弹性波交错网格高阶有限差分法波场分离数值模拟

 地震波中的弹性波传播会产生纵波和横波，所以用完全弹性波波动方程进行弹性波波场数值模拟时，只能得到纵横波耦合的混合波场。本文从P波波场为无旋场，而S波波场为无散场的思路出发，推出满足此条件的一阶速度—应力弹性波波场分离方程，并利用交错网格高阶有限差分法对波场分离方程进行数值模拟。模拟实例表明，此方法不但成功地将P波波场和S波波场从混合波场中分离出来，而且这种方法的稳定性好、模拟精度高，可用于弹性波传播规律研究及地震资料处理。     

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。     

各向异性弹性介质方向行波波场分离正演数值模拟

为了进一步提高对弹性波波场传播规律的认识,将波印廷矢量应用于多波多分量各向异性介质弹 性波波动方程方向行波波场分离正演数值模拟中。 根据弹性波波印廷矢量的波场数值特征,在多分量弹 性波正演数值模拟过程中,实现了上行波、下行波、左行波和右行波的方向行波波场分离。 以均匀各向异 性弹性介质模型、倾斜界面模型和 Marmousi 模型为例,开展了相应的方向行波波场分离数值模拟实验。 结果表明,这种方法计算量小,算法简单,能够准确实现波场快照和数值模拟记录的方向行波波场分离。 因此,在多波多分量弹性波资料的地震波场模拟分析和成像方面具有一定的应用价值。     

井间地震粘弹性波场特征的数值模拟研究

以数值模拟方法为基础，研究了井间地震粘弹性波场特征及传播规律，并重点研究了井间地震波的粘滞衰减和散射衰减。从本构方程和运动方程出发，给出了二维粘弹性波方程交错网格任意偶数阶有限差分数值模拟方法。对均匀模型、含洞均匀背景模型和含河层状模型进行了井间地震粘弹性波场数值模拟。结果表明，该方法模拟精度高，边界吸收效果好。介质的粘滞性使得波振幅明显衰减、波形和相位畸变严重，主频向低频偏移显著，且有效频带变窄。洞的散射波同相轴为双曲型，但其同相轴曲率大于直达波的曲率。洞的散射引起直达波振幅衰减明显，而对直达波主频的影响较小。当洞的直径小于一个波长时，洞散射波的主频高于直达波的主频，且与洞的大小关系密切。     

井间地震波场数值模拟技术研究与应用

井间地震技术能够实现两井之间构造和储层等地质目标的高精度成像,数值模拟技术是研究地震波在井间传播规律的重要手段之一,可以帮助认识井间地震的复杂波场。利用声波方程建立井间波场数值模拟计算公式,选取一对实际井的声波测井资料建立了速度模型,进行井间数值模拟,得到了合成记录,对记录波场进行分析,能够清楚地观察到上、下行反射波和直达波的时距特征。不同观测系统设计参数的成像试验表明,数值模拟可以帮助优化野外观测系统的设计,降低井间地震的技术风险。     

井间地震波传播规律研究及应用

井间地震与地面地震的激发/接收方式不同,其波场特征和波场成分在地下介质中均存在差异。本文介绍其基本原理并提供了模拟垦71区块产生的波场快照、单炮记录、频谱响应、极性、叠加及偏移剖面,分析了薄互层油气储集体井间地震弹性波场特征,为分析研究井间地震的施工打下了良好的基础。     

井间地震波场数值模拟技术研究与应用

井间地震技术能够实现两井之间构造和储层等地质目标的高精度成像。数值模拟技术是研究地震波在井间传播规律的重要手段之一,可以帮助认识井间地震的复杂波场。利用声波方程建立井间波场数值模拟计算公式;选取1对实际井的声波测井资料建立速度模型,进行井间数值模拟,得到了合成记录;对记录波场进行分析,清楚地观察到了上行、下行反射波和直达波的时距特征;最后,对模拟得到的合成记录进行了反射波成像处理。不同观测系统设计参数的成像实验结果表明,数值模拟可以帮助优化野外观测系统的设计,降低井间地震的技术风险。     

