Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ В СЛОИСТОМ И
НЕОДНОРОДНОМ ПОЛУПРОСТРАНСТВАХ 10
-
Лучевой метод построения сейсмограмм 10
-
Использование методов конечных разностей и конечных элементов 16
-
Матричный метод расчета сейсмограмм для горизонтально-слоистой среды. 2.0
-
Подход Томсона-Хаскелла и его численная реализация 2.0
-
Учет горизонтальной неоднородности среды 0.7
1.4. Влияние неидеальной упругости среды на распростра
нение сейсмических волн 36
-
Эмпирический подход к учету неидеальной упругости 36
-
Теория затухания, основанная на физических закономерностях о сжимаемости и деформируемости сред АО
2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН В
ЛОКАЛЬНО-НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ 46
2.1. Распространение волн перпендикулярно к границам
вертикально-неоднородного полупространства . .46
-
Постановка задачи 46
-
Определение смещения на свободной границе.... 49
-
Выделение волн заданной кратности отражения
и преломления 55
стр. 2.1.4. Определение поля смещения-напряжения,
когда источник и приемник находятся на
разных границах 60
2.2. Распространение волн, возбужденных сосредоточенным
источником, в слоисто-неоднородном полупространстве..64
-
Постановка и решение задачи о нахождении волнового поля, рассеянного на горизонтальной неоднородности в слое Sk
-
Определение волнового поля, рассеянного на локальных невзаимодействующих неоднородностях 7^
-
Выделение кратных и обменных волн, рассеянных в неоднородных слоях 4.Q
-
Учет неидеальной упругости среды 86
-
Определение поля смещений на свободной границе, когда источник находится внутри полупространства &9
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГНОЗНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗАЛЕЖ НЕФТИ И
ГАЗА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ СЕЙСМОГРАММ 91
З.Г. Краткие сведения об основных сейсмических
показателях нефтегазоносности 95
-
Расчетные модели 95
-
Расчет сейсмограмм 105
-
Определение параметров частотно-зависимого
затухания 111
4. АЛГОРИТМЫ И -ПРОГРАММЫ І&Ь
4.Г. Программа расчета теоретических сейсмограмм на
свободной границе одномерного полупространства
с учетом волн всех кратностей 12.&
_ 4 -
стр. 4.2. Программа расчета теоретических сейсмограмм на свободной границе одномерного полупространства
с выделением волн заданной кратности *^
4.S. Программа расчета сейсмограмм на свободной
поверхности неоднородного полупространства 159
4.4. Программа определения коэффициентов затухания ik*
ЗАКЛЮЧЕНИЕ &Ь
ЛИТЕРАТУР А.' 152,
ПРИЛОЖЕНИЕ 168
Введение к работе
В настоящее время перед геофизической наукой стоят большие задачи по изучению верхней мантии и коры Земли. Решение этих задач невозможно без привлечения сейсмических методов отраженных волн и сейсмического просвечивания, без использования ЭВМ для получения конечных результатов.
Сложные интерференционные поля, регистрируемые при исследованиях литосферы, ставят перед геофизиками задачи более полного использования информации, содержащейся в сейсмических записях; повышения однозначности интерпретации сейсмограмм; получения данных о структуре и физических характеристиках горных пород и выявления на этой основе месторождений нефти и газа; прогнозирования состояния вещества в предполагаемых зонах очагов землетрясений.
Современные методы интерпретации волновых полей основаны на обработке сейсмограмм преломленно-отраженных волн с протяженными областями прослеживания, определении по ним плотностных, скоростных и геометрических характеристик слоев, а также детальной структуры земной коры - локальных неоднородностей, распределения тонкослоистых пачек, глинистости, пористости и коэффициентов затухания.
Надежность всех этих определений зависит от степени искажен-ности записей в результате наложения шумов, других случайных колебаний и интерферирующих с ними регулярных волн. При этом сложной проблемой является отделение однократно-отраженных волн на кровле и подошве пластов от межволнового фона, создаваемого интерференцией на переходных слоях.
Поскольку реальные сейсмические записи обычно интерпретируются с точки зрения существования в Земле протяженных границ, то можно предположить, что полученные до настоящего времени сейсмоло- гические и сейсморазведочные разрезы коры и верхней мантии содержат намного больше границ, чем их имеется в действительности, что существующие в литосфере сложные латеральные неоднородности (рифовые тела, геосинклиналии и антиклиналии, разломы и каверны), области помутнения и тонкослоистости изучаемой среды не отражены в этих моделях.
Сейсмические методы занимают видное место в проблеме прогноза землетрясений. Они используются для изучения глубинного строения и состояния среды в сейсмически активных зонах. Исследования обычно проводятся в региональном масштабе, а также в плане изучения строения отдельных очаговых зон. При этом применяется метод просвечивания, физическим обоснованием которого является прямая зависимость параметров регистрируемых сейсмограмм от физико-механических характеристик горных пород.
