裂缝介质的纵波方位AVO反演研究

基于Zoeppritz方程的地震波反射系数解析式是非线性的，而利用地震波反射系数公式来反演介质的弹性参数，或是直接利用非线性反演方法，或是对复杂的反射系数公式进行线性化近似。首先，从理论上讨论了各向异性介质中的反射和透射系数方程，给出了裂缝介质的线性近似反射系数公式；然后，利用ISO／HTI模型对Vavrycuk和Ruger的近似反射系数与真实反射系数进行了对比，得出在大角度情况下Vavrycuk近似比Ruger近似更逼近真实值的结论。因此．选择Vavrycuk纵波近似反射系数公式对纵波方位AVO线性反演公式进行了推导；最后，用模型对反演公式进行了验证，反演结果能满足精度要求。     

纵波与转换横波联合AVO反演估计横波速度和密度

横波速度和密度是储层特征描述的重要弹性参数,然而,传统的仅用纵波资料三参数反演横波速度和密度的方法存在反演不稳定和反演结果不精确的问题。为此,文中提出纵波和转换横波联合AVO反演的方法来估计横波速度和密度,即推导出仅含有横波速度和密度参数的纵波反射系数近似式,该近似式和Aki-Richards的转换横波反射系数近似式有相同的目标参数。该方法充分利用了接收的多波多分量地震资料中的纵波、转换横波波场信息,减少了AVO反演结果的多解性,为储层特征描述提供更加准确的横波速度和密度参数。模型数据测试验证了该方法的准确性,在合成数据中加噪测试表明,该方法有较高的稳定性,同时实际资料测试表明该方法具有实用性。     

适用于AVO分析的层状介质反射系数公式及模型计算

随着AVO研究的不断深入,急需给出层状介质反射系数理论公式。本文在平面纵波入射和全固态介质假设条件下,导出了纵、横波反射、透射系数公式,并以单层为例计算出了不同厚度、不同入射波频率和不同埋深条件下,含气(包括高阻、低阻)与不含气时的反射系数随入射角变化的结果。文中还模拟界面的形态计算了同一反射点反射系数的变化,与简化的Zoeppritz方程计算的结果进行对比表明,纵波反射系数随入射角变化的趋势,两者是近于一致的。     

基于Zoeppritz方程的叠前和叠后混合多参数非线性地震反演

目前通过Shuey近似式或Gray近似式及基追踪理论反演泊松比,或依据叠前反演获得的纵、横波速度计算纵横波速度比,但不可避免地降低了参数反演精度.为此,尝试通过精确的Zoeppritz方程直接反演纵横波速度比或泊松比.基于垂直入射反射系数和精确Zoeppritz方程的褶积模型,结合边界保护正则化建立叠前和叠后地震反演的...     

Zoeppritz方程的近似及其应用

本文提出以幂级数形式表示Zoeppritz方程近似公式。此式把纵波表示为射线参数p的偶次幂级数,把横波表示为射线参数p的奇次幂级数,它包含了目前广泛用于地震勘探的Aki和Richards公式,及Shuey公式。与前人的近似公式相比,本文提出的近似式具有形式简单、物理意义明确和岩性关系清晰等优点。此式有两个最显著的特征:第一个特征是易于识别和分离纵波和横波;第二个特征是幂级数项的系数A_n^R和A_n^T仅是介质的密度ρ、纵波速度α和横波速度β的函数,而幂级数的底则是入射角i的函数,幂级数的常数项A_n^R和A_n^T恰好是垂直入射时的反射系数和透射系数。所以利用曲线拟合方法很容易实现全部地震岩性参数的反演,并可提取零偏移距剖面。此外,利用此近似式可以得到一些以往已知的反射和透射规律,并能揭示一些新的反射和透射特征,还可以从常规的CDP道集记录中提取28种新的AVO特征剖面。     

