简介：多分量地震数据中低频缺失是弹性波全波形反演中的一大难题，低频的缺失导致全波形反演无法有效恢复介质的长波长成分进而使反演陷入局部极值。为此，本文提出了反演介质纵横波速度长波长分量的弹性波包络反演方法。该方法利用包络算子具有的解调多分量数据中隐含的低频信息的能力，构造多分量地震数据的包络目标函数进行反演，用以恢复地下介质纵横波速度的长波长成分。一系列数值试验表明，即使在多分量地震数据中缺失低频信息、并且初始模型缺少先验信息的情况下，这种弹性波包络反演方法能够有效降低波形反演的非线性，可以为后续的常规弹性波全波形反演或者深度偏移提供足够精确的初始模型，且该方法对横波速度长波长分量的重建尤为有效。Marmousi-2模型的高精度纵横波速度的反演结果表明，利用该方法反演的纵横波速度作为常规弹性波全波形反演的初始模型，可以显著提高反演结果的精度。此外，本文对弹性波包络反演方法的适用性也进行了初步的研究与讨论。

简介：震源定位是微地震监测关键技术之一。本文提出用于微地震定位的弹性波和加权弹性波（WEW）干涉成像方法。该方法在保证定位精度的同时，还可避免震源假象。通过各向同性水平层介质状模型的数值试验，初步表明该方法可适应低信噪比微震信号、速度随机扰动、较稀疏的检波器分布等情况，并在速度模型存在一定的系统误差时也仍保持较高的定位精度。由于干涉成像方法不需要进行初至拾取，定位效率相对传统走时方法也得到了提高。采用二维断层模型试算Nnumericalresultsofusingatwo-dimensionalfaultmodel，表明方法还能实现多震源定位，且比逆时成像有更高的定位精度。

简介：致密砂岩具有一定的各向异性。本文通过不同方向样品的声速测量及相关配套实验对致密砂岩进行了孔隙结构及各向异性分析，同时与页岩进行了对比。结果表明，致密砂岩样品所表现出的各向异性主要是由沉积环境差异形成的成分层、薄互层造成，具有典型的TI介质特征。不同方向杨氏模量随围压增加而增大，泊松比变化不明显。各向异性系数均随有效压力增加而减少，同时ε与γ和δ之间存在一定的线性关系。最后总结了不同地区的各向异性规律，为不同地区选择适合的评价模型奠定了基础。本次研究可为致密砂岩的测井评价、地震资料解释及压裂开发提供实验依据。

简介：基于Kelvin横向各向同性（KEL-VTI）介质的复物性参数矩阵,在弱各向异性和弱衰减的假设下,提出KEL-VTI介质各向异性复相速度和品质因子的近似解;结合KEL-VTI介质模型,讨论了qP、qSV、qSH波的相位与能量的传播特点;进一步针对淮南煤矿的地质情况建立了典型的KEL-VTI介质模型,数值模拟结果显示PP、PSV波的理论波场与该地区实际采集的三分量地震的纵波和转换波波场吻合程度较好,说明KEL-VTI介质假设是对这种典型煤田地震地质条件的较好近似,有助于多分量地震数据的吸收衰减补偿研究。

简介：地震波场数值模拟方法对理解和分析地震波的传播规律具有着重要的意义。弹性波动方程能够模拟地下介质的实际情况，为偏移和成像提供有效的依据。在弹性波波场数值模拟中，旋转交错网格数值模拟（RSM）修改了标准交错网格数值模拟（SSM）方法，将同类的参数定义在同样的节点上，拓宽了稳定性条件的约束，但在低速区会出现较严重的频散。变阶数差分方法是自适应空间算子长度方法的一种变化和推广。它以理论频散误差研究为基础，结合实际波场传播的情况进行误差计算，对不同速度匹配不同的差分阶数。本文研究了变阶数旋转交错网格数值模拟（VRSM），即是籽变阶数方法应用到RSM中，它可以很好地解决RSM在低速区域的数值频散问题，以及减少不必要的时间损耗；同时讨论了旋转交错网格的理论频散特性，并基于波场分离的方法分析了实际波场传播的频散误差，将原方法的应用范围由声波推广到剪切波，由理论值推广到时变值。在数值模拟试验中，VRSM将被应用于水平层模型和Overthrust模型。通过阶数分配以及相应波场传播效果和计算时间的分析，验证了该方法应用于复杂介质波场模拟中的实用性和有效性。实验的结果表明VRSM能够合理分配不同速度所对应的差分阶数，能保证计算的精确性，并合理控制计算的时间。

