横向各向同性介质中的地震波传播特性

在各向异性介质中 ,地震波的传播特性随传播方向而变化 ,常表现为地震波传播的相角和群角、相速度和群速度的不一致性。应用理论模型计算方法研究了具有垂直对称轴的横向各向同性介质中P波、SV波的传播规律和Thomsen参数对P波相速度的影响。计算表明 ,横向各向同性介质中的P波与SV波的相速度曲线不再是各向同性介质中的圆形。就相速度而言 ,在垂直方向附近 ,SV波的速度变化要比P波明显得多 ;Thomsen参数vS0 对P波相速度的影响非常小。研究结果对各向异性介质中的弹性参数反演、速度反演、NMO、DMO及时间域的偏移有着重要意义。     

垂直对称轴的横向各向同性介质中Thomsen参数对相速度和群速度的影响

相速度和群速度对于研究弹性波在各向异性介质中的传播具有重要意义;同时对合理评价地震资料解释成果也具有一定的指导意义。深入研究Thomsen参数与群、相速度的关系有助于研究复杂地层中波的传播规律以及速度的变化趋势,从而使地震资料解释更加准确。首先简要推导了各向同性(VTI)介质中弹性波的群、相速度解析表达式,然后通过编程实现,直观显示了三维速度曲面的变化特征与Thomsen参数的联系;并通过二维及一维速度曲线变化加以验证。实验结果表明:VTI介质中群速度较相速度对Thomsen参数的变化更加敏感;其中随着ε(q P波各向异性强度表征参数)与δ(描述纵横波相速度的过渡性参数)差值的不断增大,各向异性程度明显增强,群速度剧烈变化;尤其是q SV波;随着γ(横波分裂强度表征参数)值的不断增大,SH波群、相速度面的扁率也不断增大。     

HTI介质横波正常时差速度反演

具有水平对称轴的横向各向同性 (HTI)介质模型是用来描述含有平行垂直裂缝油气藏最简单方位各向异性介质的模型。针对任意各向异性程度的HTI介质水平反射界面 ,提出了D 剖面的概念 ,并由此得到任意方位角(测线方向与主轴方向的夹角 )的转换波正常时差 (NMO)速度公式。在多波多分量勘探中 ,利用P P、P S1、P S2方位变化的动校正速度 ,可以建立S1波、S2波的速度和各向异性参数 ,其中包括与裂缝密度关系最为密切的Thomsen参数γ。数值实例计算表明 ,对于中等各向异性程度的HTI介质 ,可以利用P P波和转换波动校正速度公式较精确地计算出S波正常时差速度 ,这为使用多波多分量资料进一步反演Thomsen参数γ提供了可靠的依据。     

HTI介质横波正常时差速度反演

具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质模型是用来描述含有平行垂裂缝油气藏最简单方位各是性介质的模型，针对任意各向异性程度的HTI介质水平反射界面，提出了D－剖面的概念，并由此得到任意方位角（测线方向与主轴方向的夹角）的转换波正常时差（NMO）速度公式，在多波多分量勘探中，利用P－P，P－S1，P－S2方位变化的动校正速度，可以建立S1波，S2波的速度和各向异性参数，其中包括与裂缝密度关系最为密切的Thomsen参数γ，数值实例计算表明，对于中等各向异性程度的HTI介质，可以利用P－P波和转换波动校正速度公式较精确地计算出S波正常时差速度，这为使用多波多分量资料进一步反演Thomsen参数γ提供了可靠的依据。     

裂隙介质中地震波传播特征近似

地震波传播的精确表达式能够精确表达地震波在介质中的传播特征,但由于表达式较复杂,为一些参数隐性表达式,这不利于参数反演,因此有必要研究其近似的线性表达式,以便进行参数反演,准确探测地层结构。在扰动法求解Christoffel方程,得到弱各向异性条件下qP、qS相速度、群速度近似表达式的基础上,依据介质模型坐标与观测坐标,各种介质弹性系数矩阵关系式推导出裂隙介质中地震波相速度、偏振向量及群速度的近似表达。数值计算结果表明,当各向异性系数在0.3以内时,对一般裂隙各向异性介质都适用,且具有较高的精度,在各向异性系数大于0.3时,纵波(P波)仍然具有较高的精度,但横波(S波)的误差增大到50%,主要是因为扰动解是在弱各向异性条件下推导的,因此在介质各向异性系数较小的情况下,为地震波速度分析及参数反演奠定了基础。     

