多测线变偏移距VSP地震各向异性反演

田鑫; 洪启宇; 郑需要

doi:10.11939/jass.2015.02.007

多测线变偏移距VSP地震各向异性反演

中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所

基金项目: 国家自然科学基金(41090292)资助.

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通讯作者:
郑需要, e-mail: xuyaozheng@aliyun.com

中图分类号: P315.3⁺1
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出版历程
- 收稿日期: 2014-10-31
- 修回日期: 2015-01-08
- 发布日期: 2015-02-28

Seismic anisotropic inversion of multiple walkaway VSPs

Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China

摘要

摘要: 本文从一般弱各向异性介质参数反演中得到了使用两条相互正交的变偏VSP测线计算弱各向异性(WA)参数的反演公式. 如果仅仅使用qP波，则可以确定9个独立的WA参数，这9个WA参数可以完全地描述井中接收点在两个剖面内介质的各向异性性质. 通过对走时曲线进行最小二乘条件下的三次样条光滑，可以获得慢度矢量的垂直分量和水平分量. 如果介质是横向非均匀介质，则水平分量仅仅被用作反演时的约束条件. 为了获得偏振矢量，本文引入质心计算方法，该方法计算简单、稳定，而且不存在解的奇异问题. 在寻找与一般各向异性介质最接近的高对称性正交各向异性介质和TTI各向异性介质时，使用qP波各向异性坐标变换方法和最小二乘求解方法，得到了与一般各向异性介质最接近的正交各向异性和TTI各向异性参数及其对称轴方向参数的计算公式. 使用这些方法，对瓜哇海地区布设的两条相互正交的变偏VSP测线数据进行各向异性反演，获得了井中10个接收点处介质的WA参数. 数值计算和实际资料反演表明，本文所使用的反演方法能够准确地得到VSP井中接收点处介质的WA参数，这是地震勘探中研究地壳介质各向异性性质最直接和最可靠的方法.
- 变偏VSP /
- 地震各向异性 /
- 慢度矢量 /
- 偏振矢量 /
- 反演
Abstract: Inversion formulae for two orthogonal walkaway VSPs are derived from the general weak anisotropic (WA) inversion formulae. Nine independent WA parameters can be determined if only qP wave is used. These nine WA parameters completely describe the anisotropic property of the medium at or near the receivers in the two profiles. The vertical and horizontal components of slowness vector are obtained by using the cubic spline smoothing function on the condition of least squares. If the medium is laterally inhomogeneous, the horizontal component of the slowness vector can be taken as a constrain condition. A method for calculating mass center is introduced to obtain polarization vector, which is simple, stable and no singular problem. Coordinate transform and least squares method are combined to get the WA parameters for orthorhombic medium and laterally homogeneous isotropic medium with tilted vertical symmetry axis (TTI) which are mostly close to the general anisotropic medium. Two walkaway VSP data from Java Sea are inverted and nine WA parameters at each receiver are obtained. Inversion results from theoretical and real data indicate that the method can be used to determine the anisotropic properties at each receiver in the walkaway VSP measurements. The method is often taken as the most direct and reliable one in the determination of anisotropic parameters in exploration seismology.
- walkaway VSP /
- seismic anisotropy /
- slowness vector /
- polarization vector /
- inversion

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图 1 10个接收点所在深度处的介质各向异性相速度分布曲线绿色和黑色曲线分别表示测线1和测线2的相速度分布，红色和蓝色曲线分别表示测线1和测线2与一般各向异性最接近的TTI介质的相速度分布

Figure 1. Phase velocity distribution of qP wave at ten receivers with different depth for line 1(green) and line 2(black)obtained by inversion in general anisotropic medium. Red curve represents phase velocity for line 1 and blue curve for line 2 corresponding to TTI model. The depth of ten receivers is 3.00，3.01，3.02，…，3.09 km in order

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表 1 使用一般各向异性介质反演得到的WA参数

Table 1 WA parameters obtained by inversion based on the general anisotropic medium

接收点	参考速度/(km·s^-1)	ε_x	ε_y	ε_z	δ_x	δ_y	ε₁₅	ε₂₄	ε₃₄	ε₃₅
1	4.484	0.006	0.017	-0.066	0.006	-0.045	0.001	-0.064	0.031	-0.019
2	4.553	-0.003	0.010	-0.060	0.043	0.031	-0.017	-0.038	-0.006	-0.003
3	4.436	0.047	0.040	-0.044	-0.065	-0.098	0.021	-0.051	-0.012	-0.050
4	4.625	-0.008	-0.055	-0.082	0.106	0.119	-0.015	-0.033	-0.020	-0.001
5	4.766	-0.017	0.021	-0.082	0.088	0.029	0.010	-0.063	0.017	-0.079
6	4.890	-0.006	-0.019	0.012	-0.028	0.035	0.058	-0.027	-0.020	-0.090
7	4.906	-0.019	-0.025	-0.005	0.078	0.056	0.032	-0.003	-0.049	-0.068
8	4.897	-0.015	-0.006	-0.034	0.071	0.097	0.019	-0.030	-0.012	-0.053
9	5.026	-0.023	-0.023	-0.021	0.311	0.248	0.050	-0.032	-0.005	-0.096
10	4.906	-0.031	-0.012	0.006	0.024	0.162	0.028	-0.013	-0.042	-0.058

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表 2 TTI介质的各向异性参数和对称轴方向

Table 2 WA parameters and symmetry direction parameters of TTI media

接收点	参考速度/(km·s^-1)	ε_z	ε_x	δ_x	φ/°	θ/°
1	4.484	-0.061	0.023	-0.080	66	15
2	4.553	-0.061	0.014	-0.005	62	15
3	4.436	-0.057	0.046	-0.068	72	19
4	4.625	-0.421	-0.082	0.393	49	91
5	4.766	-0.100	0.009	0.064	12	16
6	4.890	0.092	0.042	-0.262	29	72
7	4.906	0.177	0.044	-0.296	41	67
8	4.897	0.021	0.027	-0.171	23	57
9	5.026	0.327	0.083	-0.444	42	59
10	4.906	0.123	-0.001	-0.138	56	138

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参考文献(11)

施引文献(6)

期刊类型引用(3)

1.	余跃玉. 时间分数阶粘弹性方程的一种新的数值解法. 安徽大学学报(自然科学版). 2023(05): 1-7 . 百度学术
2.	陈占国，曾昭翰，杨心超. 基于VSP数据的任意弱各向异性参数反演方法. 石油地球物理勘探. 2022(02): 311-319+243 . 百度学术
3.	赵邦六，董世泰，曾忠. 井中地震技术的昨天、今天和明天——井中地震技术发展及应用展望. 石油地球物理勘探. 2017(05): 1112-1123+884 . 百度学术