频变黏弹性流体因子叠前地震F-AVA反演方法

地震波在含油气储层中传播时会发生不同程度的振幅衰减和速度频散现象,考虑介质黏弹性可更好地模拟地震波在复杂介质中的传播过程,构建频变黏弹性流体因子Fω*来定量表征孔隙流体引起的频散程度。依据Futterman近似常Q模型推导黏弹性频变AVA(F-AVA)反射系数近似方程,该方程与黏弹性介质精确Zoeppritz方程吻合度较高,系统地查明该方程的精度和F-AVA反演的可行性;此外,联合连续小波多尺度谱分解、贝叶斯估计框架和先验模型正则化,推导黏弹性介质叠前地震F-AVA反演的目标泛函,利用反复重加权最小二乘算法优化目标泛函。模型和实际测试结果验证了该反演方法的抗噪性和实用性,与常规频散属性的应用效果相比,该频变黏弹性流体因子Fω*的反演结果具有更少的"虚假亮点"干扰,该方法可以更有效地应用于储层孔隙流体识别中。     

轴向运动三参数黏弹性梁的分岔与混沌

研究了轴向运动黏弹性梁在参数激励下的非线性动力学行为.采用牛顿第二定律推导了轴向运动梁的积分-偏微分控制方程,采用三参数模型本构关系描述了运动梁的黏性特征.运用四阶Galerkin截断方法将控制方程离散为常微分方程组,并采用四阶Runge-Kutta法对常微分方程组求解,得到了运动梁上各点的时间响应历程,进而分析了运动梁的分岔与混沌特征.通过时间历程图以及频谱分析图、相图、庞加莱映射图,呈现了系统的混沌现象.着重考察了三参数黏弹性对系统非线性动力学行为的影响.结果发现,轴向运动梁的非线性振动对黏弹性各个参数都很敏感.     

聚合物基复合材料单向板黏弹性模型

为了建立一种由基体的黏弹性获得复合材料黏弹性的新方法,从基体材料的黏弹性模型出发,提出一种复合材料单向板黏弹性模型.由该模型的平衡方程组,经拉普拉斯变换与逆变换推导其黏弹性本构关系,该表达形式与基体材料的黏弹性本构方程具有相同的形式.进行了基体材料和复合材料单向板的黏弹性实验,结果表明:复合材料单向板的蠕变柔量公式的实验拟合参数值与理论推导的参数值较为接近,该模型能够较准确地表达复合材料单向板的黏弹性行为.该模型只须测出基体的弹性模量及蠕变常数、复合材料单向板的弹性模量及基体含量,即可预测聚合物基复合材料单向板的黏弹性行为.     

沙漠区地震资料近地表吸收补偿方法研究

西部沙漠区地震勘探中,松散的近地表沙层导致了地震波能量,特别是高频成份严重吸收衰减,对此缺少针对性地震处理技术。为了消除近地表对地震波传播的影响,探讨了一种利用黏弹性波动方程波场延拓进行吸收衰减补偿的技术。通过微测井测量数据确定适合于工区的近地表黏弹介质模型,利用初至约束层析反演建立近地表速度模型;并根据近地表速度与品质因子的关系转换为近地表品质因子模型。最后通过基于黏弹介质的波场延拓将地表接收到的地震波下延到高速层顶,从而达到恢复地震波高频信息及拓宽有效频带的目的;该技术在实际资料应用后能有效拓宽频带10 Hz以上,取得了明显的效果。     

岩石的非定常Burgers模型

建立一个与时间、应力状态有关的非线性黏滞体,该黏滞体可以描述岩石的非线性黏弹性流变特征;将该非线性黏滞体替换Burgers模型中的线性黏滞体,得到修正Burgers模型,该模型也称为非定常Burgers模型。对锦屏二级水电站辅助交通洞的绿片岩进行双轴压缩蠕变试验,将定常Burgers模型和非定常Burgers模型对蠕变试验曲线进行拟合对比分析。研究结果表明:采用非定常Burgers拟合时,拟合曲线与试验曲线基本吻合,残差平方和比采用定常Burgers模型时的小,且相关系数也有明显提高,因此,非定常Burgers模型更适用于描述硬岩的黏弹性蠕变特征。     

用约束优化的ODE方法解非线性方程组

将求解约束优化问题常微分方程组的方法用于求解非线性方程组,利用相应的常微分方程组给出的下降方向,用非精确算法求解非线性方程组。证明了算法大范围收敛性,通过数字实例说明算法具有良好的性能。     

