简介：裂缝识别对碳酸盐岩储层测井评价至关重要，传统的测井仪器由于探测深度浅（小于3米）而无法对井壁外围（大于3米）裂缝发育情况进行评价，远探测声波测井仪器采用相控阵发射、同时加大源距，有效提升了测井仪器的探测深度。但由于缺少正演模拟研究，目前对于裂缝的解释往往是基于经验而缺乏理论依据，导致很多现象难以解释。本文利用高阶有限差分方法对远探测声反射波测井裂缝识别进行了正演模拟及叠前逆时偏移成像研究，首先在理论研究的基础上构建正演模型，重点研究不同裂缝离井壁距离、裂缝张开度和倾角的响应特征；其次在单因素变化基础上提取成像区域的能量强度，分析确定出在实际地层速度有波动变化时远探测声反射波测井方法能够识别裂缝的条件；最后通过对裂缝识别的影响因素定量化分析，确定裂缝识别的最大距离、最小张开度和最小倾角，降低了裂缝识别与评价中的多解性。研究成果对远探测声反射波测井仪器的发展、数据处理方法的改进，以及后续的测井解释工作都有一定的借鉴意义。

简介：在复杂地表条件的区域,地震数据的采集和处理是一项极大的挑战。虽然可以通过静校正来消除起伏地表的影响,然而当地表高程以及近地表速度剧烈变化时,简单的垂直时移对地震波场造成的畸变会严重降低偏移成像的质量。基于射线的偏移方法可以直接在起伏地表面进行波场的延拓成像,是解决上述问题的有效手段。本文针对复杂地表条件下的高斯波束叠前深度偏移进行研究,对倾斜叠加公式进行修改,使之包含地表高程以及速度的信息,通过直接在复杂地表面进行平面波的合成,得到了一种具有更高成像精度的改进方法。首先简单介绍常规高斯波束偏移的基本原理和计算流程,并以此为基础,给出复杂地表条件下高斯波束偏移原有的实现方法以及本文的改进方法,最后通过模型和实际资料的试算验证本文方法的有效性。

简介：有限差分方法广泛应用于求解许多科技领域所涉及的偏微分方程，高阶显式有限差分方法通常用来提高求解精度，已经提出的高阶隐式有限差分方法和截断高阶显式有限差分方法可用来进一步提高模拟精度而不增加计算量。本文首先计算了针对常规网格上的一阶导数和二阶导数、交错网格上的一阶导数的有限差分系数，发现高阶隐式有限差分系数中存在一些小的系数。频散分析结果表明：忽略这些小的差分系数能够近似维持有限差分的精度，但是显著减小了计算量。然后，引入镜像对称边界条件来提高隐式有限差分方法的精度和稳定性，采用混合吸收边界条件来减小来自模型边界所不需要的反射。最后，给出了针对均匀和非均匀介质模型的弹性波模拟例子，表明了本文方法的优点。

简介：复杂地层曲面构建可广泛应用于石油勘探、地质建模、地质构造分析等领域中,也是这些领域数据可视化和可视分析的重要基础。现有方法在多种类型断层处理、曲面光滑性等方面存在不足。为解决地层数据分布不规则性带来的曲面光滑性问题,本文引入几何偏微分方程的曲面造型方法开展地层曲面构建;针对多种类型复杂断层存在情况下的曲面构建问题,提出三维空间与二维平面的投影互换算法,给出了基于几何偏微分方程的多种形式断层的统一处理方法;针对复杂地层曲面构建问题,建立了相应几何偏微分方程,给出演化求解算法。实际地层数据的空间曲面构建验证了本文方法计算效率高、能处理不规则的数据分布,同时能对存在断层尤其是逆掩断层的地层面进行曲面恢复。

简介：地震波场和电磁场耦合产生的震电效应与储层物性参数有关，含流体孔隙介质中震电效应的研究有助于更好的描述储层特性。本文我们对饱和砂岩样品中的震电效应进行了实验研究，构建了一套震电测量装置。利用此测量装置记录了在声波激励下砂岩样品中产生的震电转换信号，观测得到了砂岩界面产生的震电信号的衰减特性，在此基础上进一步研究了震电信号与砂岩物理参数之间的关系。在震电效应的实验中发现尽量减小参考电位与震电信号扰动区的基准电位之间的电位差是保证震电实验测量精确性的关键点，能够显著提高震电信号的可探测性。震电测量结果证实了地震波在含流体孔隙介质中传播时，能诱导震电耦合，同时给出了震电界面响应的特点。震电信号振幅随着波源与岩样距离的增加呈线性衰减，随着接收电极与岩样界面距离的增加呈指数衰减。不同渗透率砂岩样品中产生的震电响应结果表明震电响应的强弱与样品渗透率成正相关，震电效应可以作为研究储层渗透率的一种新方法。

