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vso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.     

声学各向异性介质中的S波

声学VTI介质是人为定义横波在对称轴方向的速度V_S0的一种模型。传统理论认为当V_S0=0时可以消除横波能量。论证声学VTI介质的存在,并讨论其特殊的性质,可以看到在声学VTI介质中SV波的相速度和群速度并不是恒为零。用高阶交错网格有限差分方法对不同的声学VTI介质模型进行全波场模拟,同时计算V_s0取不同值时的群速度和相速度x、z分量。通过对比分析得出波现象：SV波在垂直方向传播时其极化方向是平行于P波传播方向的;由于邻近方向能量的聚集,在对称轴附近SV波的振幅会有较大的值;P波和SV波的群速度的值在某些方向上可以很接近甚至相等。     

声学各向异性介质中的S波

声学VTI介质是人为定义横波在对称轴方向的速度V_S0的一种模型。传统理论认为当V_S0=0时可以消除横波能量。论证声学VTI介质的存在,并讨论其特殊的性质,可以看到在声学VTI介质中SV波的相速度和群速度并不是恒为零。用高阶交错网格有限差分方法对不同的声学VTI介质模型进行全波场模拟,同时计算V_s0取不同值时的群速度和相速度x、z分量。通过对比分析得出波现象：SV波在垂直方向传播时其极化方向是平行于P波传播方向的;由于邻近方向能量的聚集,在对称轴附近SV波的振幅会有较大的值;P波和SV波的群速度的值在某些方向上可以很接近甚至相等。     

基于HTI介质理论的纵波速度分析方法

随着地震勘探精度的不断提高,仅考虑VTI介质各向异性速度分析方法已不能满足宽方位地震资料速度分析和动校正的需要.针对宽方位纵波资料方位各向异性特点,讨论了HTI介质各向异性速度分析方法.根据方位各向异性理论,得出了速度和裂缝方位满足的椭圆方程.采用最小二乘拟合方法,求出了椭圆方程的参数解.根据椭圆方程求出每个方位的速度...     

群速度机理的研究

把能量速度的概念推广到包括静电磁场在内的一般情况，在此基础上对相速和群速之间的关系及群速度的传播机理进行了探讨。     

各向异性介质转换波速度分析方法

地层存在各向异性时,将使地震波速度和时距曲线变得很复杂.在现有理论基础上,较系统地分析了地层各向异性系数与速度及时距曲线之间的关系,并进一步研究了各向异性介质纵波,特别是P-SV转换波的速度分析方法.该方法不仅可求得各向异性介质的地震波速度,而且可求得地层各向异性参数.经理论模型试处理证明了该方法的正确性.     

各向异性固体弹性介质中群速度的解析表达式

通过引入一个仅仅与介质弹性常数有关的矩阵M ,将Christoffel系数矩阵分解成M和一个与波传播方向有关的矢量 P两个部分的乘积 .由此推导出适用于计算各种各向异性固体弹性介质弹性波群速度的普适解析表达式 .群速度作为弹性波波矢的函数 .在特殊对称性方向上该解析表达式的结果与已有文献的结果一致 .利用Matlab软件数值求解Chritoffel方程 ,得到对应于任意方向上的相速度 .图 2 ,参 7.     

De Broglie波的相速与群速

Ｄｅ Ｂｒｏｇｌｉｅ波的相速和群速是两类不同的速率，相速等于单色波传播速率，群速等于粒子运动速率。文中给出了相速与群速的一般关系。     

VTI介质三维VSP多波联合叠前AVA岩性参数反演方法及应用

三维三分量(3D 3C) VSP属于地下地震勘探方法,三维三分量VSP地震资料合有深度和丰富的地层岩性信息,有地面地震不可比拟的优势.为了发挥和应用三维三分量VSP资料的优势,提高油气勘探的成功率,需要反演出准确的岩性及弹性参数,用于精确预测储层、识别流体性质.以各向异性介质(VTI)弹性波传播理论为基础,研究多波精确振幅特征方程(AVA),并在此基础上建立了三维各向异性介质VSP多波联合叠前AVA反演岩性参数理论和方法.该方法利用对3D 3C VSP资料处理的NMO道集,直接反演地层纵波速度、横波速度、密度及2个各向异性系数,在此基础上可进一步计算得到地层的弹性参数,这些参数对岩性及流体识别有重要作用.这套纵横波联合叠前反演方法适应直井及斜井3D 3C VSP资料,并经实际斜井3D 3C VSP资料处理,得到了与实际储层吻合的反演结果,证明了该方法的正确性和有效性.