裂缝介质地震波场特征研究

发布时间：2017-04-02 23:15

  本文关键词：裂缝介质地震波场特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着油气矿产资源勘探和开发的发展,裂缝性油气藏研究已成为一个非常重要的勘探领域。裂缝性油气藏具有储层规模小,非均质和各向异性效应都很强的特点。要进行裂缝性油气藏的勘探开发,首先需要研究地震波在裂缝性地层中的传播特征,才能更合理地分析和解释实际资料。因此,本文针对如何分析地震波在裂缝介质中的传播特征展开了相关的系列研究工作。论文详细地讨论了裂缝介质中地震波交错网格高阶有限差分的数值模拟方法,分析了地震波震源数值模拟的加载方式及波场特征,并从横波分裂、速度各向异性、方位AVO等三方面入手研究了地震波在裂缝介质中的传播特征。取得的主要研究成果如下：1.研究了裂缝介质地震波场的交错网格高阶有限差分模拟方法。详细地给出了三维和二维三分量波动方程数值模拟中的PML吸收边界和MPML吸收边界；完善了地震波场的交错网格高阶有限差分模拟方法,补充修改了相关的软件,将二维三分量和三维数值模拟发展为观测系统、震源加载灵活的波动方程数值模拟；提出了一种介质对称轴和观测坐标轴互换的方法,使二维三分量观测结果近似代替三维观测结果,既避免了大量的三维数据运算,又能有效地研究裂缝介质的横波分裂现象。这项成果对实际观测有重要的实用价值。2.给出了震源加载方式与激发的波场特征的关系,并从物理上进行了分析。得出：压力源加载在正应力项才能得到单纯的P波源；剪切力源加载在所有切应力项才能得到单纯的S波源；(水平、横向、垂直)集中力源加载在(x方向、y方向、z方向)体力项才能得到既有P波又有S波的方向力源。这项成果在实际应用中有指导意义。3.详细研究了裂缝介质中地震波的横波分裂机理及波场特征,明确了SV波、SH波与S1波、S2波间的关系。以具体模型为例,给出横波分裂中的可观测量与震源类型、方位角、传播介质、介质分界面和观测系统之间的关系。特别研究了横波分裂后快慢横波的时差、振幅和能量随方位角的变化规律。这一成果有重要的应用价值。4.研究了裂缝介质中地震波的速度各向异性及方位AVO效应。提出各向异性参数与裂缝介质中波的相速度、群速度及PP波反射系数间的关系。
【关键词】：裂缝介质 MPML边界 震源模拟 横波分裂 速度各向异性 方位AVO
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.4;P618.13
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 选题的背景及意义10
• 1.2 裂缝介质研究的发展及现状10-15
• 1.2.1 裂缝介质地震波数值模拟的国内外研究现状11-12
• 1.2.2 裂缝介质中的速度各向异性和方位AVO的研究现状12-15
• 1.3 地震波震源的研究现状15-16
• 1.4 论文的主要研究内容、研究方法和技术路线16-19
• 1.4.1 研究内容16-18
• 1.4.2 研究方法和技术路线18-19
• 1.5 论文的创新点19-20
• 第二章 裂缝介质中地震波场高阶有限差分法数值模拟20-68
• 2.1 介质弹性矩阵20-21
• 2.2 TI介质弹性矩阵坐标变换21-24
• 2.3 裂缝介质弹性波的波动方程24-58
• 2.3.1 一阶应力—速度弹性波动方程26-28
• 2.3.2 一阶应力—速度裂缝介质弹性波方程的交错网格差分格式28-30
• 2.3.3 一阶应力—速度裂缝介质三维三分量弹性波动方程的交错网格差分格式30-36
• 2.3.4 一阶应力—速度裂缝介质二维三分量弹性波动方程的交错网格差分格式36-41
• 2.3.5 地震波数值模拟中的吸收边界条件41-53
• 2.3.6 稳定性分析和频散分析53-58
• 2.4 三维模拟问题与二维三分量模拟问题的研究58-66
• 2.4.1 三维模拟问题59-60
