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弹性波有限差分数值模拟及井间地震逆时偏移成像研究

金其虎  
【摘要】:传统的地面地震勘探技术,在解决构造精细成像、储层精细描述、油藏动态监测以及剩余油气预测等问题时,已经满足不了现代石油勘探开发的需要。井间地震技术在这种背景下应运而生,它突破了传统的地面地震勘探技术,其分辨能力介于地面地震和测井之间,是两项技术的结合与补充。井间地震数据通常采用三分量检波器接收,可以同时观测到上行波场和下行波场,波场丰富而复杂,难以识别;其次,常规的叠加成像方法难以满足井间地震高精度和高分辨率的要求。因此,论文就各向异性介质交错网格有限差分数值模拟方法及井间地震逆时偏移成像技术做了较深入的研究和探索。 论文来源于国家科技重大专项“海上斜井井间地震资料处理方法研究”子课题。论文在推导了三维TTI介质弹性系数张量矩阵之后,系统地推导了三维三分量TTI介质速度-应力一阶微分方程组,探讨了二维二分量TTI介质及VTI介质的速度-应力一阶微分方程,详细探讨了二维二分量TTI介质速度-应力一阶微分方程任意阶时间和空间精度的交错网格差分格式及其实现过程。论文编写的正演程序适用于二维各向同性、VTI及TTI介质,可以实现任意二维复杂地质模型的波场正演。在边界上,论文采用完全匹配层吸收边界条件,该吸收条件对边界反射有十分理想的吸收效果,是目前为止吸收效果最好的边界条件。 逆时偏移主要包括两个部分,一是成像条件的计算,一是波场的逆时延拓。论文使用激发时间成像条件,采用初至波旅行时非线性插值射线追踪方法进行计算,编写的非线性插值程序适用于任意复杂各向同性介质;波场的逆时延拓采用速度-应力一阶微分方程交错网格有限差分方法进行计算,所编写的逆时偏移程序适用于二维各向同性、VTI及TTI介质,可以实现任意二维复杂地质模型全波场和单波场的逆时偏移成像。通过对绕射点模型、水平层状模型、尖灭地层模型及井间断层模型直井和斜井观测方式的正演模拟和逆时偏移成像,结果表明,成像方法实现正确、成像效果好、精度较高;通过对实际井间(直井)地震资料的处理,取得了可信的成像结果,进一步验证了实现方法的正确性和有效性。


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