双相各向同性介质伪谱法地震波场数值模拟

伪谱法是一种模拟精度和计算效率都较高的地震波场数值模拟方法.该方法通过对空间坐标的快速傅里叶变换实现数值计算,在时间域直接采用差分运算代替导数的求解,避免了求偏导数;不存在有限差分和有限元等方法对高频成分限制的问题,可以实现全频带地震波场模拟;对内存容量的需求远远低于有限元法.利用伪谱法实现双相各向同性介质地震波场数值模拟的基本原理是:首先基于Biot模型给出双相各向同性介质弹性波波动方程;然后推导出二维双相各向同性介质的伪谱法计算公式;最后对给定的介质模型进行模拟试算.模拟结果表明,弹性波在双相各向同性介质中以快纵波、横波和慢纵波3种方式传播.基于模拟结果,分析了各类波的传播规律,讨论了耗散系数和孔隙度对地震波传播的影响.     

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。     

VTI介质弹性波波场分解的空间域算法

本文在波数域波场分解方法的基础上,研究了VTI介质中弹性波波场准纵波、准横波分解的空间域算法。通过求解克里斯托弗尔方程,得到准纵波与准横波的偏振方向及波数域波场分解算子,对其进行反傅里叶变换得到空间域波场分解算子;由空间域波场分解算子与原始波场的褶积即可得到对应不同波型的具有多分量特征的波场分解结果。由于在不同空间位置处采用不同的分解算子,故本文算法能适应各向异性参数随空间位置变化的情况。分别采用均匀VTI介质模型、层状VTI介质模型和Sigbee2A VTI模型进行了模拟试算,模拟结果验证了算法的有效性。     

组合吸收边界条件下VTI介质地震波场模拟

 针对横向各向同性（VTI）介质P-SV波和SH波一阶速度—应力波动方程,本文应用交错网格法进行了地震波场数值模拟。其模拟效果在很大程度上取决于边界条件的处理。针对特征分析法吸收边界条件存在的边界处差分精度低、吸收效果差等问题,本文采用特征分析法和扩边衰减法形成组合边界条件对人工边界进行吸收处理,较显著地削弱数值频散,提高了差分精度;同时还提出了改进的衰减函数及其应用原则,可以更好地模拟复杂介质波场传播机理。     

VTI介质三分量井间地震观测波场数值模拟

 文中采用波动方程交错网格有限差分数值方法模拟井间三分量地震观测到的各向异性介质中传播的波场。与只用两分量地震资料模拟相比,两分量X和Z分量剖面上只能观测到快纵波和慢纵波,观测不到Y方向偏振的快横波,也观测不到横波分裂现象,在三分量地震资料模拟中,可以在Y分量地震记录上观测到快横波和横波分裂。一般来说,在TI介质中横波速度各向异性要比纵波速度各向异性具有更明显的特征。通过对大庆油田S区野外实际观测到的井间三分量地震数据进行数值模拟,证实了快横波的存在,合理地解释了井间地震记录的各向异性介质中传播的波场,为纵、横波波场分离,纵横波速度分析、成像和纵横、波综合解释等提供了基本依据。     

基于双相介质BISQ模型的地震波正演模拟

Biot流动机制和喷射流动机制是含流体孔隙介质中的两种重要的力学机制,同时包含这两种机制的BISQ模型能够更好地反映孔隙介质中弹性波的传播规律。本文从BISQ模型的基本方程出发,推导了完全匹配层(PML)吸收边界的交错网格高阶有限差分方法的表达式,对双相各向同性介质中地震波场进行了数值模拟;然后通过调整孔隙度、渗透率等储层参数,对比分析了储层参数对双相介质波场特征的影响。数值模拟结果表明,基于BISQ模型的正演模拟正确反映了双相各向同性介质的波场特征;储层参数取值变化对波场特征的影响也十分明显。     

双相各向异性介质地震波传播特征

实际裂隙性油气储层表现出双相各向异性特征。本文基于岩石物理理论求取裂隙介质各向异性等效弹性参数,结合各向异性BISQ理论,建立了裂隙诱导双相各向异性介质理论模型。从双相各向异性介质的弹性波方程出发,推导出平面波的Christoffel方程,求解该方程获得了三维双相完全各向异性介质中qP1、qP2、qSV和qSH波的波数方程,据此波数方程计算四类波的相速度和衰减因子。最后针对碎屑岩水平裂隙诱导双相各向异性介质,分析了泥质含量、裂隙密度和形状、孔隙度、含水饱和度、流体黏滞系数、渗透率等参数对弹性波沿不同方向传播时相速度和能量衰减特征的影响,可为储层的孔隙、裂隙结构及含油气性等分析提供理论依据。     

