各向异性处理技术探索与实践

叠前时间偏移技术在提高地震成像精度,为叠前反演的实现等方面发挥了重要作用。但随着各油田探区油气勘探程度的不断加深,对偏移成像精度的要求越来越高,各向同性处理技术已经难以满足勘探开发的要求。为了从根本上解决偏移成像与实际地质情况的误差问题,迫切需要对各向异性处理技术进行研究。应用Geocluster软件,在基于地层VTI介质的假设条件,通过HDPIC高密度自动双谱分析实现各向异性动校正。通过对各向异性叠前时间偏移处理方法、原理及实现过程的有益探索,在冀中探区陡倾角构造成像中见到了较好效果。     

VTI 介质各向异性叠前时间偏移技术及应用

目前地震成像处理中,以各向同性叠前时间偏移为主,其假设地下构造为层状各向同性介质,以直射线或者弯曲射线为主要的走时计算方法。但是在各向异性变化大的地区,该方法导致走时计算不准确,从而造成动校正或者偏移成像存在误差。为此,对 VTI 各向异性介质中走时的计算方法进行讨论,然后结合实际三维地震资料及构造特点,利用 VTI 叠前时间偏移成像技术,探索出一种适合于塔里木地区碳酸盐岩缝洞型储层地震资料叠前各向异性成像技术,处理效率和处理效果均得到提高和改善。     

VTI介质高斯束叠前深度偏移

本文基于各向异性运动学射线追踪和动力学射线追踪,在各向同性高斯束叠前深度偏移算法的基础上,给出了各向异性高斯束叠前偏移方法原理,提出了一种适用于VTI介质的P波高斯束叠前深度偏移方法。针对水平层状VTI介质模型,分析了各向异性参数ε和δ对高斯束叠前深度偏移的影响。对多层页岩模型和SEG/Hess模型偏移试算结果表明,本文方法是一种准确有效的VTI介质叠前深度偏移方法。     

各向异性克希霍夫叠前深度偏移

随着地震勘探精度的提高,各向异性对于常规克希霍夫叠前深度偏移效果的影响已不容忽视。研究了利用P波非双曲旅行时求取各向异性参数的方法,当道集的排列长度远大于勘探目的层深度时,P波走时资料包含的信息可以用来确定VTI介质的各向异性参数。利用VTI介质的CMP道集,研究了二步法提取η参数的方法,即先利用短排列地震数据求取均方根动校正速度,再利用长排列数据和水平速度扫描法得到水平速度,通过转换得到各向异性η参数;采用基于声学近似的VTI介质程函方程,通过各向异性射线追踪计算旅行时。模型及实际资料处理结果表明,利用上述方法提取各向异性参数,进行VTI介质各向异性克希霍夫叠前深度偏移,使成像精度和质量得到了明显提高。     

各向异性叠前时间偏移在东濮凹陷的应用

当地下岩层存在速度各向异性时，常规各向同性偏移成像方法不仅可能导致成像位置误差，也会影响地震偏移成像质量。利用东濮凹陷实际地震数据探讨一种各向异性叠前时间偏移方法，首先利用双谱法速度分析获得速度和各向异性参数，然后进行各向异性叠前时间偏移处理，在实际资料应用中获得较好的成像效果。     

VTI介质叠前时间偏移及实例分析

常规叠前时间偏移算法通常假设地下模型为各向同性介质或着层状各向同性介质,采用的走时算法通常为直射线或着弯曲射线理论,但是这种假设在各向异性剧烈的地区会造成走时计算不准确,从而造成动校正或着偏移成像的误差。研究首先探讨了各向异性介质情况下叠前时间偏移的走时计算方法,然后结合川东北复杂山地三维地震资料的构造特点,利用VTI介质的叠前时间偏移成像技术,探索出一种适合于复杂山地地震资料的叠前成像技术,可为以后类似地区的成像处理提供一种新的思路。     

