利用Q值各向异性识别裂缝走向

本文利用地震物理模型方法研究定向排列的裂缝对模型Q值的影响,并找出Q值与地震裂缝走向的关系。物理模型由三层组成,第一层为环氧树脂层,第三层为混合材料,是各向同性介质层;第二层为胶木层,模拟定向排列的垂直裂缝层,是HTI介质层。将物理模型置于水槽中,使用脉冲测量的方法得到物理模拟的三条不同方向测线的二维地面地震数据。对提取的叠前CDP道集数据,使用基于经典的频谱比方法提出的QVO(品质因子Q值随炮检距变化)方法来计算模型目的层位的品质因子。实验结果表明,垂直裂缝层的品质因子Q值随方位角的变化而变化,其中Q最大值方向平行于裂缝走向,最小值方向垂直于裂缝走向,据此可推断裂缝的走向。     

地层品质因子的几种定义及相互关系

地层品质因子是描述地层吸收衰减特性的重要参数之-。文中结合非弹性介质地震波传播衰减理论,借鉴各种地层速度的定义模式,分别定义了层品质因子、射线平均品质因子、以及三种平均品质因子和三种均方根品质因子;探讨了不同品质因子的差异及相互关系;同时给出了基于叠前与叠后地震资料进行层品质因子估算的递推算法。研究结果表明,地层品质因子与地层速度-样在剖面上具有成层分布的特点。射线平均品质因子是描述地震波沿不同射线路径传播的吸收衰减特性的最精确的参数之-,可以作为评价其他品质因子精度的重要指标。射线平均品质因子随炮检距的变化揭示了品质因子随炮检距变化(QVO)的内在本质。在常规地震勘探排列范围内,基于波垂直层面传播和类似平均速度形式定义的两种平均品质因子分别构成了射线平均品质因子的下限和近似上限值;视均方根品质因子较基于耗散率平方的时间加权均方根倒数和品质因子平方的时间加权均方根定义的两种均方根品质因子更具有实际应用价值。     

基于广义S变换的叠前Q值反演方法研究

准确估计地震波衰减对提高地震成像分辨率和储层预测及裂缝检测的可靠性具有重要作用。针对利用叠后地震资料估算Q值精度较低、适用性差的问题,提出了一种基于广义S变换的叠前Q值估算方法。首先利用时频分辨率可调的广义S变换,对叠前CMP道集进行时频分析,减小薄层空间谱干扰的影响,从而得到精度较高的时频谱;其次,通过构建并求解时频域反演方程得到谱比斜率,由Q值与偏移距的关系(Qversus offset,QVO)经线性回归估算出零偏移距处的射线平均品质因子;最后,应用层剥离法估算层品质因子。模型数据测试结果证明了方法的可行性;实际地震资料含气砂岩储层段Q值反演预测结果验证了方法的有效性。     

频谱一致性Q因子反演方法

地层品质因子Q能够定量表征地层吸收对地震信号的衰减效应，对高分辨率地震数据处理和油气检测均具有重要作用。针对现有Q因子估算方法抗噪性弱、稳定性差等问题，提出了一种基于频谱一致性准则的Q因子反演方法。该方法基于粘弹性介质地震波传播理论，将不同时间接收的地震信号反向传播到某一位置，基于反向传播之后频谱特征的一致性对Q因子进行反演。不同于谱比法和质心频移法，该方法不是基于对数谱斜率和质心频移等地震频谱的某个特定属性，而是基于地震频谱在整体特征上的一致性对Q因子进行反演和估算，其反演结果的稳定性和抗噪性更好。理论模型和实际数据的实验结果表明，采用该方法能够得到更加可靠的Q模型，其补偿结果较好地恢复了高分辨率地震数据的反射特征。     

