任意各向异性介质方位旅行时正演

在研究任意各向异性介质中的旅行时正演方法时，针对含气裂隙和含水裂隙模型，本文给出了各向异性介质中射线追踪计算方法。计算结果表明：①在垂直裂隙情况下，纵波反射时间随炮检距、方位角变化，含气裂隙纵波反射时间的方位差异和炮检距差异更为明显；②在相同炮检距时，随着方位角变化反射波旅行时间呈近似椭圆规律变化，含气裂隙介质反射时间的方位差异比含水裂隙差异明显；③在不同裂隙面倾角情况下，反射波旅行时间的方位差异在裂隙面垂直时最为明显，然后随裂隙倾角的减小而减小，当裂隙面水平时变成方位各向同性介质；④在不同方位的测线中，以垂直裂隙走向测线的．纵波反射时间与平行于裂隙走向测线的纵波反射时间差异最大。     

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。     

基于蚂蚁体各向异性的裂缝表征方法

纵波振幅方位各向异性已广泛应用于裂缝发育带的定量化预测。但对于碳酸盐岩溶缝、洞储层及多组裂缝的预测,该方法遇到了困难。为此,本文提出了基于蚂蚁体方位各向异性的裂缝表征方法,该方法将蚂蚁追踪算法和基于纵波振幅方位各向异性的方法结合起来表征裂缝,即由多方位蚂蚁体结合裂缝发育规律得到裂缝发育带的分布范围,在裂缝发育带内应用基于振幅各向异性的裂缝检测方法确定裂缝的密度和方向。该方法既克服了基于纵波振幅方位各向异性裂缝预测受溶洞影响大、对多组裂缝预测困难的缺点,又克服了常规蚂蚁追踪方法对裂缝描述不全面、不能定量预测的缺点。实际应用表明,该方法能对复杂的岩溶储层裂缝发育带进行量化预测,预测结果准确可靠。     

裂隙煤层弹性波场方位各向异性特征数值模拟研究

 基于二维—三分量各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟， 本文研究了高裂隙密度煤层弹性波场及其方位各向异性特征。对不同裂隙密度均匀裂隙介质模型和含裂隙煤层的三维层状模型进行了弹性波场数值模拟。结果表明， 随着裂隙密度的增大（0~0.3）， 干裂隙介质中弹性波波前面由圆形变为椭圆形， 而饱和水裂隙介质中， 拟纵波波前面则由圆形渐变为菱形， 拟横波波前面则由圆形渐变为蝴蝶结形。垂直裂隙仅引起煤层顶板反射P波及转换波振幅的方位各向异性， 而垂直裂隙却能引起煤层底板反射P波和转换波的速度和振幅的方位各向异性。随方位角的变化， 煤层底板反射P波和转换快慢横波的同相轴呈正弦形态。煤层底板转换快、慢横波时差与裂隙密度之间存在近似线性关系， 而转换慢横波振幅随裂隙密度的增加是非线性衰减的。     

裂隙密度对纵波传播特性影响的实验观测

 在利用纵波对裂隙储层预测中，速度和振幅是两个不可缺少的参数，实际资料处理时更需要知道裂隙密度与速度和振幅的关系。在实验室，通过把圆薄币状填充物嵌入基质材料中的方式来模拟裂隙模型，制作了裂隙密度从0到12%的9种裂隙模型，并用四种频率的超声纵波换能器测试了平行和垂直裂隙方向上的纵波速度和透射振幅，得到了裂隙密度与纵波速度及振幅曲线。实验表明，纵波沿裂隙方向传播时，其速度随裂隙密度变化的影响不大，当裂隙密度增大到12%时，速度仅有2%的变化；纵波垂直裂隙传播时，速度比平行传播时下降一半。随着裂隙密度的增加，纵波振幅下降的趋势不但与裂隙密度有关也与频率相关。实验结果定量地给出了在裂隙介质中裂隙密度和频率对纵波参数的影响。     

含流体和气体裂隙各向异性介质相速度特性

本文从目前普遍为油气地球物理工作者所承认的Ｈｕｄｓｏｎ本构方程出发，分析讨论了含流体、气体裂隙各向异性介质中地震波相速度和横波双射特性。这些工作可以加深和提高地震波在含流体和气体裂隙各向异性介质中传播规律的认识。     

P波资料反演裂缝方法及实例

本文根据Grechka和Tsvankin(1998)导出的非均匀各向异性介质与 NMO速度的方向关系式,对介质裂缝进行了预测。首先,在实验室进行了模型观测,观测结果表明在裂隙介质层上方的NMO速度方位变化呈椭圆状,长轴方向代表裂隙走向,长短轴之比正比于裂隙发育密度。然后,将本文方法应用于塔里木盆地北部A区有限方位的三维地震资料中,所预测的裂隙发育带展布方位与成像测井揭示的结果一致,取得了较好的应用效果。这表明用本文方法识别裂缝方向和密度是可行的。     

