明,记录上波场丰富,横波分裂以及振幅和频率在各向异性介质中的衰减、吸收等现象清晰可见。     

多方位VSP多地震属性裂缝预测方法

地震裂缝预测一直是裂缝性油气藏的重要研究方向。研究了利用多方位VSP多地震属性裂缝预测的方法与流程,利用多方位VSP原始资料提取纵横波速度及泊松比、直达纵波能量变化和Q值与衰减系数、透过波能量衰减、水平分量能量变化、纵横波反射能量变化共五类11种地震属性分别进行裂缝预测。对提取的不同各向异性属性参数,根据其质量和属性可信度,给出不同的加权系数,进行加权平均计算,形成一个综合评估各向异性的新参数——各向异性指数,指出井孔处裂缝发育方向。     

基于VSP数据的任意弱各向异性参数反演方法

VSP数据具有较高的信噪比和准确的深度信息,基于它的旅行时等信息可反演地层VTI、TTI各向异性参数,但较难获得任意各向异性参数。极化和慢度矢量是表征Christoffel方程中弹性矩阵的直接参数,VSP能够测量到不受上覆地层影响的慢度和极化信息,且具有准确深度信息的优势,可用于反演介质的任意弱各向异性参数。文中首先介绍基于扰动理论的Christoffel方程求解方法,引入qP波的慢度和极化矢量正、反演公式,然后给出基于Walkaway VSP测量的高精度慢度和极化矢量获取方法,最后提出适用于任意弱各向异性参数的加权迭代反演算法。应用模型数据反演了最多15个弱各向异性参数,结果与理论值高度吻合;实际资料应用进一步表明,该方法有较高的精度,适用于高精度的地震各向异性参数提取。     

与频率相关的各向异性横波分裂参数提取算法

在地震频率范围内,含较大裂缝多孔岩石的各向异性参数表现出频率相关性。本文基于矢量褶积模型建立了分析多分量VSP数据的与频率相关各向异性的横波分裂参数提取算法。该算法可以在频域中针对单个频率提取横波各向异性参数(快横波的极化方向以及快、慢横波的时差),避免了传统算法中分段滤波可能带来的误差。通过对地震合成记录的数值分析,证明了该算法的可行性和正确性,并与传统算法结果进行了比较。结果显示,与频率相关的各向异性横波分裂参数可以从地震数据中提取。     

弹性波各向异性高斯束逆时偏移

弹性波高斯束逆时偏移是一种兼具计算效率和成像精度的多分量地震成像算法,具有面向目标成像的能力,但目前研究主要集中在声波各向同性、各向异性和弹性波各向同性介质,有关弹性波各向异性介质的研究较少.首先,基于地震波矢量特性,在震源点和检波点分别采用P波和S波进行射线追踪,发展了一种基于相速度的各向异性弹性波射线追踪算法,该算...     

VSP各向异性矢量波场分离方法研究及其应用

本文介绍了一种基于各向异性(TI)介质假设的非零井源距三维三分量VSP矢量波场分离方法。该方法将经过一次旋转的共炮点数据,使用非线性约束SQP算法反演求得检波点附近的各向异性Thomsen参数,根据介质的各向异性性质,计算每个波场(上、下行纵波和上、下行横波)的传播角度、慢度和极化矢量。在频率域使用正则化的最小广义逆算法求出每种波的傅里叶振幅分量,再反变换到时间域得到分离后的各种波场。通过对非零井源距三分量VSP模型试算、实际资料处理以及与各向同性参数反演矢量法结果对比分析,验证了该方法的可行性和优越性。     

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。     

稳定的反Q滤波统一算法及其在地震资料高分辨率处理中的应用

稳定的反Q滤波被引入到叠前和VSP记录的衰减补偿中得到了较好的效果,但是前人给出的算法比较复杂。基于地下介质的水平层状假设,根据叠前地震记录和VSP记录观测系统的特点,给出了叠前地震记录和VSP记录(零偏和非零偏)反Q滤波的统一算法和公式,实现了对叠前地震记录和VSP记录的高分辨率处理。模型试算和实际地震资料的应用结果表明,本文方法可显著提高叠后、叠前及VSP地震记录的分辨率。     

非均质HTI介质裂缝弱度参数地震散射反演

长波长假设下各向同性地层中发育的垂直排列裂缝可构成等效的具有水平对称轴的横向各向同性(HTI)介质。裂缝弱度是重要的非均质各向异性介质特征参数,弹性逆散射理论是非均质介质参数反演的有效途径。基于地震散射理论,首先推导了非均质HTI介质中含裂缝弱度参数的纵波散射系数方程,并通过裂缝弱度的参数组合,提出了一种新颖的HTI介质方位弹性阻抗(AEI)参数化方法。为了提高反演的稳定性和横向连续性,改进了贝叶斯框架下的HTI介质各向异性方位弹性阻抗反演方法,同时考虑了柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化,最终运用非线性迭代重加权最小二乘策略实现了裂缝弱度参数的稳定估算。模型和实际资料处理表明,反演结果与测井解释数据相吻合,证明利用该方法能稳定可靠地从方位地震资料中反演得到裂缝弱度参数。     