Привлечение к решению упомянутых задач математических методов описания сейсмических полей и расширение класса используемых волн является важным средством для достижения цели.
Следовательно, для расширения существующих знаний о строении верхней части Земли, углубления понимания происходящих там процессов и использования выявленных закономерностей при решении прикладных задач геофизики необходимо разработать методику разделения на реальных сейсмограммах регулярных волн, когерентно распростра- няющихся в слоистой среде, и поля рассеяний на ее локальных неод-нородностях; выделения волн заданных кратностей отражения и преломления, монотипных и обменных, объемных и поверхностных, учета влияния частотно-зависимого затухания на сейсмические записи.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка методики математического моделирования сейсмических волн, распространяющихся в горизонтально-слоистом вертикально- и локально-неоднородном полупространстве. В соответствии с поставленной целью в _ 7 -работе решаются следующие задачи:
Определения матричным методом поля смещения-напряжения, распространяющегося перпендикулярно к границам неидеально-упругого вертикально-неоднородного полупространства, когда источник и приемник заданы на разных глубинах с учетом теории затухания, основанной на физических закономерностях о сжимаемости горных пород, и с выделением волн заданных кратностей отражения и преломления на сейсмограммах.
Определения поля смещения на свободной границе горизонтально-слоистого неидеально-упругого полупространства с локальными неод-нородностями в случае решения двумерной задачи, когда импульсный источник находится на одной из границу с выделением рассеяний нужной кратности, монотипных и обменных, однородных и неоднородных волн.
Изучения влияния изменения физических свойств пластов на параметры отраженных волн на основе разработанной методики численного моделирования сейсмических волн.
Разработка алгоритмов и программ для реализации на ЭВМ методик, упомянутых в первом и втором пунктах.
На основе проведенных исследований предложены новые алгоритмы расчета теоретических сейсмограмм на свободной границе неидеально-упругого одномерного и двумерного неоднородного полупространств. Впервые разработана "Методика /алгоритм/ расчета синтетических сейсмограмм на свободной границе неидеально-упругого горизонтально-неоднородного полупространства и количественной оценки частотно-зависимого затухания на параметры отраженных волн для решения задач геолого-геофизического прогнозирования". Предложенные алгоритмы и программы являются оптимальными по быстродействию, использованию памяти ЭВМ, при их помощи можно эффективно анализировать волновую картину, полученную по данным сейсмологии и сейсморазведки, и поэ- тому они могут быть использованы на предприятиях Министерства геологии СССР для оперативной интерпретации данных сейсморазведки с целью поиска неструктурных ловушек нефти и газа, интерпретации результатов сейсмического просвечивания Земли в проблеме выявления очагов готовящихся катастрофических землетрясений.
Диссертационная работа выполнена в рамках научных исследований по темам: а/ "Разработать методику оценки коллекторских параметров отложений по данным сейсморазведки и выдать рекомендации экспедициям Мингаз-прома и Мингео УССР по ее использованию" (.№ гос. регистр. 8I00I643); б/ "Разработка теоретико-экспериментальных методов исследования физических полей и структуры земной коры Карпатского региона" (№ гос. регистр. 80012646); в/ "Разработка и совершенствование электромагнитных и сейсмоакус-тических методов прогнозирования геологических разрезов и залежей полезных ископаемых" (№ гос. регистр. 80012645); а также по хоздоговорам с Западно-украинской геофизической разведывательной экспедицией треста "Укргеофизразведка" Министерства геологии УССР.
Предложенные автором методика и комплекс программ: I/ для расчета теоретических сейсмограмм на свободной границе од-номерного неидеально-упругого вертикально-неоднородного полупространства, когда на свободной границе задается импульсный источник давления;
2/ для вычисления параметров поглощения по рассчитанным сейсмическим отражениям известными методами; внедрены на предприятиях КГО УкрНИГРИ МингеоУССР.
По теме диссертации опубликовано 10 работ. Основные результаты диссертационной работы докладывались на IX Всесоюзной акустической конференции (Москва, 1977), на У Всесоюзном совещании по физи- ческим свойствам горных пород при высоких термодинамических параметрах (Баку, 1978), на республиканском семинаре по сейсмическим методам поиска и разведки полезных ископаемых (Киев, 1978), на Всесоюзной конференции молодых ученых по традиционным и новым вопросам сейсмологии и сейсмостойкого строительства (Душанбе, 1978), на УІІІ Всесоюзном симпозиуме по дифракции и распространению волн (Львов, 1981), на Всесоюзной научно-теоретической конференции ученых-геологов "Абдуллаевские чтения" (Ташкент, 1982), а также на ІІІ-УІІДХ конференциях молодых ученых Института прикладных проблем механики и математики АН УССР (1976-1980, 1982).
Диссертационная работа выполнена в период обучения автора в заочной аспирантуре. Института прикладных проблем механики и математики АН УССР (1978-1982 г.г.).