简介：初至拾取是起伏地表地震资料处理的关键环节,直接影响近地表建模的精度及静校正效果,但起伏地表资料极低的信噪比使传统的自动初至拾取算法几乎失效,而手动拾取要耗费巨大的人工和时间成本。本文研究了改进超虚干涉法,结合多道多域初至质量监控技术,实现起伏地表资料初至波自动拾取。改进超虚干涉法首次将近地表散射波纳入干涉法提高信噪比的范围,并通过折射波和散射波的线性组合使干涉法适用于起伏地表条件下任意复杂射线路径的初至波类型;提出反向干涉和多域干涉的概念,显著增强了所估计的虚源信号;使用波形反褶积滤波器较好地抑制了干涉导致的＂假事件＂的形成;采用多道多域初至质量监控技术,实现错误＂假事件＂初至的自动归位,提高了拾取初至的稳定性。本文研究的初至波自动拾取理论与技术具有突出的鲁棒性和稳定批量处理大量实际三维地震数据的能力,在中国西部山区三维地震勘探数据处理的应用效果显著,质量优于某常用商业软件。

简介：频率域全波形反演充分利用全波场的振幅、相位以及频率信息，采用较少的频率便能反演得到精度很高的速度模型。本文以有限单元法为基础，对起伏地形条件下二维声波频率域全波形反演进行了研究。在正演算法中，针对截断边界问题，并考虑多频率联合反演中计算区域采用同一套剖分网格的需求，提出了一种适用于起伏地形的衰减边界条件算法。该算法的核心思想是在控制方程波数项中引入衰减因子，通过一定方式调节衰减因子使得声波在衰减层中充分衰减，达到压制截断边界影响的目的。根据指数衰减规律，文中推导出了一种新的衰减因子计算公式，并给出了不同频率条件下衰减层厚度计算公式；在反演算法中，采用共轭梯度法求解高斯牛顿反演迭代方程组，避免直接求解雅克比矩阵和Hessian矩阵带来的巨额计算量，并采用相同的反演模型，对比分析了不同初始模型和频率组合对全波形反演结果的影响。起伏地形模型数值模拟和全波形反演数值试验表明，本文提出的指数衰减边界条件算法和基于该算法的全波形反演算法具有很好的应用效果。

简介：地震波场数值模拟中不可避免地会出现边界反射,一般采用吸收边界条件以压制人工边界反射。目前常用的分裂式完全匹配层（PML）边界条件需要在边界处进行特殊处理,尤其是在三维情况下需要将变量分裂为三个分量,增加了数值模拟的计算时间和内存占用量。与分裂式PML吸收边界条件相比,混合吸收边界条件（HABC）具有易于实现、计算量小和吸收效果好等优点,可以提高三维波动方程数值模拟的计算效率。本文将基于一阶Higdon单程波方程的混合吸收边界条件从二维计算域发展到三维,提出了适用于三维弹性波数值模拟的混合吸收边界条件。均匀模型以及复杂模型的三维数值模拟结果表明,混合吸收边界条件与传统的完全匹配层边界条件相比,具有效率高、吸收效果好的优势。

简介：已有的均匀磁化长方体磁场计算方法大都假设观测点位于上半无源空间，对于起伏地形条件而言，这些方法可能存在解析“奇点”。为此，本文基于地磁场基本理论，采用变量替换的积分方法，导出了改进的磁场表达式，详细讨论并有效解决了整个无源空间的所有奇点问题。相比前人的方法，其积分过程更自然、简单，最后的积分结果形式更加统一，并且不需要坐标变换即可求出无源区任意点处的磁场值，从而简化了正演过程。对比模型试验表明，新导出的磁场无解析“奇点”理论表达式是正确的，并能适应地形起伏的情况。

