基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类的VSP波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,VSP)蕴含大量的地层地质信息,是连接地震反射数据与测井资料之间的桥梁.VSP数据分辨率高,资料丰富,包括上行波、下行波、转换波等多种类型的波场,常被用于地层反射界面标定、介质衰减参数反演等.其中,如何有效地分离波场是将VSP资料应用于油气勘探的关键之一.广义Curvelet变换是一种具有多尺度、多角度的相空间变换,能够进行相空间域波场特性的提取.本文聚焦于VSP波场的上下行波分离问题,提出一种基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类方法.首先,采用广义Curvelet变换对VSP波场进行特征提取,构造融入相空间角度信息的特征数据集;然后,利用K-means聚类算法在相空间对波场特征进行分类;最后,对分类结果进行反变换,完成VSP上下行波波场的自适应分离.为了验证方法的有效性,本文将所提出的方法用于合成数据和实际VSP数据的波场分离,并与常用的基于F-K变换的波场分离方法进行对比.处理结果表明,本文方法角度分辨率高、抗噪能力强,波场分离结果的保真保幅性好,这为后续的成像与地层的特征分析提供了重要基础资料.

东海OBN和三维DAS-VSP数据的联合采集与处理方法研究

近年来,光纤传感技术已经应用于地面地震数据、海洋地震数据、井中地震数据和井地联合地震数据的采集,推动了光纤传感技术在地球物理特别是地震数据采集中的应用。井地或井海联合地震勘探是陆地或海洋三维地震与三维DAS-VSP勘探相结合形成的三维立体地震勘探方法,利用井海联采的三维DAS-VSP数据,可以获得地下井周围准确的时深关系、地层速度、反褶积算子、球面扩散补偿因子、吸收衰减因子、各向异性参数和井筒周围的高分辨率构造成像,这些参数可以基于井驱处理提高陆地或海洋三维地震数据的处理质量。在中国东海某OBN数据勘探中首次开展了井下套管内铠装光缆同步采集的三维DAS-VSP数据的处理方法研究以及成像处理。首先,采用常规的三维VSP数据成像处理技术对三维DAS-VSP数据进行常规处理,具体处理流程包括:观测系统定义、预处理、初至拾取、静校正、振幅补偿、反褶积、波场分离、速度分析与建模和利用上行反射波进行井周围地层的构造成像;然后,再根据海上三维DAS-VSP数据下行多次波的特点,研发了海上三维DAS-VSP数据的下行多次波成像技术,扩展了三维DAS-VSP数据成像范围,提高了三维DAS-VSP数据成像的整体质量。与本工区早期的三维OBC数据成像结果相比,本次三维DAS-VSP数据的下行多次波成像结果表明,井周围三维构造成像质量得到了显著改进,大幅度扩展了成像范围;新采集的OBN数据和三维DAS-VSP数据的成像结果展示了更为详细和较高分辨率的构造成像,基于新的成像资料,对储层顶部和储层内流体的识别与追踪变得更加容易和清晰。井海联采技术生产效率高且成本低,既能快速获得三维DAS-VSP数据及成像,还能对三维海洋地震数据进行井驱提高分辨率处理。此外,三维OBN或OBC数据和三维DAS-VSP数据还能够进行融合处理,实现井地或井海同步采集数据的联合偏移成像,可以大幅度提高三维海洋地震数据的成像品质,值得在有条件的地方推广应用。

非零偏时延VSP资料处理关键技术

非零偏时延VSP资料含有丰富的井旁波场信息,利用VSP反射信息和地震属性,能有效监测井旁注入流体运移情况,具有广阔的应用前景。受观测方式影响,时延非零偏VSP资料叠加次数有限,对两期VSP资料处理要求更加严格。因此,本文在常规非零偏VSP处理技术流程中引入两期资料的可重复性分析和一致性处理方法技术,建立了时延非零偏VSP资料处理技术流程,并针对时延资料的炮内一致性处理和两期资料间一致性处理进行了方法分析研究和试验。从A井实例应用表明,本文提出的非零偏时延VSP资料处理流程和关键技术具有较高可操作性和实用性,具有推广价值。