双相PTL介质地震波场模拟

从基于Biot理论建立的双相各向异性弹性波方程出发,推导出二维双相PTL介质弹性波方程。在此基础上,高阶实现了高阶有限差分数值模拟,并对双相PTL介质模型和实际测井数据模型进行模拟试算。基于模拟结果,分析了各类波的传播规律,讨论了弹性参数和耗散系数对地震波传播的影响。结果表明：在双相PTL介质中存在快纵波、慢纵波和SV波,并具有各向异性,两种纵波有明显的区别,快纵波的速度远大于慢纵波的速度;慢纵波具有很强的衰减性,能否观察到慢纵波是与含流体地层介质的耗散性质有关。     

VTI介质多波各向异性参数分析

在地震数据处理中,通过各向同性参数分析无法校平大炮检距地震记录,会引起动校拉伸、叠加结果失真,而通过各向异性参数分析,能实现对大炮检距地震反射资料的有效处理。本文针对VTI介质中PP波和PSV波各向异性参数分析过程,提出充分利用多波数据信息丰富的优势,采用预估—分析—提取的策略限定各向异性参数的范围,简化各向异性参数分析的流程,达到提高多波各向异性参数提取精度和分析效率的目的;并通过优化参数谱,增强各向异性参数谱的分辨率。通过理论模型和实际资料验证了方法的正确性和可行性。     

随机介质模型正演模拟及其地震波场分析

讨论了利用统计学方法在对介质进行描述的二维随机介质模型的正演模拟问题，并对若干简单的模型进行了模拟计算。分析这些简单模型模拟结果的地震波场可以得出一些有意义的结论：储层中局部微观非均匀性对高分辨率地震资料有较大影响；高分辨率地震资料中的某些信息不能用常规方法进行分析时，可以尝试用随机介质模型理论进行分析，以得到较为正确的结论。研究结果表明，随机介质模型的正、反演问题及与之相关的地震波场传播特征研究是地震学，特别是开发地震学中一个有 意义的研究方向。     

火山岩的地震波场特征及其岩相的识别方法

随着松辽盆地深层火山岩气藏勘探的逐步深入,发现很多火山岩相均为深层天然气储层。为了准确认识火山机构各岩相的地震响应特征,对火山机构进行了随机介质建模,采用二维波动方程模拟的方法正演了火山岩相的地震波场特征。模拟结果表明:火山爆发相表现为高频杂乱的地震相特征,火山溢流相表现为低频弱连续的地震相特征;趋势相位能够较好地反映火山岩相波场的频率特征,利用趋势相位圈定火山岩相的实际应用效果较好。     

转换波叠前时间偏移速度场的建立与应用

在转换波数据处理中,采用叠前时间偏移技术时不进行共转换点道集抽取和倾斜时差校正也能较好地解决复杂构造成像的难题。基于喇嘛甸油田的转换波资料,阐述了叠前时间偏移初始速度场和初始伽马场的建立方法,给出了最佳叠前时间偏移速度和伽马场的调整流程。在喇嘛甸油田的应用结果表明,经过叠前时间偏移处理后的转换波剖面上断点、断面更清晰,解决了倾斜层归位和绕射波收敛的问题。     

完全匹配层吸收边界条件在弹性波波场分离数值模拟中的应用

吸收边界条件是用有限区域问题代替求解无限区域问题来研究地震波传播规律的一种有效手段。为此,本文将完全匹配层吸收边界条件应用于求解等效的弹性波动方程以精确地实现波场分离数值模拟,推导了相应的统一格式的高阶交错网格有限差分计算格式,并对均匀各向同性介质模型和复杂模型进行数值试验,比较本文方法与非分离弹性波数值模拟方法在相同吸收厚度情况下的边界吸收能力,数值计算结果表明,本文方法和分离方法均取得了较理想的边界吸收效果,同时也成功合成了混合多分量波场和完全分离的纯纵横波波场,从而可以用来研究弹性波场的传播规律。     

驻波场原油破乳脱水的研究

以鲁宁管输原油为研究对象,在实验室考察了影响原油破乳脱水的几个重要参数,如破乳剂用量、沉降时间和驻波场中的声强、超声波处理时间等。用正交试验分析了各因素的影响程度,得到依影响大小的排序为沉降时间>驻波场声强>超声波处理时间;驻波场中原油脱水的最佳试验条件为,加入破乳剂20μg/g,在搅拌器转速约400r/min下搅拌5min后,用声强0.225W/cm2超声波处理5min,在80℃水浴中沉降120min,在此试验条件下原油含水率(体积分数)由1.40%降为0.07%。     