应用Lp拟范数稀疏约束的纵横波速比直接反演

纵横波速比(v_P/v_S)是识别气藏、描述储层特征和判别岩性的重要解释工具。目前主要是通过反射系数近似方程反演得到纵、横波速度,再进一步计算纵横波速比,但是这种间接计算方法会产生累积误差。为了直接从叠前地震数据反演纵横波速比,文中提出了一种新的广义弹性阻抗方程,再进一步推导出一个与纵横波速比、纵波速度、密度相关的纵波反射系数近似方程。为了得到精度较高的反演结果,基于推导出的反射系数近似方程,提出一种基于L_p拟范数稀疏约束的叠前地震反演方法,并通过交替方向乘子算法求解。将提出的直接反演方法应用于理论模型和实际数据,并与间接反演方法相对比,结果表明该直接反演方法的反演结果精度较高,对含气储层的边界刻画更清晰。     

利用独立伽马场的反射波时间比例转换波叠前时间偏移

基于转换波时间比例的转换波叠前时间偏移方法不利于纵波和横波速度分析,也无法保证后续偏移成像的精度。对比分析了转换波和反射波时间比例表征的两种转换波叠前时间偏移方法,指出基于反射波时间比例的转换波叠前时间偏移方法可直接引用由反射波数据求取的纵波速度,将双平方根时间方程的求解简化为单独求取横波速度问题,有效地降低不确定性;在反射波时间比例的表征中引入独立伽马变量,给出利用独立伽马场的转换波叠前时间偏移方法,通过时间匹配求取介质纵横波平均速度比,消除炮检距、地层倾角等因素的影响,在此基础上迭代计算横波速度并更新纵波速度,得到具有明显物理意义的纵波速度、横波速度和介质纵横波平均速度比。实际数据应用表明,该方法具有更高的运算效率和更好的成像效果。     

黏弹性介质纵波反射系数近似

本文从黏弹性介质精确Zoeppritz方程出发,以黏弹性介质为背景,根据介质的分解理论,利用弱黏弹性近似和相似介质近似推导了黏弹性介质反射系数近似公式,该式分为实部和虚部,在实部中既存在弹性项,也存在黏弹性项,更精确地反映了实际地层介质中波的传播规律。特别地,当品质因子为无穷大、衰减角为零时,该式与以完全弹性介质为背景得到的反射系数近似公式(Aki-Richards近似公式)完全吻合,证明了公式的合理性。最后利用四类AVO模型,采用不同的黏弹性参数对黏弹性介质反射系数近似公式的有效性进行验证,结果表明,与Aki-Richards近似公式相比,以黏弹性介质为背景推导出的纵波反射系数近似公式的精度更高。     

VSP多层系多波列横波速度反演

横波速度是非常重要的地球物理参数。分别从VSP上行转换波和下行转换波时距方程出发,推导出利用VSP上行转换波和下行转换波旅行时进行横波速度反演的公式。为了提高反演精度,进一步提出了多层系、多波列横波速度反演的方法,与纵波速度一起,计算出泊松比等参数。M-21井转换波资料成像处理表明,该方法反演的横波速度能够使上行转换波得到很好的成像。     

用P-SV波叠加剖面合成横波层速度剖面

本文从Zoeppritz方程的精确解出发,导出了P-SV波反射系数的高精度近似表达式,证明P-SV波的反射振幅正比于△V_s/V_s.这里,V_s为反财界面两侧横波层速度的平均值;△V_s为两侧横渡层速度的差值.文中将P-SV波共转换点水平叠加改进为共转换点拟合叠加,得到正比于△V_s/V_s的叠加振幅.仿照纵波勘探中的波阻抗技术,利用P-SV波拟会叠加剖面(或其偏移归位剖面)逐层向下递推反演,再加上适当的标定,便可获得横渡层速度剖面.     

