裂缝性介质中qP波反射系数的多方位角模拟和反演

本文提出了一种在两种各向异性介质的交界面上,qP波反射系数的多方位角准确模拟和反演方法。该方法可用于至少有一个对称面平行于交界面(即单斜或高阶对称面)的介质。为说明方法,我们在一个分隔各向同性介质(代表密封岩)和横向各向同性介质(代表具有垂向线状裂缝的储集岩)的交界面上计算了qP波的反射系数。正演模拟表明:不同方位角时,临界角的偏移距之差和裂缝密度成正比:裂缝密度越高,差越大。在本文的第二部分,我们运用全局优化方法(基因算法)反演了广角振幅随偏移(AVO)变化的合成数据。模型空间由一个具有水平对称轴的横向各向同性介质的质量密度和五个弹性参数组成(HTI介质),这种介质首先是用于表示裂缝性储集岩。就这一模型,我们发现,数据采集的三个方位角组合是反演振幅随偏移距变化/振幅随方位角变化(AVO/AVA)数据所必需的最小采集平面数,而且入射角需达到40°。更小的角度范围能得出只完美地拟合达到“最大”入射角数据的模型。我们假设各向同性的速度和密度已知,但除了地壳岩石的合理速度值和固体介质弹性稳定性的约束外,不用裂缝性岩石模型空间参数值的其他先验信息。在反演了模型空间参数后,我们计算了30个最佳模型和似然函数的统计,它们给出了AVO/AVA反演问题的不唯一性和质量方面的信息。     

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。     

S波和裂缝性油藏

在上一篇关于裂缝系统与S波的文章中，我们显示了横跨裂缝性油藏层段的裂缝方向可通过S波速度和反射振幅的方位角分析来确定。     

TTI介质qP波伪谱法正演模拟

基于Tsvankin的VTI介质qP波精确相速度公式,利用坐标变换的方法,导出了三维空间TTI介质qP波的精确相速度公式;结合Thomsen的弱各向异性假设以及泰勒展开式,简化了三维TTI介质qP波的精确相速度公式,建立了近似相速度公式;TTI模型的计算结果表明,近似相速度公式能较好地逼近精确相速度公式。从近似相速度公式出发,推导了三维qP波的频散关系以及时间-波数域波动方程,构建了纯qP波时间-波数域波场递推格式,分析了递推公式的稳定性条件。最后,基于伪谱法对三维均匀（VTI、TTI）模型、Hess VTI模型以及BP 2007 TTI模型进行qP波正演模拟。结果表明,利用所提方法得到的波场快照没有伪横波干扰,波场计算结果稳定。     

裂隙裂缝介质的弹性波模拟

由于裂隙裂缝介质的空间展布是任意的，因而有可能通过研究不同观测方位的弹性波波场来研究这类介质。文中使用了横向均匀介质模型及相应的坐标变换，建立裂隙裂缝介质模型。通过求解介质运动微分方程，获得了波的传播问题数值解。由数值例子表明，该方法能很好地模拟剪切波分裂等现，表明快慢剪切波的偏振方向与裂隙裂缝方向有着密切的关系。     

基于Low-rank一步法波场延拓的黏声各向异性介质纯qP波正演模拟

各向异性介质纯qP波正演模拟及逆时偏移近年受到广泛关注,但它虽考虑了地下介质的各向异性特征,却忽略了黏滞性特征,使得最终偏移结果中噪声增加、分辨率降低。常规拟声波方程存在伪横波干扰、受模型参数限制（ε≥δ）、传播不稳定等因素影响,极大地限制了其应用。为此,引入一步法波场延拓方法,推导了黏声介质方程在空间—波数域的表达形式;结合空间—波数域各向异性介质延拓算子,构建一种适用于黏声各向异性介质的空间—波数域纯qP波波场延拓算子;引入Low-rank分解算法,实现基于Low-rank一步法波场延拓的黏声各向异性介质纯qP波正演模拟。数值模拟结果表明：①地震波场能同时表现出各向异性特征和黏滞性特征,更符合实际地下介质情况;②该方法克服了拟声波方程的局限性,消除了伪横波干扰,不受模型参数限制且地震波场能稳定传播;③在适当增大时间步长情形下无数值频散现象,所提算法能同时兼顾计算效率和计算精度,是一种稳定、高效的正演模拟方法,为基于Q补偿的各向异性介质逆时偏移提供了理论依据。     

