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HTI介质中横波分裂现象正演模拟及裂缝属性识别研究

王凯  
【摘要】:油气资源的日益短缺对油气的勘探开发提出了更高的要求,特殊油气藏的勘探越来越引起了人们的重视,裂缝性油气藏的勘探逐渐成为特殊油气藏勘探开发的重点。对裂缝性油气藏的描述主要是对介质中裂缝的属性进行定量描述,裂缝属性主要包括裂缝方位和裂缝密度。地震波在裂缝性介质中的传播主要表现为各向异性性质,纵波和横波在各向异性介质中传播时的波场特征都会异于在各向同性介质中传播的特征,而横波传播对各向异性介质尤为敏感,其在各向异性介质中传播时会发生横波分裂现象,这是各向异性介质的一个重要特征。正演模拟是研究地震波传播的一个重要的方法,HTI介质是研究裂缝介质的一个重要的且基本的模型,其主要性质为方位各向异性。由于实际勘探时三分量检波器的方位与地下裂缝的走向不一定是平行的,它们之间往往存在一个夹角,所以三分量记录的x分量和y分量记录都会含有分裂的快、慢横波的信息。 文中首先推导了当裂缝方位与测线方向存在任一夹角时HTI介质中弹性波传播的传播方程,并利用有限差分方法进行了观测坐标系下的传播方程的正演模拟,为了抑制频散现象,在有限差分计算时加入了通量校正传输(FCT)技术,得到了观测坐标系下的HTI介质中的波场快照和地震记录,观察了横波分裂现象,并研究了裂缝方位及裂缝密度对横波分裂现象的影响。 其次,将数学中的Pearson相关系数引入到多分量地震勘探中,提出了Pearson相关系数法来进行裂缝属性的识别,并推导了快、慢横波的Pearson相关系数公式。通过建立理论的单道模型利用该方法进行试算验证了该方法的正确性。设计了利用该方法进行裂缝属性识别的的处理流程,利用由HTI介质中的传播方程正演的三分量地震记录进行计算,得到了较好的效果,并与传统的互相关法进行了对比。在无噪声情况下,两种方法都能较好地识别裂缝方位和裂缝密度,对地震记录加入了固定信噪比的噪声,分别用两种方法进行计算,Pearson相关系数法的识别效果要好于互相关法。对地震记录加入了不同信噪比的噪声,研究了噪声对两种方法识别效果的影响,发现Pearson相关系数法的抗噪性和稳定性要优于互相关法。在计算效率上由于Pearson相关系数法计算的是一个数值,而互相关法计算的是一个向量,所以在计算效率上Pearson相关系数法要高于互相关法。时窗大小的选取是影响Pearson相关系数法的一个重要因素,时窗的大小存在一个阈值,当时窗大于这个值时,时窗的改变对结果影响不大;当时窗小于这个值时,时窗的改变对结果影响很大。进行时窗选取时,应遵循时窗的长度要同时包含快、慢横波波长的原则,如果太大的话,计算较慢,所以计算时应选取合适的时窗。 然后,我们利用识别的裂缝方位对X和y分量地震记录进行旋转,将快、慢横波波场分离,利用Pearson相关系数法分离的快、慢横波的同相轴较清晰且分辨率要高于利用互相关法分离的快慢波场。 实际三分量地震记录中的快慢波场往往是由于横波在地下多层各向异性层中传播时发生分裂和再分裂而得到的,所以下一步应将该方法与层剥离技术相结合应用到实际地震记录中检验其应用效果。


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