粘弹介质中可变网格地震波传播数值模拟

从Kelvin介质的本构方程出发推导了粘弹介质中的弹性波方程和声波方程,建立了粘滞弹性波方程的交错网格高阶差分解和粘滞声波方程的高阶差分解,并应用可变空间网格与局部可变时间步长数值计算技术,形成了适用于粘弹介质中弹性(声)波传播的高效、高精度的数值模拟方法。数值实验结果表明,该方法可以有效模拟地震波在粘弹介质中的传播,并且可以比较准确地刻画精细介质结构,在保证模拟精度的同时极大地提高了计算效率。     

粘弹介质中声波的伪谱法模拟

论述了粘弹介质（Ｖｏｉｇｔ体）中声波的传播方程及其地震信号响应的伪谱法数据计算方法。该方法由于用差分法计算波场的时间导数和用傅里叶变换求解波场的空间导数，故可获得高精度的数值波场解。文中详细地介绍了这种方法，讨论了粘弹介质中声波波动方程数值解的稳定性准则，并对粘弹层状介质模型进行了正演模拟计算，说明了这种算法的可行性。图６参６     

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及其乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。结合实验,对其渗流方程计算结果进行了检验。结果表明,用粘弹流体的渗流方程可以较准确地描述三元复合体系的渗流特性。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义     

近似解析离散化方法的粘弹声波方程数值模拟及波场特征分析

地层的粘弹性对地震波产生的吸收和衰减规律非常复杂,所以研究地震波在粘弹性介质中的传播规律对地震勘探有着重要的意义。近似解析离散化方法是近年来出现的一种有限差分数值模拟方法,籍此探讨了几种近似解析离散化方法的原理和过程。通过与一维粘弹声波方程解析解的对比,认为改进的近似解析离散化方法(INAD)的精度、稳定性和计算效率更具优势,并将其首次应用于二维粘弹声波方程数值模拟。通过数值模拟,重点分析了声波振幅、频率、频带宽度随品质因子及传播距离的衰减规律,粘弹介质中的地震波不仅因波前扩散导致振幅衰减,还因吸收作用导致振幅和频率同时衰减,利用其衰减特征可以指导含油气储层的预测。     

驱油剂在孔喉中的微观流动和宏观渗流特性

驱油剂控制流度比以及其改善吸水剖面的能力主要取决于其在油藏中的实际渗流特性.通过数值计算和实验方法研究了牛顿型、幂律型和粘弹型3类驱油剂在单个孔喉中的流动规律,并在此基础上探讨了驱油剂在非均匀并联孔喉模型中的渗流特性.分别给出了牛顿型、幂律型和粘弹型驱油剂在孔喉中的流动方程.孔喉模型中的压力分布表明,粘弹型驱油剂在孔隙变截面处的拉伸流动中存在储能过程,具有较高的局部阻力和渗流阻力;牛顿型和幂律型驱油剂在拉伸流动中无储能过程,局部阻力和渗流阻力相对较低.在宏观上,驱油剂在非均匀并联孔喉模型中的分流率显示,当油藏层间非均质性较弱时,粘弹型驱油剂比幂律型驱油剂更易于流入中、低渗透层;当油藏层间非均质性较强时,增加驱油剂的粘弹性对液流转向中、低渗透层的影响不明显.     

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义。     

粘弹VTI介质单程波正演模拟与照明分析

实际地下介质不仅表现各向异性的特征,同时还表现粘弹性的特征,对入射波和反射波的传播及能量分布造成一定的影响。为了更加准确地分析地震波在实际地下介质中的传播规律,利用改进的单程波动方程数值模拟方法,对粘弹VTI介质模型进行qP波正演模拟以及点震源和不同角度入射平面波震源的照明度分析,并对正演及照明结果进行了对比分析。通过两组模型试验,总结了地震波在粘弹VTI介质中与在弹性各向同性介质中传播的不同之处:一方面,介质存在粘弹性会对在其中传播的地震波能量造成吸收;另一方面,介质还存在各向异性,导致地震波在介质中传播速度随方向变化,对地震波的能量分布造成影响。     

