波阻抗剖面分析研究

波阻抗剖面技術(shù)是地震巖性勘探中的重要方法之一。它是將地震資料與測(cè)井資用線性正、反演技術(shù)求取地下地層的反射系數(shù)、波阻抗、擬速度等重要于波阻抗剖面可以提供眾多地下信息，故該方法已被地球物理學(xué)界所注自建的PDP－11－45機(jī)的波阻抗剖面系列，在合成記錄的研究中，提供的H一是一個(gè)成功的方法，達(dá)到了引進(jìn)的CYBER一720所做的合成記錄水平；在常型范疇內(nèi)實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間域中求取反射系數(shù)、相對(duì)波阻和絕對(duì)波阻的方法H－T0轉(zhuǎn)換方法和最佳反褶積算子求取法的成功，保證了地層反褶積取其誤差約為1％。這些試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)際處理是有意義的。為找油氣、和巖石性質(zhì)，有較大的實(shí)用價(jià)值。 2100433B

地震波阻抗反演是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的有效手段之一，波阻抗與含油氣儲(chǔ)層有很好的對(duì)應(yīng)性。

波阻抗反演實(shí)際上是從地震剖面上消除子波影響,留下反射系數(shù),再由反射系數(shù)計(jì)算出能反映地層物性變化的物理參數(shù)波阻抗。

波阻抗反演的方法很多，其中最常用的是廣義線性反演，該方法有較高的反演精度，但是在反演過(guò)程中，高頻噪聲對(duì)解病態(tài)方程組影響很大,即使加了正則化因子,也無(wú)法消除高頻噪聲的影響。

根據(jù)反射系數(shù)序列，并給定波阻抗初始值，利用遞推波阻抗的反演方法就可以算出相應(yīng)的波阻抗序列。該方法的核心是反演反子波，但是反演出反子波局部化特征并不理想，因?yàn)閮梢矶加姓袷?，并不是?biāo)準(zhǔn)的δ(t)函數(shù)，而是帶有剩余子波的δ(t)函數(shù)，其頻率過(guò)低，計(jì)算出的反射系數(shù)頻率也較低，相當(dāng)于帶有剩余子波的反射系數(shù)。遞推波阻抗的反演方法對(duì)誤差及初值 Z0 均十分敏感，穩(wěn)定性也差。可以用遞推波阻抗反演法反演出的波阻抗作為迭代反演波阻抗的初值。

因此，針對(duì)廣義線性反演，重點(diǎn)討論了迭代解方程的波阻抗算法、解方程的正則化方法、波阻抗反演中的分辨率、改善解的二次圓滑濾波、用于控制反演質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)量和均方差及波阻抗的約束反演等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題;針對(duì)遞推波阻抗的反演,重點(diǎn)討論了遞推波阻抗的反演方法、子波和反子波提取、誤差對(duì)提取反子波的影響等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。同時(shí)做了大量的模型試算。2100433B

1 波阻抗計(jì)算

對(duì)有一定預(yù)應(yīng)力的巖石進(jìn)行循環(huán)沖擊試驗(yàn)的裝置為自行研制的動(dòng)靜組合加載裝置。對(duì)于有軸壓時(shí)的沖擊過(guò)程中，桿件與試樣仍然滿足裝置賴以存在的一維應(yīng)力波傳輸理論。應(yīng)力波從一種介質(zhì)傳播到另一種波阻抗不同的介質(zhì)時(shí)，入射波在2 種介質(zhì)的界面處會(huì)產(chǎn)生反射波和透射波。由于其值比巖石的波阻抗大許多，認(rèn)為在整個(gè)沖擊過(guò)程中其大小保持恒定；

在整個(gè)沖擊過(guò)程中并不是每一瞬時(shí)的反射波或透射波都夾雜多次反射和透射波的影響，當(dāng)時(shí)，測(cè)試所得的反射波中沒(méi)有 2 次和更高次反射的影響。同理，在透射波采樣時(shí)間內(nèi)的區(qū)段，試驗(yàn)所得的透射波中也沒(méi)有夾雜多次透射波的影響。因此，可以利用SHPB 試驗(yàn)系統(tǒng)采集的入射波和反射波或透射波在各自采樣區(qū)段內(nèi)相對(duì)應(yīng)的值計(jì)算巖石的波阻抗。而其他時(shí)間區(qū)段的波阻抗不可由試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接計(jì)算。

2 計(jì)算波阻抗時(shí)計(jì)算式的選擇

在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，反射波和入射波是用入射桿上的同一個(gè)應(yīng)變片測(cè)量的，特別是有軸壓的沖擊試驗(yàn)時(shí)，反射波的起跳點(diǎn)受入射波的影響較大，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)和大小不易確定，極易引起誤判。而透射波不在這種情況，起跳點(diǎn)相對(duì)容易判斷，因此計(jì)算巖石的波阻抗較為理想。

由于巖石與彈性桿間的波阻抗大小不同，每一入射波經(jīng)過(guò)透反射后必有一反射波和透射波與之相對(duì)應(yīng)；沖擊過(guò)程中的不同時(shí)刻巖石所受的沖擊動(dòng)載大小不同，巖石試件內(nèi)部裂隙的閉合程度或擴(kuò)展程度亦不相同，即巖石試件具有不同波阻抗。換言之，在一次沖擊過(guò)程中，入射波和反射波或透射波與巖石的波阻抗一一對(duì)應(yīng)，不同時(shí)刻波阻抗的大小很可能不一樣，入射應(yīng)力大小、透射應(yīng)力大小和時(shí)間點(diǎn)3 個(gè)變量必須確定其中2 個(gè)不變。根據(jù)一維應(yīng)力波理論可知，在異型沖頭形狀、長(zhǎng)度和沖擊速度相同的前提下，在區(qū)間固定一時(shí)間點(diǎn)，則每次沖擊得到的理論上應(yīng)為定值，對(duì)照時(shí)間確定出對(duì)應(yīng)的透射波的值。具體選其中哪一個(gè)時(shí)間點(diǎn)視情況而定，它們之間的差別微乎其微。要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)同一巖石試件的循環(huán)沖擊過(guò)程的損傷進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)選擇同一時(shí)間點(diǎn)。

另外，利用聲波定義循環(huán)沖擊過(guò)程巖石的累積損傷，也是在沖擊載荷作用后測(cè)量巖石的波速值。本文的方法與此相似，每次測(cè)量（除第1 次）的值都是前1 次沖擊作用后巖石在壓密后的波阻抗值，這個(gè)值表征巖石在前1 次沖擊后內(nèi)部的累積損傷，因此，在測(cè)量程序上也與聲波定義損傷的一致 。