TI介质中基于傍轴近似理论的射线路径和走时计算

发布时间：2018-12-10 07:45

【摘要】：近年来,随着观测技术的提高和理论方法的完善,各向异性的理论体系已经被广泛应用于地震勘探的数据定量处理及定性解释中,成为了地球物理研究的热点之一。然而,由于其理论的复杂性和各向异性种类的多样性,关于地震各向异性的研究也是地球物理研究的难点之一。到目前为止,研究者们提出了多种各向异性介质,例如TI介质、EDA介质和PTL介质等,由于自然界中百分之七十的沉积层表现出TI介质的特点,因此TI介质(即横向各向同性介质)是分布最为广泛的各向异性介质。研究TI介质的波场传播特点,可以很好的模拟周期性薄互层组合及定向裂隙,对裂隙型油气储层和复杂岩性油气藏的开发利用具有重要意义。而对于TI介质的地震波场,学者们已经研究了TI介质的传播矩阵和应用,并在各向异性波动理论和有限差分正演等方面做出了研究。目前,基于波动方程理论的各向异性正演算法已经比较成熟,但同时存在着计算效率非常低、对计算机内存要求高的问题;在各向异性正演计算中,多数忽略了速度群相分离受各向异性强度的影响因素;对于TI介质,很少同时对P波和SV波进行正演研究;而考虑对称轴倾角和不同速度模型对TI介质波场的影响问题仍未得到具体解决。本文针对上述存在问题,在前人的工作基础上,采用计算快速且效率较高的射线追踪正演方法,实现了多种复杂地形下的TI介质P波和SV射线路径和走时计算,分析了TI介质速度群相分离的影响因素和地震波场的传播特点,其主要内容包括:(1)各向异性强度对速度群相分离的影响。在具体做法上是选取具有不同各向异性强度的TI介质模型,利用傍轴近似理论分别计算P波和SV波射线路径和射线走时,然后对不同模型中的群相速度分离情况进行对比分析,对相同模型中的P波和SV波速度分离情况进行对比分析。(2)TI介质对称轴的倾角对射线路径和射线走时的影响。具体的做法是通过选取多种对称轴角度进行射线追踪和走时计算,得到不同角度的射线路径和走时曲线,并进行对比分析,得到角度选取对各向异性的影响关系。(3)地形对TI介质中的涉嫌路径和射线走时的影响。具体的做法是分别在均匀模型、层状模型、低速夹层模型、凹陷模型、断层模型、侵入体模型、倾斜模型、多层混合模型以及Hess模型等标准模型中进行射线追踪,并对每一种模型的计算结果进行对比分析。基于上述研究内容,通过理论分析和数值模拟,本文得到如下研究成果:(1)实现了基于傍轴近似理论的TI介质的射线追踪。分析对比表明,对VTI、TTI介质等复杂模型,该方法能够较精准地计算出地震波的传播路径(射线路径),其走时曲线的变化趋势较好地反映出地层的构造特征。(2)通过计算证明了下列事实:对于VTI介质中的P波,当各向异性较强时,群相速度的变化较大,速度最大增量也很大;而各向异性参数较弱时,群相速度的变化较微小。(3)通过计算证明:SV波在速度的增量和群相分离的效果上都要弱于P波,且整体速度低于P波。这说明各向异性的强弱程度主要体现在P波的速度变化。(4)在TTI介质中,对称轴倾角越大,其波场的变化越大,波形的曲率变化与倾角的大小有关。综上所述,本文基于傍轴近似理论,结合各向异性地震波理论,通过进行TI介质射线路径和走时计算分析,进一步研究了多种TI介质波场的传播规律和传播特点,对各向异性地震资料的偏移、层析等后续处理具有一定的参考意义和实用价值。为各向异性研究在提高油气资源勘探效率中的应用提供重要的理论支撑。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4

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