碳酸盐岩裂缝储层精细建模及其数值模拟

为了有效地进行碳酸盐岩裂缝储层的地震波场数值模拟,提出了一种碳酸盐岩裂缝储层的精细建模技术,该技术包含裂缝发育带位置的准确设定和裂缝发育带物性参数的准确设定两项内容。首先基于三维叠后地震资料的裂缝检测资料和根据地震层位资料建立背景地层模型,建立包含裂缝发育带的碳酸盐岩裂缝储层模型;然后,基于流体因子分析的基质矿物体积模量反演方法,采用Hudson模型准确地计算裂缝发育带的等效物性参数。渤海某区的碳酸盐岩裂缝储层建模的实例表明,提出的碳酸盐岩裂缝储层精细建模技术能准确地建立研究区的裂缝储层模型,其得到的地震波场特征与井旁地震响应特征一致,可以有效地总结研究区裂缝储层的地震波场响应特征;并应用于指导后续的储层预测。     

网格并行编程方法及其在地震波场正演模拟中的应用

波动方程的地震波场正演模拟是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,其巨大的计算量往往是单台计算机难以承受的.MPICH-G2是传统的紧耦合并行策略在网格中的实现,然而它对网格环境要求高,带宽需求大,且已不能适应目前基于Web Service的网格架构.研究并实现了网格松散耦合并行策略,将任务按照粗粒度方式划分,减少子任务间同步次数和通信量,有机地将网格计算和波动方程的地震波场正演模拟结合起来.由于地震波场正演模拟是计算密集型任务,节点间数据传输量并不很大,非常适合这种松散耦合的并行策略.实验表明,这种网格并行方式可以有效地减少地震波场正演模拟的时间,提高效率.     

覆岩破坏地震波场特征数值计算

通过建立覆岩破坏地震波场响应的数学模型,利用合成地震记录和二维有限差分法波场数值模拟,计算覆岩破坏地震波场特征,计算结果表明：由开采引起的覆岩变形破坏的波场响应特征比较直观地反映出覆岩破坏的空间范围,从而为利用地震技术监测覆岩变形破坏奠定了理论基础     

灰岩裸露区地震波接收影响因素分析

在复杂山地、山前带地震采集中,相同激发条件下的灰岩裸露地表接收的地震记录信噪比明显低于覆盖有低降速层的砂泥岩区,其原因一直是许多地震勘探工作者关心的问题。利用物理学振动原理、弹性力学理论及数值模拟方法,对弹性波在不同阻抗介质中质点运动的速度、加速度振幅分析表明,使用接收质点运动信息的检波器接收地震波时,灰岩介质的高阻抗导致质点运动振幅小,表现出接收到的地震波能量弱;同时,物理正演模拟和野外试验资料分析表明,灰岩裸露区近地表的非均质性导致了该类地区散射、耦合噪声等更加发育。由于原始地震数据的信噪比是由反射信号的强度与噪声水平的相对关系决定,所以灰岩裸露区地震接收资料质量差的原因是灰岩介质的高阻抗导致接收的地震信号弱,并且灰岩裸露地表特有的表层结构导致噪声强,两种因素的综合作用降低了该类地区地震资料信噪比。改善灰岩裸露区地震数据质量应采取的措施是合理使用压噪技术并避免因检波器与地表耦合不佳而导致的噪声的出现。     

射线追踪与波动方程正演模拟方法对比研究

地震学一般可以分为几何地震学和物理地震学,几何地震学中进行正演模拟方法就是射线追踪法,射追踪法是在合成记录时用地震子波和界面或地质体的反射系数进行反褶积运算,即。运算的最大特点就是说明了地震波传播的运动学特征。而在物理地震学中的波动方程法合成的地震记录是通过求解波动方程的数值解来模拟地震波场。在波动方程合成的地震记录中不单保持了地震波传播运动学特征外,还说明了地震波传播的动力学特征。本文将分别用射线追踪和波动方程的方法合成地震记录。     

地震表层调查数据建模技术的探讨与应用

在地震野外采集中,由于低降速带造成的地震波吸收衰减较为严重,在激发井深设计时,需要考虑将药柱进入高速层激发,同时选取最佳激发岩性以提高单炮记录信噪比,达到改善地震资料品质的目的。所以建立精确的近地表模型是采集施工设计过程中的关键环节,通过探讨并模拟空间网格化方法、空间属性插值计算等关键技术,综合分析了包括小折射、微测井、岩性取心以及静力触探等多种近地表调查资料的解释成果,建立了一个基于深度、速度、岩性等多属性结合的一致近地表模型。该方法不仅改变了传统固定经验模式或者线性插值计算激发井深的现状,并通过相应的质量控制手段,有效弥补了商业地震采集软件在精细近地表建模和激发井深设计方面的不足。通过自主研发的软件产品在实际生产工区中进行的实践使用,取得了较好的应用效果。     

黄土塬、沙漠地区地震勘探技术研究

巨厚的黄土疏松干燥,沉积松散、弹性较差、潜水面较深,地震波能量吸收衰减严重。地震激发条件差,浅表层干扰严重,地震施工条件困难等原因造成了该类型地区信噪比低静校正困难,为改善野外采集资料品质,首先, 对黄土源地区的表层和地下地震地质条件以及干扰波特征进行了分析; 然后, 在改善激发条件方面进行了激发方式、激发岩性等实验,选取最优的激发方式获得高品质,高信噪比地震资料。     

山东赵楼煤矿地震资料精细处理实践

山东赵楼煤矿地震波激发条件较好,地震记录信噪比及分辨率较高,但受村庄、河流、车辆及激发层位不稳定、构造复杂、断层发育等影响局部地段地质反射条件差,反射波能量变弱,信噪比降低,因此需要进行精细的地震资料处理工作,以保持地震波的高信噪比、高保真度和高分辨率。     