斜井三维VSP动校叠加处理方法

针对三维VSP目的层成像问题,在反射点计算、道集抽取、动校正和叠加等处理方法上进行了研究和总结。采用等效连续速度模型折射线算法计算反射点位置,以反射点面元抽出共反射点道集,然后进行动校正。这里采用扫描的办法计算出正确的双程垂直旅行时,再进行变叠加次数的叠加处理,得到叠加剖面。最后对射线追踪方法得到的斜井三维VSP理论记录进行了处理,验证了方法的正确性。

基于VSP的病史采集思维训练系统在问诊技能教学中的应用研究

目的探讨基于虚拟标准化病人(VSP)的病史采集思维训练系统在问诊技能教学中的应用效果。方法选取2016年9月—2020年6月在广州市某医学高校学习的2014级和2015级本科临床医学专业学生作为研究对象。其中,2015级学生为试验组(n=460),2014级学生为对照组(n=535)。在问诊技能教学中对照组采用传统教学法,试验组采用基于VSP的病史采集思维训练系统教学模式。比较两组学生毕业综合考试中问诊部分成绩,评价两种教学模式的教学效果。结果两组学生在毕业综合考试问诊中,试验组学生外科学成绩为(89.40±7.35)分、妇产科学(79.54±8.49)分、儿科学(79.03±7.79)分,均高于对照组[分别为(84.58±8.59)分、(75.19±8.96)分、(76.68±8.18)分],差异均具有统计学意义(P<0.05);试验组总体成绩为(82.00±6.54)分,也高于对照组的(79.15±7.19)分,差异具有统计学意义(P<0.05)。问卷调查结果显示,90.87%的试验组学生对该系统的使用表示满意,认为该系统有助于其掌握病史采集技能(90.64%),提高沟通交流能力(92.69%)、自主学习能力(91.78%)、学以致用能力(89.27%)和医学人文素养(90.87%),突破传统教学时间和空间的限制,弥补传统教学模式的不足。结论在问诊技能教学中采用基于VSP的病史采集思维训练系统教学模式能够显著提高医学生的问诊能力,改善教学质量。

频率自适应子波反褶积在VSP中的应用

子波反褶积在垂直地震剖面(vertical seismic profile,VSP)多次波压制中效果较好,使用最为广泛。但是,该方法忽视了地震子波在地层中的频率衰减,在衰减明显的资料中,对于多次波效果压制不明显。针对该类VSP资料,在子波反褶积的基础之上,选取下行子波作为输入,根据每一道的频率衰减特征选取不同主频的子波作为期望输出,通过求解Toepplitz方程得到反褶积算子,应用至上行波场中。在理论模型和实际数据中,通过与子波反褶积对比,多次波压制效果更明显。

高温高速VSP地震信号的面波压制处理

通过升级改造VSP(Vertical Seismic Profiling)设备,研制高温高速VSP仪器,并使用新设备进行超深井、高温高压井作业。VSP采集数据中常含有面波等低频干扰信号,会对微弱地震有效信号进行完全压制,加大对地震资料处理的难度。根据面波信号特点,采用常规的零相位带通滤波无法有效去除,且对有效的低频信号造成影响,面波能量及其干扰会影响后续VDL测井成像的质量。文章采用小波包对地震资料数据进行特征提取,对低频分量进行面波压制,再对有效特征信号进行重构得到较为合理的地震信号数据。文章最终采用Daubechies 8小波基,计算过程中能够自适应分解具体层数。实际数据的应用效果分析验证,该小波包变换对地震信息的面波压制具有可行性和通用性。