仿真含裂隙地层地震记录的研究

本文介绍了含裂隙地层二维介质的三分量波动方程和吸收边界条件，叙述了不同裂隙性质地层的仿真单炮记录和横波叠加时间剖面的正演方法，给出了模型及实际的横波叠加剖面仿真实例。     

裂隙各向异性介质一维双分量参数反演

各向异性介质一维双分量反演是确定介质双本征方位的有效方法。对主轴是水平方位分布时的裂隙各向异性介质，用这种方法可以确定裂隙的走向、倾向和裂隙分布密度。本根据Ｈｕｄｓｏｎ提出的裂隙各向异性介质本构方程，用有限元法进行了正演模拟，得到了Ｒ２×２矩阵剖面。再根据Ａｌｆｏｒｄ和Ｗｉｎｔｅｒｓｔｅｉｎ提出的座标旋转的参数反演方法进行了反演。通过数值运算，说明方法是可行的，结果是满意的。     

利用聚合物的粘弹效应调整吸水剖面的研究

在滞留有聚合物的岩心中,水的流动规律不符合达西定律.对含有滞留聚合物分子的岩心进行常规的水测渗透率试验.发现渗透率随流动压差或流速降低而降低,这一现象归结为岩心中滞留聚合物分子的粘弹回复效应.本文研究了粘弹回复调整吸水剖面的机理,提出了一种利用滞留聚合物分子粘弹效应调剖的方法,并对聚合物段塞体积与调剖深度的关系以及聚合物类型、溶液浓度、段塞注入方式和注入速度等四种因素对调剖效果的影响进行了研究.     

黏弹性参数地震波测定理论及应用实例

本文在频率域导出了线性流变体介质内的波动方程,同时也给出了黏弹性参数随空间坐标缓变时的近似波动方程表达式,明确了黏弹性参数和波相速度及各类波初动振幅之间的关系。     

有限元粘滞弹性波VSP地震模型

本文根据粘滞弹性理论导出粘滞弹性波有限元运动方程，研制成功有限元粘滞弹性波ＶＳＰ地震模型程序，并对砂岩透镜体粘滞弹性波模型进行正演计算，获得了满意的结果，文中还从理论上分析了粘滞弹性对地震波的衰减特征，并与有限元数值解进行了对比，进一步证实本文所述有了元算法的正确性与有效性。     

黏弹性介质叠前地震反演方法

前人只是从理论上分析了黏弹性介质中各种波的传播特征和衰减特征,并未对黏弹性介质精确的Zoeppritz方程进行近似,无法用于实际反演;沈章洪等以完全弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似方程,由于该近似方程的实部为完全弹性项,虚部为黏弹性项,因此也无法用于实际资料。为此,本文以黏弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似公式,以此为基础,基于贝叶斯理论的叠前地震反演,将纵横波速度、密度的反演推广到纵横波速度、密度和地层品质因子(Q值)的联合反演,建立了黏弹性介质近似方程,再根据贝叶斯理论建立反演方程,最终利用共轭梯度法对方程进行求解,得到纵横波速度、密度和地层Q值。模型试算与实例分析结果表明,根据联合反演所得的纵横波速度、密度和Q值进行储层描述,可提高储层预测精度。     

利用有限元解波动方程求取初至时间

 叠前逆时偏移需要计算成像点的初至时间。射线追踪法因为计算效率高，常被用作旅行时的计算，但难以处理速度剧变和非规则网格情形。常用的有限元法在求解波动方程时，也会像有限差分法一样存在数据频散问题。本文采用有限元解波动方程获取地震波初至时间，与一般有限元法的主要区别在于利用集中质量矩阵压制时间频散使波前形态保真，并给出了根据震源子波第一极值出现时间求初至时间的方法。数值实验结果表明该方法能适用于非规则网格和速度剧变界面情形。     

线性黏弹性介质中波动方程的反散射解

针对线性动弹性介质中的均匀波情况,我们通过小波变换,探讨了零炮检距、常背景速度情况下三维波动方程反散射问题的求解.在能量吸收比较小的假设下,利用此法可得到两套及演速度扰动函数和反射函数的公式.这些公式适合于讨论常规地震资料的反演问题.在资料的上限频率不高时,介质的黏滞性将导致地震波发生一个常数的相位延迟.     

