VTI岩石界面产生的非均匀折射P波极化状态分析

以各向异性页岩作为入射介质、泰勒砂岩作为折射介质，构成第一种各向异性岩石界面模型；以各向异性页岩作为入射介质，而用油页岩作为折射介质，构成第二种各向异性岩石界面模型。第一种各向异性岩石界面模型不存在异常入射角，而第二种各向异性岩石界面模型存在着一个对应折射P波的异常入射角。针对上述两种界面模型，本文推导了非均匀折射P波的椭圆极化方程，并对其极化状态进行了分析。计算结果表明：异常入射角的存在不仅会使折射P波的椭圆极化轨迹的形状和大小发生突变，而且还会导致其椭圆极化旋转方向发生突变。     

P-波入射到岩石界面上的反射/折射系数的研究与应用

文章在各向同性介质情况下,利用斯奈尔定理和平面波的边界条件推导了P-波入射到固体/真空、液体/固体、固体/液体以及固体/固体之间的平面界面上的反射/折射系数,利用已报道的测量出的岩石物理参数,对上述平面界面的反射/折射系数进行了数值计算.以P-波入射角为变量,对前入射临界角和过入射临界角的情况进行了讨论,用能量守恒定律对计算结果进行了验证.     

粘弹性材料中的斯奈尔定律

本文旨在讨论平面波入射到结合界面时粘弹性推广的斯奈尔定律解法,给出入射临界角的必要且充分条件,并给出存在已知两种介质和入射波复波向量时入射临界角的充分条件。这些条件表明在目前的弹性波场计算方法中如何去计算粘弹性效应的问题。     

自由界面上SV波入射的反射系数变化特征

地震反射系数的幅值与相位是地震反射波的重要特征,对地震资料反演起着重要作用。利用自由界面上SV波入射的反射系数公式,通过建立9个不同泊松比的介质模型,绘制了反射SV波与转换P波反射系数的振幅、相位随入射角及泊松比的变化曲线,分析了不同泊松比介质的反射系数随入射角变化的规律,特别关注临界角附近的突变特征。通过对比分析发现：在临界角附近,对于P波反射系数的突变值,大泊松比(0.3～0.5)和小泊松比(0～0.3)介质存在较大差异。随着采样点数的增加,能更准确观测到SV波反射系数曲线在临界角前的极小点,进而充分认识SV波的全波型转换。研究结果对于深入认识地震波传播特征以及实施广角地震勘探或多波地震勘探具有较大实际意义。     

岩石界面上的反射/折射系数的研究与应用Ⅱ:SV-波和SH-波入射的情况

根据已讨论的P-波入射到平面界面上的反射/折射系数的基础上,文章推导了SV-波入射到固体/真空、固体/液体和固体/固体之间的平面界面上的反射/折射系数以及SH-波入射到固体/液体和固体/固体之间的平面界面上的反射/折射系数.利用已报道的测量出的岩石物理参数,对上述反射/折射系数进行了数值计算,并用能量守恒定律对计算结果进行了验证.     

岩石各向异性和接收器阵列的空间分布对地震信号的影响

由于岩石各向异性,相速度的大小和方向与能量速度的大小和方向不同。在均匀各向异性介质中,弹性波以能量角方向向前传播。基于已报道的岩石各向异向性参数,文章计算了岩石各向异性对地震勘探信号的时-深转换关系的影响。计算结果表明：如果忽略了岩石的各向异性,震源-接收器阵列的空间排列和方位不同,造成的时-深转换关系产生的误差的空间分布也就不同。     

盖层各向异性对时移地震AVO的影响

油藏盖层各向异性在油藏开发前后对地震AVO曲线有相同程度的影响,而这种影响能否在2次地震AVO曲线相减后变得很小,可以被忽略？利用某油田数据建立了储层岩石物理模型,根据Gassmann方程获得了该油田储层的纵、横波速度与含油饱和度的关系曲线.设计了双层油藏模型,通过求解横向各向同性（VTI）介质界面的透射系数与反射系数的线性方程组,计算了油藏盖层存在各向异性时的P-P波和P-S转换波反射系数,分析了不同Thomsen参数对反射系数及其油藏开发前后反射系数差异的影响,并进行了定量分析.分析结果表明,小入射角情况下进行P-P波时移地震AVO分析,可以忽略盖层各向异性的影响;大入射角情况下进行P-P波时移地震AVO和多波时移地震AVO分析,盖层各向异性不能忽略.     