简介：基于双相介质理论的AVO正演技术是储层性质描述和流体预测的有效技术手段之一,但是输入参数中基质矿物模量的准确性和双相介质模型的的合理性极大地影响双相介质AVO正演效果。因此,本文采用基于流体因子的基质矿物模量反演方法,自适应反演基质矿物体积模量。引入具有岩石物理意义的多约束条件,使得流体替换技术制作的双相介质模型具有岩石物理意义。保证获得的双相介质AVO特征反映实际地层响应,真实可靠。通过不同岩性岩样的对比分析,说明反演方法的优越性和准确性。同时LH地区实际资料应用,获得孔隙度和流体饱和度等重要岩性参数变化时双相介质AVO特征,特别是不同储层孔隙度在同一入射角对应快纵波和横波反射系数幅值的大小差异和突变角差异是分辨储层孔隙度大小的依据。

简介：大型、构造复杂的三维物理模型可用于模拟油气勘探。构造逼近实际地质状况的模拟具有制作技术难度大、质量控制严格等特点,可用于采集宽方位、多方位和全方位的地震数据,从而进行多种三维处理、解释方法验证。本文针对中国西部前陆盆地地表条件复杂地下构造复杂,导致成像不理想等问题,基于复杂的地下构造,设计制作了目前世界上模拟施工面积最大、构造最复杂的KS（塔里木盆地克深勘探工区）物理模型。本文的模型技术的进步主要涉及3个方面：模型的设计方法、模型的浇铸流程和数据采集,首次给出了物理模型的三维真实速度模型,定量分析了物理模型的制作精度,绝对误差小于3mm,可以满足方法试验的需要。该模型基于三维形态测量技术建立了三维真实速度模型,可作为方法试验的基础数据。因此,该模型可作为地震物理模拟技术的标准。

简介：目前对动电测井的研究主要集中于数值模拟和岩石物理实验。为研发出能下井测量的动电测井仪器,进行了一系列实验研究工作。文中介绍了一种融合了不同结构和材料要求的新型声电复合式动电测井探测器的结构及原理,对声、电信号接收器在仪器机械设计上无法布置在同一位置的难题也提出了解决方法。在水池中对其辐射声场特性进行了测试,计算了辐射声场声压及发射电压响应,分析了基于相控线阵的阵列式声波发射探头的指向性及实际应用效果。研究表明,在源距1500mm处产生的声压可达47.2kPa,且会随着激励声源主频增大而减小。随着相邻声波发射子阵激励信号延迟时间的增加,辐射声束主瓣会发生明显偏转,主瓣方向的能量也逐渐增强,可有效增强声电转换效率。本文为探测器研制及开展井下动电测井研究奠定了重要基础。

简介：在实验室对5块储层砂岩进行了模拟地层压力条件下的超声波速度测试。砂岩样品采自WXS凹陷的W地层,覆盖了从低到高的孔隙度和渗透率范围。实验选用了卤水和4种不同密度油作为孔隙流体,结合温度变化,实现了对流体粘度引致的速度频散研究。对实验结果的分析表明：（1）对于高孔隙度和渗透率的样品,无论是哪种流体饱和,观察到的超声波速度测试值和零频率Gassmann预测值的差异较小（约2-3%）,基本上可以用Biot模型解释;对于中等孔隙度和渗透率的样品,低粘度流体（〈约3mP·S）的频散效应也可以用Biot模型得到合理解释;（2）对于低、中孔隙度和渗透率样品,当流体粘度增加时,喷射流机制起主导作用,导致严重的速度频散（可达8%）。对储层砂岩的微裂隙纵横比进行了估计并用于喷射流特征频率的计算,当高于该特征频率时,Gassmann理论的假设条件受到破坏,实验室测得的高频速度不能直接用于地震低频条件下的W地层砂岩的Gassmann流体替换研究。

简介：传统上，有限差分的差分系数一般可以通过泰勒级数展开法或优化方法来极小化频散误差得到。基于泰勒级数展开的差分法在有限的波数范围内精度较高，但在这个范围之外会产生较强的数值频散；基于最小二乘的优化有限差分法能在更大的波数范围内达到较高的精度，并可以在较小的计算需求内获得全局最优解。本文将基于最小二乘的优化有限差分法从二维正演模拟推广到三维，形成了计算效率高、高精度范围宽、适合并行计算的三维声波优化有限差分方法。频散分析及正演模拟表明本文发展的有限差分方法可以很好地压制数值频散。最后，将本文发展的有限差分方法应用到三维逆时偏移的震源波场延拓和检波点波场延拓中，并结合有效边界存储策略与checkpointing技术在GPU集群上实现三维逆时偏移以提高计算效率、减少存储量。三维逆时偏移试算结果表明本文三维优化有限差分方法与传统的有限差分法相比可以获得更高精度的偏移成像结果。

