三维三分量VSP多种波场分离方法对比

 本文就VSP波场分离的有效手段问题进行了讨论,其中对比了f k滤波、逐波分离迭代优化和局部参数反演等三种波场分离方法。传统的f k滤波要求空间采样间隔足够密,而逐波迭代优化法弥补了传统的f k滤波的不足,解决了实际资料存在的空间采样不规则、子波变化等问题,该方法是一个时间域迭代的整体非线性优化方法,但其缺点是需要手工拾取各同相轴的时间。局部参数反演方法是将波场视为矢量,结合三个分量进行反演的矢量波场分离方法。本文通过对速度和偏振角度施加约束条件达到方法优化的目的,实现了上、下行纵横波快速有效反演,得到了与真实波场较好近似的波场信息。通过对A地区的实际资料进行波场分离及VSP CDP叠加处理,表明局部参数反演的矢量波场分离是一种实用、可靠的波场分离方法。     

VTI介质三分量井间地震观测波场数值模拟

 文中采用波动方程交错网格有限差分数值方法模拟井间三分量地震观测到的各向异性介质中传播的波场。与只用两分量地震资料模拟相比,两分量X和Z分量剖面上只能观测到快纵波和慢纵波,观测不到Y方向偏振的快横波,也观测不到横波分裂现象,在三分量地震资料模拟中,可以在Y分量地震记录上观测到快横波和横波分裂。一般来说,在TI介质中横波速度各向异性要比纵波速度各向异性具有更明显的特征。通过对大庆油田S区野外实际观测到的井间三分量地震数据进行数值模拟,证实了快横波的存在,合理地解释了井间地震记录的各向异性介质中传播的波场,为纵、横波波场分离,纵横波速度分析、成像和纵横、波综合解释等提供了基本依据。     

近地表散射波的叠后衰减

近地表的地形起伏变化和岩性变化可能引发近地表的散射波，这种次生干扰波在时距关系、频率特性等方面都与反射波和绕射波相似，在记录上的识别和压制有一定的困难。利用散射波的波动特性，在叠后通过波场延拓使其聚焦成像，然后通过压制强噪声的手段将其衰减，是我们对这种噪声研究的一种新的探索。     

多分量波场的矢量法叠前深度偏移技术

本文研究了二维各向同性介质中两分量记录的矢量法叠前深度偏移方法———叠前逆时深度偏移方法。首先从弹性波波动方程出发,在交错网格空间中推导了各向同性介质中弹性波逆时延拓的高阶有限差分格式;然后从程函方程出发,采用逆时差分格式求解地下各点的地震波走时。为确保算法满足地震波传播的因果性条件及其对复杂模型的适应性,用扩展波阵面算法追踪波前并搜索全局极小,以上述方法的计算结果作为弹性波逆时偏移的成像条件,实现二维多分量资料的叠前逆时深度偏移。模型试算和实际单炮记录试验表明,叠前逆时深度偏移方法考虑了地震波的矢量特征,是一种有效的矢量波场处理技术。     

复杂近地表弹性波波场特征研究

 本文采用任意起伏地表二维弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟，通过地震波波场快照、单炮记录以及合成的近似叠加记录，分析了不同倾角斜层模型、起伏基岩面模型以及起伏地表下简单构造模型等3个简化模型弹性波场特征、弹性波主要类型以及弹性波传播规律。模型试验结果表明，近地表斜层、起伏基岩面以及速度横向非均匀引起折射波的不连续。近地表速度结构和地形不仅引起地下反射波同相轴弯折、畸变，而且产生严重的规则干扰。     

VSP弹性波方程正演模拟与波场分析

本文采用的VSP弹性波方程交错网格高阶差分法网格频散小、边界吸收精度高。不同井源距VSP正演结果表明,随着井源距增加,波场干涉对直达波影响加重、各类波场非线性特征趋于明显、能量分布特征变化增大,特别是上行反射P波与上行转换SV波视速度差异变小。这些结果在三维VSP处理中都要有足够的重视。     

大井源距VSP记录的波场异常剖析

加大井源距可以扩大VSP资料的成像范围,提高VSP测井的实用价值,但与此同时又会导致两个严重的后果:①VSP原始记录出现某些波场异常;②VSP-CDP转换的拉伸畸变加大。本文从NU34井VSP记录实例出发,着重剖析第一个问题,即大井源距与VSP记录中的初至异常和波组干涉之间的因果关系,并就如何避免波场异常及对最大井源距参数的施工设计提出参考意见。     