基于一阶速度应力方程的双相各向异性介质波场模拟及耗散系数分析

为了解决在石油地震勘探中常常遇到的各向异性问题,利用双相各向异性介质的波动方程,导出双相各向异性PTL介质中的固相、流体相的一阶应力速度方程及差分方程。利用高阶二维交错网格差分方法,对双相PTL介质波长进行了模拟和分析,并讨论了耗散系数与双相PTL介质的波场问题。模拟结果表明：①双相PTL介质中存在快P波、慢P波和SV波,波场具有各向异性性质。②耗散系数对地震波传播的影响主要体现在对地震波能量的吸收和衰减上,耗散系数对慢P波产生较大的影响,大的耗散系数将使慢P波很快被衰减掉;在不同方位上,耗散系数存在较大差异时,慢P波能量并非只是在一个方向上衰减,而是整个慢P波的大部分能量在所有的方向上都要被衰减掉。该研究认识提高了计算效率,增强了计算的稳定性。     

PP波与P-SV波叠前联合反演研究与应用

基于各向异性介质理论和Zoeppritz方程，利用PP波与P SV波叠前地震资料能够反演纵波速度、横波速度、密度及各向异性系数，能够进一步计算得到弹性阻抗、泊松比、体积模量、剪切模量和拉梅常数等多种弹性参数。结合地质、测井、岩石物理等资料，对反演获得的各种参数进行优化，归纳总结其变化规律，提炼岩性判断和流体识别的各种敏感参数，实现含油气异常区域的准确圈定。综合分析多种参数异常的交叉分布区域，能够更准确地实现有利储层及油气分布的预测与评价。基于新场3D3C地震资料，将这套方法和技术思路应用到川西坳陷深层须家河组超致密非常规天然气藏储层预测与含气性检测中，获得了良好的实际应用效果。     

具有垂直和水平对称轴的横向各向同性模型的P波反射系数

对振幅随偏移距变化的分析来说,研究各向异性介质中的P波反射系数是重要的。直接对反射系数做数值估计时,数值解不能从解析角度反映各向异性对AVO特征的影响。 为解决这个问题,本文为计算具有垂直对称轴的横向各向同性介质中水平边界的P波反射系数提供一种改进了的近似方法,其解中有一个与以前文献中方程相同的描述反射系数低次项角度变化的AVO梯度项,但对大入射角来说,这个解更为确切。这样,精细的近似可以扩展到具有水平对称轴的横向各向同性(HTI)介质。这种情况通常是由一组垂直裂缝所引起的。对比HTI介质的两个垂直对称平面中入射P波的近似反射系数可以看出:AVO梯度的方位变化是横波分裂参数γ和各向异性参数的函数。其中,各向异性参数描述在具有对称轴的垂直平面中近似垂直传播的P波各向异性。     

波纹状界面上弹性波的绕射和转换

数字模拟法可用来研究小尺度的不规则反射界面对弹性波反射的影响。散射波场可利用边界积分方程离散形式和地震波场的平面波分解进行计算。对于P波的各个不同的入射角我们计算了反射角函数的各个P波和S波的绕射能量分布。我们证实,界面起伏波纹的平均波长如果等于或小于地震波波长时波纹几乎对反射P波没有太大的影响。但是,P波转换为S波的图象与平面边界所见的图象却是十分不同的。对入射角大于临界角的P波都会出现散射的S波。这些非几何的横波振幅是随着波纹幅度的减小而迅速减小的,或当波纹状界面的平均波长大于地震主波长时,不规则体的局部几何形态对散射S波的影响则是微不足道的。按摄动理论的模拟,我们认为,可以把大于临界角的散射S波解释为沿界面传播的非均匀P波的绕射所产生的现象。     

各向异性介质中的地震波

地震各向异性研究越来越显得重要了。本文简述了各向异性介质中地震波的传播特性,介绍各向异性构造的合成地震记录的计算方法,给出简单的模型实例,对其异常波相分析,结论是正交偏振的分裂剪切波相的存在是各向异性特性的可靠依据之一。     

岩石的滤波特性

本文根据已知的反射和折射定律,并结合波的入射、反射、透射的相互关系,提出了一个地震波传播的数学物理模型。该模型不仅包含了波的速度和振幅两个参数,而且还描述了波的频率、相位、波形等的变化。文中通过超声实验分析了岩石的滤波特性,论证了新的模型用于描述地震波的传播是可行的。     

TTI介质各向异性伪谱法逆时偏移

在Thomsen精确相速度方程和弱各向异性假设前提下,将VTI相速度方程拓展为TTI介质相速度方程,进而得到TTI介质的P波方程。利用伪谱算法对P波方程进行了正演和逆时偏移,并和各向同性F-X域深度偏移效果进行了对比,结果表明:①对于各向异性介质,利用各向同性的偏移算法得到的结果会有误差,成像结果有明显的畸变;②在考虑效率和精度的前提下,伪谱法由于其利用快速二维傅里叶变换解决空间导数的计算问题,这对于实际应用中计算成本颇高的逆时偏移是一个较理想的选择;③推导的近似方程在弱各向异性条件下可以较好地应用于TTI介质中。     