Walkaway井地联合地震资料Q值波形反演方法

传统的品质因子Q值估算方法通常是基于VSP资料或者叠加的地面地震资料,在薄互层存在的情况下．它们难以提取地震子波及有效地分离固有衰减和散射衰减。为了获得更可靠的地震波衰减图像,研究采用了一种基于Walkaway井地联合地震资料的波形反演来求取Q值的方法。通过理论模型的数值计算分析,探讨了初始模型厚度、Q值及噪声对反演结果的影响。合成的Walkaway井地联合地震资料的衰减估计结果表明,波形反演的Q值估算方法充分利用了各种波的运动学和动力学信息,避免了初至拾取和波场分离等处理困难,并能减小可能的人为误差,提高计算的精度。将该方法用于某油田的高分辨Walkaway井地联合地震资料Q值估计,结果表明,介质品质因子Q与介质性质和孔隙流体有良好的对应关系。     

沿射线路径的波动方程延拓吸收与衰减补偿方法

地层的吸收与衰减效应使地震波的振幅被衰减，相位被改变。在地震资料处理流程中，反褶积处理假设地震信号是平稳的，即地震子波的波形不随时间变化（或变化较小），这时用地震道自相关函数代替子波自相关函数才比较可靠；而地震成像也要求炮集与炮集之间、道与道之间的地震波能量一致，否则成像结果不保幅，因此必须对地震波进行吸收与衰减补偿。但是，对地震波吸收与衰减的补偿通常是针对自激自收单道记录的。事实上，地层对地震波的吸收与衰减是沿着波的传播路径发生的，因此，补偿应该与叠前深度偏移成像一样在反向波传播过程中进行。为此，提出了一种沿射线路径波动方程延拓的吸收与衰减补偿（Q值）方法。其基本原理是：用非递归波场延拓代替递归波场延拓，用等效Q值代替分层Q值，用平面波传播思想实现对叠前数据沿波传播路径的吸收与衰减（Q值）补偿。这种方法适合于局部水平层状介质假设的情况。数值试验表明该方法是有效的，补偿后子波波形的一致性得到了改善，衰减的振幅得到了恢复。     

基于叠前地震数据的地层Q值估计

与叠后地震资料相比,叠前地震资料包含了更加丰富的地层信息。传统的基于叠后地震资料的地层Q值估算方法因叠加平均效应的影响,Q值估算精度较低、适用性差。为此,本文提出了基于叠前地震资料利用时频谱分解技术估算地层Q值的方法。该方法借助于S变换对叠前地震数据做时频分析,逐道求取频谱比斜率,经炮检距归零处理得到零炮检距处的地层Q值。模型数据和实际资料的应用表明,该方法不仅充分考虑了因地层吸收而引起的振幅、频率等信息的变化,而且避免了常规品质因子计算中的平均效应,使估算的品质因子更加准确,适用性更强。     

基于L1范数正则化约束的叠前数据衰减补偿方法

由于地下介质的吸收作用，地震波在传播过程中经历了能量衰减、波形畸变及频带变窄的过程，严重降低了地震资料的分辨率。对于叠前地震数据而言，地层吸收衰减效应会随着传播路径发生变化，进而扭曲地震数据的AVA反射曲线特征。为此，提出一种针对叠前数据的衰减补偿方法。该方法考虑了射线路径对于衰减补偿的影响，首先在水平层状介质假设下推导出衰减介质中的叠前道集正演公式；然后将衰减补偿简化为一个反问题，并通过L₁范数进行正则化约束；最后采用交替方向乘子算法(ADMM)求取最优解，进而实现叠前数据的衰减补偿。数值测试结果表明，所提方法不仅能对振幅和相位进行补偿，而且还能恢复叠前道集的AVA反射特征。通过与叠后补偿、常规叠前反Q滤波方法对比分析，所提方法的精度更高、稳定性及抗噪能力更强。同时，Q值敏感度分析实验说明所提方法对Q值模型不敏感，仅借助低频Q值模型也能保持较高的补偿精度。实际资料处理结果也表明，该方法能够提高叠前道集的分辨率，有效还原数据的AVA反射特征，为高精度叠前地震反演奠定了基础。     