复杂介质中地震波模拟的无单元法

复杂介质中地震波的传播多是通过求取单程或双程波动方程的数值解进行模拟的。波动方程的数值解法多种多样,本文将工程和岩石力学领域中广泛应用的一种无网格算法——无单元法应用于地震模拟。由于无单元法的节点完全独立存在,因此在计算成本上与有限元相比优势明显;再采用滑动最小二乘的拟合方法使得无单元法具有精度高、独立变量解高次连续等优点。本文在介绍无单元法原理的基础上,通过薄膜震动算例表明该方法与有限差分法相比有精度优势;然后将无单元法用于叠前地震模拟,并讨论了几种吸收边界方法在地震模拟中与无单元法的结合。模型计算的结果表明,辅以有效的吸收边界,无单元法能够获得波场完整、走时精确的理论地震图,其精度和稳定性皆令人满意。     

用折射波对二维地层速度进行成像

通常折射波成像仅适用于界面为平面的地质模型,本文将折射波法推广到弯曲界面二维地层速度成像。首先假定被反演的曲界面是由多个直界面段组成,然后逐段反演,再将这些直界面段连接起来逼近被反演的曲界面。文中导出了直界面的折射波时距曲线方程,据该方程可逐段逐层完成反演计算。对于层状介质,用折射波可反演出层速度、曲界面的形状和深度,实现二维层速度成像。     

利用ＶＳＰ直达波资料反演粘弹介质的相速度及品质因子

品质因子是描述地震波在粘弹性介质中传播时信号衰减的重要参数。利用垂直地震剖面（VSP）地震波在频率域中的直达波方程，研究了使用广义逆反演求取粘弹性介质的相速度及品质因子的方法。对理论模型和实测VSP资料的反演表明，通过反演方法估测粘弹性介质的相速度比估测品质因子容易，原因在于相速度反映的是地震波的运动学特征，而品质因子反映地震波的动力学特征，同时也表明品质因子对频率的变化比相速度敏感；在地震波频带范围内，低品质因子的反演结果较接近理论值，而在地层吸收较弱的地层以及小于10Hz的低频段内，品质因子的反演结果都呈现剧烈跳跃变化，与理论值相差较大。     

含垂直裂隙地层中弹性波相速度

本文将含两组重定向排列裂隙介质的弹性常数矩阵中的各分量代入Christoffel)议程,得到偏振方向互垂直的三个速度分量,准P波,准SV波和准SH波,在此基础,对裂隙中含气体和流体时地震波的传播规律进行数值模拟。     

双相黏弹VTI介质一阶速度—应力方程正演模拟及双程波照明研究

地层岩石具有各向异性、黏弹性及双相性等特性,因此建立更加精确的地下介质模型,研究地震波传播规律,对认识复杂介质中地震波的传播特征和实际资料的解释有着重要的实际意义。为此,基于黏弹性广义标准线性体（GSLS）模型,首先推导了双相黏弹VTI介质的一阶速度—应力方程并进行正演模拟,与单相弹性各向同性介质相比,双相黏弹VTI介质中地震波能量明显衰减,波前面变成椭圆,且出现慢纵波。对二维双相黏弹VTI介质进行地震双程波照明分析,结果表明介质的黏弹性使地震波能量衰减,且介质各向异性导致地震波的传播速度随方向变化,双相介质慢纵波的出现使地震波能量分布复杂化。最后,根据照明结果对观测系统进行了优化。