零偏VSP反演Q值CFS方法及影响因素研究

当地震波在地层中传播时,能量的衰减是传播介质非弹性性质的反映.这种介质所固有的衰减特性通常用品质因子(Quality Factor,Q)来描述.本文基于地震波在传播过程中主频降低的衰减特性,利用质心频率偏移法(Centrold Frequency Shift,简称CFS)对零偏VSP正演模型进行Q值计算,分析薄层、上下行波场、频带宽度、反演波速、震源位置等因素的影响.模型结果显示:CFS法比频谱比法、振幅衰减法能更加准确识别薄层界面,可准确反演出厚度10m的地层;上行波场的加入降低反演结果准确度,尤其对高Q值层;当有效波频带增宽时,高频部分衰减明显,Q值反演结果接近理论值;反演波速误差对反演准确性影响很大.最后,利用CFS对实际井旁地面地震资料进行Q值反演,反Q滤波后其主频由25Hz提高到35Hz,分辨率得到改善,证明了CFS方法的实用性.

非零偏VSP弹性波叠前逆时深度偏移技术探讨

非零偏VSP地震资料是一种多分量资料,处理非零偏VSP资料,弹性波叠前逆时深度偏移技术无疑是最适合的处理技术.本文从二维各向同性介质的弹性波波动方程出发,研究了对非零偏VSP资料进行叠前逆时深度偏移的偏移算法,讨论了逆时传播过程中的边值问题和数值频散问题及其相应的解决方案;采用求解程函方程计算得到地下各点的地震波初至时间作为成像时间,实现了非零偏VSP资料的叠前逆时深度偏移.最后进行了模型试算和非零偏VSP地震资料的试处理,结果表明该方法不受地层倾角限制,较适用于高陡构造地区或介质横向速度变化较大地区的非零偏VSP地震资料处理.

基于两步SVD变换的零偏VSP资料上下行波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,VSP)资料处理中波场分离是关键问题之一.随着属性提取技术的发展,新的属性参数(例如Q值)提取技术对波场分离的保真性要求越来越高.本文改进了传统奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)法,给出了一种对波场的动力学特征具有更好的保真性,可以作为Q值提取的预处理步骤的零偏VSP资料上下行波场分离方法.该方法通过两步奇异值分解变换实现:第一步,排齐下行波同相轴,利用SVD变换压制部分下行波能量;第二步,在剩余波场中排齐上行波同相轴,使用SVD变换提取上行波场.在该方法的实现过程中,压制部分下行波能量后的剩余波场中仍然存在较强的下行波干扰,使得上行波同相轴的排齐比较困难.本文给出了一种通过极大化多道数据线性相关程度(Maximize Coherence,MC)排齐同相轴的算法,在一定程度上解决了低信噪比下排齐同相轴的问题.将本文提出的方法用于合成数据和实际资料的处理,并与传统SVD法的处理结果进行对比,结果表明本文提出的波场分离方法具有良好的保真性,得到波场的质量明显优于传统SVD法.通过对本文方法和传统SVD法处理合成数据得到的下行波场提取Q值,然后进行对比可知,本文方法可以有效提高所提取Q值的准确性,适合作为Q值提取的预处理步骤.

基于零偏VSP初至波的地震高频补偿和相位校正

松辽盆地中浅层之上地层的压实程度低,对地震波吸收衰减作用明显,对高频成分的衰减尤为严重,如何恢复和补偿被大地吸收的地震波高频成分,从而提高地震资料的垂向分辨率,解决薄储层地震识别问题,是地震资料处理急需解决的技术难题.本文基于零偏VSP数据的初至波主频率随深度下降的关系,应用主频偏移法逐点求得随深度变化的地层品质因子Q;按照坳陷盆地层状介质的特点,依据地震速度和主要反射界面将目的层上部坳陷期地层划分为多层常数Q模型,实现Q值场的时变和空变.在叠前、叠后地震数据体上,采用增益控制Q值高频补偿和相位校正技术,提高地震资料的分辨率.大庆油田常家围子三维地震工区应用该技术的成果数据,频带展宽5Hz以上,主要反射层同相轴连续性增强,层间反射细节突出,与测井及VSP数据的匹配程度提高,为该区油藏评价研究奠定了资料基础.