Q值提取中的窗口效应

品质因子Q是岩性分析和储层预测的重要属性。大部分的Q值估算方法都需要开窗口提取地震子波谱,不同形状、宽度的窗口对地层衰减信息的影响程度不同。在不同地震子波谱和不同窗口的条件下,通过模型测试,分析了地层Q值的估算误差。测试结果显示,在一般情况下,提取的谱比信息容易受到窗口形状、宽度的影响,由此估算的Q值是不可信的。进一步的测试发现:在衰减窗口条件下,提取的谱比信息在中高频段满足准确的衰减关系,且该特征与窗口形状和宽度无关。据此估计的Q值具有较高的稳定性。     

叠前衰减补偿时间偏移及GPU实现

地下介质的黏滞特性会导致地震波能量耗散、相位畸变，地震剖面分辨率降低。为此，发展了一种偏移方法，可以在叠前偏移中沿波场传播路径补偿黏滞介质的吸收效应，提高地震分辨率。在Q场建模方面，通过VSP测井资料与地面反射地震资料联合应用求取品质因子Q值，并依据衰减合成地震记录与井旁地震道的匹配情况判断Q值是否合理；在压制偏移噪声方面，采用倾角域变偏移孔径的实现方式，通过孔径的自适应改变，有效压制偏移噪声；在提高计算效率方面，采用GPU加速策略，有效解决频率域衰减补偿叠前时间偏移计算效率低的问题。模拟与实际数据处理结果表明，叠前衰减补偿时间偏移在提高地震资料分辨率的同时，能较好保持地震剖面的信噪比与波组关系，在衰减强烈且信噪比较低地区有广阔的应用前景。     

利用Shearlet变换提高叠后地震资料分辨率

反褶积、Q补偿、谱白化、小波变换等方法在提高地震资料分辨率的同时往往会放大噪声,降低地震资料的信噪比。由于地震随机噪声服从高斯分布且其本身并无方向性,因而在Shearlet域可将有效信号与随机噪声分开。通过Shearlet变换将地震信号转换到Shearlet域,对Shearlet域系数进行合理的补偿后,再做Shearlet反变换,可实现对地震资料的提高分辨率处理。结合Shearlet变换的这两个特点,首先舍弃随机噪声Shearlet域系数,同时只对优势频带范围内的Shearlet域系数做补偿和提频处理。这样既提高地震资料分辨率又保持了地震资料信噪比。合成地震数据和叠后实际资料的处理结果表明,本文方法可有效提高叠后地震资料分辨率。     

基于S变换的吸收衰减技术在含气储层预测中的应用研究

地层品质因子Q值反映了介质的吸收衰减特性,是检测气藏的重要参数。当研究区地质情况较复杂,存在如火成岩等高阻抗体时,难以区分强振幅是由含气还是高阻抗体引起。首先利用相似背景分离技术对地震资料进行预处理,去除与地层特征无关的信息;然后对叠前地震资料进行S变换,得到S域时频谱,再利用S域谱比法逐道求取频谱比斜率值;最后通过线性回归得到零偏移距地层Q值。该方法充分利用了叠前地震资料含有丰富的地层信息和S变换具有较高的时频分辨率等优点。将该方法应用于实际地震资料提取地层Q值,计算结果表明,在含气区Q值比较低,异常现象明显,在非含气区例如高阻抗体处Q值比较高,无异常现象,从而更真实地反应出地层的吸收特征,提高了含气储层的预测精度。     

利用叠前地震资料提取地层相对吸收系数

本文在衰减介质地震波正演模拟的基础上,依据Gu等推导的峰值频率两侧对称频率处的振幅值与地层吸收参数之间的关系,利用S变换计算表征地层吸收属性的相对吸收系数;根据吸收系数与品质因子Q值之间的关系,建立相对吸收系数与炮检距之间的关系式;采用多道拟合的方法消除炮检距影响,得到了更为可靠的零炮检距地层相对吸收系数表达式;通过建立理论模型,利用衰减介质单程波动方程非零炮检距数值模拟方法得到叠前CMP道集,并由此提取地层相对吸收系数。文中利用小、中、大角度角道集地震资料提取的地层相对吸收系数进行拟合,得到叠前地震资料相对吸收系数剖面,消除了叠后地震资料相对吸收系数剖面中上覆盖层和含水层处出现的相对吸收系数高值,与单角度域地层相对吸收系数剖面相比,进一步压制了上覆盖层的强反射引起的虚假强衰减,得到了更可靠的油气指示信息,提高了储层预测的精度。理论数据和实际资料均验证了文中方法的可行性。     