• 2.4.2 二维三分量模拟问题60-61
• 2.4.3 数值模拟结果分析61-66
• 2.5 本章小结66-68
• 第三章 地震波震源数值模拟68-99
• 3.1 震源分类与震源函数68-70
• 3.2 压力源加载方式与波场特征分析70-79
• 3.3 集中力源加载方式与波场特征分析79-86
• 3.4 压力源加载方式与波场特征分析86-91
• 3.4.1 加载剪切力源的理论公式和加源测试87-90
• 3.4.2 剪切力源在垂直裂缝介质中的波场特征90-91
• 3.5 双力偶源（DC源）数值模拟91-94
• 3.5.1 双力偶91-92
• 3.5.2 双力偶源92-94
• 3.6 矩张量源94-96
• 3.6.1 矩张量源的定义94-95
• 3.6.2 矩张量源的特殊形式95-96
• 3.7 并行微地震震源数值模拟96-97
• 3.8 本章小结97-99
• 第四章 裂缝介质中地震波横波分裂及波场特征分析99-119
• 4.1 横波分裂的机理99-101
• 4.2 裂缝介质中横波分裂波场特征分析101-114
• 4.2.1 横波分裂与震源类型的关系101-106
• 4.2.2 横波分裂与方位角的关系106-108
• 4.2.3 横波分裂与传播介质的关系108-110
• 4.2.4 横波分裂与介质分界面的关系110-112
• 4.2.5 横波分裂与观测系统的关系112-114
• 4.3 横波分裂后快慢横波的时间差与方位角的关系114-115
• 4.4 横波分裂后快慢横波的振幅和能量特征115-117
• 4.5 本章小结117-119
• 第五章 裂缝介质中地震波的速度各向异性119-145
• 5.1 三维TTI介质中地震波的相速度和群速度119-128
• 5.1.1 TTI介质的弹性矩阵120-122
• 5.1.2 TTI介质的相速度122-123
• 5.1.3 TTI介质的群速度123-128
• 5.2 裂缝介质中地震波相速度和群速度128-131
• 5.2.1 裂缝介质中地震波的相速度128-129
• 5.2.2 裂缝介质中地震波的群速度129-130
• 5.2.3 裂缝介质中地震波相速度的Thomsen参数表征130
• 5.2.4 裂缝介质中地震波群速度的Thomsen参数表征130-131
• 5.3 裂缝介质中相速度、群速度计算试例131-140
• 5.3.1 均匀各向同性介质中地震波的相速度、群速度计算与分析131-132
• 5.3.2 VTI介质中地震波的相速度、群速度计算与分析132-135
• 5.3.3 裂缝介质中地震波的相速度、群速度计算与分析135-140
• 5.4 各向异性参数对裂缝介质中相速度、群速度的影响分析140-143
• 5.5 本章小结143-145
• 第六章 裂缝介质中地震波的方位AVO分析145-165
• 6.1 不同形式的ZOPPERITZ方程近似式145-154
• 6.1.1 均匀半空间分界面上地震波的反射和透射145-146
• 6.1.2 Zopperitzs方程的近似公式146-151
• 6.1.3 VTI介质中的PP波反射系数近似式151-152
• 6.1.4 裂缝介质中的PP波反射公式152-154
• 6.2 裂缝介质中PP波反射系数的特征分析154-162
• 6.2.1 射角变化的裂缝介质PP波反射系数155-156
• 6.2.2 方位角变化的裂缝介质PP波反射系数156-157
• 6.2.3 各向异性参数对裂缝介质P波反射系数的影响分析157-162
• 6.3 裂缝介质中P波反射系数的正演模拟分析162-163
• 6.4 本章小结163-165
• 第七章 结论与展望165-167
• 攻读学位期间取得的研究成果167-168
• 参考文献168-177
• 致谢177

【参考文献】

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