简介：储层物性参数的改变伴随着弹性参数某种程度的改变，而这种改变并非简单的线性关系。加上观测信息的缺失、重叠、噪声破坏及模型理想化等原因，致使这种改变关系的获取具有较大的不确定性。针对传统统计岩石物理物性参数反演方法的不足，以利用弹性参数反演储层物性参数为目的，依据贝叶斯反演框架，我们建立了新的储层物性参数目标反演函数。首先，采用兼具确定性与随机性特点的统计岩石物理模型，考虑到不同弹性参数间的精度存在差异，引入权重系数，建立起储层物性参数与弹性参数间的加权统计关系。其次，基于这种加权统计关系，结合马尔科夫链蒙特卡洛随机模拟技术产生储层物性参数、弹性参数随机联合样本空间作为目标函数求解样本空间。最后，建立解的快速求解准则，求取最大后验概率密度对应的储层物性参数取值作为最终解。实际应用表明，该方法具有较高的反演效率，应用前景较好。

简介：波动方程有限差分法是地震数值模拟中的一种重要的方法，对理解和分析地震传播规律、分析地震属性和解释地震资料有着非常重要的意义。但是有限差分法由于其离散化的思想，产生了不稳定性。精细积分法在有限差分法的基础上，在时间域采用解析解的表达形式，在空间域保留任意差分格式，发展成为半解析的数值方法。本文结合并发展了以往学者的成果，推导了任意精细积分法的三维弹性波正演模拟计算公式，并对其稳定性进行了数值分析。在计算实例中，实现了精细积分法二维和三维弹性波模型的地震正演模拟，对计算结果的分析表明，精细积分法反射信号走时准确，稳定性好，弹性波场相较于声波波场，弹性波波场成分更为丰富，包含了更多波型成分（PP-和PS-反射波、透射波和绕射波），这对实际地震资料的解释和储层分析有重要的意义。实践证明，该方法可直接应用到弹性波的地质模型的数值模拟中。

简介：地震反演是当今最广泛应用于含油气储层预测的技术之一，取得了很多很好的预测效果，但也有失败的例子，达不到区分岩性和识别流体的目的。而本文介绍的建立在岩石物理建模和分析基础上的地震弹性反演，可将含油气储层预测由定性向（半）定量推进一步。根据岩石物理建模和正演扰动分析，可深刻理解岩石物性参数与地震弹性参数之间的内在关系，进而寻找储层岩性、物性和含油气性的敏感地震弹性参数，建立起理论岩石物理解释图版。岩石物理分析结果和所建立的岩石物理解释图版分别用以指导地震反演和反演结果的解释，实现油气储层分布预测和流体检测的目的。文中的含气砂岩分布预测实例研究应用结果表明，这种方法较叠后地震反演储层预测技术具有无可比拟的优越性，效果更佳，效率更高。

简介：基于Cauchy先验分布的贝叶斯AVO反射率反演,可以产生类似于稀疏脉冲反演的结果,增强了对大反射系数的识别能力,反演过程中正则项和参数矩阵的计算都需要用到由上一步迭代所估计出的模型参数信息,因而反问题呈现非线性,此外该过程依赖于模型参数之间的线性统计关系,而且反演结果为反射率而非弹性参数,不利于储层预测和流体检测。贝叶斯AVO波形反演通过将反射率改写为弹性参数差分形式,直接从叠前地震数据中提取弹性参数,无需对弹性参数之间关系做线性假设。本文综合考虑上述两种方法的优点,在研究过程中仍然采用Cauchy先验分布,同时对贝叶斯AVO反射率的反演过程进行了修改,实现了基于Cauchy先验分布的AVO弹性参数弱非线性波形反演。本方法的提出有效避免了模型参数之间的线性假设,同时也能够从地震数据中直接反演得到纵、横波速度和密度。理论合成数据实验证明,此方法可以直接从叠前地震数据中提取弹性参数,而且在含有噪音的情况下也能得到比较准确的反演结果。

