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TTI介质弹性波反射透射特征研究

作　者: 司芗
导　师: 吴国忱
学　校:
专　业: 固体地球物理
关键词: TTI介质地震波传播三维拟Zoeppritz方程裂隙等效介质最优化AVO分析
分类号: P631.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

平面弹性波在弹性分界面上的反射和透射理论是地震勘探的理论基础，反射系数研究的一个重要应用是振幅随偏移距变化（AVO）的分析。传统的AVO分析是基于各向同性反射系数进行的，如果界面两侧任意一侧存在各向异性时，传统的AVO分析就会出现畸变，因此研究各向异性介质中的反射透射问题是具有重要意义的。本文从平面波理论出发，推导了TTI介质qP波入射的三维精确拟Zoeppritz方程，研究了TTI介质方位AVO特征；建立了倾斜裂隙介质PP波反射系数公式，分析了倾斜裂隙参数对其PP波反射系数的影响；根据最小二乘法实现TTI介质最优化AVO分析。在方位TTI介质中，P-SV波和SH波是耦合在一起的，这使得TTI介质中水平分界面处的能量分配问题变得复杂。本文以TTI介质三维地震波传播理论为基础，通过对由入射波产生的六种波的研究，建立了TTI介质qP波入射的三维精确拟Zoeppritz方程。基于该方程研究了TTI介质方位AVO特征。地震波在裂隙岩石中的传播相当于在均匀弹性各向异性介质中的传播。本文基于Hudson等效理论，推导了裂隙等效TTI介质PP波反射系数公式，该公式直观地建立了反射系数与裂隙参数之间的关系。基于该公式研究了裂隙等效TTI介质PP波反射系数对裂隙充填物和裂隙密度的敏感性，并对其随裂隙倾角的变化情况进行了研究和总结。本文根据VTI、HTI和TTI介质对称轴方向在空间位置中关系，将TTI介质对称轴方向分解到水平方向和垂直方向。TTI介质中的PP波反射系数公式用VTI介质中的PP波反射系数公式和HTI介质中的PP波反射系公式数线性表示。为了简便，讨论TTI介质二维近似反射系数公式，针对某一典型的地质模型，对其进行最优化AVO分析。为了验证所推导的TTI介质中反射透射系数公式的正确性与适用性，本文从正演的角度出发，分别针对各向同性介质、VTI、HTI和TTI介质所组成的三层模型，采用单边放炮连续观测系统，并对得到的共炮点记录进行球面扩散补偿，从多个共炮点道集中抽取地下一点的共中心点道集，按照最大绝对值振幅提取界面处的反射振幅值，与利用文中推导的反射系数公式计算求得的反射系数进行对比分析表明二者之间吻合较好，误差较小，可以验证所推导的反射系数公式的准确性和可靠性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 各向异性介质的研究意义  10
  1.2 地震各向异性的成因  10-11
  1.3 TTI 介质反射透射问题的研究意义  11-12
  1.4 地震各向异性的国内外研究状况  12-13
  1.5 本文的主要内容  13-15
第二章各向异性介质 AVO 相关的基本理论  15-33
  2.1 地震各向异性的基本概念  15-20
    2.1.1 各向异性介质的分类及其弹性矩阵  15-17
    2.1.2 常见的地球各向异性介质类型  17-19
    2.1.3 表征 TI 介质的 Thomsen 参数  19-20
  2.2 各向异性介质中的弹性波波动方程  20-23
  2.3 各向异性介质弹性波 Christoffel 方程  23-27
    2.3.1 Christoffel 方程  23-25
    2.3.2 求解 Christoffel 方程  25-26
    2.3.3 各向异性介质弹性波群速度计算方程  26-27
  2.4 各向同性介质中的反射透射问题  27-33
    2.4.1 各向同性介质中的波函数  27-29
    2.4.2 边界条件及精确散射公式  29-33
第三章 TTI 介质中 qP 波入射的方位 AVO  33-48
  3.1 TTI 介质的弹性矩阵  33-34
  3.2 TTI 介质弹性波传播特征  34-36
  3.3 TTI 介质 qP 波入射三维 Zoeppritz 方程  36-47
    3.3.1 qP 波入射产生的六种波的波函数  36-37
    3.3.2 位移连续和应力连续  37-39
    3.3.3 qP 波入射在弹性介质分界面上的反射和透射  39-43
    3.3.4 数值示例  43-47
  3.4 小结  47-48
第四章裂隙等效 TTI 介质 qP 波反射特征研究  48-60
  4.1 裂隙等效的基本理论  48-50
    4.1.1 裂隙等效的基本概念  48-49
    4.1.2 Hudson 裂隙等效理论  49-50
  4.2 倾斜裂隙等效介质近似反射系数  50-52
    4.2.1 裂隙参数表征的各向异性参数  50
    4.2.2 倾斜裂隙等效 TTI 介质近似反射系数  50-52
  4.3 裂隙介质模型PP波反射特征  52-58
    4.3.1 裂隙层 PP 波反射系数随裂隙充填物的变化  52-55
    4.3.2 裂隙层 PP 波反射系数随裂隙密度的变化  55-58
  4.4 小结  58-60
第五章 TTI 介质最优化 AVO 分析  60-73
  5.1 TTI 介质最优化 AVO 分析思路  60-63
    5.1.1 TTI 介质 PP 波反射系数  61-62
    5.1.2 系数的求取  62-63
  5.2 某一典型地质类型的 PP 波反射系数的优化  63-72
    5.2.1 优化系数的求取  63-64
    5.2.2 精度分析  64-72
  5.3 小结  72-73
第六章 TTI 介质地震反射振幅特征  73-84
  6.1 模型正演模拟  73-77
    6.1.1 模型建立  74-75
    6.1.2 共炮点地震记录  75-77
    6.1.3 球面扩散补偿  77
  6.2 共中心点地震道集中的反射振幅  77-83
    6.2.1 ISO/TI/ISO 介质模型的共中心点道集中的反射振幅  78-80
    6.2.2 TI/TI/ISO 介质模型的共中心点道集中的反射振幅  80-83
  6.3 小结  83-84
结论和认识  84-86
参考文献  86-92
攻读硕士学位期间取得的学术成果  92-93
致谢  93-94

TTI介质弹性波反射透射特征研究

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