裂隙各向异性介质一维双分量参数反演

各向异性介质一维双分量反演是确定介质双本征方位的有效方法。对主轴是水平方位分布时的裂隙各向异性介质，用这种方法可以确定裂隙的走向、倾向和裂隙分布密度。本根据Ｈｕｄｓｏｎ提出的裂隙各向异性介质本构方程，用有限元法进行了正演模拟，得到了Ｒ２×２矩阵剖面。再根据Ａｌｆｏｒｄ和Ｗｉｎｔｅｒｓｔｅｉｎ提出的座标旋转的参数反演方法进行了反演。通过数值运算，说明方法是可行的，结果是满意的。     

各向异性介质中的方位AVO

本文从各向异性介质的弹性波波动方程方程出发,推导出各向异性介质界面上３６个反射和透射系数的计算公式。裂隙介质中Ｐ－Ｐ波系数计算结果表明,在垂直裂隙与方位各向同性介质所构成的界面上,Ｐ－Ｐ波反射系数在平行于裂隙方向达到极大值,在垂直于裂隙方向的出现极小值。     

垂直裂隙P波响应特征分析

应用反射P波数据预测裂缝发育带,进行流体识别是当前地震勘探的重点和难点。利用各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分数值模拟方法,开展了不同密度和不同充填物的垂直裂隙介质的波场响应特征研究。对不同模型反射P波的振幅和速度随方位角和炮检距的变化特征进行了定量的分析和总结。研究结果表明,当地层中含有单组垂直的平行裂隙时,反射P波振幅对垂直裂隙中充填物的敏感性大于速度对裂隙中充填物的敏感性,随着裂隙密度的增加,P波各向异性程度也相应增强,裂隙中含气时,各向异性程度较含饱和水时强。在一定程度上,为利用P波属性进行垂直裂隙油气藏的检测提供了理论依据。     

裂缝介质对Ｐ波方位各向异性特征的影响——物理模型研究

利用物理模型模拟验证了反射P波在垂直裂缝介质中的椭圆方位各向异性特征，并以此为基础分别模拟了裂缝张开度对P波方位各向异性特征的影响，以及当裂缝处于倾斜状态时对P波方位各向异性特征所产生的影响。实验结果表明：裂缝张开度的大小影响着裂缝介质的方位各向异性程度。当其他条件相同时，高角度裂缝（倾角>70°）介质的方位各向异性时差要比完全垂直裂缝介质的方位各向异性时差小。     

准静态孔缝介质广义裂隙弱度研究

基于地震低频条件下的等效介质理论,联合应用线性滑移模型和各向异性流体充填理论研究包含一组平行裂缝的含流体孔隙介质。由于不能简单地用法向和切向附加弱度表示Gurevich准静态孔缝介质模型中的裂缝,其柔度矩阵也无法用各向同性背景岩石的柔度加上法向和切向柔度来表示,因此本文提出用广义裂隙弱度表征Gurevich准静态等效介质中的含流体裂缝。广义裂隙弱度是各向同性背景介质岩石、裂隙和充填物的物性参数的函数,分析裂隙密度、充填流体和等径孔隙度对广义裂隙弱度的影响,为广义裂隙弱度指示裂隙发育程度和裂隙中流体的存在提供理论依据。同时,为了从地震数据中获取广义裂隙弱度信息,研究了基于Born近似的由广义裂隙弱度表达的反射系数公式,并进行了广义裂隙弱度反演敏感性研究。结果表明,广义裂隙弱度是更具有普遍意义的表征含流体裂隙的特征参数,可用于实现准静态孔缝模型地震数据的定量解释。     

Hudson理论中裂隙参数的适用性研究

介绍了Hudson裂缝介质模型；阐述了边界元法的基本原理；建立了纵波在裂缝介质中传播的边界元法数值模型；模拟了裂缝密度、裂缝纵横比和裂缝填充物对纵波的传播速度和衰减因子的影响；分析了Hudson理论中裂隙参数的有效取值范围以及可能带来的误差。模拟结果表明，边界元法可以很好地模拟含裂缝非均匀介质中波的传播问题，裂缝密度对纵波传播速度和衰减因子有一定的影响。在地震长波长情况下，相同特征尺度的圆形干裂缝比薄形干裂缝对弹性波的散射可以进行更有效的衰减；裂缝饱和充水后各向异性程度下降，且纵横比值越小，岩石介质性质对裂缝流体越敏感。     

横波速度各向异性初步探讨：—多波勘探资料的应用

在纵波、SH 型横波资料处理和解释过程中,我们发现四川 HBC 地区地下介质普遍存在方向各向异性。当横波通过方向各向异性介质时,分裂成两个波:一个波的偏振方向与裂缝平行,叫快横波;另一个波的偏振方向与裂缝走向垂直,叫慢横波。采用相应的观测和处理方法,便可获得快横波和慢横波剖面。根据同一界面的快、慢横波的旅行时可以求得各向异性系数。同样,还可以利用 SH 波与转换波的速度比求取各向异性系数。各向异性系数的大小,反映了裂缝的发育程度。如果野外作了 X、Y 分量观测,室内又作了坐标旋转处理,那么,就可以进一步确定裂缝带的方向。如果未作上述工作,也可以根据构造线走向,大致确定裂缝带的发育方向。     

