根据测井、VSP和地面地震资料用层析技术来决定三维地震速度的结构

根据测井、VSP 和地面地震资料,我们发展了层析技术(旅行时反演),以求获得地下界面的二维和三维速度结构。地下情况用连续的曲界面(多项式或正弦级数)来模拟,这些曲界面把常速或横向各向同性的速度区域分隔开。通过解一组满足广义斯奈尔定律的非线性方程,对每对震源和检波器进行射线追踪。地表到井中及地表到地表的射线都包括在内。一加阻尼的最小二乘公式通过使从实际资料上捡取的旅行时与计算所得的旅行时之间的差值达到最小的办法来修改地下模型。合成地震记录的结果给出了下述结论:对无噪情况.无论是地表资料还是 VSP 资料,反演从最初的猜想紧密地向真实模型收敛。对观察值加入随机噪声并执行反演表明:(1),单独利用地表资料使得速度结构的主体得到重建,但具有某些不精确之处:(2),单独利用 VSP 资料将给出相当精确的结果、但速度结构在横向上受到限制:以及(3),综合这两种数据,能产生地下界面精确的、可在横向作较大扩展的象。最后.野外的实例表明该方法在根据实际资料建立速度结构方面的能力。     

VSP旅行时反演应用于VSP—CDP转换

非零偏移距垂直地震剖面(VSP)模型的制作是非零偏移距VSP资料处理的关键环节之一,是VSP-CDP转换的基础。本文试用旅行时反演修正非零偏移距VSP的模型,以加速模型的制作过程,提高非零偏移距VSP的处理速度。用合成VSP资料试算表明:旅行时的随机误差对模型的制作影响不大;只要能较准确地确定界面位置,用旅行时反演修改制作非零偏移VSP模型是可行的。本文还探讨了初始模型的不同选择方法,并将旅行时反演用于实际VSP资料的处理。结果表明,大大地节省了非零偏移距VSP资料的处理时间。     

根据反射地震资料层析地确定层速度：调节方向接收法

从反射地震学的角度来看,可以将层析成像定义为用实测的旅行时资料来确定岩石的速度。作者提出一种层析反演法,它不仅使用在震源与检波点间实测的反射波的旅行时,而且也使用了射线参数。这种射线参数(其实质是波的传播角度)是在震源点和检波点上实测的。这种方法的重大意义在于,只需假定反射面(层位)是局部连续的,且在层速度反演过程中无需确定界面的位置。借助于迭代射线跟踪技术计算拾取到的资料,以求出使非线性最小平方目标函数减至最小的层速度模型。这种目标函数是基于地面上实测的射线路径(由拾取到的资料确定)与根据速度模型计算出的射线路径之间的不吻合程度而确定的。为了消除速度模型中明显的变化,在目标函数中包含了补偿项。该层析反演法应用于合成资料及海上反射地震勘探资料时,都得出了很好的结果。     

VSP资料矢量波场分离方法

为了提高VSP矢量波场分离时参数反演的效率、增强方法对实际资料的适用性,在零井源距层状速度模型基础上,通过射线追踪正演计算不同波场的射线参数,约束不同深度下行、上行波场的入射角和视慢度参数,使反演快速收敛,反演过程更加稳定,有效提高了反演的效率,同时也避免了反演参数局部极值引起的频率混叠现象。     

横向各向同性介质中纵波和转换横波的快速射线追踪方法

首先根据横向各向同性介质中群速度与相速度的关系,以及横向各向同性介质中射线参数的表达式,推导出适用于做射线追踪的射线参数解析表达式。在介质的对称平面内,利用逐段迭代的射线追踪方法导出了任意形态光滑界面反射点和透射点的一阶修正量公式,可适用于纵波、转换横波的射线路径及旅行时的计算。公式推导未做弱各向异性的假设,对任意强度的各向异性介质都适用。通过用水平界面各向异性介质时距曲线公式（Ｔｓｖａｎｋｉｎ     

VSP资料局部逆时偏移方法研究

VSP资料偏移成像处理中,速度模型精度对偏移成像(特别是逆时偏移)质量有着较大的影响。针对这一问题,研究了不受上覆复杂构造影响的VSP资料局部逆时偏移方法。方法的关键点是直达波旅行时重构技术——基于最浅到最深检波器深度范围内局部速度模型和拾取的直达波初至时间重构出直达波的旅行时场。利用重构的直达波旅行时场,进行基于激发时间成像条件的逆时偏移成像。VSP资料局部逆时偏移成像更靠近目标层,可同时避开最浅检波器之上构造的影响和炮点静校正问题,从而在直达波旅行时可重构的区域内取得更高的VSP成像质量和成像效率。理论模型和实际数据试验结果表明,即使在速度模型不太准确的情况下,该方法依然能够取得比传统VSP逆时偏移更优的成像质量。     