基于Ganley理论含有衰减特性零偏VSP正演研究及修正

含有衰减的VSP资料能够提供丰富的地下岩层和岩性信息,本文根据Ganley理论对其进行了正演计算.引入品质因子Q值,考虑界面发生反射和透射,对震源位于地表及地下某一深度进行讨论,分别计算水平层状介质中的下行波和上行波.与不含有衰减特性的正演记录及其时频分析对比可以看出,高频成分的吸收、主频的降低、较多的能量衰减揭示了地层的非弹性性质.另外,当震源位于第一层介质以下时,按照Ganley理论公式计算得到的震源上方地层的下行波同相轴比直达波先出现,产生向上时移的现象,这表明了其波场运算存在提前到达的误差.为此,对震源上方传输系数矩阵进行修正,下行波在直达波到达后,才从分界面的位置开始出现,符合传播规律,正演结果显示了修正的合理性.

中国大陆科学钻探先导孔零偏VSP资料解释

用六级三分量检波器在中国大陆科学钻探先导孔中实施了零偏VSP测量。数据处理结果表明,中国大陆科学钻探孔区超高压变质岩石的地震波速度主要介于4500～7000m/s之间,显著高于一般的沉积岩地区,而且随深度变化不明显。声波测井速度系统地稍低于VSP层速度,可能是由于井壁处岩石的完整性受到破坏而造成的。地震波速度与岩石密度和岩性存在明确的对应关系,榴辉岩的密度和地震波速度均显著高于片麻岩类岩石;由榴辉岩退变生成的斜长角闪岩类岩石,其密度和地震波速度均呈现出较大的变化,主要与其退变质程度有关;超基性岩中的裂隙系统导致其密度和地震波速度大幅度下降。由于榴辉岩与其他岩石类型之间存在较大的波阻抗差异,因此用零偏VSP资料标定该区地震波的地质层位是有效的。关于地震波反射的原因,通过综合研究地震波(包括反射纵波、上行转换横波、井筒波)的特征、岩石速度和密度分布以及井径变化,认为主要是岩性分界面、韧性剪切带和断裂(带),但还有一些因素尚待进一步研究。

非零偏VSP多波波场分离方法

这里研究了中值滤波法在波场分离中的应用,分析了中值滤波中参数的选择对分离效果的影响,并应用中值滤波法分离上行波、下行波。同时,对VSP中纵波、横波的偏振方向进行了分析,利用上行波、下行波振幅矢量关系对VSP记录进行纵波、横波分离,得到良好的分离效果。理论模型处理结果表明,应用中值滤波分离上行波、下行波,再利用偏振关系分离纵波、横波,可以得到较为满意的VSP上行纵波记录和横波记录,分离后的记录是VSP反射波成像的基础。

复杂构造多非零偏VSP联合成像技术应用

非零偏VSP地震勘探技术较常规地震方法分辨率高,在获得P波的同时可以得到P-SV转换横波,是解决井旁构造和储层描述的有效手段,但是在遇到复杂构造时非零偏VSP资料处理经常不能很好成像.针对水平分量在射线坐标系中与垂直分量的坐标旋转、高效率的时间域自动拾取层位建模、时间域构造格架控制,以及自动迭代分析误差等,进行了复杂构造非零偏VSP联合成像技术研究.通过实际生产应用,取得较好效果.

利用零偏VSP直达波提取品质因子方法研究

地层对地震波的衰减性质通常用品质因子来度量。针对零偏VSP资料的特点,利用其不同传播距离的直达波信息,采用频谱比值方法进行品质因子的提取,并分析了信噪比对品质因子提取结果的影响。地震资料噪音水平越高,可以利用的频谱比值计算范围越小,计算误差越大。对理想子波和实际模型零偏VSP资料的处理结果表明了该方法的有效性和可靠性。利用垦71-检41井零偏VSP资料求取了品质因子随深度的变化,结果与对应的地层性质吻合较好,并且随着深度的增加,品质因子提取的可靠性逐渐增强。这为利用品质因子研究储层性质以及进行反Q滤波提高地震资料分辨率提供了基础参数。

