衰减与频散模拟

目前吸收模拟的正常解法是以波场外推技术为基础,这种技术在某些情况下可能较为昂贵。文献中已有两种成本较低但不够完善的替代方法,一种是按Futtcrman频散关系式在频率域中模拟频散但未考虑衰减,另一种是同时模拟衰减与频散,但这时假设的一个最小相位数字表达式并不合适于频散的处理。我们已证明,第二种根据Futtcrman衰减-频散关系的解法能适用于衰减和/或频散模拟,因而消除了上述不足。为了说明上述算法的实施,文中给出了合成数据和实际数据的例子。     

沉积岩石中速度频散和与频率有关衰减的观测

为了尽可能在宽频范围内确定岩石的弹性性质，在帝国学院的井下试验基地对饱和的沉积岩岩石系列进行了一系列的实验。这些实验分成四类：频率范围在３０￣２８０Ｈｚ之间的垂直地震剖面（ＶＳＰ）、井间勘探（０．２￣２．３ＫＨｚ），声波测井（８￣２４ＫＨｚ）和实验室测试（３００￣９００ＫＨｚ），在这些实验中尽量测试了岩石的纵波和横波的本征衰减和速度。观察了纵波和横波的速度频散。在声波频段，纵波的本征衰减有一个与频     

沉积岩石中速度频散和与频率有关衰减的观测

为了尽可能在宽频范围内确定岩石的弹性性质,在帝国学院的井下试验基地对饱和的沉积岩岩石系列进行了一系列的实验。这些实验分成四类:频率范围在30～280Hz之间的垂直地震剖面(VSP),井间勘探(0.2～2.3KHz),声波测井(8～24KHz)和实验室测试(300～900KHz)。在这些实验中尽量测试了岩石的纵波和横波的本征衰减和速度。观察了纵波和横波的速度频散。在声波频段,纵波的本征衰减有一个与频率有关的衰减峰。模拟数据认为衰减是由于在小的纵横比孔隙中局部流体流动引起。这个模拟表明本征衰减主要由纵横比约为10~(-3)到10~(-4)的裂隙控制。     

速度频散:描述储层岩石特征的一种工具

从弹性频散和固有衰减的角度出发,对Gypsy实验场地一地层内利用不同频率测得的速度值之间存在明显的不一致性作了解释。通过测井信息确定的简单模型,估算Gypsy砂岩之上一海相层段内部频散的弹性散射分量(38％)。任何比这个层段弹性散射的预测数大的频散被认为由固有衰减(62％)所造成。利用该井的垂直测量值,直接位于Gypsy砂岩之上的海相层段估算的固有Q_1=51,具有一个有效的Q数值,因为散射Q_(sc)=85。综合基质的总Q为32。利用固有Q=30并忽略散射作用的影响,可以解释Gypsy层内部非均质性砂岩和页岩的垂向测量值的频散。水平观察值需要进行更详细的模拟工作,以揭示路径和体积效应、弹性散射、衰减和固有各向异性的相对作用。声测井曲线上不太容易分辨的薄层在改善井间响应方面具有重要意义。频散可能是利用井间和地表地震资料作出储层属性图件的关键。     

衰减与频散的补偿方法

大地滤波作用不仅引起高频成分的迅速衰减,而且造成子波相位特征的畸变。要进行高分辨率地震资料的处理;必须对上述衰减和频散进行补偿。本文采用李氏经验公式计算的衰减因子Q值,提出一种具有空变和时变特性的Q值补偿方法。补偿处理是在单道上进行的,可以是动较正后的叠前道,也可以是叠后道,使用非常方便。     

旋回分层与横波频散

地层剖面通常由于周期沉积机制表现为旋回或亚旋回分层。旋回分层产生了短周期多次波(SPM),它使得地震频率段上测得的旅行时速度低于声波测井频段上的旅行时速度。Floguet模拟表明,循环分层导致的频散和衰减主要出现在窄的“阻”带上(或“调谐频率”带)。当旋回分层间隔是半波长的整数倍时,出现阻带。阻带频率的位置符合O’Doherty—Anster关系。 旋回分层的频散或衰减特征不同于较规则的由粘弹性产生的衰减和频散的频率分布,随着低频速度与高频速度之差的加大,旋回分层的阻带变得更宽,并且阻带内的衰减也在增加。原则上讲,设计频带在常规地震频率与声波频率之间的野外试验能将完全由粘弹性产生的频散与旋回分层所产生的频散(至少部分频散由其产生)区分开。     

基于反射系数频散的气层识别技术

着重研究与流体有关的速度频散引起的反射系数频散,并应用于致密气层识别。黏弹性介质中的地震衰减有两种表现形式:1脉冲信号穿过衰减介质时的频率组成和振幅变化;2反射系数随频率变化。基于线性黏弹性理论对速度频散的描述及经典的反射系数简化公式,推导出随频率和地层品质因子变化的反射系数公式,该公式反映了反射系数随频率、入射角、地层品质因子等的变化特征,既考虑纵波速度频散,也考虑了横波速度的频散问题。反射系数频散引起反射能量的变化,基于速度与含气饱和度关系,将地震波速度、振幅与地层含气后引起的能量衰减机制(如喷射流机制)联系起来,进而可以通过反射能量的变化识别气层。利用反射系数频散技术对四川盆地GA101井区的致密砂岩气层进行识别,预测结果为地震勘探及井位部署提供了可靠的依据。图4表1参22     

岩石孔渗特性与地震波衰减、传播速度的相互关系

岩石的孔隙度和渗透率是最重要的储层参数之一.依据地震资料对岩石的孔隙度和渗透率作出正确的估计一直是地球物理学家关注的研究目标之一.利用超声波实验技术研究了成分相同而孔隙度、渗透率不同的人造岩样的地震波传播速度和衰减(品质因子)与岩石孔隙度、渗透率的关系.根据实验结果得出两点结论①地震波传播速度与岩石孔隙度关系明显,且呈线性关系,而速度与渗透率的关系不明显;②品质因子与孔隙度无明显关系,而与渗透率关系明显,且呈对数关系.由实验结果认识到用地震波传播速度估计孔隙度是可行的,而用其来估计渗透率则可能存在问题;估计渗透率最可能的途径是利用好地震波的品质因子,这可能是地震资料另一个重要的潜在应用领域.     

