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。

斜井三维VSP观测系统设计

三维VSP资料具有高分辨率和高信噪比的特点,十分有利于井旁构造成像和油藏描述。由于海上三维VSP勘探大都在斜井中进行。因此,针对斜井的观测系统设计是否合理至关重要。在斜井三维VSP观测系统设计中,需要解决的主要问题有:①炮点分布中心位置的确定;②炮点缺失对覆盖范围和覆盖次数的影响;③多井炮点和多井检波点的布置等。通过模拟计算分析,对上述问题进行了探讨,得到了一些有益的认识。根据研究结果,制定了某实际斜井的三维VSP观测系统设计方案。

三维VSP观测系统设计研究

三维VSP观测系统设计取决于地面炮数、井下可利用检波器数目、井源距、检波点深度、炮点分布和检波点分布等方面,设计合理的观测系统能够改善井孔附近地层的三维成像效果。通常可以通过覆盖次数和井源距等面元属性参数来衡量三维VSP观测系统设计的合理性。本文研究了井源距和检波点深度、炮点和检波点的分布对纵波和转换波的观测范围、覆盖次数的影响,通过计算与分析,得出以下认识:①检波点深度越小、井源距越大,则观测面积越大;②PS波观测面积小于PP波观测面积;③在检波器个数和炮点分布固定的情况下,适当增加检波点间距有利于覆盖次数均匀;④在炮点呈环形分布或束状分布且炮点间距与炮线间距相当时覆盖次数较为均匀,PP波、PS波覆盖次数的均匀程度基本相当。

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。

三维VSP数据高效偏移成像的超道集方法

当前的三维VSP地震数据偏移成像实现都是在共炮点道集或共检波点道集中逐个道集循环进行的,计算效率相对较低.根据三维VSP观测系统中炮点和检波点布置的特殊性和地震波场满足线性叠加的特性,本文提出了一种三维VSP数据的高效偏移成像方法,即首先通过对三维VSP共接收点道集进行地震数据的广义合成得到一种超道集,然后在共接收点道集的波场深度外推过程中逐步应用多震源波场对超道集进行偏移成像,即利用一次波场深度外推循环完成对所有共检波点道集数据的偏移成像.通过三维VSP模型数据与实际地震数据的偏移成像试验验证了这种高效的超道集偏移成像方法可取得与常规共检波点道集相当的偏移成像效果,还具有极高的计算效率,其计算量与单个共检波点道集的偏移成像计算量相当.

三维VSP资料波动方程叠前深度偏移研究

已有的一些三维VSP资料处理方法,存在保幅性较差、对复杂构造不能正确归位、成像分辨率低、噪声强和计算效率低等问题,为此,提出了三维VSP资料波动方程叠前深度偏移成像方法,其实质是把地表数据的三维单程波动方程叠前深度偏移成像方法推广应用到三维VSP数据。对方法进行了阐述,其基本原理是将三维VSP数据按井中检波器的位置抽成共检波点道集,对共检波点道集进行三维叠前深度偏移。实现过程为将VSP波场分解为背景波场和扰动波场,背景波场采用相移法偏移,扰动波场采用频率空间域有限差分法偏移,然后对偏移后的上下波场进行相关处理,获得成像结果。数值模拟证明方法正确可行,实际应用表明方法实用。

基于体元模型的三维VSP射线追踪

本文基于费马原理,利用全路径迭代算法实现体元模型中的三维VSP两点射线追踪。体元模型由块体组成,块体之间界面采用连续函数或离散点插值表示。射线追踪过程中先对中间路径点给一初始值,通过迭代求解有关路径修正量的矩阵方程,得到满足精度的路径点信息。文中对三维VSP观测系统采集进行正演,并针对目的层的反射P波和P-SV波射线追踪结果说明该方法对块体模型的适应性,射线追踪精度可根据研究问题的需要确定,可作为三维VSP观测系统参数优化设计的辅助手段。