零偏VSP资料质心频移法在胜利油田Q值反演中的应用研究

地层的Q值与岩石类型、流体类型和流体饱和度有关,零偏VSP资料有信噪比高、分辨率高等优点,用以研究地层的品质因子具有较高的精度。利用零偏VSP资料计算地层的品质因子,目前比较理想的方法是YouliQuan等1997年提出的质心频移法,应用该方法求取了胜利油田垦71井区检41井的地层品质因子,结果表明该方法较为适用、可行。

基于零偏VSP初至的地震高频补偿与效果

依据基于零偏VSP数据的初至波主频率随深度下降的关系,应用主频偏移法逐点求得随深度变化的地层品质因子Q;按照坳陷盆地层状介质的特点,依据地震速度和主要反射界面将目的层上部坳陷期地层划分为多层常数Q模型,实现Q值场的时变和空变。在叠前、叠后地震数据体上,采用增益控制Q值高频补偿技术,提高地震资料的分辨率,与测井及VSP数据的匹配程度提高。

基于分段快速模拟退火的零偏VSP全波形反演

基于常规模拟退火算法的零偏VSP全波形反演面临着计算量大和耗时长的问题。为此提出了一种不同阶段对应不同扰动模型和退火方式的分段快速模拟退火(segmented fast simulated annealing,SFSA)反演策略,以提高零偏VSP资料全波形反演的效率。在反演前期采用大模型扰动空间和较慢温度衰减速度,充分发挥全局搜索能力,而在后期引入限制因子产生扰动模型,在迭代不断增加的时候逐渐减小模型的扰动空间,同时采用较快的温度衰减速度,有效提高反演的速度,使反演快速收敛到最优解。基于相同的初始温度和马尔可夫链长度,分别利用基于SFSA和非常快速模拟退火(very fast simulated annealing,VFSA)方法进行零偏VSP纵波速度全波形反演测试。结果表明,基于SFSA的反演方法的反演效率提高约50%,在迭代次数更少的条件下能获得更好的反演效果。基于SFSA的零偏VSP全波形反演具有高效和高精度的特点,其反演结果为地震地质层位标定、成果解释及油气预测奠定了基础。

零偏VSP偏移距对时深关系的影响

常规VSP偏移距校正方法是基于地下介质各向同性的前提下,利用井口、激发点、观测深度三者位置之间的距离关系,校正偏移距引起的纵向时间偏差,这种方法随着各向异性加剧和观测深度的减小而校正时间误差增大,不能满足用户对VSP资料的精度要求。研发了一种新的偏移距校正方法,它是以反射波双程旅行时水平同向程度作为目标,求出常规校正前、后时差随深度变化曲线,取这条时差曲线的中值对VSP时深关系中的时间作校正,实际应用表明,这种方法可提高时深关系的精度,可减小超过50%的时间误差。此外,地质层位标定与时差随深度变化曲线联合使用,通过确定临界时差和临界深度,可定量确定受偏移距影响井段,更合理地使用VSP资料,以提高地震勘探的精度。

零偏VSP叠前资料中的低频阴影检测

本文选用零偏VSP叠前资料,利用广义S变换进行低频阴影分析,并借助VSP观测方式中可将井下检波器靠近目的层的特点,直接接收来自目的层的上行波和下行波信号,提高分析质量。本文还给出低频阴影属性分析流程及相应的处理方法。实际数据试算结果表明,应用低频阴影检测方法可指示油气的存在。

基于走时约束的分频分步零偏VSP波动方程多参数反演

在地震勘探中,描述复杂介质的正演和反演问题通常包含许多反映介质不同特性的参数.同时获得这些参数对进行更准确的岩性描述和油藏预测具有重要的理论和现实意义.为了提高频率域黏弹性波动方程的零偏VSP多参数反演的精度,本文对多参数反演的可行性进行分析,明确了目标函数的敏感程度及参数之间的耦合情况,提出了一种基于走时约束的分频分步多参数反演策略.首先利用零偏VSP资料构建先验信息,然后分别利用高、低频数据进行两步反演,也就是"三个参数反演+五个参数反演"的过程,以提高反演的稳健性和精度.利用此方法可同时得到零偏VSP数据可靠的弹性波速度、密度和品质因子,为精确的时-深关系及含油气的解释和预测奠定基础,同时也可以为地面地震叠前反演提供可靠有效的约束,增强地面地震反演精度.