VSP波场分离

视速度和偏振是地震波的两个重要特性。根据P波和S波运两个特性的差异,就可以分离VSP波场。本文所用的VSP波场分离方法综合考虑了视速度特性和偏振特性。在三分量VSP资料（H₁、H₂、Z）中,可将其两个水平分量H₁、H₂按矢量合成方法求出总水平分量H,再根据地震波的视速度特性,将H和Z分量经τ-p正变换得到τ-p谱U_H和U_Z;然后根据地震波的偏振特性,在τ-p域由U_H和U_Z得到U_P和U_SV,即P波和SV波的τ-p谱。最后,再将U_PU_SV经τ-p逆变换得到P波和SV波。用这种方法对理论模型和野外实测三分量VSP资料进行了处理,效果良好。     

双平方根算子波场外推叠前偏移速度分析

基于波场外推的叠前偏移具有较好的成像精度，但其成像精度又建立在精确的速度模型之上，利用叠前偏移对速度的敏感性来建立较好的速度模型是精确成像的重要保证。基于双平方根算子的波场外推，探讨了一种新的适应横向变速的叠前偏移速度分析方法。该方法首先在共中心点一半偏移距域中进行波场外推，然后根据波场外推的结果建立速度能量图并拾取速度信息，这个过程可根据需要作若干次迭代。对该方法的计算公式进行了推导，并设计了点散射体的常速模型和变速模型，进行了计算，计算结果表明了方法的正确性。该方法具有适应横向变速和倾角变化及计算量小的特点。     

随机介质模型正演模拟及其地震波场分析

讨论了利用统计学方法在对介质进行描述的二维随机介质模型的正演模拟问题，并对若干简单的模型进行了模拟计算。分析这些简单模型模拟结果的地震波场可以得出一些有意义的结论：储层中局部微观非均匀性对高分辨率地震资料有较大影响；高分辨率地震资料中的某些信息不能用常规方法进行分析时，可以尝试用随机介质模型理论进行分析，以得到较为正确的结论。研究结果表明，随机介质模型的正、反演问题及与之相关的地震波场传播特征研究是地震学，特别是开发地震学中一个有 意义的研究方向。     

区域多尺度随机介质模型及其波场分析

常规地震的层状介质理论不适用于高精度地震工作．为此，必须发展复杂非均匀介质中的地震波场理论。利用统计学方法对复杂介质进行描述，研究介质中地震波场特征的随机介质波场理论，是非均匀介质地震波场理论发展的一个方向。为此，发展了常规随机介质模型，提出了一种称为“叠加型”的多尺度随机介质模型和一种“区域多尺度随机介质模型”。利用非均匀介质弹性波波动方程的数值求解，研究了这类随机介质模型中的地震波场特征，得出了一些有意义的结论。     

双检数据上下行波场分离技术研究进展

随着海洋油气勘探开发技术的发展,水、陆双检海底接收的应用日趋广泛,上下行波场分离作为双检数据处理的关键技术,决定了资料处理品质及应用效果。在双检数据上下行波场分离技术的发展过程中,国内外学者提出了许多切实可行的技术方案。本文通过系统调研国内外相关文献,对上下行波场分离方法和技术进行了归纳和总结。首先基于波动理论,把双检数据与上下行波场联系起来,建立了双检数据标定和上下行波场分离的理论基础：水、陆检数据接收的波场分别为压力波场和质点垂直速度波场,可以分解为上行压力波场和下行压力波场及上行质点垂直速度波场和下行质点垂直速度波场;下行压力波场与下行质点速度波场振幅成正比,且极性相同,上行压力波场与上行质点速度波场振幅成正比,且极性相反。然后针对海底电缆/海底节点（OBC/OBN）水、陆检数据,建立了基于消除海水鸣震的双检数据处理技术。最后,总结出7种双检数据上下行波分离方法,包括：常数标定因子分离、频率—波数域分离、镜像分离、去虚反射分离、最优去虚反射分离、检波器脉冲响应分离和τ-p域分离等方法。双检数据上下行波场分离之前,首先要进行检波器脉冲响应校正;然后进行双检数据匹配和标定处理等,使水检数据中上下行压力波场与陆检数据中上下行质点垂直速度波场振幅和频率趋于一致,且由于下行压力和质点垂直速度波场极性相同、上行压力和质点垂直速度波场极性相反,陷波问题得到补偿,检波点端虚反射得到合理压制;最后实现最佳的上下行波场分离处理。     