垦71井区三维VSP采集方法及效果

本文结合垦71井区面临的开发难题,研究了井地联合采集方式下三维VSP采集方法。论证了三维VSP基础采集参数(最大井源距、检波器沉放深度、级间距、炮点距)的选择方法,确定了工区具体采集参数;通过观测系统属性分析技术,研究了采集参数的变化对面元分布的影响,验证了参数选择的合理性;并进行了三维VSP数模研究。正演模拟结果表明:该观测系统对目标成像能力较好;采用该套采集技术,采集得到了垦71井区高信噪比、波场丰富、直达波和反射波清晰的三维VSP原始资料。处理结果显示三维VSP技术在分辨小构造及小断层时具有明显的优势。基于地质模型与速度模型的三维VSP设计与正演模拟技术,可以获得解决地质任务的最佳观测系统。

松辽盆地梨树断陷SN167井三维VSP采集参数优化

SN167井是位于松辽盆地梨树断陷中央构造带上的一口大斜度井.针对SN167井区的井-地联合地震资料采集,开展了三维VSP采集参数优化技术应用研究.基于弱各向异性介质假设下计算的入射角与反射系数关系,确定最大井源距;根据不同接收深度时成像范围和覆盖次数的正演结果,分析优选最佳检波器沉放深度;综合考虑目的层成像范围和覆盖次数,选择合适的井下观测点数.应用优化确定的SN167井三维VSP采集方案取得了较好的采集效果,所获三维VSP资料的频宽较地面三维地震资料高出20～30 Hz,井周小断层的分辨能力显著提高.

混合域三维VSP波动方程深度偏移方法

常规VSP成像方法利用VSP-CDP转换或基尔霍夫偏移,存在保幅性差及成像精度低等问题。混合域三维VSP波动方程深度成像方法是将VSP反射P波在深度域直接成像,利用分步傅里叶法在混合域进行波场外推,即在频率—波数域实现波场的相移,在频率—空间域实现时移校正。此法的优点在于能保持横向变速地质构造波动方程波场外推精度的同时提高计算效率。理论模型证明此方法可行,实际资料处理效果明显。

基于ADIPI的单程波三维VSP正演模拟方法

三维VSP正演模拟在三维VSP观测系统设计、三维VSP波场分析及三维VSP偏移成像方法研究中均有重要的作用。以三维单程波动方程为基础,采用基于正交方向加插值(ADIPI)的傅里叶有限差分(FFD)算子,实现了三维VSP正演模拟。克服了对三维算子的双向正交分裂所导致的方位各向异性误差,既保证了模拟精度,又提高了计算效率,还可根据实际需要单独模拟上行波或下行波。模型试验结果证明了方法的有效性。

各向异性假设条件下三维VSP与地面地震数据旅行时差分析及参数求取

由于本文研究对象处在T4(3200m)以上,地层构造相对平缓,速度场空间变化较小,断裂或裂缝方向发育单一,因此从VTI介质和HTI介质的假设条件出发,研究了利用三维VSP数据和地面地震数据联合求解各向异性参数的方法,分析了HTI介质的空变特点。研究结果表明:研究区的介质具有明显的VTI性质和HTI特点,通过求取VTI各向异性参数和分析HTI介质的空间相对变化,获得了较小的地震波旅行时时差。根据HTI介质空间相对变化与实际裂缝空变具有一定的一致性的特点,可进行裂缝储层的有效预测。

三维VSP波动方程保幅叠前深度偏移方法

VSP偏移成像技术在VSP资料处理中具有重要意义。为了对地下复杂构造进行精确成像,常要求对VSP数据进行三维叠前偏移处理。传统的单程波方程延拓计算时只能保证相位信息的正确性,没有对振幅做任何处理,存在保幅性较差的问题,不利于将其结果运用到岩性分析中去。以保幅型单程波偏移算子为基础,研究了三维VSP单程波动方程保幅偏移成像方法。并在实际资料中,采用了保幅型三维地震道插值方法,对非规则网格炮点采集的三维VSP数据进行插值,保证了波动方程保幅偏移的效果。

基于非固定算子相移法三维VSP叠前深度偏移

地面地震成像方法很多且比较成熟,但对于三维VSP来说较成熟的成像方法很少,其成像效果特别是陆上不够理想。针对应用传统VSP成像方法如:VSP-CDP、克希霍夫积分法等成像过程中存在保幅性差、对复杂构造的归位不准、分辨率低等问题,采用非固定相移算子的叠前深度偏移方法能够适应介质速度横向变化,同时克服了常规相移偏移算法中要求速度横向不变的缺点。该方法运用基于非固定滤波器理论的非固定相移算子,具有更高的精度和稳定性,叠前深度偏移算法采取分片均匀近似的策略提高了运算速度。该方法应用于三维VSP成像并在胜利垦71井区实际资料处理中取得了比较好的成像效果。