零偏VSP在提取深层地层物性参数中的应用

对发育有转换横波的零偏VSP资料,可以通过拾取下行纵波和横波波至时间,提取出井旁地层的物性参数,供岩性识别和含油气性预测。通常在零偏VSP原始资料中,下行转换横波在浅中层地层中偶尔有发育,但在深层地层中被各种噪声所压制而不能识别。对零偏VSP资料做偏振极化处理的基础上,进行波场分离,分离掉压制转换横波的噪声,从而加强转换横波能量,提高转换波信噪比和同相轴连续性。从零偏VSP原始Z分量拾取纵波初至,从波场分离后的下行转换波中拾取横波波至时间,可以计算出深层地层精确的物性参数。

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。

基于零偏VSP三种Q值反演方法对比分析及应用

准确提取Q值是研究地层吸收衰减特性的关键.对三种Q值反演方法(质心频率法、振幅衰减法、频谱比法)进行对比分析,旨在为衰减特性的求取提供参考.针对零偏VSP数据进行计算,对比总结薄层、频带宽度及低衰减层、波场成分、界面干扰等条件下Q值反演与层位揭示的准确性及差异性:对于相对较薄的层位,质心频率法几乎能准确揭示所有地层,而其他两种方法在薄层分界面处出现异常,误差超过200%;高频成分对频率域方法影响较大,尤其是对于低衰减层的反演;只有下/上行波场时三种方法计算结果相似,全波场时质心频率法效果较好;反射界面的存在会对三种方法造成干扰,反演值在界面处出现跳跃.对比分析三种方法在实际VSP数据应用可知:Q值分层比速度曲线更为敏感,质心频率法Q值反演曲线与地质分层吻合程度最好.

基于多方位非零偏三分量VSP的储层裂缝检测

非零偏三分量VSP记录中普遍存在着由下行纵波转换而来的下行横波,它们携带着所经过地层的裂缝信息,可以用来检测储层裂缝。针对多个裂缝系统同时存在的情况,在横波分裂理论和前人研究的基础上提出了基于多方位非零偏三分量VSP资料研究储层裂缝的方法。该方法分为3个步骤:一是通过水平旋转、垂直旋转和上、下行波波场分离等预处理,获得研究裂缝所需的高质量下行横波;二是进行横波分裂处理,获得独立的快、慢横波记录和初步的裂缝发育方位;三是对快、慢横波记录进行可靠性分析,剔除不合理数据,最终获得裂缝发育方位和快、慢横波时差,评估裂缝密度。辽河油田HW潜山构造带HG-2井多方位三分量VSP资料储层裂缝检测结果与成像测井结果总体上一致,且与井旁构造有着合理的对应关系,验证了该方法的可靠性。

多方位非零偏三分量垂直地震剖面方法在阿姆河右岸裂缝检测中的应用

非零偏三分量垂直地震剖面(VSP)记录中普遍存在着由下行纵波转换而来的下行透射横波,其携带着所经过地层的裂缝信息,可以用来检测储层裂缝。在横波分裂理论和前人研究的基础上,提出了基于多方位非零偏三分量VSP资料研究储层裂缝的方法。该方法分为3个步骤:一是通过2次水平旋转和上、下行波波场分离等预处理,获得研究裂缝所需的高质量下行横波;二是进行横波分裂处理,利用能量比法和互相关法获得独立的快、慢横波记录和裂缝发育方位;三是最终获得八方位裂缝发育方位和快、慢横波时差,根据地质统计学原理评估裂缝发育方向,快、慢横波时差估算裂缝密度。土库曼斯坦阿姆河右岸W1井八方位三分量VSP资料储层裂缝检测结果与成像测井结果总体上一致,验证了该方法的可靠性。