黏弹性介质叠前地震反演方法

前人只是从理论上分析了黏弹性介质中各种波的传播特征和衰减特征,并未对黏弹性介质精确的Zoeppritz方程进行近似,无法用于实际反演;沈章洪等以完全弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似方程,由于该近似方程的实部为完全弹性项,虚部为黏弹性项,因此也无法用于实际资料。为此,本文以黏弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似公式,以此为基础,基于贝叶斯理论的叠前地震反演,将纵横波速度、密度的反演推广到纵横波速度、密度和地层品质因子(Q值)的联合反演,建立了黏弹性介质近似方程,再根据贝叶斯理论建立反演方程,最终利用共轭梯度法对方程进行求解,得到纵横波速度、密度和地层Q值。模型试算与实例分析结果表明,根据联合反演所得的纵横波速度、密度和Q值进行储层描述,可提高储层预测精度。     

Geochemical characteristics and diagenetic fluids of dolomite reservoirs in the Huanglong Formation, Eastern Sichuan Basin, China

Based on a comprehensive study of texture,diagenetic behavior and evolution of dolomite in the Huanglong Formation,trace （e.g.,Fe,Mn and Sr） and rare earth element （REE） geochemistry,andisotopic characteristics （e.g.,C,O and Sr）,four types of diagenetic fluids are identified in the Huanglong Formation dolomite reservoirs of the Eastern Sichuan Basin,China：1）：marine-derived pore waters in the marine diagenetic environment,2） sabkha compaction brine conserved in the early shallowburied diagenetic environment,3） strongly-oxidizing low-temperature meteoric water in the seepagesubsurface flow diagenetic environment,and 4） strongly reducing deeply seated mixed hot brine in the middle and deep burial diagenetic environment.The fluids developed hereditarily from one environment to another,which resulted in its respective characteristics.Fluid characteristics play an important role in the development of dolomite reservoirs：1） dolomitization by marine-derived pore water in the quasisyngenetic stage did not form an effective reservoir; 2） early diagenetic burial dolomitization by the sabkha compaction brine formed the basis for reservoir development; 3） meteoric water karstification in the paleo-epidiagenetic stage expanded both the distribution and the size of the reservoirs,and improved the reservoir quality; 4） deep-burial dissolution and tectonic fracturing in the reburial diagenetic stage further improved reservoir porosity and permeability.     

Improving seismic interpretation: a high-contrast approximation to the reflection coefficient of a plane longitudinal wave

Linearized approximations of reflection and transmission coefficients set a foundation for amplitude versus offset（AVO） analysis and inversion in exploration geophysics.However,the weak properties contrast hypothesis of those linearized approximate equations leads to big errors when the two media across the interface vary dramatically.To extend the application of AVO analysis and inversion to high contrast between the properties of the two layers,we derive a novel nonlinearized high-contrast approximation of the PP-wave reflection coefficient,which establishes the direct relationship between PPwave reflection coefficient and P-wave velocities,S-wave velocities and densities across the interface.（A PP wave is a reflected compressional wave from an incident compressional wave（P-wave）.） This novel approximation is derived from the exact reflection coefficient equation with Taylor expansion for the incident angle.Model tests demonstrate that,compared with the reflection coefficients of the linearized approximations,the reflection coefficients of the novel nonlinearized approximate equation agree with those of the exact PP equation better for a high contrast interface with a moderate incident angle.Furthermore,we introduce a nonlinear direct inversion method utilizing the novel reflection coefficient equation as forward solver,to implement the direct inversion for the six parameters including P-wave velocities,S-wave velocities,and densities in the upper and lower layers across the interface.This nonlinear inversion algorithm is able to estimate the inverse of the nonlinear function in terms of model parameters directly rather than in a conventional optimization way.Three examples verified the feasibility and suitability of this novel approximation for a high contrast interface,and we still could estimate the six parameters across the interface reasonably when the parameters in both media across the interface vary about 50%.     