背景速度替换与波场延拓速度场重建

在共中心点一半炮检距域中，利用波动方程的叠前双平方根算子，实现了炮点及检波点分层向下延拓。通过使用替换速度替换上覆地层速度，消除了背景速度对地层成像的影响，达到了提高深层地震资料处理质量的目的。利用叠前双平方根算子，将炮点和检波点波场向下延拓，并进行逐层剥离、速度场重建，消除了上覆地层对速度的影响，提高了速度分析的精度，为叠前偏移成像提供了可靠的速度信息。     

宽频双程走时计算方法及其波场照明分析

为了准确模拟任意主频情况下的初至走时和照明,应用高阶交错网格有限差分法进行了时域双程波动方程正演数值模拟,拾取最大振幅能量节点位置对应的旅行时间作为初至走时。以均匀介质为例,对比研究了本文方法与解析走时和高频近似走时(基于程函方程)在不同主频情况下的双程走时结果,指出在主频较高时三者最为接近。以Marmousi模型为例,计算了不同主频对应的初至走时及其振幅能量。综合分析表明,低主频存在较大的旅行时计算误差,不同的主频可以照明不同尺度的介质变化,从而指导实际地震资料的数字处理。     

多分量数据静校正对叠前振幅分析的影响

本文首先简要分析了常规多分量数据静校正损害振幅信息的原因,接着通过波场模拟和地震波传播特征分析,讨论了三种不同表层速度结构静校正对叠前振幅的影响:在低速表层结构时,多分量数据静校正对叠前振幅分析几乎没有影响,可采用常规多分量处理模式;在表层速度低于目的层速度的较高速表层结构时,通常静校正的影响不可忽略;当表层速度高于目的层速度的高速表层结构时,静校正可能给出相反的振幅变化特征和错误的叠前振幅分析结果,这也是纵波勘探中AVO技术有时失利的主要原因。基于此,文中指出要克服静校正对高速表层结构叠前振幅分析的影响,研究应用基于地表的叠前矢量波场处理是非常必要的。     

VSP处理中标量波场分离方法比较分析

本文详细阐述了wave-by-wave波场分离方法的原理及其适用条件,并对几种常用的波场分离方法:f-k滤波、中值滤波、均值滤波的原理和优缺点做了简单介绍。用这四种方法分别处理了地面近零井源距VSP数据、地面三维VSP和海上三维VSP数据,并做了比较分析。结果表明,wave-by-wave波场分离方法较其他方法处理效果最优。     

三维随机建模方法及其波场模拟分析

为了更好地描述真实的三维地球介质以及复杂的构造、岩性、裂隙油气藏,推导了基于随机过程的谱分解理论的三维随机建模方法,其中大尺度的非均匀特性描述地球介质的平均特性,小尺度的非均匀特性描述地质模型平均特性之外的随机扰动,通常使用一个均值为0和给定方差的空间随机过程来表征。通过改变自相关长度、均值、方差、模糊度因子这4个统计量,构建了不同自相关尺度下的混合型三维随机介质模型,同时,构建了多尺度的三维随机介质模型和包含构造的复杂三维随机孔洞介质模型,并对双层均匀介质模型和随机孔洞介质模型进行了波场模拟和对比分析。数值模拟结果显示,制作的三维随机介质模型能够更加灵活、方便地描述实际地球介质,有效地模拟复杂非均匀介质的细节,同时,该模型的局部随机扰动可以引起更为复杂的散射波场,影响声波传播速度和波前形状的变化,造成局部波场能量的延时到达。     

川东高陡构造石灰岩出露区近源地震波频谱测试及其效果分析

为了选择最佳的石灰岩出露区地震资料的采集参数，我们在川东高院构造石灰岩出露区作了近源地震波频谱测试及资料采集试验。其方法是将地震加速度传感器分别置于井下和地表，测试来自不同激发条件（井深、药量及岩性）的近源地震波激发频谱，并与用地震检波器同时接收的地震信号进行对比，以验证其结果的精度。试验结果表明：①山区的低速带，不仅限于表土，而且岩石露头也存在约10m厚的低速带，②受这10m度低速带的影响，在井下和地表测试的激发频谱存在着显著的差异；③三种岩性对高频成分吸收的程度明显不同，其中央岩最严重，砂岩次之，泥岩最弱；④延迟组会爆炸对降低激发频谱、减轻地震波能量的衰减具有明显作用；⑤受低速带的影响，地震波旅行时间、振幅、频率及相位都要发生很大变化。最后指出，要想提高石灰岩出露区原始资料的信噪比，不仅应选择合理的激发参数，而且也要重视接收条件的改善，必要时应考虑将检波器置于井下接收。