去噪强度、去噪效率与振幅保真

本文从去噪强度和去噪效率的角度对信噪比与保真度问题进行了探讨。去噪强度即应用滤波因子在对应的数据窗内去除噪声的总能量，而去噪效率则是对应于去噪强度的信噪比的变化率。去噪强度越大，去噪效率越低，保真性越差。在相同去噪强度的情况下，获得较高去噪效率的方法就是保真性好的方法。准确估计信号，有效衰减强噪声是降低去噪强度，提高去噪效率的核心。叠后估计信号比较准确，叠前去噪优势较强，叠前，叠后联合去噪更能达到提高地震资料信噪比和保真度的目的；对不同能量的噪声，选择不同的去噪强度并使之达到最佳，可以达到保真的目的。     

衰减与频散的补偿方法

大地滤波作用不仅引起高频成分的迅速衰减,而且造成子波相位特征的畸变。要进行高分辨率地震资料的处理;必须对上述衰减和频散进行补偿。本文采用李氏经验公式计算的衰减因子Q值,提出一种具有空变和时变特性的Q值补偿方法。补偿处理是在单道上进行的,可以是动较正后的叠前道,也可以是叠后道,使用非常方便。     

VSP波形反演品质因子方法及应用

提出了利用上、下行波旅行时联合反演地层层速度,并记录波的传播路径及传播时间,然后根据波场传播理论,利用VSP上、下行波波形反演品质因子(Q)的方法.该方法不仅符合波场衰减理论,同时解决了利用单一下行波或上行波反演Q值的算法不稳定、精度不高、信息量不足的问题,得到了稳定、可靠的Q值.数值模拟和实际资料处理结果均表明,文中方法可以有效、稳定地估计Q值,提高地震资料的分辨率,得到主频更高、频带更宽的地震资料,可更加清楚地识别不整合面、小断裂等地质特征及其接触关系,对油气预测和储层反演具有现实意义.     

质心频率线性拟合法估算品质因子Q

质心频移法是常用的Q值估算方法。本文基于该方法的变式得到质心频率与传播时间的线性衰减关系。根据该线性衰减式,通过拟合质心频率-传播时间的斜率估算Q值。模型测试表明,在传播时间较短的情况下,线性式对不同震源谱的适用性较好;当激发条件不一致时,线性拟合具有相对较好的鲁棒性。实际资料测试表明,线性拟合法在近地表Q值估算中取得了较好的应用效果。     

地层衰减在地震记录上的特征分析

本文采用理论计算与实验模拟的方法，对利用地震反射资料估算的地层衰减量的影响因素进行研究，认为在使用反射地震记录计算地层衰减量时，应对地层引起的地震波相位变化进行分析，正确选择计算窗口的位置。使用叠前道集进行衰减分析时，需充分考虑不同炮检距对所计算的衰减量精度的影响。本文的物理模拟结果表明，不同炮检距对地震波衰减的影响较大。近炮检距处地震波的衰减较之远炮检距的相应衰减量更能准确反映地层的岩性信息。本碛研究对地震勘探工作具有一定的实用价值。     

三维F-X域粘弹性波动方程保幅偏移方法

提出了一种利用粘弹性声波波动方程进行三维偏移的新方法, 其基本思路是: 修改成像条件, 使修改后的成像方程中考虑振幅补偿, 然后利用粘弹性单程波动方程在F2X 域对震源和接收点波场进行延拓, 进而完成散射、透射等补偿。理论数据处理表明: 该方法理论基础可靠, 处理效果明显, 具有较好的推广应用前景。