基于佐普里兹方程的高精度叠前反演方法

本文利用佐普里兹方程及其近似公式计算了四类具典型AVO特征地层模型的反射系数曲线,计算结果表明:在小角度(小于30°)入射时,利用Aki-Richards、Shuey近似公式计算的反射系数精度较高,与佐普里兹方程计算的反射系数非常接近;当入射角大于30°时,利用近似公式计算的反射系数与佐普里兹方程计算的反射系数的差别较大。为此,本文提出了直接利用佐普里兹方程进行叠前反演,并通过引入广义线性反演理论和贝叶斯方法详细推导了叠前反演算法。理论模型试算结果表明,基于佐普里兹方程的叠前反演能够获得精度较高的反演结果。     

基于最优输运原理的陆上单分量资料弹性波全波形反演

陆上地震单分量地震数据只包含纵波信息,没有横波信号。声波全波形反演是最常用的利用纵波数据反演地下纵波速度、密度的方法,但忽略了单分量资料的弹性AVO特征和转换纵波的存在。为此,基于弹性介质假设推导了伪压力弹性波方程,该方程数值模拟结果仍为标量波信号,但具备弹性AVO特征和转换纵波信息,能够指示横波速度的变化。在此基础上构建了利用纵波数据进行弹性参数全波形反演的理论框架。由于全波形反演的高度非线性,准确的初始速度建模尤为重要,引入基于最优输运理论的二次Wasserstein距离（W₂范数）,在不增加计算量的前提下优化了目标函数的凸性,克服了周期性跳跃导致的局部极值问题。在此基础上,再进行常规的基于L₂范数反演,克服了对初始模型的依赖。应用重采样的Marmousi模型验证了该方法仅用纵波数据反演纵、横波速度的有效性,以及避免周期性跳跃方面的优势。将该方法应用于中国东部M工区的实际地震资料,验证了该方法的实用性和稳定性。     

多分量地震联合AVO/AVA反演在垦71井区的应用

鉴于多分量地震联合反演同时利用纵波和转换横波地震信息,可提高反演的稳定性和准确性。本文提出一种纵波、转换横波联合AVO/AVA反演方法,该方法将纵波、转换波地震AVO/AVA分析与地震反演相结合,采用模拟退火全局优化技术,通过匹配纵波和转换波地震数据的振幅和时间信息估算地层弹性参数。将该方法应用于胜利油田垦71井区实际多波地震数据处理,得到了较高精度的弹性参数,为研究区岩性预测和流体检测提供了可靠依据。     

火成岩区地震波传播规律研究

高速层屏蔽是地震勘探中的一个难题。采用Zoeppritz方程,研究了火成岩高速层界面上地震波的反射与透射特性,采用一阶应力速度弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟、射线追踪法和有效反射系数法相结合的方式,研究了火成岩高速层中弹性波传播规律,发现火成岩层对地震波具有能量屏蔽和路径屏蔽2种屏蔽作用。提出了采用P波广角反射和P波高速层内局部转换广角反射波消除火成岩高速层对地震波的屏蔽作用。模型试验结果表明,该方法可以减弱高速层的屏蔽作用,提高深层目标层的反射波能量。     

基于双差反演策略的时移地震AVO反演

叠前时移地震资料中包含着重要的振幅随炮检距变化(AVO)信息。对时移地震资料反演可以得到油藏开发前、后弹性参数的动态变化,进而能够勘探剩余油分布、优化注采方案、提高油田采收率等。但是由于不同年份时移地震数据间的反演不一致性常造成反演假象,导致不正确的解释结果。为解决上述问题,将时移全波形反演中的双差反演策略引入时移AVO反演;同时,使用改进的射线参数域地震纵波反射系数近似方程作为正演方程进行时移地震AVO反演。模型测试结果显示,所提的基于双差反演策略的时移地震AVO反演方法不易受基准模型的反演质量、基准模型反演和监测模型反演行为的不一致的影响,可以有效压制目标区域外的反演假象,使反演结果集中在目标区域,从而准确地反映储层变化,提高了目标区域的反演精度,并减小油藏解释的误差。该方法还具有较强抗噪性,可稳定、准确地反演储层的纵、横波阻抗变化,并有效地反映上覆地层压力变化造成的微小纵、横波阻抗变化。