基于特征波形态成分分析的VSP资料套管耦合噪声压制方法

VSP(Vertical Seismic Profiling)资料采集过程中,由于水泥固井不牢或多层套管之间水泥环空等原因,容易产生套管耦合噪声。该类噪声具有能量强、空间影响范围广、衰减缓慢等特点,且与有效信号在时间域、频率域等多域重叠,严重影响了VSP资料的信噪比。首先介绍了形态成分分析(Morphological Component Analysis,MCA)的基本理论,然后对比分析了有效信号和套管耦合噪声在时域、频域及时频域分布特征差异,接着将VSP资料建模为有效信号、套管耦合噪声及随机噪声之和,最终提出基于特征波形态成分分析的VSP资料套管耦合噪声压制方法。该方法选用Q可调小波变换(有效信号的稀疏表示字典)和余弦变换(套管耦合噪声的稀疏字典)构建了相应的超完备字典,然后采用分块坐标松弛法实现了VSP资料中套管耦合噪声的压制。实际VSP资料处理结果表明,该方法对套管耦合噪声能量及频域分布区域的变化具有良好的自适应性,在明显压制该类噪声的同时对有效信号具有良好的保真性。

三维VSP多波速度分析方法及应用

针对三维VSP多波速度分析问题,研究并实现了三维VSP上行反射纵波及转换波的速度分析方法。该方法可求取接收点以下反射层的多波速度,填补了常规VSP速度分析方法中仅依靠下行波初至求取接收点以上地层速度的缺陷。该速度分析方法包含非零偏VSP多波时距曲线公式、纵波反射点计算、转换波转换点的迭代算法及在没有横波初至信息的情况下求取检波点处横波速度的方法。在此基础上,建立了三维VSP多波速度分析流程和步骤。应用于理论VSP多波资料及实际斜井三维VSP多波资料的处理,得到了与地面地震时间坐标一致的多波叠加速度模型、多波动校正道集及叠加剖面。处理结果证明了该方法的正确性和有效性。

基于时变卡尔曼滤波的中途VSP钻前速度反演及在地层压力预测中应用

地层速度的变化是孔隙压力预测过程中的敏感参数之一,而岩层的性质、岩石的成分等众多因素则影响着速度的变化,导致其预测和估计的复杂性和困难性。本文首先利用中途垂直地震剖面(VSP)获得的已钻井段的时深关系及钻头前方未钻井段反射波场信息使用多元回归模型对地层速度预测问题进行建模,其显著特点是众多影响因素以属性形式作为输入模型,然后使用卡尔曼滤波器来求解该多元回归模型的参数,预测得到钻头前方地层速度。鉴于输入的VSP走廊叠加资料及衍生属性具有比常规地震更高的分辨率,从而使得预测得到地层速度也具有更高分辨率。基于以上工作基础上,我们将基于VSP预测获得的速度应用在地层压力预测中,并实际应用在琼东南盆地高温高压井中,预测了钻头前方300 m的地层速度,进而估算钻头前方地层的孔隙压力。后续的实测结果表明,预测结果较为可靠,为安全钻井提供了技术支持,验证了本文方法可行性。

VSP多次波研究与应用

地震资料中包含的多种多次波往往会引起地层结构的假象,给油气藏勘探开发造成了严重的影响。针对地震资料中多次波难以识别和压制的问题,提出了基于VSP资料的多次波特征分析及其应用方法。首先对VSP多次波产生的原因进行了理论分析,从实际地震资料中的多次波出发,深入讨论了多次波的产生条件以及井中和地面地震资料中多次波的异同点,归纳了多次波的分类方法,认为VSP多次波具有全程可追踪、易于识别等特点,这对于地震波传播规律分析、地震资料处理方法研究具有重要的指导意义;然后对VSP多次波特征进行了分析,建立了多次波地震地质模型,并利用正、反演模拟结果分析VSP多次波特征,进而讨论了VSP多次波的识别方法;在此基础上,综合评价了VSP多次波在地震数据处理解释中的应用方法和效果,包括用于指导地面地震多次波识别、对多次波污染程度进行分析、表层结构静校正量计算及表层Q因子评估、多次波成像、井地联合多次波压制等方面;最后展望了下一步多次波研究的发展方向,预计随着井地联合采集试验的增多,VSP多次波成像将有更大的发展和应用空间,此外,井地联合多次波压制方法也将是未来的重点研究方向。