三维VSP方法实践及应用前景评价

20世纪80年代以后，VSP技术在国内外普遍推广使用。在VSP技术的发展过程中，为满足生产和实践的要求出现过许多不同类型的VSP技术，3D VSP技术是在20世纪90年代左右发展起来的，其发展是应目前油气田勘探开发的要求，该技术无论从资料采集、处理，还是解释来看仍处于创新、发展和完善阶段。与常规VSP技术相比，3D VSP技术具有很多优点：可以获得详细反映井周围空间的各种数据体；可以对井周围小构造进行成像，研究井筒附近的地层各向异性特征；可填补地面地震成像的空白等。3D VSP和地表3D地震勘探及其它地质、地球物理方法相结合可以解决油田地质勘探和开发中的一系列难题。当然，在该项技术的应用中还存在一些尚未克服的问题，今后需在观测系统的设计以及资料处理和解释软件的研制方面做更多的工作。文中介绍了某区块原始3D VSP资料的处理和初步解释实践，根据工作完成的实际情况提出了开展3D VSP工作的一些建议。

三维VSP处理技术探讨

三维VSP地震资料处理在国内外尚处于研究阶段。当前，国内外主要处理软件（OME-GA、CGG、FOCUS、PBOMAX、GBISYS等）都不具备三维VSP处理能力。我们通过与俄罗斯Eserton Overseas Limited（EOL）公司合作，引进俄罗斯Multi-VSP处理软件，针对CQ油田某井区三维VSP地震资料进行了处理，探索并形成了三维VSP处理技术。

非线性最小二乘法在三维VSP波场分离中的应用

传统的VSP波场处理多是假定波传播是在波形和振幅均一的条件下完成,这种假定条件对于现实的不规则空间采样、多变的子波和噪声因素是不存在的。针对以上因素的影响,提出允许接收到的波在振幅和初至时间上相互独立存在,处理并运用包含非线性最小二乘法和特征值的最优迭代方法,每次选取出具有某种特征的波,当具有较强特征的波被选取后,弱特征性的波就变强,重复以上步骤,完成对波场的选取过程。该方法对各种波场都适用,VSP数据量相对较小,对该方法不存在计算的局限性。实际数据处理证明,该方法应用于VSP波场分离优于常规分离方法,对提高VSP处理精度具有重要意义。

斜井三维VSP方位校正、波场分离处理方法及应用

有效地分离上行波和下行波是VSP资料处理的一项基本任务,为了得到径向R分量和切向T分量的波场还要首先要对水平分量记录进行坐标旋转。本文介绍了三维VSP坐标旋转理论和中值滤波方法,并用该方法对理论模型及实际数据进行上下行波波场分离处理,得到的较好的分离效果表明选择正确方法的重要性。

垦71井区三维VSP资料波场分离方法应用研究

三维VSP资料是多偏移距VSP资料,资料中多种类型的波叠合在一起形成复杂波场。从复杂波场中分离出单一的保幅反射波波场是三维VSP波场分离的重要工作。常规二维VSP波场处理方法单一,难以适用于复杂的三维波场处理。针对三维VSP资料的波场特点,以分离上行反射P波为例,将单一波场分离方法加以适当组合,对垦71井区三维VSP实际资料进行了应用研究。结果表明,波场分离处理中叠加消去法和中值滤波相结合以及F-K滤波和中值滤波相结合的方法克服了单一方法的缺陷,波场处理后获得了波组特征明显、波场清晰单一的上行反射P波保幅波场,取得了较好的波场分离效果。

基于声波方程的三维VSP逆时偏移技术

叠前逆时深度偏移技术是复杂构造成像最为精确的偏移技术之一,其在地面地震资料处理中已经得到了广泛应用,但在三维VSP成像中应用较少。本文推导了高阶有限差分双程波波场延拓方程,基于抗频散波动方程和对成像精度的要求,构建了高精度抗频散有限差分逆时偏移算子,在成像条件中加入了保真倾斜校正因子和能量照明补偿项,消除了逆散射效应及反射倾角对偏移振幅等动力学信息的影响,实现了高效高精度VSP逆时偏移成像。通过对模型数据和实际地震数据试算,验证了方法的效果。