地震波横波分裂现象的数值模拟特征

开展了横波分裂的机理、横波分裂的影响因素及横波分裂的可识别条件等3个方面的研究。采用交错网格高阶有限差分法,对垂直裂缝介质中地震波的传播特征进行了数值模拟。研究结果表明:由于入射横波在裂缝介质中存在两个正交极化分量导致横波分裂现象的发生。横波分裂的因素与震源、传播介质、分界面、观测系统等有关。横波分裂可识别的条件是:采用剪切力源或集中力源及VSP或井间地震观测系统,更容易识别横波分裂现象;对于非均匀各向异性介质,如果观测方位合适,会观测到横波分裂和再分裂现象,该项工作对实际中裂隙检测和地震波多波多分量勘探有一定的理论指导意义。     

三维各向异性介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟

三维数值模拟是研究各向异性介质中复杂弹性波波场特征和传播规律的重要手段。根据Taylor展开式,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度有限差分近似式和相应的差分系数计算式,给出了三维各向异性介质中弹性波一阶双曲型应力速度方程交错网格任意偶数阶精度差分格式和稳定性条件,并推导出了三维各向异性介质PML法吸收层边界条件公式和相应的交错网格差分格式。对方位各向异性介质模型和正交各向异性介质模型中弹性波的传播进行的三维数值模拟结果表明,弹性波在三维各向异性介质中传播时存在拟P波、拟SV波和拟SH波,并出现横波分裂、横波分裂盲区、波面三分叉等特殊现象,另外,弹性波场在空间是变化的,其拟P波、拟SV波和拟SH波的耦合关系比较复杂。     

三维各向异性介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟

三维数值模拟是研究各向异性介质中复杂弹性波波场特征和传播规律的重要手段。根据Taylor展开式，推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度有限差分近似式和相应的差分系数计算式，给出了三维各向异性介质中弹性波一阶双曲型应力-速度方程交错网格任意偶数阶精度差分格式和稳定性条件，并推导出了三维各向异性介质PML法吸收层边界条件公式和相应的交错网格差分格式。对方位各向异性介质模型和正交各向异性介质模型中弹性波的传播进行的三维数值模拟结果表明，弹性波在三维各向异性介质中传播时存在拟P波、拟SV波和拟SH波，并出现横波分裂、横波分裂盲区、波面三分叉等特殊现象，另外，弹性波场在空间是变化的，其拟P波、拟SV波和拟SH波的耦合关系比较复杂。     

利用多波地震资料反演煤层裂隙参数

研究了两种利用多波多分量地震资料反演煤层裂隙的方法.首先从弹性波动方程出发,通过正演记录研究了介质的方位各向异性对转换横波的偏振特性,在此基础上分析了利用横波记录的方位角道集获取地下裂隙参数的可行性与基本原理.然后,提出了一种在共转换点道集中利用基于多道统计的角度扫描法求取地下目标煤层的裂隙发育方位的方法.实际资料处理证明了该方法的准确性与可靠性.     

三维倾斜横向各向同性介质的统一表示和模拟

倾斜横向各向同性介质的对称轴与坐标轴有一定的旋转角度，不同的旋转方向其刚性矩阵有不同的形式．一般研究横向各向同性介质沿三个坐标轴方向旋转得到的倾斜横向各向同性介质，为了方便统一描述这类不同旋转方向的各向异性介质，提出了循环坐标系统的概念．在循环坐标系统下，容易实现各种倾斜横向各向同性介质公式的统一描述，运用到正演模拟中，可以用同一单斜介质系统的波动方程实现不同倾斜横向各向同性介质的模拟程序、最后，用三维交错网格有限差分模拟算法进行了方法的试验，结果成功地实现了三维倾斜横向各向同性介质的正演波动模拟，证实了上述概念的可行性．     

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。     

垂直地震剖面横波分裂的理论研究

地下岩石中普遍存在着由地应力诱导排列的垂直裂隙或裂缝，地震横波通过这样的介质传播时，会发生横波分裂。文中首先推导了含裂隙介质中零井源距垂直地震剖面记录的解析表达式，然后就不同方位裂隙组成的多层介质使用的伪谱法模拟了二分量横波全裂的ＶＳＰ记录，最后利用ＶＳＰ记录的解析式分析了ＶＳＰ记录中的横波分裂。     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论,给出了三维双相各向异性介质应力-速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对三维双相各向异性(TIH)介质中弹性波场进行了模拟.结果表明,弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2,并清楚地观测到了横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象.快纵波在固相和流相中的相位相同;而慢纵波在固相和流相中的相位相反,即慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.另外,三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的.     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论，给出了三维双相各向异性介质应力一速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法，并对三维双相各向异性（TIH）介质中弹性波场进行了模拟。结果表明，弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2，并清楚地观测到。T横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象。快纵波在固相和流相中的相位相同；而慢纵波在固相和流相中的相位相反，即慢纵波在流相中振幅大，而在固相中的振幅较小。另外，三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的。     