裂缝各向异性介质中P-SV转换波正演模拟

裂缝介质正演是研究裂缝性油藏的各向异性、裂缝检测方法、裂缝AVO反演等的前提。在裂缝方位各向异性(EDA)介质模型的基础上，重点研究了纵波震源激发的地震波所产生P-SV波的有限差分正演模拟方法。从各向异性单斜对称系统的刚性矩阵推导出的波动方程，可以满足EDA介质模型不同方位角入射的二维差分模拟要求。在有限差分模拟中，采用了普通的Kelly差分格式、二阶各向异性吸收边界条件和一般的纵波震源的解析形式，并应用修正的通量传输校(FCT)方法来消除频散。同时，对纵波震源的解析式进行了技术处理，取得了较好的效果。     

复杂TTI介质稳定的纯qP波波场模拟方法

作为各向异性逆时偏移技术的基础,复杂各向异性介质情况下精确而稳定的波场模拟至关重要。本文给出一种针对复杂倾斜横向各向同性（tilted transversely isotropic,TTI）介质的稳定的纯qP波波场模拟方法。该方法基于Xu提出的伪微分算子分解思路,通过分析新算子的频散特性,引入旋转坐标系下的自共轭算子以保证稳定性,导出新的TTI介质一阶纯qP波控制方程;在Lebedev交错网格框架下推导了新方程的高阶有限差分形式,给出2次计算波场梯度的数值算法实施策略,以进一步保证波场模拟精度。均匀各向异性介质及复杂TTI介质模型的数值试算结果表明：新控制方程不受伪横波影响;相对于有限横波qP波波场模拟等算法,新算法可得到更稳定的各向异性纯qP波波场,即能更适应各向异性对称轴参数的空间变化,可应用于高精度纯qP波逆时偏移,改善对各向异性介质的成像质量。     

裂缝介质中多方位AVO特征分析技术及应用举例

有利裂缝发育带及裂缝发育的主方位在储层预测中具有重要的意义。当储层中存在裂缝时，流体与致密岩石的巨大物理性质差异形成一定规模的物理界面，引起储层地震波反射特征的改变，成为地震剖面上反映裂缝存在的重要信息。地层中分布的裂缝，特别是在构造应力作用下形成的具有一定方位性分布的裂缝，其特征可以采用多方位AVO 方法进行检测。理论上讲，裂缝对地震属性参数的影响在垂直裂缝走向的方向上表现为最强，在水平裂缝走向的方向上表现为最弱，对AVO 属性参数的影响也是如此。因此，对于发育裂缝的储层采用多方位AVO方法进行矢量差异分析可以确定储层中裂缝发育的强度和密度。从理论公式入手讨论了不同入射角、方位角以及不同裂缝倾角情况下裂缝性储层的方位AVO响应，研究了裂缝性储层多方位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，并用这一方法分析了新疆某油区的有利裂缝发育带，取得了较为理想的效果。     

几种弱各向异性介质中qP波速度与偏振异常分析

本文介绍了在具有垂直对称轴的横向各向同性介质（TIV介质）中导出的偏振和相速度近似关系,并由这些关系计算了地球内部几种各向异性岩石中地震波速各向异性因子、偏振信息及其与传播方向之间的偏差。最后,我们从图形对计算结果进行了讨论。     

转换波AVO反演速度比和横波反射系数

速度比是油藏描述和储层预测的重要属性,但是目前的纵波和转换波AVO反演不能直接得到储层速度比参数。为此,通过研究转换波AVO曲线极值点位置与界面两侧速度比平均值的关系,在忽略密度项的前提下,极值点位置只是速度比平均值的函数,且随速度比的增加而减小。另外,转换波AVO曲线的极值和极值点曲率是速度比平均值和横波反射系数Rss0的函数。利用提出的三个转换波新属性可以很容易地反演速度和横波反射系数,从而得到泊松比等其它储层弹性参数。     

裂缝介质弹性波场数值模拟及波场特征

裂缝介质的数值模拟是研究裂缝介质中地震波传播特征及规律的主要手段。以各向异性介质的弹性波动方程为基础,推导出空间交错网格方法一阶导数的任意偶数阶精度差分格式,并利用此差分格式对裂缝介质进行了2.5D三分量正演模拟。模拟结果表明:受裂缝影响弹性波在裂缝介质中传播的波场是非常复杂的,除了存在反射P波、反射P-SV波,还存在横波分裂现象和沿裂缝介质传播的导波等;数值模拟的三分量的方位道集呈现出波场传播的时间和振幅与裂缝的方位存在很大的关联,其方位各向异性特征与实际资料的方位各向异性特征一致,可以指导今后的方位各向异性处理和裂缝预测。     