Radon域虚震源法重构VSP数据

垂直地震剖面(VSP)数据通常比常规地面地震数据(SSP)具有更高的勘探精度,但受其观测系统限制,具有成像范围有限等问题。为解决VSP数据成像范围有限的问题,笔者将Radon变换与互相关型地震干涉技术和褶积型地震干涉技术相结合,通过Radon域虚震源法将VSP数据重构为虚拟SSP数据,并利用Radon变换方法压制随机噪声的特性,提高虚拟SSP炮集记录的信噪比。通过数值模拟,验证了Radon域虚震源法的有效性,并进一步用于添加了随机噪声的原始VSP数据。结果表明,相比于传统虚震源法,Radon域虚震源法能够有效压制随机噪声,提高虚拟炮集记录的信噪比,与VSP原始数据相比,所构建的虚拟SSP炮集记录经偏移成像后可以有效扩大成像范围并提高成像分辨率。

利用正演模型研究VSP处理

VSP是一种井中地震观测技术,其独特的观测方式,决定了VSP处理也有别于常规地震,最明显的就是VSP资料必须经过波场分离,才能利用下行波或上行波信息对资料进行解释和反演。除波场分离外,VSP还有许多其它独特的处理环节。基于PC-VSP系统,进行了VSP模拟,在正演数据的基础上,研究了VSP处理,取得了较好的效果。

VSP直达波和反射波波动方程走时联合反演

地面资料全波形反演采用低波数回折波敏感核和高波数偏移等时线恢复地下模型的长波长和短波长分量.当回折波的穿透深度有限时,很容易陷入局部极值.波动方程反射波走时反演采用反射波的透射敏感核更新速度模型.当浅层速度存在较大误差时,仍无法得到满意的反演结果.VSP资料中直达波是一种透射波,穿透深度大,可用于井旁背景速度场建模.本文发展了针对VSP观测方式的波动方程走时联合反演(直达波和反射波)方法.采用全局优化参数反演法实现VSP上下行波和纵横波分离,构建了基于下行直达波和上行反射波走时残差的混合目标函数,推导了相应的伴随状态方程和梯度公式,给出了背景速度和反射系数分步反演流程.理论和实际VSP资料应用表明:直达波和反射波走时联合反演可以得到运动学特征精确的速度模型,为后续全波形反演提供可靠的初始模型;联合反演比单独直达波/反射波走时反演的精度高,比直达波和反射波走时级联反演的耗时少.

VSP测井技术在复杂小断块油藏开发中的应用

为了解决因地震资料时深关系不精确造成海14-18复杂小断块断层及构造形态不落实的问题,让该块开发调整得以有效开展。运用VSP测井技术,通过零偏资料准确标定了d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ和d3Ⅱ四个油层组层位;通过非零Ⅳ剖面新发现了位于海12-15和海11-15井间的断层;通过非零Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ剖面分别将大洼断层边界向北西移动50m、向北移动250m、向南移动170m。同时结合三维地震解释与地层对比后发现该块是一个被北部的转折的大洼断层和南部的北东向断层包围的向北抬起的断鼻构造。实践证明,在井网不完善或者井点稀少的复杂小断块中,VSP测井技术在落实断层和构造形态方面具有较好应用效果,值得推广。

VSP测井技术在复杂断块油藏开发初期的应用

利用VSP测井技术的基本原理,以小7-29-1井为例从零偏VSP纵波和非零偏VSP纵波两个方面的数据采集与处理,解决了小10-16区块缺乏井资料、精细构造解释难度大以及储层横向变化难预测的问题,为该断块油藏的整体部署开发提供了重要的依据。