从反射波射线路径对地震波速度实施层析成像计算

沿反射波射线路径上的旅行时计算地震波传播速度时。人们必须确定反射点的深度位置.在调整分辨率和调整动态射线传播路径时,地震波的传播速度可以单独地用一个基本平滑函数的连续和来实现参数化.由一些单独的,横向不连续的反射点、或是一些重复同炮检距的反射点控制反射波的传播路径.用一种十进制共轭梯度算法进行反问投射迭代,我们就能沿算出的射线路径求出这些最佳符合原始记录时间的速度模型.用一个微分方程的有限差分解,射线就可以从震源和和检波点位置向下推算到已经算出的反射点上.用线性化了的扰动方程进行联立推算,我们就能将地面得到的旅行时及空间导数对反射点效应实现最优化.用共中心点双曲线方程所记述的三个叠加参数——速度,零炮检距时间,及导数,使之最佳符合各个炮检距的原始旅行时间.(假设一个最小平方符合。)在大炮检距和小炮检距之间引起小的相对变化时,这些参数对速度异常是很敏感的.多个炮检距上的旅行时及其导数可以用叠加参数迭代方法实现线性化,并用同一种优化方法进行反演.由于速度模型的改进.可以完善反射波的几何路径计算。从而增强基础速度函数的分辨率和窄度.     

VSP多层系多波列横波速度反演

横波速度是非常重要的地球物理参数。分别从VSP上行转换波和下行转换波时距方程出发,推导出利用VSP上行转换波和下行转换波旅行时进行横波速度反演的公式。为了提高反演精度,进一步提出了多层系、多波列横波速度反演的方法,与纵波速度一起,计算出泊松比等参数。M-21井转换波资料成像处理表明,该方法反演的横波速度能够使上行转换波得到很好的成像。     

地面与井中联合观测的微地震定位和速度结构同时反演

为解决速度模型估计不准带来的微地震定位误差,本文推导了旅行时关于层速度、层界面深度及震源参数的偏导数,利用最短路径算法计算射线路径和旅行时,结合共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘问题,发展了一种利用微地震初至旅行时数据同时进行速度结构反演和微地震定位的方法。数值模拟实验表明,该算法能够有效反演地下介质的速度结构（层速度和层界面深度）并进行微地震定位,且方法对随机噪声不敏感。     

零井源距VSP振幅处理

在地面地震记录中,反射波旅行时间反映双程旅行时,而 VSP 是在井中不同深度点接收地震波的,所以其反射波旅行时小于双程而大于单程时间,也即VSP 记录在时深转换时不再具有一一对应的关系。本文从 VSP 反射波旅行时的这一特点出发,采用以采样间隔离散的非均匀介质模型,阐述零井源距 VSP振幅处理中,求取离散薄层的层参数,追踪地震波实际旅程,逐层进行扩散补偿和吸收补偿的方法。     

非零井源距VSP旅行时反演

VSP旅行时反演是提取地震速度参数的一种有效方法。本文采用广义反演法对非零井源距VSP数据进行了最小平方旅行时反演,并用Marguardt-Levenberg方法求解,获得了较好的层速度信息。方法中由于引入了阻尼因子,避免了解的奇异性,提高了运算速度。理论模型试算表明,算法是正确的。实际资料处理的结果也说明本文反演方法是有效的。     

陡倾界面的VSP反射点轨迹规律的分析

本文导出了VSP的二维和三维垂直时距曲线及极小点坐标的表达式,并根据已知参数提出对VSP空间反射点轨迹分布的分析方法。在较系统研究反射点随界面深度、界面倾角、井源距、观测深度、震源方位变化的分布规律的基础上,揭示了VSP与地面共炮点道集反射点的分布关系。这项成果应用于VSP陡倾界面的观测系统设计,可设计出合适的参数;应用于VSP实际资料的解释,可确定出反射点成像的准确位置,并能正确地与地面地震偏移剖面进行对比。     

用地震反射资料确定速度和深度的方法

在地震资料的处理和解释过程中,确定速度和深度非常重要。我们提出了一种从未叠加的资料中确定速度—深度模型的方法。这种方法可被表示成一个迭代算法,其产生的模型使沿射线追踪旅行时计算的相关值达到最大。在这个模型中各个界面都是用三次样条函数来表示的,并假设每一层的速度为常数。其反演包括确定各层的速度和样条函数结点的位置。反演是用迭代方法一层一层来实现的;在每次迭代过程中都要计算所研究界面的人工合成传播时间曲线。用人工合成旅行时间形成一个刻划波场主要相关特性的函数。并且假定,当人工合成旅行时曲线与实际同相轴的旅行时曲线吻合时这样函数有最大值。该函数的最大值可以用有效的非线性计算程序得到。该反演算法有不少优越性,如不需要在未叠加资料上进行同相轴拾取,也不要用旅行时双曲线逼近曲线拟合。把这种方法用于人工合成资料和野外资料都已取得成功。     