弹性模拟在VSP资料处理和解释中的应用:一个实例

挪威海的资料已用来研究应用弹性VSP模型检测野外记录VSP资料中的横波和相继转换波效应。在VSP模型中使用从测井资料得到的横波速度和密度,以及从地面地震和测井方法求得的纵波速度。以时间域非垂直入射的阿米乍德和孟德尔(Aminzaden和Mendel)弹性VSP模拟技术作为计算方法,首先计算两种地面地震记录,即特定入射角平面波的垂直分量及水平分量。用向下延拓方法在不同深度点产生地震记录。这些地震记录的汇集便构成非垂直入射的VSP。VSP资料的垂直和水平两个分量能用这种方法获得。在本文中,非垂直入射VSP是按12.5°入射的平面波产生的。薄层和厚层的成层系统模拟结果都与野外资料作了对比。并且观测到了薄层的转换波效应。野外记录中的若干同相轴可用这种弹性VSP模拟来说明。模拟资料和野外资料对比,能识别一个可能的管波或平面以外来的波。消除该同相轴后显著改进了最终的VSP剖面。本研究也显示了VSP资料怎样来帮助地面三维资料的解释。     

用3D叠前地震资料和测井资料进行裂缝性储层综合表征

储集岩的地质和力学性质控制着裂缝。本文介绍了通过地震和测井综合资料分析表征裂缝性储层的方法。在地震各向异性分析中使用5个方位的反演弹性阻抗，并且通过地震反演模拟从各向异性分析中获得裂缝方位。用储集岩的Lame参数、衰减属性和瞬时属性量化裂缝密度。这些属性与储层岩性、地震波衰减和波场干涉有关。研究结果表明，在工区内，断层系控制着裂缝方位和分布，并且高裂缝密度与特低渗透储层的高产能有联系。     

时变地震子波提取研究方法综述

受地下介质非均匀性、非完全弹性等因素影响,实际地震资料中的地震子波具有时变特征,即子波在传播过程中是不断变化的。传统的地震子波提取方法大多基于时不变的假设,往往不能满足勘探所需的精度要求,如何从非平稳地震记录中准确提取时变子波成为近年的研究热点之一。概括总结了时变子波提取方法的研究进展,认为对非平稳地震记录进行衰减补偿和分段处理以及分别估计子波振幅谱和相位谱后再进行匹配融合是实现时变子波提取的两类主要方法。进一步的分析发现衰减补偿和分段处理难以真实反映地震记录的非平稳性,而子波振幅谱和相位谱的估计精度仍需提高。因此,下一步的研究方向应充分考虑地下复杂衰减和噪声干扰的影响,采用先进的智能信息处理技术,研发适用范围更广、准确度更高的时变子波提取方法,并应用于叠前全波形反演与深层复杂构造的成像,从而有效提高地震资料的处理精度。     

各向异性介质弹性波高斯束偏移方法

弹性波高斯束偏移是一种兼顾成像精度与计算效率的多分量地震成像方法,但当前的研究多集中在各向同性介质声波、弹性波成像和各向异性介质声波成像,针对各向异性介质弹性波偏移的文献相对较少。为此,在前人的研究基础上,发展了各向异性介质弹性波射线追踪方程,以二维各向异性弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,利用弹性动力学表征的格林张量推导了各向异性介质中弹性波波场正、反向延拓公式,提出了一种针对各向异性介质多分量地震数据的成像方法。通过在成像公式中引入权函数,很好地压制各向异性介质成像中不同波型引起的串扰。通过引入符号函数,解决了转换波成像过程中的极性反转问题。TTI介质洼陷模型和TTI介质多层构造模型试算结果表明:与各向同性介质弹性波高斯束偏移方法相比,各向异性介质弹性波高斯束偏移成像结果的信噪比较高、同相轴连续性较好、构造位置更准确;使用多分量地震记录,利用纵、横波波场信息成像,有效提高了成像分辨率;与传统的基于标量波场的成像方法相比,所提方法的适应性更好。     

基于方位弹性阻抗反演的裂缝型储层流体检测方法

法向弱度和切向弱度对裂缝型储层中的流体较敏感,为充分利用叠前方位地震数据的AVOZ信息,本文探讨了基于方位弹性阻抗反演的法向弱度和切向弱度直接提取法,以指导裂缝型储层流体识别。先利用各向异性岩石物理参数之间的关系,建立基于弱度表示的方位弹性阻抗方程;再针对各向异性参数提取欠稳定问题,提出一种稳定的各向异性法向弱度和切向弱度提取法,提高了法向弱度和切向弱度参数反演的准确性;最后利用反演得到的裂缝弱度参数预测裂缝型储层流体。模型反演和实际资料处理结果均表明,本文方法能有效识别裂缝型含气储层。     