几种地震观测方式的逆时成像分析

研究并分析了地震波叠前逆时偏移技术对地面地震、井中地震及井间地震这 3 种地震观测方式采集的数据进行偏移成像的适用性。以含不同倾角的速度模型和 Marmousi 速度模型为例,合成了对应观测方式的若干共炮点道集,并进行了逆时偏移数值实验。 结果表明：逆时偏移方法适用于这 3 种地震观测方式,且均能获得较好的成像效果,通过低频噪声压制处理可进一步提高信噪比。 其中,地面地震观测方式须对直达波和折射波波场进行精细切除,井中地震和井间地震观测方式则须保留初至波波场（下行直达波）,才能不破坏反射和透射这种波场之间的能量转换关系,并最大程度地刻画地质构造的细节特征。     

孔洞性介质地震散射波场正演模拟

随着地震勘探的发展,在处理复杂的孔洞性地质构造时,常规反射波模拟方法出现了局限性。于是,针对孔洞性非均匀介质的散射波模拟方法发展起来。通过基于Green函数的积分方法来正演模拟孔洞性介质的地震波散射波场,了解其波场特征,分析物性参数对于孔洞性介质散射波场特征的影响,对油气的勘探开发具有十分重要的意义。     

地震反射波与散射波波场分离方法初探

与地震反射波相比,地震散射波具有更好的刻画地层细节特征的能力,为此开展了地震反射波和散射波波场分离方法的探索性研究。 从理论上探讨了地震反射波和散射波之间的共性和差异,并根据热传导的相关理论,提出了采用基于热传导方程的扩散滤波方法进行地震反射波和散射波波场多尺度分离的思路和方法。 以实际三维地震工区叠前偏移数据为例,开展了地震反射波和散射波的波场分离数值实验。结果表明：该方法可以相对地分离地震反射波和散射波能量,且能够分别反映出地层的宏观特征和微观特征,其中分离出的反射波剖面信噪比得到了明显提高,而散射波剖面信噪比较低,但却能够反映出地层的裂缝分布和非均匀地质体的边缘特征,可以更加有效地刻画掩盖在常规地震反射波能量之下的微观地层细节特征,对于实际地震资料数字处理具有重要的参考价值     

高精度地震纯波震源数值模拟

为了提高纵波震源和横波震源计算机数值模拟的精度,提出了高阶高精度纯纵波震源和纯横波 震源的网格配置方法,对比分析了多种震源网格配置方案,从理论上分析了新震源配置方法的准确性。通 过对各向同性弹性介质复杂模型波场分离的数值试算,指出常规纯波震源的设置方法存在阶数较低和残 留波场等问题。改进后的仿真结果所引入的干扰波场能量较弱,数值模拟精度较高,因此,该方法能够再 现野外纵波震源和横波震源的地震勘探模拟,并可以观测到利用常规数值模拟方法难以获得的特殊波 场,有利于地震波波动理论的验证和完善,可用来指导地震资料的采集、处理和解释。     

地震波动方程方向行波波场分离正演数值模拟与逆时成像

为了进一步提高对地震波传播规律的认识,将波印廷矢量引入到二维地震波动方程方向行波波场分离正演数值模拟中。 根据地震波波印廷矢量的波场数值特征,实现了对全地震波场中左行波、右行波、上行波和下行波波场的自动识别与分离。以均匀介质模型、倾斜界面模型以及 Marmousi 模型为例,开展了相应的数值模拟实验与逆时成像处理。 计算结果表明,该方法准确有效,能够实现任意时刻波场快照中方向行波的波场分离,并合成分别由左行波、右行波、上行波和下行波形成的波场快照与数值模拟记录。该方法简单易行,计算量较小,对实际地震资料中方向行波波场的识别、分离、成像及验证具有一定的应用价值。     

一种基于Kirchhoff积分的快速三维非均匀弹性介质地震波场模拟方法

提出了一种基于Kirchhoff积分的快速地震波场数值模拟算法。在地下弹性介质的速度、反射界面的空间位置及反射率均已知的情况下，可以利川该算法计算三维非均匀弹性介质模型中的反射地震波场。讨论了算法的计算效率和计算精度。针对基丁Kirchhoff积分的二维地震波场模拟计算量巨大这一问题，采用了两种尺度网格单元和限制积分区域等手段，不仅降低了计算量，节省了内存，同时还保待了足够的计算精度。利用数值模拟对算法的有效性进行了验证。     

