基于地震波衰减理论的地层吸收参数提取方法研究

论文摘要

随着我国油气勘探、开发工作的不断发展,地震勘探重点由原来的构造油气藏向岩性油气藏、隐蔽油气藏转移,非均匀粘弹性介质中的地震波衰减也因此成为近年来研究的热点。尤其是在隐蔽岩性天然气藏的预测中,地层吸收参数被认为是最为敏感、可靠的依据之一。因此,研究、估算和补偿地下介质对地震波的吸收不仅对叠前地震资料处理、提高地震成像精度、合理解释AVO效应和正确反演介质物理属性等是极其重要的,而且近几年来,地层吸收参数作为一个地层固有属性在预测岩性、油气藏的位置和范围方面具有更重要的意义。根据目前地震波衰减理论的研究现状及发展方向,结合实际生产中天然气藏预测技术的需要,论文在对地震波衰减特征进行数值模拟分析的基础上开展了地层吸收参数提取方法的研究。首先,在研究讨论了粘弹性介质基本理论的基础上,分别采用交错网格高阶有限差分法与单程波数值模拟方法进行了粘弹性介质的地震波传播数值模拟,从不同角度分析了粘弹性介质中地震波传播特征,总结了地震波各种传播特征随着地层吸收影响的变化规律;其次,利用目前较为先进的谱分解技术（S变换）推导了地震波传播方程在S域的能量密度函数,并且在S域分析得到了地震波能量、频率等信息变化与Q值之间的对应关系,从而结合前面数值模拟得到的结论规律,在时频域提出了三种不同的地层吸收参数提取方法,并在此基础上给出了地层吸收综合参数的概念;此外,为了从视衰减中分离出地层的固有衰减属性,论文还探索性的研究了利用基于贝叶斯理论的非线性波形反演来进行Q值反演的方法,以及在AVO响应分析中加入Q值的影响因素,进行AVO-Q分析,得到了初步的认识成果。最后,将上述的各种方法在模型数据和东部某油田中深层天然气藏勘探中做了检验和应用。应用效果表明,文中讨论的地层吸收参数提取方法是可行和有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 论文的研究目的与意义
• 1.2 地震波衰减机理的研究现状
• 1.3 衰减介质的地震波正演模拟方法概述
• 1.4 地层吸收参数的提取方法概述
• 1.5 论文研究主要内容
• 第二章 粘弹性介质地震波理论
• 2.1 粘弹性介质概述
• 2.2 线性粘弹性介质的基本模型
• 2.2.1 Kelvin-Voigt模型
• 2.2.2 Maxwell模型
• 2.2.3 标准线性体固体模型
• 2.3 线性粘弹性介质模型物理特征
• 2.3.1 Maxwell模型
• 2.3.2 Kelvin-Voigt模型
• 2.3.3 Zener或者标准线性固体模型
• 2.4 线性粘弹性模型地震波传播方程
• 第三章 粘弹性介质地震波数值模拟研究
• 3.1 地震波数值模拟概述
• 3.2 交错网格高阶有限差分数值模拟
• 3.2.1 交错网格高阶有限差分算法
• 3.2.2 数值模拟试验
• 3.3 单程波法数值模拟
• 3.3.1 单程波法数值模拟算法
• 3.3.2 地层吸收对地震分辨能力的影响分析
• 3.3.3 地层吸收对地震波传播特征的影响分析
• 第四章 基于S变换地层吸收参数提取方法研究
• 4.1 岩石的吸收衰减参数
• 4.2 S-变换谱分解技术
• 4.2.1 S变换公式
• 4.2.2 S变换的性质
• 4.2.3 S变换和傅氏变换、小波变换的关系
• 4.2.4 S正反变换的离散形式及其实现
• 4.3 S域的地震波能量函数
• 4.3.1 能量分布函数
• 4.3.2 品质因子和峰值频率
• 4.3.3 品质因子和中心频率
• 4.4 时频域改进的地层吸收参数提取方法
• 4.4.1 利用峰值频率估算Q值
• 4.4.2 时频谱的等效吸收属性
• 4.4.3 区域异常吸收属性
• 4.5 地层吸收特征综合参数的提取
• 4.5.1 主成分分析的基本原理
• 4.5.2 综合参数的提取
• 第五章 地层Q值反演方法研究探索
• 5.1 基于贝叶斯理论的Q值反演方法
• 5.1.1 贝叶斯参数估计理论
• 5.1.2 建立反演方程
• 5.1.3 模型试算
• 5.2 Q值对AVO的影响分析
• 5.2.1 研究带衰减P-P反射的半空间介质模型描述
• 5.2.2 含Q值的反射系数及AVO影响
• 5.2.3 四类AVO分析
• 第六章 模型与实例分析
• 6.1 模型试算
• 6.2 实际资料应用
• 6.2.1 实例一
• 6.2.2 实例二
• 6.2.3 实例三
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