VTI介质起伏界面混合网格旅行时线性插值计算方法

为了计算起伏地表(界面)VTI介质中地震波旅行时,采用矩形网格与不规则四边形网格组成的混合网格对模型进行剖分,以提高网格对起伏地表(界面)的拟合程度。在混合网格中把群速度与群角的关系式转换成群速度与插值点坐标的关系式,进而结合分区多步计算技术,将旅行时线性插值射线追踪算法推广到VTI介质中,实现了VTI介质中多种类型(初至、反射、多次反射、多次透射转换以及多次反射转换)地震波旅行时的计算。通过与有限差分算法、分区多步快速步进算法和分区多步不规则网格最短路径算法的计算结果对比,以及复杂构造模型的试算,说明方法比较精确,且对复杂构造模型有良好的适应能力。     

VSP倾角时差校正方法

针对地下反射界面倾角较大时，VSPCDP变换和VSP偏移对反射点的归位效果均不理想这一问题，我们提出了VSP倾角时差校正方法。该方法是先将VSP资料进行倾角校正，然后再作VSPCDP变换，从而保证反射点的准确归位。文中基于射线理论分别导出了垂直非和斜井VSP倾角校正公式，并指出了实际应用时应注意的问题。实际资料处理的结果表明，该方法是有效的。     

基于VSP资料的地层压力预测

讨论了复杂地质条件下利用VSP（垂直地震剖面）资料预测地层压力的原理和方法。该方法主要利用VSP资料下行波的初至时间,直接测量出地震波在垂直方向上的旅行时和速度随深度的变化,进而计算出地层层速度;然后基于等效应力原理和地层压实平衡原理建立地层正常压实趋势线,最后采用等效深度法预测出地层压力。对塔里木油田群库恰克构造带群4井、群5井和群6井的VSP资料进行了分析,采用直线法求得每口井的地层层速度,利用等效深度法对3口井进行地层压力预测。预测结果表明利用VSP资料来预测地层压力精度高、误差低,对研究该领域或该区块地层压力具有重要的指导意义。     

根据约束孔径旅行时计算横向各向同性介质的弹性常数

用井间排列或VSP排列得到的P波和SV波旅行时可以计算控制P波和SV波在横向各向同性介质中传播的弹性常数。该计算过程分两步进行。第一步,用椭圆速度模型来拟合近轴向旅行时。得到了四个椭圆参数,它们分别表示所选轴附近的P波与SV波的直达波速度与正常时差速度。第二步,用椭圆参数解一个由四个方程和四个未知弹性常数组成的方程组。通过解析法求解该方程组,得到的表达式中的弹性常数是直达波速度和正常时差速度的函数。对SH波而言,由于相速度几乎是椭圆的,所对应的弹性常数估值很容易得到。对均匀介质而言,本文介绍的方法可通过层析成象技术由均匀介质推广到非均匀介质。     

根据反射地震资料成析的确定层速度：调节方向接收法

第三章层析速度反演3.1 综述确定层速度的一些方法见图3.1。确定层速度方法综述(在迭前,非零炮检距资料上运算)3.2 CDR 层析成像的目标函数CDR 层析成像法的目的是寻找一个速度模型,使之与这些拾取到的参数最佳拟合(或最佳匹配)。为了测得这种拟合,需使用目标函数(描述模型与资料符合程度的函数)。 3.2.1 不稳定的目标函数最直接的目标函数如下:分别从 x_(?)点和 x_g 点追踪射线参数为 p_s 和 p_g 的射线,直到射线相遇。计算总的预测旅行时;目标函数由预测到的与观测到的旅行时之间的平方差组成。这种直接法不是我采用的方法.图3.2说明为什么不是我的方法的两个原因。第一个问题是射线参数小的,不可避免的误差,会给速度测量带来大的误差.     

VSP多波旅行时反演

本文基于几何地震学原理,分别利用VSP直达波、反射纵波及上行转换横波旅行时反演层速度。直达波旅行时反演只能获得检波点所在井段地层的速度;上行纵波旅行时反演能获得最深检波器以下地层的速度,即井底以下地层的速度;上行转换横波旅行时反演则能获得横波速度。本文主要研究利用VSP直达波和上行反射波求取井段及井底以下地层的速度,最终根据三维VSP资料获取三维速度体。     

二维VTI介质qP波斜率层析方法

斜率层析属于立体层析的一种特殊情况,在通过运动学反偏移重建立体层析数据空间的过程中,会出现炮检点位置和旅行时信息已经匹配而地表射线参数水平分量(以下简称地表p_x参数)无法匹配的情况,这时可利用p_x残差完成对速度模型和反射点坐标的更新。将各向同性介质中的斜率层析方法推广到二维VTI介质qP波情形,利用地表p_x参数关于三个各向异性参数的偏导数建立了二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组,基于该线性方程组和典型理论数据实施了二维VTI介质qP波斜率层析反演。研究结果表明,VTI介质中的运动学偏移/反偏移与二维VTI介质qP波斜率层析线性方程组相结合,可以实现二维VTI介质的各向异性参数重建,为VTI介质的参数建模提供了一条新的途径。