无反射波动方程正演模型及其应用

虽然利用全声波方程进行地震波场的数值模拟可以计算全声波波场值,但是也常常会出现层间多次波,给资料解释造成一定的困难。本文根据无反射声波方程采用有限差分数值解法,实现了自激自收时间剖面的制作,避免了层间多闪波的产生。本方法不但允许速度有纵向变化。而且允许速度有横向变化,这使得模拟复杂地质构造的地震响应成变可能。实际计算结果表明,该方法是一种行之有效的自激自收时间剖面的计算机数值模拟方法。     

饱含流体介质的地震波场特征及频率分布

地震波在含流体地层中传播时, 由于受到流体的粘滞性和内摩擦等阻力的影响, 其波场较不含流体时要发生显著变化。为了定性地研究地震波的这种波场特征及变化规律, 该文将Korneev 等人提出的一维弥散、粘滞型波动方程拓展为二维形式, 推导了二维弥散、粘滞型波动方程的解, 并通过数值模拟分析和归纳了含流体地震波场随粘滞性衰减系数和弥散耗损系数变化而变化的特征和规律,为储层识别和预测提供了理论依据和指导。结果显示, 粘滞性衰减系数主要影响地震波的频率分布,随着其值的增大地震波的主频迅速低移; 弥散耗损系数主要影响地震波振幅的衰减, 而几乎不改变地震波的频率分布。     

基于波动方程的AVO 模型数值模拟方法研究

常规的基于褶积的AVO 模型数值模拟存在子波参数（如子波类型、主频、延续度等）难以准确设 定的缺陷,该文从地震数值模拟的角度出发,提出了一种新的基于波动方程的AVO 模型数值模拟方法。 该方法首先基于测井声波和密度资料采用Zoeppritz 方程计算给定入射角度的反射系数（与常规方法相 一致）,然后将其外推为二维的水平层状的速度模型和反射系数模型,再采用频率-波数域相移方法进行 地震波场的数值模拟计算,最后抽取中间道作为该入射角的AVO 模拟记录。虽然该方法的计算量较大, 但其有效利用了波动方程数值模拟的优点,可以获得与野外实际观测结果基本一致的模拟记录,具有较 强的实际应用价值。     

利用哈特莱变换进行井间声波波场正演模拟

在二维跨井声波波动方程正演模拟中,采用哈特莱变換(Hartley Transform)求取空间导数,具有占用内存比FFT少.求奇次导数时不产生尼奎斯特误差等优点,且计算速度较FFT快约一倍。文中对跨井声波波场理论模型模拟的结果表明.震源激发的位置对波场能量的分布影响很大;震源位于低速层中激发时,低速层内有较强的能量.且波场较为复杂;震源位于高速层激发时,能量很快地向周围介质扩散。     

江37-江372井井间地震技术应用效果分析

井间地震技术是油气田勘探开发中一项新技术, 是将震源系统和接收系统分别放入井中,在目的层进行地震波的激发和接收,通过记录波的旅行时、振幅和频率等参数,利用其资料高信噪比、高分辨率的特点,结合测井或地面地震资料进行解释,以了解井间地下构造特征和储层岩性变化.该文针对江37-江372井井间含油砂体不连通情况,应用井间地震技术,采集了江37-江372井的井间地震资料,进行了速度层析成像和反射波成像处理, 反演出了波阻抗剖面、孔隙度剖面和渗透率剖面,通过分析解释,确定了井间地下构造特征和储层岩性变化,验证了井间地震技术解决井间储层细节描述方面的能力.     

横向各向同性介质优化差分系数法地震波场数值模拟

 在应用有限差分法地震波场数值模拟过程中,数值频散是关键问题之一。为压制地震波场模拟中的数值频散,针对1阶速度—应力方程的交错网格空间离散差分算子,本文分别引入强约束条件和弱约束条件,构造了不同的Lagrange函数;然后通过求取条件极值得到优化差分算子。将其应用于横向各向同性(VTI)介质波场数值模拟,结果表明采用优化空间差分算子能有效压制数值频散,并可提高差分近似导数的精度。