简介
中国石油大学（华东）印兴耀教授等提出了一种针对强VTI介质的反射透射系数近似方法，推导出由弹性参数与各向异性参数直接表征的VTI介质反射透射系数一阶近似, 避免了弱各向异性假设。相关成果发表在《中国科学：地球科学》2024年第12期。
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各向异性是地下岩石普遍存在的一种性质，通常指地震波在岩石中传播时，其传播速度、偏振方向等物理性质在不同方向上存在差异。根据这种差异大小，目前在研究中通常将介质各向异性分为弱和强各向异性。研究表明，地下大部分岩石均表现为弱各向异性，而页岩则不同，可能表现出较强的各向异性特征，且主要以具有水平对称轴的横向各向同性（VTI）性质为主。
地震反射与透射响应能够描述地震波在岩石中的传播特征和能量分布，是利用地震数据了解地下岩石性质的理论基础。常规反射与透射响应研究方法主要基于弱各向异性理论，在具有较强各向异性特征的页岩储层中难以适用。针对这一问题，中国石油大学（华东）印兴耀教授等提出了一种适用于强VTI介质的弱反差反射与透射系数解析方法。成果发表在《中国科学：地球科学》2024年第12期。
地震波在地下岩石中的反射与透射响应特征极为复杂，且受各向异性的影响明显，特别是在岩石各向异性较强的情况下。为了简化地震反射与透射响应的解析过程，常采用一些合理的假设条件，包括弱各向异性、弱反差等。这些假设有助于降低地震响应特征的非线性与复杂程度，进而提高其在地震资料实际解释中的适用性。其中，弱各向异性假设是研究各向异性介质反射与透射系数的常用方法，如Rüger近似，但不适用于强各向异性介质。弱反差方法则基于反射界面两侧岩石性质差异较小的假设，常用于各向同性介质的反射与透射系数研究，如Aki近似。本文将弱反差方法应用到各向异性介质，研究了VTI介质相速度和偏振矢量的弱反差近似方法，推导出适用于强VTI介质的弱反差反射透射系数。
四类典型界面和实际资料上的测试表明，提出的方法有效拓展了VTI介质反射与透射系数适用的各向异性强度范围。图1为其中一组弱、强VTI介质典型界面上的反射系数测试结果，与常规Rüger近似相比，提出的弱反差反射系数在大角度处的精度更高。
图1 弱、强VTI介质典型界面上的反射系数
(a)和(b)分别表示弱VTI介质和强VTI介质的PP波反射系数，黑线为反射系数精确值，灰线和绿线分别为Rüger近似和本文近似
将提出的强VTI介质反射与透射系数直接应用于页岩储层仍具有局限性，原因在于页岩普遍具有低速低密的特性，易形成较强的反射界面，在一定程度上限制了弱反差假设的适用性。正如图1中黑线与绿线仍存在偏差，这是由于围岩与页岩储层之间速度和密度差异较大所致。为了克服这一问题，本文引入了各向同性二次项，旨在弥补弱反差假设在速度和密度对比度较强界面上的不足。图2为展示了利用二次项改进后的反射系数测试结果，可以看出，改进后的反射系数与精确值吻合更好。
图2 弱、强VTI介质典型界面上的二次反射系数
(a)和(b)表示弱、强VTI介质的PP波反射系数，红线表示利用二次项改进的反射系数
在某页岩储层的实际测井数据中对提出的强VTI介质弱反差反射系数进行了测试，并通过设计相关参数的低频和均值两组先验模型，研究了提出的反射系数的不确定性。如图3所示，提出的反射系数合成的地震记录与精确值在大角度处吻合较好，尤其是利用低频先验模型(图3a)。经计算，相对误差小于5%，证明了提出的反射系数在页岩储层中的适用性。
图3 实际井模型的合成地震记录
(a)和(b)分别为低频模型和均值模型合成的地震记录，黑线、蓝线和红线分别为精确方程、Rüger近似及提出的反射系数合成的地震记录
本文提出的一种针对强VTI介质的弱反差反射透射系数解析方法，既有科学意义，又有实际应用价值，有助于充分挖掘强各向异性介质的远偏移距信息，提高油气储层的地震资料处理和解释精度。
文章出版信息
中文版: 印兴耀,杨亚明, 梁锴, 李坤. 2024. 强VTI介质中弱反差界面上的反射与透射系数. 中国科学: 地球科学, 54(12): 3962–3986
英文版: Yin X, Yang Y, Liang K, Li K. 2024. Reflectionand transmission coefficient approximation at weak-contrast interfaces for strong VTI media. Science China Earth Sciences, 67(12): 3914–3938, https://doi.org/10.1007/s11430-023-1399-4
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