基于黏弹各向异性理论的地震波场数值模拟与分析

基于Carcione黏弹各向异性理论及具有任意倾斜对称轴的横向各向同性介质(TTI)的本构关系,利用二维三分量高阶交错网格有限差分和完全匹配层边界条件对黏弹TTI介质的地震波场信息进行了数值模拟。研究发现:1改变黏弹TTI介质的弹性参数,对地震波传播造成显著影响。其中,C_(13)主要控制qS1波中质点的偏振方向,进而影响了qS1波波形和反射同相轴的形态;而C_(66)则主要控制qS2波中质点的偏振方向,从而影响了qS2波波形和反射同相轴的形态;2利用层状黏弹TTI介质进行数值模拟,可以很好地观察到拟横波在遇到反射界面时发生的横波再分裂现象;同时由于介质黏弹性的存在,导致地震波出现显著的衰减。这将为进一步研究各向异性介质中复杂的波场信息提供帮助。     

非线性Klein-Gordon方程组的精确解

通过构造适当的函数变换,把求解非线性Klein-Gordon方程组转化为求解代数方程组,从而得到了非线性Klein-Gordon方程组的某些精确解．这种方法可以用来求解大量的非线性方程组．     

黏弹性流体饱和孔隙介质动力反应分析的显式有限元方法

黏弹性流体饱和多孔介质模型比单相介质或者弹性饱和孔隙介质更接近实际的土层介质,应用该模型研究土层介质的动力响应更为合理。用数值方法研究了半空间黏弹性流体饱和孔隙介质的动力时域响应。根据Biot黏弹性流体饱和两相多孔介质波动方程,采用解耦技术,建立了以固相位移和流相位移为未知量的黏弹性流体饱和孔隙介质动力分析的一种显式有限元法。该方法克服了隐式方法需要求解联立方程组的缺点,具有节省计算机内存空间和计算时间的优点。与解析解比较表明,该算法具有较高的计算精度;最后以一维黏弹性流体饱和孔隙介质为例,分析了黏性系数对动力响应的影响。     

一个强非线性振子的牛顿谐波平衡解

应用牛顿谐波平衡法求解一个具有有理式恢复力的非线性振子的近似频率和近似周期解.这种方法先用牛顿法将非线性方程线性化再用谐波平衡法求解,这样避免直接使用谐波平衡法时需要求解非常复杂的非线性代数方程组.用这种方法可以容易得到高阶近似角频率和近似周期解的显式表达式,这些近似解对小振幅和大振幅的非线性振动问题都有效.当振幅很大时,一阶近似角频率与精确角频率的百分比误差为7.845%,而二阶近似角频率与精确角频率的百分比误差为2.636%.与数值方法给出的"精确"周期解比较,二阶近似解析周期解比一阶近似解析周期解要精确的多.     

品质因子估计与地震波衰减补偿研究

精确计算地层品质因子以及反Q滤波处理,是提高地震资料分辨率的重要手段。针对品质因子估计,采用数值模拟的方式系统研究了谱比法、质心频移法和峰值频移法,发现在三类方法中谱比法的精度和稳定性最高;针对反Q滤波,系统研究了基于稳定因子和基于反演的两类反Q滤波方法。对比结果表明,两类方法基于的模型和利用的品质因子虽然有所不同,但均能够对地震波传播过程中的振幅衰减和相位畸变进行稳定而有效的补偿和校正。     

时间域质心频移法估算品质因子Q

品质因子Q 是表征地下介质对地震波吸收衰减强弱的参量,是储层预测和油气检测的重要参量。质心法是估算Q 值的常用方法,精度和稳定性均较高,但该方法需要计算地震子波谱的质心和带宽,其精度依赖于波谱的提取质量。为避免地震子波谱的问题,提出时间域质心频移法,实现了在时间域估算品质因子Q,其核心是根据子波波形信息在时间域直接估算质心频率和带宽。对于常相位子波,其频谱的质心频率即包络峰值处的瞬时频率;对于Gauss 谱子波,其带宽可由包络宽度换算得到（两者乘积为一常量）。当地震子波近似为常相位及Gauss 谱时,可在时间域估算质心和带宽,按质心法公式估算Q 值,规避了地震子波谱的提取。VSP 下行波模型测试及实际资料应用表明,时间域质心频移法是可行可信的。     

粘弹性波动方程正演和偏移

理论和实际研究均表明大地介质属于非完全弹性介质,它是具有粘滞性的粘弹性体,地震波在大地中传播时,质点的震动能量转化为其他各种形式的能量,这种能量的转化使地震波在粘弹性介质中传播时,其高频成分很容易被吸收,振幅近似按指数规律衰减,波形和相位失真.作者从二维粘弹性波动方程出发,在频率波数域内导出了粘弹性波动方程的正演和偏移算法.根据设计的地质模型,分别对粘弹性介质和弹性介质中的点状绕射源进行正演模拟,模拟结果表明介质的粘滞性对地震波予以吸收和衰减;将粘滞性介质中点状绕射源的正演结果,分别用粘弹性波动方程偏移算法和弹性波动方程偏移算法进行偏移模拟,并予以对比分析,其结果进一步说明了对实际介质中地震波的吸收和衰减作用的处理效果,证明了所得算法的准确性和有效性.     