VTI介质FFD叠前深度偏移成像方法

从波动方程出发,借助声学近似假设得到VTI介质中qP波的频散关系方程并进行有理化近似,推导出不同精度的FFD(Fourier finite-difference)波场延拓算子(由频率—波数域的相移项、频率—空间域的时移项及有限差分补偿项三部分组成),基于互相关成像条件实现了VTI介质FFD叠前深度偏移成像。该偏移方法具有单程波偏移的高效性,适用于介质强横向变速情形,且考虑了介质各向异性对地震波传播的影响。在实现上述算法的基础上,通过误差分析、脉冲响应和SEG/EAGE岩丘模型成像测试验证了方法的有效性,其成像精度也比常规各向同性成像方法有明显提高。     

TTI各向异性速度建模在涠西探区的应用研究

涠西地区断层发育,构造复杂,地层横向变化大,各向异性明显。各向异性介质中地震波有特殊的传播方式,各向同性偏移方法在解决偏移归位问题上效果差,成像质量不能确保。因此,基于各向同性的叠前深度偏移数据对小断层刻画不清楚,导致储层精细刻画难度大,砂体预测、流体预测的准确度不够高。为了解决各向同性存在的问题,文章研究方法基于各向异性偏移理论,利用各向异性建模技术可以提高成像精度、落实多级断层和构造、提高资料信噪比和分辨率、满足目的层储层预测和精细油藏研究认识需要。通过对靶区各向异性叠前深度偏移处理,效果对比各向同性,边界断层成像更加清晰,断层与周围地层的接触关系更加清楚,波组特征更活跃,小断裂更加干脆,内幕细节更丰富,基底刻画更合理。断裂和基底部分各向异性处理效果十分明显,为精细地质解释和反演提供了更好的地震资料。     

从2007年度EAGE年会看地球物理技术的发展

采用多方位或宽方位的三维采集技术,能够改善地震资料的照明、去除多次波和提高横向分辨率,因此,相对窄方位采集的资料,在成像方面有明显的改进。在地震速度建模方法中建立短波长的速度模型,可以提高速度场的分辨率。复杂地质体建模加入地层倾角变化和各向异性的影响,使得速度模型更加适应地下复杂构造。在构造倾角大于90°和射线多路径成像问题中,可以采用逆时偏移方法实现高陡构造的成像。纵波各向异性叠前深度偏移应用表明,在偏移处理中即使采用最简单的各向异性参数,也比使用各向同性参数处理的效果好,各向异性参数应尽早引入处理流程。对比转换波资料的各向异性叠前时间偏移和各向异性叠前深度偏移,各向异性叠前深度偏移能够改善成像道集和剖面的质量。S波分裂中的慢S波在含水地层的振幅响应为弱振幅,且S波分裂现象明显,而含油地层的S波分裂不明显。这些观测表明了用S波分裂进行油水识别的可行性。多分量地震资料中PS波的振幅信息能够提升PP波在河道砂岩识别中的精度,速度比和各向异性参数的应用能精细刻画地层裂缝发育。在四维地震资料处理中,叠前时间偏移和叠前深度偏移获得的不同差值剖面可能会改变对剩余油分布的判断,显示出叠前深度偏移处理的重要性。用时移地震资料监测断层的移动,可以规避钻井穿越活动断层时的风险。贝叶斯方法能够有效地计算出AVAZ反演产生的不确定性,可视化显示后可为AVAZ反演效果提供评估依据。叠前地震资料反演的属性参数能用于储层预测。     

各向异性介质共炮域高斯束偏移

在Zhu等提出的基于相速度的各向异性高斯束偏移方法的基础上,修改了运动学和动力学射线追踪方程,并且通过对射线追踪方程中的系数进行近似,简化了动力学射线追踪方程,实现了基于相速度的各向异性介质共炮域高斯束叠前深度偏移成像。通过各向异性水平层状模型分析了各向异性参数对本文研究方法的影响,证明各向异性介质偏移成像需要获得准确的速度场和各向异性参数场,这是实现各向异性偏移成像的关键。二维Hess VTI模型试算结果表明,本文方法能够对复杂的各向异性地质构造进行有效成像,充分证明了方法的有效性。与传统的基于弹性参数的各向异性介质高斯束偏移成像方法相比,本文方法在计算效率和适应性方面具有更多优势,更适合处理实际地震资料。     

