散射波特征与非均匀地质体对应关系研究

论文摘要

随着油气勘探的不断深入,勘探对象已是复杂非均匀介质。根据散射理论,在非均匀介质中,当地质体的尺度与地震波长可以相比拟时,地震波遇到非均匀体将发生散射。不同尺度和不同组成的非均匀性会引起不同形式的地震波散射,因此,可以从散射现象来推断非均匀性的分布和性质。而非均匀性往往意味着更多的地质构造运动、油气和矿产资源的存在,所以研究复杂非均匀介质中的地震波散射理论具有广泛的实用价值。论文主要研究内容及结论如下:1.利用统计学方法描述了复杂非均匀介质,构造了二维随机介质模型以及二维随机-均匀介质模型,模型的自相关长度a,b分别描述了随机介质在水平x方向及深度z方向上非均匀异常的平均尺度,通过速度变化程度及速度标准差研究了自相关长度和地质体尺度之间的对应关系。2.通过有限差分法求解二维声波方程,实现了随机介质模型的正演模拟,从地震剖面中可以明显看到随机扰动产生的散射波;随着横向自相关长度的增大,剖面中散射同相轴逐渐变成反射同相轴;随着震源主频的增大,剖面中的同相轴变得细且短;对于随机-均匀介质,由于上层的随机扰动使得剖面的下层也出现散射波。3.抽取单道地震记录,可以看到,散射波分布于整个地震记录。不同横向自相关长度下三种地震波（直达波、散射波和反射波）振幅谱总体形态相近,直达波能量最强,由于散射波的影响直达波振幅谱随着横向尺度增加谱峰出现分叉;散射波能量次之,峰值跳动剧烈;反射波能量最弱,振幅谱出现多个峰值。4.提取了三种地震波时间域和频率域的地震属性,得出非均匀地质体尺度与地震属性的对应关系:当非均匀地质体尺度与波长相比拟或更小（a/λ≤1）时,三种地震波在时间域和频率域的属性参数值随地质体尺度的增大而增大;当地质体尺度比波长大及很大（a/λ>1）时,随地质体尺度的增大,直达波和反射波的属性参数值都降低,散射波的参数值呈增大趋势。5.利用相干技术分析了散射波同向轴的连续性,得到非均匀地质体尺度与相干值的对应关系:小尺度模型（a<1m,b<1m,a/λ<0.05）,随着地质体尺度的增大,相干值有增大的趋势,但增大幅度不明显;大尺度模型（a>1m,b>1m,a/λ>0.05）,相干值随着地质体尺度的增大而增大,且增大的趋势非常明显。

论文目录

• 摘要
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外关于本课题内容的研究概况
• 1.2.1 地震波散射的研究概况
• 1.2.2 随机介质研究概况
• 1.2.3 非均匀地质体散射波特征的研究概况
• 1.3 目前没有解决的问题
• 1.4 课题研究内容和主要创新点
• 1.4.1 课题研究内容
• 1.4.2 论文主要创新点
• 第二章 二维随机介质模型的建立与描述
• 2.1 随机介质的基本概念
• 2.2 建立随机介质模型的具体算法
• 2.3 本课题的模型设计
• 2.4 随机介质模型的描述及其特点
• 2.5 随机介质模型中速度变化及分布情况
• 2.6 非均匀地质体尺度与自相关长度对应关系研究
• 2.6.1 利用速度横向变化研究地质体尺度与自相关长度的对应关系
• 2.6.2 利用速度标准差研究地质体尺度与自相关长度的对应关系
• 2.7 本章小结
• 第三章 二维随机介质的正演模拟及其波场特征
• 3.1 正演模拟采用的方法
• 3.1.1 二阶有限差分法解二维声波方程
• 3.1.2 本文采用的差分程序
• 3.1.3 模型正演模拟采用的 Ricker 震源子波
• 3.2 随机介质模型的正演模拟
• 3.2.1 单层随机介质模型的正演模拟
• 3.2.2 双层随机介质模型的正演模拟
• 3.2.3 双层随机-均匀介质模型的正演模拟
• 3.3 随机介质模型的波场特征初步分析
• 3.3.1 单层随机介质波场特征
• 3.3.2 双层随机介质波场特征
• 3.3.3 双层随机-均匀介质波场特征
• 第四章 随机-均匀介质三种地震波特征和振幅谱特征
• 4.1 本章所用模型及其参数
• 4.2 时间域三种地震波的特征
• 4.3 频率域三种地震波的振幅谱
• 4.3.1 直达波振幅谱
• 4.3.2 散射波振幅谱
• 4.3.3 反射波振幅谱
• 4.4 频率域三种地震波的振幅谱特征
• 4.4.1 直达波振幅谱特征
• 4.4.2 散射波振幅谱特征
• 4.4.3 反射波振幅谱特征
• 4.5 三种地震波特征小结
• 第五章 随机-均匀介质提取地震属性及属性分析
• 5.1 本章所用模型及其参数
• 5.2 本章所用地震剖面及提取地震属性的实现过程
• 5.2.1 本章所用地震剖面
• 5.2.2 提取地震属性及图形显示的实现过程
• 5.3 时间域提取的地震属性
• 5.4 时间域非均匀地质体尺度与地震属性的对应关系研究
• 5.4.1 大尺度低背景速度模型提取地震属性
• 5.4.2 大尺度低背景速度模型地震属性分析
• 5.4.3 大尺度高背景速度模型提取地震属性
• 5.4.4 大尺度高背景速度模型地震属性分析
• 5.4.5 小尺度低背景速度模型提取地震属性
• 5.4.6 小尺度低背景速度模型地震属性分析
• 5.4.7 两种尺度模型时间域地震属性分析总结
• 5.5 频率域提取的地震属性
• 5.6 频率域非均匀地质体尺度与地震属性的对应关系研究
• 5.6.1 大尺度低背景速度模型提取地震属性
• 5.6.2 大尺度低背景速度模型地震属性分析
• 5.6.3 大尺度高背景速度模型提取地震属性
• 5.6.4 大尺度高背景速度模型地震属性分析
• 5.6.5 小尺度低背景速度模型提取地震属性
• 5.6.6 小尺度低背景速度模型地震属性分析
• 5.6.7 两种尺度模型频率域地震属性分析总结
• 第六章 随机-均匀介质的相干分析研究
• 6.1 相干技术的基本原理
• 6.2 本文采用的相干技术及具体实现过程
• 6.2.1 第三代相干技术基本原理
• 6.2.2 第三代相干技术实现过程
• 6.3 本章所用模型及其参数
• 6.4 纵向尺度固定随机-均匀介质的相干分析研究
• 6.5 纵向尺度改变随机-均匀介质的相干分析研究
• 6.5.1 纵向尺度改变低背景速度模型的相干分析研究
• 6.5.2 纵向尺度改变高背景速度模型的相干分析研究
• 6.6 随机-均匀介质相干分析研究小结
• 第七章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文