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利用超声波观测方法在实验室内分别研究了砂岩露头岩栗在不同孔隙流体压力和含气（水）饱和度条件下所引起的地震响应,由实验观测得出如下结论：（1）纵横波速度、品质因子、主频均随孔隙压力从低到高而逐渐减小。（2）随含水饱和度的增加或含气饱和度的减小,纵波速度在低含水饱和度基本保持不变,而当含水饱和度达到一定程度时,纵波速度明显增大;而随含水饱和度的增加,横波速度略有降低或基本保持不变;（3）砂岩部分气水饱和时,纵波在子和主频最小;而横波品质因子在低含水饱和度时,随含水饱和度的增加,横波品质因子和主频降低较快,当含水饱和度达到一定值后,横波品质因子和主频基本保持不变。这些认识可以作为利用地震方法来检测异常高压带和含气层的标志;同时也指明了用地面地震资料来检测异常高压带和含气层时应该使用的参数和方法。     

油水两相流管路流动的模拟研究

油水两相流是输油管路内常见的一种流态,利用FLUENT软件对油水两相流在突扩和突缩管内的流动进行模拟发现,管路内压力、速度有明显变化,含油量不同其变化程度也不一样。突扩管内含油量增大会延迟流速到达最大的时间,增大流速核心区减小的速度,突缩管内高含油量时双肩处压力无突然增大现象,压力减小区有一定的提前。通过模拟分析突变管内油水两相流动规律,为实际油品输送提供一定的参考依据。     

裂缝介质中地震波方位AVO特征分析

预测储集层中的有利裂缝发育带及裂缝发育的主方位在油气勘探开发中具有重要的意义,裂缝的存在将导致介质属性的变化,不同的裂缝发育模式具有不同的表现特征,地震反射波振幅的方位变化就是一个重要的特征。对不同裂缝各向异性地质模型的地震波方位AVO特性进行了分析,建立地震波方位AVO的变化特征与裂缝走向和倾向的关系,尤其是具有一定倾斜角度的裂缝对地震波方位AVO的响应特征,为利用振幅变化信息预测裂缝提供了依据。将其应用于千米桥古潜山有利裂缝发育带的分析,取得了一些效果,促进了该方法在油气勘探中的应用。     

合肥盆地速度场特征

通过地震测井及地震叠前深度偏移处理,合肥盆地沉积岩速度场表现出复杂的空间差异性。总体上看,埋深及岩性是控制速度的主要因素,中、新生界以侏罗系特别是下侏罗统的层速度高,普遍达5000～6000m/s以上,反映其岩性致密及埋深较大;以中、上白垩统及第三系层速度较低,成为合肥盆地油气勘探的主要目的层。侏罗系下伏的古生界—上元古界遭受了印支期强烈的冲断叠覆改造,其速度场异常复杂。综合分析认为,大桥凹陷是合肥盆地油气勘探的主要有利地区,以勘探白垩系低幅度背斜—半背斜圈闭及岩性圈闭天然气藏为主,因此,进行深入细致的地震速度分析处理及地质-地球物理一体化综合解释、有效地识别这些圈闭就成为当前勘探工作的关键。     

合肥盆地重力场特征

合肥盆地地质构造复杂,地表沟壑纵横,通过对重力异常目标处理,揭示基底特征及断裂、构造发育情况,认为本区南北分区,"众凹环隆"。该文应用重、磁、电、震等综合物探资料,将本区划分为前陆冲断带、舒城前渊沉降带、六安前隆断褶带和肥北隆后斜坡带4个勘探区带。指出了下步勘探方向和勘探前景。     

中国陆相含油气盆地斜坡区大中型岩性型油气田形成条件

近10多年来,陆续在鄂尔多斯盆地、松辽盆地、渤海湾盆地、准噶尔陆相盆地的斜坡区发现了一批大中型岩性型油气田,其形成的必要条件如下:(1)发育多套优质烃源岩,具特高-中等油气资源丰度(10×10⁴～60×10⁴t/km²);(2)发育一定规模的汇烃单元,保证足够数量的油气充分地向同一个构造-地层岩性带运移,在大型盆地的宽缓斜坡带,构造分割性较小,砂体能够大面积稳定分布;(3)多套(扇)三角洲前缘相砂体提供了巨大的储集空间,且其与优质湖相烃源岩构成不等厚-略等厚互层,形成面接触、体接触,组成高效排液组合,提高了区块油气资源丰度;(4)在区域性断层、深部隆起或地层超覆尖灭带的产状陡变区,岩性型油气藏纵向叠合好;(5)反转性掀斜改造常使砂体前缘由下倾尖灭转为上翘尖灭,抬斜性掀斜改造则使砂体获得整体性侧向封堵,发育大中型岩性-构造复合型圈闭;(6)(扇)三角洲砂体走向与地层走向垂直或大角度斜交,既保证油气输导系统的通畅性,又使得在砂体上翘方向形成大量岩性圈闭;(7)圈闭形成期与油气大规模运移期的适时配置,有利于形成大中型岩性型油气田。