简介：为了分析沁水盆地太原组煤层岩石物理性质、镜质组反射率与微观结构之间的关系，采集了三个不同煤矿井下的11个煤岩样品，利用MTS岩石物理参数测试系统对煤样进行弹性参数测试，通过薄片鉴定和扫描电镜对11个煤样的有机显微组分、镜质组最大反射率和微观结构特征进行了分析。对上述实验结果进行交会分析发现：一些弹性参数之间具有线性关系；纵波速度与横波速度均具有各向异性特征，其各向异性特征与镜质组最大反射率有良好的负相关性；纵横波速度、杨氏模量与微孔含量呈负相关关系。获得的煤岩岩石物理参数之间的关系构成了煤岩地震岩石物理建模和煤层气地震反演技术的基础。

简介：常规的重力梯度法对地质体位置划分很模糊,当深度越大,地质体越小时,对Vzz和Vzx求导的误差也越大,导致结果与实际偏差很大。本文提出状态判别因子对角点位置进行优化确定,比常规高阶重力导数法更精确,使重力梯度法在对小地质体和断裂上有更好的分辨率,理论模型试算和实际资料处理效果很好,为找矿或划分地下地质体产状提供了更有利的依据。

简介：频率-波数域单程波算子能高效地模拟地震波在复杂介质中的传播，但是在描述波的大角度传播和速度横向扰动变化较大介质中传播的问题时仍然存在一定误差。这类误差是由于对单平方根算子使用Taylor展开式的近似程度不足所造成。为了进一步提高泰勒展开式的精确性，本文提出一种利用粒子群智能算法优化级数展开系数的高阶广义屏算子对单平方根算子的展开级数进行优化处理。新的偏移算法能在保持单程波偏移算法高效的前提下进一步提高偏移算子在大角度的成像精度和对强横向速度变化介质的适应性。通过脉冲响应实验，验证了基于粒子群算法优化级数的高阶广义屏算子能够提高常规的高阶广义屏算子的成像精度和成像角度。根据对二维SEG/EAGE盐丘模型的成像处理，基于粒子群算法优化级数的高阶广义屏算子对盐丘下面的断层取得了更高质量的成像，说明粒子群优化级数的高阶广义屏算子比常规的高阶广义屏算子具有更好的横向速度适应性。为了检验本文所提算法对实际资料的处理能力，我们利用常规的偏移处理技术和本文所提算法对一条海上二维数据进行了偏移成像处理，对比分析成像剖面发现本文所提算法描述了更加清晰的层位信息和更高质量的偏移剖面。本文所提算法能有效提高高阶广义屏偏移在广角度成像的能力，具有一定实际应用价值。

简介：常规长排列非双曲动校正公式是在VTI介质中得到的,它不能满足任意空间取向TI（ATI）条件下的扩展.本文以VTI介质中非双曲动校正公式为基础,基于我们推导得出的ATI介质中精确四次时差系数解析解和NMO速度解析解,给出ATI介质中长排列优化的非双曲动校正公式.通过与各向异性射线追踪方法计算所得出的＂精确走时＂结果对比,研究表明优化后的非双曲动校正公式能精确地描述任意强弱、ATI介质中随测线方位变化的走时曲线,可以用来替代耗时、多偏移距、多方位的射线追踪方法正演拟合ATI介质中长偏移距反射走时,为利用非双曲时距的各向异性参数反演提供理论基础性认识。

简介：频率空间域地震波数值模拟具有独特的优势:可以同时模拟多源的波传播、每个频率之间独立并行地计算、计算频带选择灵活、不存在累计误差、容易模拟粘弹性介质中地震波传播。但是该方法的最大瓶颈是对于计算机内存的巨大需求。我们使用压缩存储系数矩阵的方法,极大地减少了计算机内存的需求量。同时为了减少短差分算子的数值频散,引用了频率空间域25点弹性波波动方程的差分格式,并使用了最小二乘意义下求出的优化差分系数。为了克服边界反射,采用了最佳匹配层吸收边界条件。数值模拟试验证明:用压缩存储系数矩阵及优化差分系数的频率空间域25点差分格式进行弹性波正演模拟,可以减少数值频散,提高计算精度。使用较大的网格间距,降低计算机内存需求,并保持较高的计算效率。该正演方法为后续弹性波偏移和弹性参数反演提供较好的基础。