VTI介质中Thomsen参数对相速度和群速度的影响

相速度和群速度对于研究弹性波在各向异性介质中的传播具有重要意义,同时对合理评价地震资料解释成果也具有一定的指导意义。深入研究Thomsen参数与群、相速度的关系有助于研究复杂地层中波的传播规律以及速度的变化趋势,从而使地震资料解释更加准确。本文首先简要推导了VTI介质中弹性波的群、相速度解析表达式,然后通过编程实现,直观显示了三维速度曲面的变化特征与Thomsen参数的联系,并通过二维及一维速度曲线变化加以验证。实验结果表明：VTI介质中群速度较相速度对Thomsen参数的变化更加敏感,其中随着 (qP波各向异性强度表征参数)与 (描述纵横波相速度的过渡性参数)差值的不断增大,各向异性程度明显增强,群速度剧烈变化,尤其是qSV波;随着 (横波分裂强度表征参数)值的不断增大,SH波群、相速度面的扁率也不断增大。     

弱横向各向同性介质中P波旅行时反演及速度分析

在各向异性介质中 ,由于反射波的相速度不等于群速度 ,其反射波时距曲线不再是双曲线。应用双曲线时差分析方法不能求取准确的叠加速度 ,当然就不能进行精确的速度分析 ,因而得不到精确的正常时差。文中阐述了横向各向同性介质中长排列的非双曲线的P波时差速度分析方法 ,即对P波的旅行时间进行泰勒展开 ,应用t2 ～x2 的四次方展开项进行时差速度分析。理论模型的反演结果表明 ,P波旅行时、叠加速度及水平速度都达到很高精度 ,且可求取Thomsen参数 η。     

各向异性介质中P波反射系数

分析了横向各向同性和方位各向异性介质的成因及其本构关系。由此讨论弹性波在这两种各向异性介质中的传播特点,并提出了表征各向异性程度的广义各向异性参数,这些参数既可表征横向各向同性介质的各向异性,也可表征方位各向异性介质的各向异性。讨论了两种各向异性介质中存在水平界面时的反射系数,并将横向各向同性介质中的反射系数公式推广到方位各向异性主轴上。根据算例修正了近似式,着重讨论和分析了这两种各向异性介质中的地震波反射振幅与炮检距的关系（ａｍｐｌｉｔｕｄｅｖｅｒｓｕｓｏｆｓｅｔ,ＡＶＯ）以及对实际勘探的影响和指导意义。     

粘弹性HTI介质中地震波的传播特征

为了提高地质勘探的精度,本文主要通过理论推导和数值模型计算研究了粘弹性HTI介质中地震波的传播特征,其参数包括相速度、慢度、偏振向量等,并基于依据传播方向定义的慢度向量和分量定义的慢度向量,通过求解Christoffel方程推导出粘弹性HTI介质中均匀波的相速度、偏振向量、慢度、群速度的精确计算公式,经过对比分析得出：特殊分量法在给定传播方向 的情况下提供了一种更为简单的求取无约束粘弹性各向异性介质中均匀、非均匀波波动参数的方法。采用特殊分量法,推导了粘弹性HTI介质中非均匀波的二维、三维波动参数表达式,并采用数值模型计算,研究了粘弹性HTI介质中非均匀SH波的相速度随非均匀系数D及弹性参数虚部k值的变化规律,结果表明D影响了地震波的相速度大小,但对其方位特性无影响,可见在粘弹性HTI介质中相速度随方位角变化的规律可指明介质的对称轴方向,k值的大小也对相速度的各向异性产生影响,但沿对称轴方向速度大小不变。     

含各向异性层的多层结构中的横波传播

对含有各向异性层的多层结构中波传播问题的数学描述非常复杂,这一复杂性源于界面的多样性和各向异性介质物理性质的特殊性.针对此问题,基于传递矩阵方法,以界面为刚性连接的各向同性/正交各向异性/各向同性3层结构为例,导出了此类结构中SV波和最低阶模态SH波(即SH0)的反射与透射系数表达式.利用数值模拟研究了入射角度、频厚积和中间层介质对横波传播特性的影响.结果表明:SV波入射多层结构会有临界角存在,SH波入射无此现象.当声波垂直入射,随着频厚积的增大,多层结构中SV和SH波的反射和透射系数曲线会产生多阶谐振.研究结果为实际实验中采用横波入射检测类似于各向同性/正交各向异性/各向同性的多层结构提供了理论依据.