基于模型分块交叉移动的学习型模拟退火算法地震反演

针对地震非线性反演问题,提出一种基于模型分块交叉移动的学习型模拟退火的全局优化地震反演方法.其步骤为:首先,在模拟退火算法及粒子群算法基础上,在算法模型扰动项里面加入1个向目标优化的方向移动的学习项;其次,针对地震反演模型数量多及地震记录为褶积形式的特点,采用模型分块交叉移动的方法来实施模拟退火反演,给出模型分块交叉移动的学习型模拟退火算法流程.研究结果表明:该方法具有收敛速度快、精度高、实现简单、高效的特点,可以用于其他多维多极值的目标函数反演.     

稳定有效的频域反Q滤波方法

针对传统反Q滤波技术存在着难以由地面资料反演层状Q值场的困难,现提出一种基于等效Q值的频率域反Q滤波方法。该方法允许等效品质因子Q在纵向上随时间连续变化,横向上弱变化;针对反Q滤波技术中固有的不稳定性,采取了控制最大补偿因子在有效频带范围内对地震数据进行反Q滤波的方法实现算法的稳定性,同时还考查了噪声对稳定性控制的影响。正演模拟数据处理结果表明:提出的算法对地震波的粘性吸收进行了合理的补偿,使地震信号的信噪比和分辨率有了明显改善。     

土-海底沉管隧道体系三维地震响应分析

以港珠澳大桥工程中大型海底沉管隧道为工程背景,根据工程场地土层地质实际分布情况,建立了沉管隧道上方无回淤土和有回淤土两种计算条件下的土-沉管隧道体系的大型三维精细化有限元计算模型.在计算模型中考虑了沉管接头非线性、土与隧道间的接触非线性和土层介质非线性等特征.采取直接从基岩面输入一致地震和地震行波两种激励方式,运用动力显式算法对土-沉管隧道体系进行地震响应分析.数值结果表明,回淤土体减小了模型的自振频率,增大了隧道的地震响应;不同地震波激励形式和激励方向对隧道接头的相对变形和管节内力响应的影响不容忽视.     

Kelvin-Voigt黏弹介质地震波衰减影响因素研究

应用交错网格有限差分法对Kelvin-Viogt黏弹介质中的地震波传播进行了数值模拟,并在此基础上对介质的波阻抗和震源子波频率对地震波时频域衰减特征的影响进行了研究分析。研究表明,随着波阻抗的降低和震源子波频率的增大,地震纵波振幅衰减加快,地震波高频成分能量快速衰减,低频成分能量衰减相对较弱,主频向低频偏移加快。     

联合垂直地震剖面资料提高地面地震资料分辨率的应用研究

介绍利用三分量垂直地震剖面(VSP)资料中的纵波初至求取地层品质因子Q值的原理及方法、稳定化的反Q滤波方法,以及实现联合VSP地震资料进行反Q滤波提高分辨率处理的技术流程。利用三分量VSP资料估算的弹性参数可以与地层的Q值进行对比分析,证实估算的地层Q值的准确性。实际VSP资料和过井的地面地震资料的应用研究结果表明,所提方法与技术流程是可行的,能够在不影响地震资料信噪比的情况下提高地面地震资料的分辨率。与VSP走廊叠加结果对比结果表明,提高分辨率后的地震资料与VSP结果具有很好的一致性。     

扭秤系统的品质因数和振幅的关系研究

在周期法测万有引力常数的实验中,扭秤系统的品质因数Q会影响实验精度.采用速度阻尼模型,讨论了扭秤振幅对系统品质因数的影响.结果表明,在不考虑振幅非线性的情况下,振幅对品质因数并没有直接的影响,实验中Q值的变化可能是由振幅的非线性效应引起的.     

地震波能量补偿的并行反Q滤波方法研究

在石油勘探地震资料处理中,反Q滤波方法能有效地对地震波进行振幅补偿和相位校正,为地震反演和储层预测提供更准确的信息。对于大规模的地震道集数据处理,反Q滤波方法在CPU计算平台上执行时间较长,影响了地震解释的效率。分析发现,反Q滤波方法大量时间消耗在振幅相位补偿与短时傅里叶变换。在GPU平台上,首先,对振幅相位补偿部分进行并行化;其次,对批量短时傅里叶变换用CUFFT库进行加速;最后,对批量短时傅里叶变换进一步优化并将其应用于反Q滤波方法。实验结果表明,相比CPU计算环境,基于CUFFT库的反Q滤波并行算法效率提升了3.9倍,优化后的批量短时傅里叶变换进一步将效率提升了12%。