碳酸盐岩洞缝储集体正演模拟分析

碳酸盐岩非均质缝洞储层的地震响应特征复杂,而利用正演模拟技术模拟这种介质中传播的地震波的特征能为孔缝洞储层的预测提供理论依据。本文根据孔洞缝储集体的特点,建立均匀介质的正演模型,利用地震波场正演模拟技术,建立不同大小、不同波阻抗、不同埋深的缝洞型储层模型,分析缝洞型储层的地震响应特征,为碳酸盐岩储层地震勘探提供参数论证依据。     

复杂地区地震数据采集方法探讨

山西阳曲矿区复杂的表、浅层地震地质条件,对地震成孔及地震波的激发、接收不利,给地震野外采集带来很大困难。通过大量的试验工作,确定了经济合理的地震数据采集方法和参数,取得了高信噪比的原始资料。     

工程场地随机地震波动分析方法

研究了在随机地震波源激励下确定性介质工程场地的随机波动分析问题。基于随机振动理论与无限域波动有限元分析，提出了一条考虑随机激励的波动分析途径，从而将随机振动分析由一般能量封闭系统扩展到能量开放系统。利用这一方法，可以得到工程场地地震动的统计信息。所编制 的程序与相应的Monte Carlo模拟结果符合良好，表明了该方法的有效性。     

储集层参数对地震波传播特征的影响波场模拟法

通过对储集层中地震波场的数值模拟,定性地讨论了孔隙度、渗透率及流体粘滞性对地震波振幅和速度的影响,为以后定量研究储层的这些参数与地震波传播特征的关系打下基础。     

隧道穿越高烈度地震区断层带围岩地震响应分析

考虑地震荷载特征及隧道特点,运用多点同时激振的动力时程分析方法,采用结构面单元与实体单元组合模拟断层带的方法,研究了某穿越断层破碎带铁路隧道在未支护条件下的动力响应特性。分析了沿隧道横向、纵向和竖向激振地震动工况下与断层破碎带接触部位所产生的位移差、加速度放大倍率和屈服单元等。结果表明：结构面单元与实体单元组合合理模拟了断层破碎带的地震响应特性;地震运动引起断层破碎带接触部位产生明显的位移差,横向输入地震动时位移差值最大,达到51.8 mm,而沿纵向和竖向输入时,位移差值仅为横向输入的44.3%和23.1%;同一高程处断裂带的加速度放大倍率明显大于混合花岗岩;断裂带与混合花岗岩过渡段出现明显的剪切屈服区域,且横向、竖向输入地震动时尤其突出;断层破碎带对隧道在地震动作用下的响应规律影响显著,穿越断裂带隧道的断裂带部位与过渡段为抗震设计控制性区域,应深入加强抗震措施研究。     

二维粘弹介质五点八阶超紧致有限差分声波方程数值模拟

本文首次将五点八阶超紧致有限差分格式(CCD8)用于粘弹介质声波方程的数值模拟中。此文根据泰勒级数展开粘滞声波方程,建立了位移场时间二阶离散格式,将CCD8用于对位移场空间导数的求取。然后,对CCD8格式进行稳定性研究,频散的压制效果对比分析,及截断误差对比。将CCD8格式运用于均匀介质模型以及水平层状介质模型中进行数值模拟,最后运用于对Marmousi模型的数值模拟中。研究结果表明：(1)CCD8与普通八阶紧致差分相比,具有更小的截断误差、更高的模拟精度以及低数值频散的优势;(2)CCD8具有较高稳定性;(3)采用完全匹配层(PML)对人工边界进行处理后对均匀介质、含有层状介质以及Marmousi模型进行粘弹声波方程的数值模拟,发现模拟效果不错,从而验证了方法的实用性和有效。     

超大跨斜拉桥地震行波效应分析

对多点激励下的振型方程进行了推导,简化成类似于一致激励下的振型方程形式,导出多点激励下的振型参与系数和振型等效地震波,从而可由反应谱判断多点激励对结构振动的影响.以一座试设计的主跨1 400m斜拉桥为例,采用振型分析法分析了考虑行波效应的超大跨斜拉桥振动机理。通过拟静力法分析了行波效应引起的各支承点地震动位移的差异对超大跨斜拉桥结构变形的影响,同时,利用位移输入法,对超大跨斜拉桥进行了地震时程分析,研究了行波效应对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震损伤的影响.研究结果表明:行波效应减小了耗能辅助墩的耗能作用,增大了桥塔的地震损伤,对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震反应的影响是不利的.视波速为1 000~3 000m·s-1范围内的长周期地震动作用下行波效应的影响尤为显著,因此在超大跨斜拉桥地震反应分析时必须考虑.     

地震动力作用触发的斜坡崩滑效应模拟

依据震后实地调查中竖向地震力作用十分明显的现象,突破传统斜坡动力反应分析中仅考虑水平地震力作用的局限,运用离散元数值模拟技术,对北川王家岩斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生崩滑破坏的动力全过程进行了模拟,确定了地震动力作用下该斜坡体崩滑破坏的形成机制及主控因素.研究表明:该斜坡体的初期崩滑破坏是受到纵波产生的水平和竖向拉裂耦合作用所致,且以水平拉裂作用占优,而后期的抛射及碎屑流动则是受到纵横波耦合作用所致;即纵波的个体作用是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡体所处地形则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流动的主控因素.     

格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1∶8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性.研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征.水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大.3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征.水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小.3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中.