砂岩中孔隙流体的黏性与衰减,模量和速度色散

为了探讨孔隙流体的黏滞系数对饱和砂岩的衰减,械量和速度色散的影响,本文进行了四种不同黏点系数的饱和长石砂岩的低频共振实验,结果发现在０．０１～１０Ｈｚ频带范围内,无论是衰减温度谱还是衰减叔率谱,都显示出衰减随黏滞系数的增大成良好的线性增长关系,黏滞系数越大模量越大;同时还具有明显的模量与速度色散,而且随着黏滞系数的增大,模量与速度色散有增强的趋势。     

济阳坳陷下第三系岩石地震波传播速度分析

为了开展济阳坳陷地下岩石地震波传播规律的研究,了解不同复杂介质条件下的地震响应,对济阳坳陷下第三系500余块样品进行了地震波传播及岩石物理测试。通过对样品在地层条件下测试数据的分析,探讨了济阳坳陷下第三系岩石地震波传播特征,论述了各种岩性岩石地震波传播速度与孔隙度、岩石密度与纵波速度、波阻抗与孔隙度以及纵波、横波速度之间的关系,这些关系对研究济阳坳陷地下岩石地震波响应特征具有一定意义。     

金属板中的声发射波传播特性分析

研究了金属板中具有频散性质的声发射波的传播特性,通过测量位移和波传播的时间推导出计算公式,进而计算出声发射波在金属板中的波速、幅值衰减随时间变化的曲线。确定了声发射波在金属板中的传播特性,掌握并利用该传播特性,对实际工程具有一定的指导作用。     

声发射波在金属罐中的传播特性研究

研究了金属罐中具有频散性质波的传播特性,通过测量位移和波传播的时间导出计算公式,而得出声发射波在金属罐中的波速、幅值衰减随时间的变化规律,具有一定理论意义和工程应用价值。     

强衰减介质中地震波场的频率—空间域特征

强衰减模型,是应用Biot理论的基本思想通过运动方程描述介质吸收衰减特征的黏弹性介质模型。相对于传统的黏弹性模型和黏弹孔隙介质模型,可以简便且精准地刻画稠油储层、近地表松散沉积层等的强衰减性。为此,利用优化的25点频率—空间域有限差分算法,模拟了强衰减模型介质中的波场特征,并根据近地表低速层介质的实际情况,研究了孔隙度、流体黏度和介质黏弹性三种物理因素的衰减机理。结果表明:孔隙度、流体黏度和介质黏弹性都是影响地震波强衰减和高频散特征的重要因素,而且对横波衰减的影响都明显强于纵波。其中,介质黏弹性是造成地震波高频衰减的关键,其他因素均能影响地震波有效频率范围内能量的衰减,尤其介质孔隙度的增大引起地震波的衰减最强。通过对比完全弹性、一般黏弹性和强衰减理论下的模拟波场,研究了浅、表层强衰减介质对深层波场信息的影响。结果表明,强衰减模型刻画近地表介质更符合实际,能为涉及不同衰减机制的强衰减介质的研究和强衰减补偿理论的建立奠定基础。     

实验室岩心声学速度测试中的频散现象

本文主要对实验室岩心测试中由于高频引起的速度频散现象进行研究。研究中主要采用Gassmann方程计算了干岩样盐水饱和后的纵、横波速度,代替地震勘探频率下的纵、横波速度,并与盐水饱和样品的实测速度进行对比,由此估计速度频散的大小。通过对不同地区实例的研究发现:对物性较好的样品,频散现象较小,此时基于岩心测试数据所作的岩石物理研究可以用来指导地震勘探研究;而对物性较差的样品,频散现象较为明显,此时要审慎应用测试的数据。     

饱和砂岩中衰减、模量和速度的流体效应

饱和砂岩中孔隙液体的粘滞系数对饱和砂岩的衰减,模量和速度色散的影响在较低频段是明显的。通过对３种不同粘滞系数的液体和砂岩的低频共振实验结果表明,随液体的粘滞九的增大,衰减显著增大,模量增大,存在明显的和速度色散,随液体粘性增强,模量与速度色散也有增强的趋势。     

地震数据处理中的速度换算关系

在分析速度基本概念的基础上,论述了对应不同处理功能的速度类型及其转换关系,提出了速度模型在不同测量参考面之间的T0校正公式,明确了在标定基准面上速度模型的T0平移方式,总结了典型情况下速度模型与处理技术的适用关系。     

跨频段岩石波速及频散的实验研究

基于实验室高、低频联合测试技术,针对A、B岩心样品开展了不同频段（2~2000Hz、1MHz）、饱含不同流体（水、甘油）条件下实验室弹性参数测试。实验结果表明：孔隙流体流动性越强,频散特征频率越高;频散特征频率与孔隙度、渗透率呈正相关,与流体黏度呈负相关;高频段纵波速度随饱和度增加而增加;低频段纵波速度随饱和度增加先减后增,存在一个临界饱和度,该临界饱和度的大小与孔隙流体的流动性密切相关。