【摘要】：本文主要研究了兩均勻半空間聲學(xué)介質(zhì)和彈性介質(zhì)中球面縱波反射系數(shù)的頻變特征,并對其應(yīng)用進行了探討分析。研究發(fā)現(xiàn)球面聲波反射系數(shù)發(fā)生頻變的前提條件是上下層介質(zhì)速度存在差異,而球面彈性波PP反射系數(shù)的頻變不受此條件限制。球面波(聲波和彈性PP波)反射系數(shù)隨介質(zhì)參數(shù)的變化展現(xiàn)出復(fù)雜的頻變規(guī)律,根據(jù)上下層介質(zhì)縱波速度的大小關(guān)系和平面波反射系數(shù)的符號,歸納總結(jié)了球面波反射系數(shù)的頻變特征。一般地,球面波反射系數(shù)在低頻時與平面波反射系數(shù)有很大的差異,且隨頻率增加在高頻時趨近于對應(yīng)的平面波反射系數(shù)。特別地,當平面波反射系數(shù)為零時,球面波反射系數(shù)的幅值和相位在低頻時都不為零,隨著頻率增大幅值逐漸趨近于零,而相位則在高頻時趨近于90°或-90°,這意味著此時球面反射波與入射波有很大的波形差異�；谇蛎媛暡ǚ瓷湎禂�(shù)的準確積分表達式,推導(dǎo)了當KR(K為波數(shù),R為傳播距離)趨于零時的球面聲波反射系數(shù)極限值,其為(m-1)/(m+1),m為下層介質(zhì)與上層介質(zhì)的密度比,這在目前的文獻中尚未報道。通過對復(fù)平面上不同KR的球面聲波反射系數(shù)進行曲線擬合,發(fā)現(xiàn)反射系數(shù)的實部和虛部位于同一個橢圓上�；诖送茖�(dǎo)了一個高精度的球面反射聲波的解析表達式,此表達式對遠場、近場、高頻和低頻都是適用的,在精度上優(yōu)于目前常用的球面反射波的漸近或近似表達式,該式適用于臨界角之前的小角度�？紤]到當KR趨于無窮大時,球面聲波反射系數(shù)趨于對應(yīng)的平面波反射系數(shù)。因此,推導(dǎo)的解析式建立了從零頻到無窮大頻率的聯(lián)系,描述了球面波由低頻近距到高頻遠距漸近平面波的物理過程,這豐富了對地震波傳播規(guī)律的認識。最后對球面波反射特征的應(yīng)用做了分析。首先研究了四類AVO模型的球面波AVO特征,發(fā)現(xiàn)對第一、二類AVO模型,球面波反射系數(shù)與平面波反射系數(shù)在臨界角附近和低頻時存在很大的差異;對于第三、四類AVO模型,球面波反射系數(shù)與平面波反射系數(shù)僅在頻率很低時才有相對大的差異;以第一類AVO模型為例,對臨界角前中小入射角度的低頻球面反射波數(shù)據(jù),采用常規(guī)的AVO反演方法對彈性參數(shù)估計產(chǎn)生了很大的誤差,尤其是對密度的反演結(jié)果很差。這表明即使對于小入射角度或中等入射角度,球面波的低頻頻變效應(yīng)都不可以忽略。另外,球面波反射系數(shù)的頻變特征與吸收衰減造成的頻變本質(zhì)上是不同的,反射系數(shù)頻變對常規(guī)的Q估計方法有很大的影響,尤其對低頻和近地表數(shù)據(jù),更精確的Q估計需要考慮反射系數(shù)頻變。最后,基于KR趨于零時的極限值只與介質(zhì)的密度比有關(guān),并結(jié)合球面聲波反射系數(shù)的橢圓擬合,提出了利用低頻信息進行密度反演的新方法,數(shù)值試驗結(jié)果證明了利用該方法進行密度反演的可行性。研究表明當采集到地震波的低頻成分時,可以利用其更準確地反演介質(zhì)的密度信息。
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【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.4

【參考文獻】

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本文編號：2413190