基于零偏移距VSP的时变子波反褶积方法

提高地面地震数据分辨率的一种有效方法是从VSP数据中提取反褶积算子并将其应用于地面地震数据,然而,传统的VSP子波反褶积方法通常是在不考虑地震子波时变特性的情况下,提取固定反褶积算子,且由于地震子波是时变的,从VSP中提取一个子波反褶积算子应用于地面地震记录是不准确的,由此提出一种利用VSP数据提取时变子波反褶积算子的方法。该方法将零偏移距VSP数据的下行直达波作为单程VSP地震子波,利用地下介质的衰减函数将单程地震子波的振幅谱转换为双程地震子波的振幅谱,在最小相位的假设下,从时变子波振幅谱中获得时变反褶积算子,然后将算子应用于叠后地面地震数据。理论合成数据和实际地震数据证明了该方法可有效补偿振幅能量并可提高地震记录的分辨率。     

裂缝单斜介质qP波正演模拟方法

正确识别裂缝介质中地震波传播规律对于了解裂缝的性质及利用地震波进行裂缝预测具有重要的意义。对于包含两组垂直、斜交裂缝的各向同性地层,单斜各向异性介质是最符合的地震模型。首先根据等效理论将两组垂直、斜交裂缝等效为单斜各向异性介质,建立了裂缝参数与弹性参数的线性关系;其次根据频散关系式推导了单斜各向异性介质qP波方程,避免了弹性波方程的复杂性与纵横波耦合在一起等问题;最后应用有限差分数值模拟qP波在两组垂直、斜交裂缝介质中的传播规律。模拟结果表明,qP波波前面不是圆也不是椭圆,不同方位的地震数据存在旅行时、振幅等差异。本文研究对正确认识地震波场在两组垂直、斜交裂缝介质中的传播具有重要的意义。     

一种提高VSP分辨率的反Q滤波方法

由于VSP记录的地震波的衰减程度与地面地震记录的地震波的衰减程度不同,因此对VSP资料进行反Q滤波处理,直接应用地面地震资料的反Q滤波方法是不准确的,需要对其进行改进。本文基于Wang处理地面地震资料的反Q滤波方法,提出一种适用于VSP资料的反Q滤波方法,即先对VSP资料上、下行波场进行分离,然后根据VSP上、下行波各自的波场特点,分别进行反Q滤波补偿。采用此法对模型数据和实际VSP资料分别进行反Q滤波补偿处理,均取得了比较好的效果。     

多分量油气地震勘探技术急需解决的几个问题

首先简单回顾了地震各向异性理论与多分量地震勘探技术的国内外发展现状,然后针对石油工业领域需求,重点讨论了裂缝各向异性等效介质理论应用存在的问题。对于页岩、煤层等强各向异性介质,需要突破Thomsen理论的弱各向异性假设;对于多组多尺度裂缝型储层,需要从单斜介质模型的角度进一步丰富、发展现有的等效介质理论;而对于中国广泛分布的陆相薄互层储层,宽方位P波各向异性分析与S波分裂分析需要在正交各向异性介质的框架下重新认识波场特征,并厘定各向异性异常的影响因素。同时分析了多分量地震数据处理、解释分析中存在的不足,主要问题在于油气勘探开发的高精度要求与多分量地震数据处理技术不够完善所产生的不匹配。最后,提出了一些值得攻关研究的方向,重点在于现有的多分量地震数据处理需要进一步发展保矢量和动力学特征的方法技术,包括多分量的高维插值波场重建技术、宽方位OVT叠加技术、深海OBS/OBN稀疏采样成像技术以及大起伏海底条件下的PS波深度域偏移成像技术等。     

倾斜TI介质以下的成像构造

在倾斜页岩中,地震各向异性引起下覆构造成像和定位问题。我们为相对层面法向具有倾斜对称轴的横向各向同性介质(TI)P波地震数据开发出一种各向异性深度偏移方法。对深度成像速度模型输入各向异性和倾角参数,并用叠前深度偏移成像道验证拾取的各向异性速度模型。倾斜各向异性覆盖层以下的构造在各向同性和各向异性偏移中位置发生了显著变化。通过对TI介质倾斜对称轴旅行时的计算,2D叠前基尔霍夫深度偏移射线追踪法得到修正。各向异性深度偏移算法应用于物理模型和加拿大落基山逆断层及褶趋带的野外地震数据中,极大地改善了各向同性算法得到的地震数据定位和反射层连续性     

Hudson理论中裂隙参数的适用性研究

介绍了Hudson裂缝介质模型；阐述了边界元法的基本原理；建立了纵波在裂缝介质中传播的边界元法数值模型；模拟了裂缝密度、裂缝纵横比和裂缝填充物对纵波的传播速度和衰减因子的影响；分析了Hudson理论中裂隙参数的有效取值范围以及可能带来的误差。模拟结果表明，边界元法可以很好地模拟含裂缝非均匀介质中波的传播问题，裂缝密度对纵波传播速度和衰减因子有一定的影响。在地震长波长情况下，相同特征尺度的圆形干裂缝比薄形干裂缝对弹性波的散射可以进行更有效的衰减；裂缝饱和充水后各向异性程度下降，且纵横比值越小，岩石介质性质对裂缝流体越敏感。