VTI介质快速偏移速度分析

针对由反射数据难以同时估计垂向速度和各向异性参数,本文首先将地下介质近似为可分解VTI介质,其次通过介质参数更新和叠前深度偏移两步迭代进行偏移速度分析。为了解决应用中遇到的射线追踪精度与计算效率问题,本文依据可分解VTI介质,给出了-种射线追踪算法,可大幅度减少弹性模量空间求导运算;此外通过变旅行时步长样点方式,提高了点到面射线追踪计算炮检距的精度。数值模型应用表明,该方法能快速收敛于理论模型,且计算效率约是常规VTI介质偏移速度分析的4倍,是叠前深度偏移速度建模快捷且接近实际地质模型的-种方法。     

各向异性弹性波高阶有限差分法叠前逆时深度偏移

采用高阶交错网格有限差分法算子构建了各向异性介质多分量弹性波动方程的高精度正演模拟和叠前逆时深度偏移的数值离散方程,在正演过程中采用最大绝对振幅能量法实现各向异性介质多分量初至旅行时的计算,并以此作为多分量双程弹性波叠前逆时成像条件,同时给出计算所需的稳定性条件、多分量叠前逆时成像的基本原理、吸收边界条件等,采用凹陷模型合成了共炮点道集,并进行多分量双程各向异性弹性波叠前逆时成像研究,并与对正演炮集进行多分量各向同性叠前逆时成像结果进行对比。计算结果表明,考虑了各向异性弹性波场的矢量特性,能够更为准确地实现叠前多分量弹性波场的成像问题,使地质层位中的断层、断点等复杂目标成像更加清晰准确,并且偏移成像精度较高,因此开展各向异性叠前逆时成像可为当前高精度岩性地震勘探提供方法指导。     

VTI介质克希霍夫叠前深度偏移及其应用

针对叠前深度偏移速度反演多解性及层位标定和偏移结果不匹配,以伊拉克某构造复杂区块地震资料为例,详细介绍了垂直对称轴横向各向同性（VTI）介质的克希霍夫（Kirchhoff）叠前深度偏移及其应用和注意事项。提出利用剥层层速度修正方法反演层速度和测井曲线趋势约束联合解决速度反演多解性问题;利用叠前时间偏移均方根速度场通过约束速度反演（CVI）获得初始沿层层速度,从而保证初始层速度场的准确性和有效减少剥层层速度修正方法反演层速度的迭代次数;通过VTI介质的偏移解决偏移结果与层位标定不匹配问题。实际应用表明,前述Kirchhoff叠前深度偏移流程,能够有效提高叠前深度偏移工作效率,获得可靠性更强的深度域层速度模型,有效提高速度反演精度,获得与井上层位一致的地震层位,满足勘探开发的需求。     

复杂地表浅层速度建模技术研究及应用

随着中国西部复杂山地油气勘探程度的不断深入,真地表叠前深度偏移技术的重要性不断提升,但该技术的应用效果不理想,除整体速度模型精度不够的固有因素外,近地表速度模型与时间域静校正的关系、层析成像方法和偏移策略也是影响真地表叠前深度偏移应用的关键因素。针对这种情况,分析了目前叠前深度偏移处理中地表圆滑偏移基准面与浅层速度建模存在的问题,提出了适合复杂山地的真地表浅层速度建模技术。首先通过微测井约束回折波分层层析反演建立准确的深度域近地表速度模型,避免时间域静校正对实际地震波场的改造;然后在井控地质导向约束下,通过包含高精度旅行时算法的各向异性多方位层析反演迭代,使得浅层以及中、深层深度偏移速度模型更准确;最后利用TTI逆时偏移实现真地表叠前深度偏移。该技术的核心思想包括微测井约束下的初至回折波层析反演、真地表偏移基准面选取和数据校正的综合应用。实际复杂山地地震资料应用结果表明,该技术有效提高了速度模型精度,提高了断裂及构造成像质量,较好地解决了井震深度误差,为复杂山地油气勘探提供了有效的技术支撑。     