简介：弹性参数在甜点区预测和页岩气的开发过程中扮演着重要的角色，因此研究等效弹性参数随页岩气储层属性的变化是一项很有意义的工作。研究中我们用x射线CT扫描技术获得了较为精确的页岩样品微观结构图像。从这些图像中，我们可以获得孔隙度和矿物的详细情况，据此，我们构建了三维数字岩心，并应用有限元法对弹性参数进行了数值模拟，其间深入考察了子样选取、网格划分、求解器类型以及边界条件等，该方法易于区别不同的矿物及其百分含量。本文重点研究孔隙度和干酪根含量对弹性参数的影响，计算结果表明，孔隙度和干酪根含量对弹性性质有较大的影响，当孔隙度和干酪根含量增加时，弹性模量降低，且当孔隙度小于0．75％左右、干酪根含量大于3％左右时弹性参数减小速率较缓。因为孔隙度仅仅为4．5％，孔隙中填充油或气对弹性参数的影响甚微。不同岩心样本具有不同的孔隙度和干酪根含量，传统岩石物理实验不仅昂贵而且费时，而数值模拟是基于数字岩心来计算弹性参数，更加经济、方便。本研究证实了将页岩样品的微观结构图像与弹性模量的计算相结合来预测页岩弹性参数的可行性。

简介：地震波场数值模拟中不可避免地会出现边界反射,一般采用吸收边界条件以压制人工边界反射。目前常用的分裂式完全匹配层（PML）边界条件需要在边界处进行特殊处理,尤其是在三维情况下需要将变量分裂为三个分量,增加了数值模拟的计算时间和内存占用量。与分裂式PML吸收边界条件相比,混合吸收边界条件（HABC）具有易于实现、计算量小和吸收效果好等优点,可以提高三维波动方程数值模拟的计算效率。本文将基于一阶Higdon单程波方程的混合吸收边界条件从二维计算域发展到三维,提出了适用于三维弹性波数值模拟的混合吸收边界条件。均匀模型以及复杂模型的三维数值模拟结果表明,混合吸收边界条件与传统的完全匹配层边界条件相比,具有效率高、吸收效果好的优势。

简介：本文基于弹性波动方程,从其弱形式出发,利用Galerkin变分原理,通过对方程进行空间和时间上的离散,在空间域中引入预条件共轭梯度的逐元算法,在时间域中引入时间积分的交错网格预处理/多次校正算法,发展了弹性波模拟的Chebyshev谱元算法。针对均匀固体介质和具有倾斜分层的分区均匀固体介质模型,通过与有限差分算法结果相比较验证其精度的可信性,同时利用该算法模拟了弹性波在具有水平分层的任意起伏自由表面模型中的传播,并分析了其传播特点。研究表明,我们提出的交错网格预处理/多次校正算法的Chebyshev谱元算法,保留了有限元法的优势,并且采用了具有最优张量乘积技术的元到元的算法,能够处理带有起伏自由表面的复杂介质模型,它具有比有限元法收敛快,计算效率较高等优点,特别适合于复杂结构和复杂介质中的弹性波传播的数值模拟。

简介：基于PetrJilek正交各向异性介质中的P-SV波反射系数精确公式,通过近似得到VTI和HTI介质中的P-SV波近似公式,同时结合Kenneth横波弹性阻抗原理,推导建立了VTI和HTI介质中P-SV波的弹性阻抗近似公式;在此基础上构建了弱各向异性介质中的流体识别因子公式,通过理论模型对Castagna和Smith的岩性组合进行了识别;最后详细分析了各向异性参数的取值对P-SV波弹性阻抗及识别因子产生的影响及变化趋势。

