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井间地震交错网格高阶差分数值模拟及逆时偏移成像研究

张文波  
【摘要】:随着油气勘探和开发的迫切需要以及井中地震采集设备性能的提高,井间地震以其高精度和高分辨率的显著特点正在成为解决构造精细成像、储层描述、油藏动态监测等问题的一种关键技术。井间地震数据通常用多分量检波器接收,观测到的波场极其丰富和复杂,难以识别和有效分离;并且井间地震通常接收来自各个方向,特别是水平方向的射线,观测到的数据各向异性特征明显,常规的基于各向同性的反射成像方法难以满足井间地震高精度和高分辨率的需要。针对这一问题,本文在交错网格有限差分法弹性波场正演模拟和井间地震数据叠前逆时深度偏移成像方面做了研究和探索。 本文在总结前人成果的基础上,系统推导了一阶速度-应力弹性波方程及其任意阶时间和空间精度交错网格差分格式及相应的吸收边界条件方程和稳定条件。该公式的差分格式精度高、勿需对弹性常数空间微分,对任意泊松比都稳定并且由网格引入的频散和各向异性较小。编写的适用于任意复杂介质模型的正演模拟模块可用来模拟各向同性介质和横向各向同性(TI)介质模型的声波和弹性波波场。在实际井间地震数据处理过程中,该模块模拟出了与实际井间地震记录波场特征一致的井间地震合成记录,成功的识别出了实际井间地震记录上的横波分裂现象。 井间地震数据逆时偏移包括计算成像条件、井间地震记录波场逆时延拓和应用成像条件三部分。本文采用激发时间成像条件和高阶精度交错网格差分格式对波场进行逆时延拓和成像,激发时间成像条件由球面波近似旅行时非线性插值公式计算。该成像方法精度高、完全遵守全波波动方程并且适用于任意复杂介质模型。通过模型数据试算,该成像方法有如下特点:①既适用于各向同性介质模型也适用于横向各向同性介质模型条件下的井间地震成像,既可用于声波方程偏移成像也可用于弹性波方程偏移成像,②可以同时对反射纵波和反射转换横波成像,不必对反射P波和P-SV波进行波场分离,③可以同时对上、下行反射波进行成像,不必对上、下行反射波进行分离;④可以对左、右两边井间数据同步成像,不会出现由左、右两边井间地震数据成像后再进行拼接出现的“接缝”。 本文给出了横向各向同性介质条件下根据测井曲线和实际井间地震记录计算弹性参数的建模方法,用该建模型方法得到的模型对实际井间地震记录进行了波场正演模拟和反射成像试算,得到了满意的结果。


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