VTI介质角度域叠前深度偏移

研究了VTI介质角度域偏移方法,以各向同性双平方根方程的角度域偏移方法为基础,从VTI介质qP波频散关系出发,推导出VTI介质角度域偏移的波场延拓算子;在频率-波数域处理以横向均匀速度传播的波场,在空间域处理具有速度扰动特征的波场以提高波场延拓精度。模型试算和实际资料处理结果表明：各向同性偏移方法由于未考虑各向异性参数的影响,绕射波不能完全收敛,波场聚焦效果差,降低了成像剖面的分辨率和信噪比,不能对地质构造精确成像;VTI介质角度域偏移可对断层、盐丘、小尺度地质体精确成像。对于角度域偏移产生的角度域共成像点道集（ADCIG）而言,各向同性偏移的ADCIG同相轴无法校平,残留断点绕射波,波场无法正确聚焦,不能正确反映局部地质特征;VTI介质偏移的ADCIG同相轴较平直,角度范围更宽,波场归位准确,精度较高。因此,利用VTI介质角度域偏移方法可对复杂构造精确成像。     

VTI介质角度叠加逆时偏移

常规各向同性逆时偏移方法在处理各向异性问题时会导致层位成像不准确、同相轴能量不聚焦等问题,并且利用拉普拉斯滤波算子等简单滤波方法不能彻底去除成像结果中的强振幅低频噪声。针对这些问题,首先应用声波近似方程模拟qP波在各向异性VTI介质中的传播,在震源激发位置设定平滑的各向同性或椭圆各向异性震源环以压制qSV波的影响;在此基础上提出了VTI介质逆时偏移的角度叠加实现策略,利用角度域共成像点道集中不同角度成像结果的叠加压制低频噪声,提高成像精度。模型试算和应用实例偏移结果表明,该方法能够对高陡复杂构造准确成像,且能量均衡、低频噪声压制效果较好。     

VTI介质qP波广义高阶屏单程传播算子

 本文从VTI介质弹性波波动方程入手，通过本征值方法及声学理论近似建立了VTI介质qP波频散关系方程，再根据介质扰动理论深入研究了VTI介质qP波广义高阶屏单程传播算子。将VTI介质参数场分解为均匀各向异性速度场、速度扰动场以及各向异性参数扰动场，这样qP波广义高阶屏单程传播算子就由背景介质波场自由传播项和各向异性扰动项两部分组成。背景场的计算在波数域完成，而非均匀各向异性扰动项(包括慢度扰动项、各向异性参数扰动项)在空间域计算。当各向异性参数横向变化较为剧烈时，采用高阶屏算子能提高单程qP波高角度传播精度。均匀各向异性介质和复杂各向异性介质模型脉冲响应试验表明：qP波广义高阶屏算子不仅在大角度传播时能够满足精度要求，而且能够适应任意强横向变速、强横向各向异性扰动时的情况，适用于复杂VTI介质qP波地震深度偏移。     

二维复杂介质的块状建模及射线追踪

射线追踪方法不但是研究地震波传播问题的有效手段之一,而且在地震层析成像和叠前深度偏移等方面都起着重工的作用,射线追踪的计算精度和速度直影响层析成像和叠前深度偏移的效果,本文改变了传统的层状地层的建模方式,提出了一种射线追踪中块状结构的建模方法,新的建模方式使射线追踪方法能应用于十分复杂的地质对象,在用块状结构建模方法的编程中,C＋＋语言起了重要的作用,文中给出了在十分复杂的地质结构中应用块状结构方法建模并用迭代追踪法进行射线追踪的计算实例。     

井震联合网格层析各向异性速度建模研究及应用

各向异性速度场及参数场的建立是各向异性叠前深度偏移技术在地震资料处理过程中取得成功的关键环节。井震联合求取各向异性参数是目前地震资料处理时常用的方法之一,但常规井震联合法通过对比地层厚度来求取各向异性参数,计算精度较低,达不到地质要求。将网格层析技术应用于三维VTI介质井震联合各向异性速度建模中,沿射线路径同时更新每个网格点的各向异性速度和参数,并通过多次迭代进一步提高速度模型的精度。应用结果表明,相较于常规井震联合法,基于网格层析的井震联合法能大幅提高各向异性速度场和参数场的计算精度,增强深度偏移结果与测井资料的吻合度,并且使得共成像点道集的远偏移距更加平直,为叠前反演提供更丰富的远偏移距信息,同时还能有效改善局部成像效果。