物探新方法新技术之六：AVO技术(AmplitudeVariationwithOff)

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1、物探新方法新技术6AVO技术AVO技术是利用反射系数随入射角变化的原理，在叠前道集上分析振幅随偏移距变化的规律，估求岩石的弹性参数、研究岩性、检测油气的重要技术。AVO是振幅随偏移距变化(AmplitudeVariationwithOffset)的英文缩写或振幅与随偏移距关系(AmplitudeVersusOffset)的英文缩写，AVA是振幅随入射角变化(AmplitudeVariationwithIncidentAngle)的英文缩写。在地震勘探中，共中心点道集记录的偏移距可以等价地用入射角表示，故AVO与AVA等价。该技

2、术自20世纪80年代提出以来，在油气勘探中不断发展，并得到迅速推广和广泛应用。尤其是在天然气勘探中指导寻找天然气藏发挥了重要作用，对提高天然气勘探成功率受到了很好的效果。从近几年的技术发展情况看，P波方位AVO已作为一种预测油气藏各向异性的有效方法而受到青睐。6.1AVO技术的理论基础根据地震波动力学中反射和透射的相关理论，反射系数(或振幅)随入射角的变化与分界面两侧介质的地质参数有关。这一事实包含两层意思：一是不同的岩性参数组合，反射系数(或振幅)随入射角变化的特性不同，称为AVO正演方法；二是反射系数(或振幅)随入射角变化

3、本身隐含了岩性参数的信息，利用AVO关系可以反演岩石的密度、纵波速度和横波速度，称为AVO反演方法。6.1.1Zoeppritz方程AVO技术的理论基础就是Zoeppritz方程及其简化的思路。设有两层水平各向同性介质，当地震纵波非垂直入射(即非零偏移距)时，在弹性分界面上会产生反射纵波、反射横波、透射纵波和透射横波，见图6—1。各种波型之间的运动学关系服从斯奈尔定理(6-1)98物探新方法新技术图6—1入射波、反射波和透射波的关系式中、——纵波、横波的反射角；、——纵波、横波的透射角；、——反射界面上下介质的纵波速度；、——

4、反射界面上下介质的横波速度。在这种情况下，反射系数的变化与偏移距的变化(或者说与入射角的变化)有关，计算反射系数需要解一个四阶线性矩阵，即Zoeppritz方程(6-2)式中、——纵波、横波的反射系数；、——纵波、横波的透射系数；、——反射界面上下介质的密度。(6-2)式揭示了反射系数(影响反射波振幅的主要因素)与入射角及界面两侧介质的物理性质之间的关系。当入射角为零(即零偏移距)时，按照斯奈尔定理，98物探新方法新技术解Zoeppritz方程得(6-3)用Zoeppritz方程计算出的反射系数，与实际观测反射波振幅是有差别的

5、，主要原因是：(1)Zoeppritz方程描述的是平面波，实际观测的是球面波；(2)Zoeppritz方程给出的是波沿传播方向的反射系数，这与观测所得反射系数不同；(3)Zoeppritz方程给出的是两个半无限空间界面的反射(非层状介质)，不存在各个界面反射子波的相互干涉；(4)在Zoeppritz方程中，振幅是在不考虑诸如透射损失、衰减、球面发散、检波器的方向特性等影响因素下的反射系数的测量值。由此可见，基于Zoeppritz方程所求的反射系数的解，不可能作为精确的地震响应，只能是一种近似。Zoeppritz方程可以预测任意

6、岩性组合时振幅的变化，但对AVO分析来说，只对以下三种情况感兴趣：(1)若波阻抗和(或)值通过界面时同时减小，或者是同时增大(相同方向变化)，则反射系数随入射角增加而增加，见图6—2(a)；(2)若波阻抗和(或)值通过界面时，一个减小，而另一个增大(不同方向变化)，则反射系数随入射角增加而减小，见图6—2(b)；(3)若泊松比通过界面时保持不变，则反射系数变化很小，可近似认为几乎保持不变，见图6—2(c)。98物探新方法新技术图6—2AVO响应(纵坐标为反射系数，横坐标为入射角)6.1.2Zoeppritz方程的近似方程求解Z

7、oeppritz方程是非常复杂的，并且难以给出清楚的物理概念。因此，人们提出了不同形式的近似方程，使其更加容易理解，有较明显的物理意义。这些近似方程也就成为当前AVO分析的基础表达式。1．Aki和Rechards(1980)的近似方程在大多数情况下，认为相邻两层介质的弹性参数变化较小，即、、和其它值相比为小值，所以可略去它们的高次项，纵波的反射系数近似为(6-4)其中、和分别为反射界面两侧介质纵波速度、横波速度和密度的平均值，即、和分别为反射界面两侧介质纵波速度、横波速度和密度的差值，即98物探新方法新技术为纵波入射角与纵波透

8、射角的平均值，即(6-4)式说明纵波反射系数除了与纵波速度、密度有关外，还与入射角、透射角和横波速度(泊松比)有关。因此，在叠前CDP道集中，非零炮检距地震道的反射系数(或反射振幅)就包含了横波的信息，故AVO属性中包含了横波与泊松比的信息。使用AVO特征相当于纵、横波联合解