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。     

横波在各向异性复合介质中的传播

横波在各向异性介质中传播时将发生横波的分裂。把玻璃和水泥组成的复合介质看做是对裂缝简单而合理的近似,对裂缝引起的各向异性介质中横波的分裂进行了较详细的观察,当横波沿着平行于层面的方向传播时,可以观察到明显的横波分裂。裂缝引起的各向异性与裂缝参数和声源之间有密切的关系。在一定范围内,介质的横波速度各向异性程度随裂缝密度及裂缝宽度的增加而变大,且较高频率的探头对介质的各向异性更敏感。     

基于DSI测井横波分裂的水平井压裂缝检测研究

利用偶极横波测井检测水平井压裂缝不同于直井压裂缝检测,目前还存在较多的理论和技术问题。针对直井、斜井和水平井等不同情况,给出了三维TTI介质中SH波和SV波的相速度和各向异性系数计算公式,从理论方面研究其横波各向异性系数与裂缝倾角、裂缝方位角、井斜方位角、井斜角之间的关系,开展水平井横向压裂缝的DSI实验模拟研究,并在实际水平井QP52井中进行压裂缝检测应用。研究发现,DSI可以检测水平井的纵向缝和斜交缝,但无法检测水平井的横向正交压裂缝。横波各向异性系数随裂缝倾角的增大而减小,随裂缝方位角与井斜方位角之差的增大而减小;而井斜角的改变不会影响横波分裂速度和各向异性系数的检测与计算。研究结果可为工区水平井实施压裂缝检测的DSI项目提供重要理论指导和依据,即通过压前、压后近井地带的横波各向异性对比来检测压裂缝与识别压开层段。     

基于多尺度分析的正交偶极子声波测井反演地层各向异性

提出一种从四分量正交偶极子声波阵列波形数据中提取地层剪切波方位各向异性参数的有效方法。该方法利用了各向异性地层中快、慢主挠曲波的分裂特征 ,从四分量数据中计算出了主波列 ,构造了目标函数 ,并利用改进的模拟退火方法搜索目标函数的全局极小值 ,确定出各向异性参数和快横波方位角。对四分量数据进行了多尺度分析 ,在时间频率域内提取了挠曲波的动力学特征 ,解决了实际数据处理中遇到的波形畸变和干扰问题。与常规方法的对比表明 ,新方法不仅计算速度快 ,而且能够减少确定快横波方位角时的不确定性 ,提高了各向异性参数估计的精确度。     

红河断裂以西大理‒永平地区上地壳各向异性分层特征

对中国地震科学台阵探测项目一期于2011—2013年布设在红河断裂以西大理永平地区的5个流动台站进行横波分裂研究, 分别得到18, 14, 7, 9 和5个横波分裂参数测量结果, 并使用更精确的实际横波路径, 通过过量归一化方法进行改正, 研究该区域各向异性分层特征。结果显示, 研究区上地壳10 km深度之上存在各向异性强度大小相间的3层各向异性层, 其中第2层各向异性强度最小, 厚度为2~2.4 km; 第1层各向异性强度稍强, 厚度为4.1~5.0 km; 第3层各向异性强度最强。各向异性分层特征与前人在该区域的大地电磁测深结果吻合。结合滇西地区地壳中的低速异常、低电阻率和低Q值现象, 认为第3层的强各向异性是地幔物质上涌造成裂隙发育以及热流上传所致。     

基于横波分裂的地层裂缝预测方法与应用

多波资料比单波资料含有更丰富的地层信息，特别是利用横波在裂缝介质中的分裂机制分离出的快，慢横波，可进行地下地层的各向异性研究，获取地层裂缝信息，预测出地层裂缝系统的发育方向和发育程度，有助于裂缝性油气藏的研究，作者研究了一套利用多波资料预测地层裂缝的方法，并得到了有效的应用。     

方位各向异性介质的多尺度有限差分法波场模拟

采用以裂缝走向为方位角的方位各向异性介质模型可以较好地描述裂缝性油气藏的实际情况,对弹性波在此介质中的传播过程进行准确的数值模拟有助于提高油气开采的准确程度。该文采用紧支集正交小波基对空间域进行多尺度离散,采用二阶精度有限差分算子对时域离散,推导得到了多尺度有限差分方法正演模拟的递推公式,并实现了相应的波传过程数值模拟。数值结果准确地反映了方位各向异性介质中波场的变化过程,可以清晰地观察到横波分裂和方位特征差异等现象。     

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。     

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...     

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。