简介：JointPP–PSinversionoffersbetteraccuracyandresolutionthanconventionalP-waveinversion.P-andS-waveelasticmodulideterminedthroughdatainversionsarekeyparametersforreservoirevaluationandfluidcharacterization.Inthispaper,startingwiththeexactZoeppritzequationthatrelatesP-andS-wavemoduli,acoefficientthatdescribesthereflectionsofP-andconvertedwavesisestablished.Thismethodeffectivelyavoidserrorintroducedbyapproximationsorindirectcalculations,thusimprovingtheaccuracyoftheinversionresults.Consideringthattheinversionproblemisill-posedandthattheforwardoperatorisnonlinear,priorconstraintsonthemodelparametersandmodifiedlow-frequencyconstraintsarealsointroducedtotheobjectivefunctiontomaketheproblemmoretractable.Thismodifiedobjectivefunctionissolvedovermanyiterationstocontinuouslyoptimizethebackgroundvaluesofthevelocityratio,whichincreasesthestabilityoftheinversionprocess.TestsofvariousmodelsshowthatthemethodeffectivelyimprovestheaccuracyandstabilityofextractingPandS-wavemodulifromunderdetermineddata.Thismethodcanbeappliedtoprovideinferencesforreservoirexplorationandfluidextraction.

简介：频率空间域地震波数值模拟具有独特的优势:可以同时模拟多源的波传播、每个频率之间独立并行地计算、计算频带选择灵活、不存在累计误差、容易模拟粘弹性介质中地震波传播。但是该方法的最大瓶颈是对于计算机内存的巨大需求。我们使用压缩存储系数矩阵的方法,极大地减少了计算机内存的需求量。同时为了减少短差分算子的数值频散,引用了频率空间域25点弹性波波动方程的差分格式,并使用了最小二乘意义下求出的优化差分系数。为了克服边界反射,采用了最佳匹配层吸收边界条件。数值模拟试验证明:用压缩存储系数矩阵及优化差分系数的频率空间域25点差分格式进行弹性波正演模拟,可以减少数值频散,提高计算精度。使用较大的网格间距,降低计算机内存需求,并保持较高的计算效率。该正演方法为后续弹性波偏移和弹性参数反演提供较好的基础。

简介：针对粘弹性裂隙型单斜介质,本文应用高阶交错网格差分法,对其传播快照以及多方位地面三分量记录进行模拟,结果证明了裂隙填充物的性质引起的各向异性与粘弹性性质对单斜介质波场有明显的影响,总结了不同观测方位地震记录呈现出的规律性,这为进一步了解波场在介质中的传播情况,提出更合理的理论模型,提供一种尝试。

简介：Inmarineseismicexploration,ocean-bottomcabletechniquesaccuratelyrecordthemulticomponentseismicwavefield;however,theseismicwavepropagationinfluid–solidmediacannotbesimulatedbyasinglewaveequation.Inaddition,whentheseabedinterfaceisirregular,traditionalfinite-differenceschemescannotsimulatetheseismicwavepropagationacrosstheirregularseabedinterface.Therefore,anacoustic–elasticforwardmodelingandvector-basedP-andS-waveseparationmethodisproposed.Inthismethod,wedividethefluid–solidelasticmediawithirregularinterfaceintoorthogonalgridsandmaptheirregularinterfaceintheCartesiancoordinatessystemintoahorizontalinterfaceinthecurvilinearcoordinatessystemofthecomputationaldomainusingcoordinatestransformation.Theacousticandelasticwaveequationsinthecurvilinearcoordinatessystemareappliedtothefluidandsolidmedium,respectively.Attheirregularinterface,thetwoequationsarecombinedintoanacoustic–elasticequationinthecurvilinearcoordinatessystem.Wenextintroduceafullstaggered-gridschemetoimprovethestabilityofthenumericalsimulation.Thus,separateP-andS-waveequationsinthecurvilinearcoordinatessystemarederivedtorealizetheP-andS-waveseparationmethod.