六种岩性海底地震波透射能量AVA特征研究

海上地震勘探中的海底透射波能量分布特征影响勘探方案设计和数据处理。针对此问题,基于流—固界面反射和透射系数及能量方程等理论,探讨了淤泥、凝灰岩、粉砂岩、粗砂岩、石灰岩和花岗岩等六种岩性海底的透射波能量随入射角的变化特征。研究结果表明,随着入射角变化,不同岩性海底的透射波能量分布差异很大:①淤泥,小于临界角(49°)时有利于透射纵波勘探,大于临界角时有利于透射转换波勘探;②凝灰岩,入射角≤65°时有利于透射纵波勘探,入射角在40°~80°范围时,有利于透射转换波勘探;③粉砂岩和粗砂岩,在小于临界角(分别为61°~55°)时,有利于透射纵波勘探;④石灰岩和花岗岩,透射纵波能量在小于第一临界角(分别约为14°和18°)时为10%~30%;透射横波在第一临界角(同上)和第二临界角(分别约为28°和34°)之间约为40%,大于第二临界角后透射波消失,故此类岩性不利于海上勘探。     

广角反射波的特征及正演模拟

对于高速屏蔽层下伏的低速层,采用广角地震勘探是一种有效的地震勘探方法。但在广角条件下,反射波与入射波存在相位差,反射系数变为复数,波动力学特征非常复杂,给实际地震资料的识别、处理、解释带来困难。在介质弹性参数λ,μ和σ确定、波速与密度相对变化的条件下,本文从Zoeppritz方程出发,运用数值模拟的方法模拟了超临界角地震波的传播规律。表明当P波入射角等于或大于临界角时,波的性质发生变化,反射系数成为复数,地面难以接收,而透射S波能量较强,可利用转换波探测高速屏蔽层下伏低速层界面的信息;采用带有各向异性参数的四阶动校正公式(Alkhalifah方法、Hake公式、Castle公式)对大炮检距的地震数据进行校正,验证了带有各向异性参数的高阶动校正在大炮检距处的校正效果明显优于常规动校正效果。     

地震数据各向异性参数的方位反射率和定量评价：可行性研究

本文研究了方位各向异性弹性介质的P波和转换波反射率与入射角和方位的相关性。用精确公式计算P波和转换波反射系数并且用其渐近表达方式对这些系数进行反演，发现仅用P波反射率不能准确估算各向异性参数。另一方面，如果和转换波反射率一起分析P波反射率，能够得到许多有用各向异性参数的准确估算，当观测的各向异性是由于定向裂缝造成的时，这些参数可能直接与裂缝方向和密度有关。因此，得出结论，根据地面地震数据准确估算裂缝参数必须使用P波和转换波数据。     

TTI介质相速度对弹性模量参数的敏感性研究

速度敏感函数是相(群)速度对各向异性介质参数的偏微分表达式,它是各向异性介质走时扰动方程的重要组成成分,所以具有重要的研究价值。由于群速度是相速度的函数,所以利用相速度偏微分表达速度敏感函数更加简便。参考前人基于VTI介质模型的速度敏感函数计算方法,推导出了基于TTI介质模型以相速度偏微分表达的速度敏感函数计算方法,并对VTI介质和TTI介质的qP波、qSV波和qSH波分别模拟计算了速度敏感函数。对速度敏感函数的特性分析结果表明,不同弹性参数的速度敏感性不同,同一弹性参数不同观测角度的速度敏感性也不同,VTI介质的速度敏感函数存在对称性,而TTI介质的速度敏感函数相对复杂得多。最后利用TI介质反射波非线性走时反演算法对层间块状异常体模型进行了走时反演,反演结果验证了速度敏感函数计算方法的正确性,也证实了速度敏感函数对反演结果具有预测和指示作用。     

遗传算法反演HTI介质各向异性参数

具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质是用来描述含有平行垂直裂隙的裂缝性油气藏的最简单方位各向异性模型。本文针对任意各向异性程度的HTI介质水平反射界面，根据任意方位角（测线方向与主轴方向的夹角）转换波动校正速度公式，利用遗传算法反演介质的各向异性参数。在多分量三维勘探中，通过P－P方位变化的动校正速度，反演出P波入射的垂直速度，Thomsen参数δ和地下裂缝的方位角，通过P＿S1，P－P可以求得S1－S1波随方位变化的动校正速度，反演出S波入射的垂直速度和Thomsen参数γ。为了有交效地克制优化问题中的非线性，多峰值问题，本文采用遗传算法以得到全局最优解。并采用伪并行遗传算法，有效防止搜索过程中早熟现象的发生。     

叠前振幅分析及其在意大利P_0谷地地震亮点中的应用

本文分析在同一地震剖面上三个独立亮点的振幅与偏移距的关系(AVO)。其中一个亮点是含水砾石层所造成,另外两个则对应于气饱和砂岩地层。振幅分析系在勘测中出现的各个不同入射角的反射上进行;较浅的振幅异常所对应的入射角可达66°。加大偏移距可以检测可能存在的临界角现象,目的在于减小由于未知零偏移距反射的极性所造成的不确定性。砾岩层的反射就有这一特性。由于临界反射和首波的作用在AVO趋势上会出现幅值开始时减小,而紧跟着突然增大的现象。与气体有关的异常,其相应的AVO特征却大不相同,其中一个特点就是振幅随偏移距的增加而增加。研究位于亮点之上的两个波组的目的在于进一步验证振幅处理的正确性。三个亮点和两个参考层的AVO趋势与用井孔数据得到的模型计算所得的合成地震记录进行了比较。