VSP资料在盐穴储气库构造特征描述中的应用

随着世界各国对天然气需求量不断增加,为确保能源安全,调节天然气季节性供需矛盾,建设地下储气库是一种较为先进的办法。随着中国盐穴储气库的大规模兴建,对目标盐岩矿的准确分析与评价,是储气库建设成功的关键。在河北宁晋地区盐穴储气库建设过程中,由于地面地震资料少,遇到了地下盐体地质构造难以描述的问题。为此,提出了利用VSP资料对宁晋盐穴储气库的构造特征进行描述。首先,在该区部署了零井源距、Walkaway、Walkaround VSP资料采集;通过对VSP资料的处理,获得了VSP走廊叠加记录、Walkaway VSP成像剖面、Walkaround VSP数据及其插值成的三维数据体;综合利用零井源距VSP资料、Walkaway VSP成像数据、Walkaround VSP三维插值数据体,分别从点、线、面、体的角度对探区内石盐体进行研究,描述了探区内石盐体的几何形态和断层分布,预测了裂缝发育方向。该成果对宁晋地区盐穴储气库建设具有一定的指导意义。

基于VSP子波谱模拟的谱比法Q值提取及在提高地震分辨率中的应用

地震分辨率一直是地震勘探追求的目标,而地震波的高频成分由于地下介质的吸收衰减损失严重。品质因子Q是表征地下介质对地震波吸收衰减特性的一个重要参量,不仅反映介质的内部本质特征,同时也是油气识别的重要指示因子,因此准确估算Q值对地震资料处理及储层预测具有一定意义。VSP采用井中接收的方式接收地震波,VSP资料中的直达波单程传播,能较好地反映地下介质的吸收作用,与地面地震相比,采用VSP进行Q值提取更为准确。本文在传统谱比法基础上,考虑反射系数及噪声对Q值求取的影响,提出了基于VSP子波谱模拟的谱比法Q值提取方法,采用子波谱模拟的方式消除地层反射系数对ZVSP下行地震子波的影响,在子波谱基础上利用谱比法求取井点处的Q值,然后利用井点处Q值与地层速度的关系外推建立Q场,利用建立的Q场进行驱动地面地震提高分辨率处理。采用此法对含有VSP资料的地震工区进行Q值提取及驱动地面地震提高分辨率处理,效果较好。

塔里木盆地沙漠区VSP井控约束各向异性速度建模及应用

随着塔里木盆地油气勘探开发进程的不断深入,对沙漠区超深层隐蔽断裂、次级断裂等小尺度断裂的识别和预测精度要求越来越高,常规的地震偏移成像已经不能满足精细勘探开发需求。而地震偏移成像的核心是速度分析,为了提高断裂两侧速度速度描述精度,针对性地建立井控表层模型嵌入技术、井控VSP约束建模技术提高速度建模精度,实现对小尺度断裂两侧速度进行精细刻画。通过实际资料处理结果表明基于VSP井控约束各向异性速度建模精度得到明显提升,有效提高了目的层小尺度断裂及储集体内幕成像效果。

VSP处理新技术及应用

近年来随着油气田开发程度的深入、油井数量的猛增,对地震勘探精度提出了许多新的要求,VSP技术正是在这种背景下不断适应新的需求,取得了快速的发展。首先全面介绍了东方地球物理公司在VSP技术方面的创新性研究及其在勘探开发实例中的应用效果;其次重点探讨了VSP技术与地面地震不同的处理方法,包括参数提取、波场分离、反褶积及成像等;然后对于最新发展的分布式光纤传感(Distributed Acoustic Sensing,DAS)VSP技术也进行了简要论述;最后展示了VSP技术在地震勘探向开发延伸中的独特作用和发展潜力。