裂缝参数对纵波各向异性影响的数值模拟

利用地震资料研究天然裂缝的纵波方位各向异性，目前还缺乏纵波属性对裂缝的敏感性系统分析。为此，基于数字图像处理技术，通过设置裂缝参数，采用邻点融合方法建立非均匀性的随机裂缝介质；基于声波波动理论，对随机离散裂缝模型的声波波场进行数值模拟，通过计算不同测线方位的声波速度和衰减系数，分析声学参数与裂缝分布、走向、密度及流体间的关系，可较准确地判定裂缝方向。对随机离散裂缝模型的声波波场的数值模拟结果表明：裂缝参数变化对声波衰减系数的影响远远大于对声波速度的影响，采用声波衰减系数最小值对应的测线方位可较准确地判定裂缝走向；随着裂缝密度增加，衰减系数相对变化量减小；随着含水饱和度增加，速度和衰减系数的相对变化量均先增大后减小。     

含裂隙介质中地震波运动学问题的正演模拟

碳酸岩油气藏与裂隙分布有关。在含有定向分布的裂隙介质中,地震波的传播呈现各向异性的特征。本文通过对定向分布裂隙介质中的弹性参数的研究,发现裂隙介质具有横向各向同性介质的特性,而且裂隙内含有液体,对波速的各向异性影响更甚。文中介绍了各向异性介质中地震波的射线解,并利用运动学射线追踪方程计算了裂隙介质中波的射线轨迹及走时曲线,求出似 P波、似 SH 波和似 SV 波的波速。由于介质的各向异性,似 SH 波和似 SV 波的走时曲线表现不一致,这说明各向异性介质中 S 波存在分裂现象。此种 S 波分裂现象可以用于研究介质中的裂隙分布和指示裂隙油气藏。     

Experiments on acoustic measurement of fractured rocks and application of acoustic logging data to evaluation of fractures

Fractures in oil and gas reservoirs have been the topic of many studies and have attracted reservoir research all over the world. Because of the complexities of the fractures, it is difficult to use fractured reservoir core samples to investigate true underground conditions. Due to the diversity of the fracture parameters, the simulation and evaluation of fractured rock in the laboratory setting is also difficult. Previous researchers have typically used a single material, such as resin, to simulate fractures. There has been a great deal of simplifying of the materials and conditions, which has led to disappointing results in application. In the present study, sandstone core samples were selected and sectioned to simulate fractures, and the changes of the compressional and shear waves were measured with the gradual increasing of the fracture width. The effects of the simulated fracture width on the acoustic wave velocity and amplitude were analyzed. Two variables were defined: H represents the amplitude attenuation ratio of the compressional and shear wave, and x represents the transit time difference value of the shear wave and compressional wave divided by the transit time of the compressional wave. The effect of fracture width on these two physical quantities was then analyzed. Finally, the methods of quantitative evaluation for fracture width with H and x were obtained. The experimental results showed that the rock fractures linearly reduced the velocity of the shear and compressional waves. The effect of twin fractures on the compressional velocity was almost equal to that of a single fracture which had the same fracture width as the sum of the twin fractures. At the same time, the existence of fractures led to acoustic wave amplitude attenuations, and the compressional wave attenuation was two times greater than that of the shear wave. In this paper, a method was proposed to calculate the fracture width with x and H, then this was applied to the array acoustic imaging logging data. The application examples showed that the calculated fracture width could be compared with fractures on the electric imaging logs. These rules were applied in the well logs to effectively evaluate the fractures, under the case of no image logs, which had significance to prospecting and development of oil and gas in fractured reservoirs.     

正交偶极声波测井在鄂尔多斯盆地变质岩储层中的应用

结合电成像资料深入研究正交偶极声波资料在鄂尔多斯盆地变质岩裂缝发育井段的特征,分析了由于快慢横波分离指示的各向异性在致密地层和裂缝发育地层不同的应用效果.确定了鄂尔多斯盆地变质岩裂缝性含气层的纵横波速度比小于1.65,并认定其岩性以轻变质碎屑岩为主;利用斯通利里波反射系数结合声波波形变密度图像来评价裂缝和裂缝开度;利用纵波、横波、斯通利波的能量判断裂缝发育带;分析出地层裂缝系统的走向为东西向.解决了变质岩裂缝性储层评价及流体识别的技术难题,取得了较明显的效果.试气发现了气层.此外,利用此声波测井资料计算的岩石力学参数为合理选择钻井泥浆比重,判别井眼垮塌层段提供了依据.