TI介质中qP波方程逆时偏移技术的研究现状与展望

理论上说,TI介质逆时偏移技术更有利于解决各向异性介质的地震波成像问题,工业实践也证明了此项技术在解决复杂地层地震波成像问题方面的巨大潜力。总结了TI介质中qP波逆时偏移技术的研究现状,重点分析了qP波方程的建立、qP波方程的延拓算法和qP波成像方法这3个逆时偏移关键技术的实现思路和存在的主要问题,并在此基础上探讨了今后该领域的研究重点。分析认为,现有技术主要存在以下问题:①已有的TI介质qP波方程具有较高的运动学精度,但对方程的动力学精度缺乏深入研究;②qP波方程炮点波场重构中的随机边界技术存在不稳定隐患,业界在提升稳定性方面缺乏有效的解决方案;③二阶或高阶qP波方程难以准确求取qP波的坡印廷矢量,且现有的坡印廷矢量技术无法解决多组波场问题;④子波拉伸校正缺乏针对性技术等。因此,今后TI介质中qP波方程逆时偏移领域的研究重点应该包括qP波方程的动力学精度分析多参数随机边界设置技术和qP波传播方向的准确求取等方面。     

两组任意夹角倾斜裂缝介质地震波场模拟

 两组任意夹角的倾斜裂缝在自然界中具有普遍性,本文针对两组任意夹角的倾斜裂缝介质模型,采用交错网格高阶差分法进行地震波场二维三分量数值模拟。根据Hudson理论和Bond矩阵变换得到裂缝型储层在观测坐标下的弹性系数,对比了在本构坐标和观测坐标下地震波场之间的差异,分析了不同方位角下炮记录波场特征、不同炮检距方位角道集上的波场特征,以及改变裂缝夹角后在方位角道集记录上的响应特征。研究表明,裂缝型储层的各向异性特征是裂缝的综合反映,各向异性的强弱不仅与裂缝的发育强度有关,还与裂缝发育的复杂程度有关。通过对方位各向异性介质数值模拟和波场特征的分析,可为方位各向异性介质的裂缝反演提供理论基础。     

裂缝性储集层反射地震波的方位角调谐效应

厚度小于地震波长的储集层照样可以含有大量碳氢化合物。这类地层表现出涉及到来自储集层顶面和底面反射波干扰的调谐效应。储集层中的天然裂缝在决策流体流时能发挥重要作用，使得人们极大地关注着裂缝的密度和方位。当存在一组或多组线状垂直裂缝时，非零偏移距的各反射波的振幅随方位角而变化；所以，调谐效应也将随方 有而变化。当波长远大于典型的裂缝间距时，等价介质理论保证能把断裂地层模拟为镜面对称平面平行于该地层的单     

基于最佳平方逼近的TTI介质解耦qP波与qSV波逆时偏移

在实际地震资料处理中,若忽略各向异性影响、TTI介质对称轴倾角变化,会造成目标体成像位置偏差,甚至由焦散问题造成振幅不均衡。传统TI介质耦合拟声波方程正演模拟与逆时偏移存在伪横波干扰,且在各向异性参数ε<δ时数值模拟不稳定。为此,借鉴前人经验,首先使用最佳平方逼近（OQA）近似VTI介质精确相速度公式,分别得到较高精度的近似qP波、qSV波相速度公式。然后从近似相速度公式出发,推导了二维TTI介质解耦qP波、qSV波波动方程。为实现高效、稳定的数值模拟,使用有限差分-伪谱混合法求解波动方程。最终,建立了高精度、高效率、稳定的TTI介质正演模拟与逆时偏移成像算法。数值模拟实验表明,所提方法可实现复杂TTI介质偏移成像。     

弹性波介质中纵,横波速度反演

波动方程反演的直接目的是求得纵、横波速度。本文从弹性波动方程出发，利用分布参数控制系统的伴随理论，导出了纵、横波速度的梯度公式，然后采用优化迭代技术进行数值反演，模型试算获得了较好的结果，表明该方法是可行的。     

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。     

裂缝性孔隙介质频变AVAZ反演方法研究进展

由于尺度的限制,利用地震方法进行裂缝参数定量表征一直是地球科学的难题。基于裂缝性孔隙介质动态等效理论的频变AVAZ反演方法给出了研究思路。首先介绍了裂缝性孔隙介质的等效介质理论研究进展,分析比较了各种裂缝性储层岩石静态等效介质模型和动态等效介质模型;然后给出了基于Chapman模型的裂缝参数和渗透率定量表征的正问题数学模型以及反演问题求解的方法和策略,以及基于模型数据的数值计算结果;最后讨论了频变AVAZ反演方法目前存在的问题和进一步研究方向。     

裂隙介质的运动学特征反演与应用

在物理模型实验观测的基础上，总结了裂隙介质中P波叠加速度随观测方位的变化规律。应用Grechka叠加速度公式，分析了速度椭圆参数与裂隙走向方位及发育强度之间的关系。利用全方位自适应速度扫描，开发了一种以目的层顶底叠加速度分析为基础，通过广义DIX公式求取层间叠加速度椭圆参数，并进一步预测层间裂隙特征的分析技术，将它应用于实际资料的反演，取得了满意的效果。