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.

采用非稳相偏振滤波的DAS-VSP数据P/S波分离方法及其应用

分布式光纤声学传感(DAS)因成本低、易布设以及高密度采样等优势正成为重要的地震观测技术,尤其是越来越多地与垂直地震剖面(VSP)结合,用于主动地震勘探或被动地震监测.DAS传感器通过感知弹性波场产生的轴向应变或应变速率来观测地震波场振动.然而,目前单分量DAS-VSP数据未完整地记录地下弹性波场的三维矢量振动信号,因此如何从中分离出P波或S波用于后续地震成像与参数反演是重要且很有挑战的课题.以弹性波传播理论为基础,本文根据P波和S波的频散关系估算接收点处各自的偏振方向,通过随频率和空间位置变化的偏振滤波实现DAS-VSP数据的P/S波分离.理论模型合成数据与东海实际DAS-VSP数据实验结果表明,该方法能有效地将P波和S波信号从单分量DAS-VSP数据中分离出来,可为后续纵横波速度反演、PP与PS波成像提供关键的数据预条件处理.

行驶特征参数与VSP的关联性分析研究

机动车比功率(VSP)油耗估算模型精度与行驶工况相关,为了进一步提高模型精度,需要探讨短行程片段的特征参数与VSP的相关性,优化工况构建时短行程片段筛选参数的选择。基于车辆实际道路行驶数据,通过SPSS软件对VSP和行驶工况特征参数进行相关性分析。结果表明,影响VSP的主要的特征参数是加、减速段平均加速度,次要特征参数是平均行驶速度。在应用短行程法构建行驶工况时,以上述2个特征参数作为短行程片段筛选的依据,进而构建的行驶工况也会在一定程度上提高VSP油耗估算模型的精度。

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VSP的图料匹配技术在沙特阿美项目中的应用

沙特阿美作为全球最大的油气生产商,其工程项目拥有极其严格的标准管理体系;马赞项目由于全球疫情及资金链等影响,导致物流及材料供货周期更加缓慢,对建造施工及完工进度造成了极大的影响;本文以电仪讯专业为例,通过应用基于VSP的图料匹配技术,从采办、建造、调试三个维度对材料设备供货状态进行了全周期的实时监控和管理,有效减小了材料滞后对工程进度的影响,为项目顺利交付奠定了有力的基础,也为其他海工项目提供了借鉴。

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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

VSP随钻地震地质导向建模技术应用研究

地震资料处理中速度建模精度不足,导致超深层碳酸盐岩储层目标的断裂、缝洞体等成像不清晰、构造归位不准确等问题,导致油气钻井急需高品质地震成像资料来支撑靶点,并实时对轨迹优化调整。本次研究对VSP随钻导向建模技术在油气勘探开发中解决的问题进行了小结,总结了VSP随钻地震资料处理质控环节要点,建立了VSP随钻地震地质导向建模技术流程,最后对VSP随钻建模技术的应用进行了分析评价。研究表明,应用VSP随钻建模技术后,地震反演的速度模型更加完善,地质目标成像精度更高,油气钻井放空漏失成功率更高,推动了速度建模技术的发展。

超深缝洞型碳酸盐岩储层精准定位技术探索实践

塔里木盆地缝洞型碳酸盐岩油藏埋藏深度大,缝洞储层储集空间小,具有极强非均质性,储层空间位置精准偏移归位难度大,给钻井靶点选择及实钻轨迹优化带来极大挑战,制约了井位部署及快速建产。利用前期三维地震处理的道集、速度场等资料和正钻井中采集的VSP数据,开展以VSP驱动处理为核心的随钻地震储层精准定位研究,通过优化处理工序流程,保证了72 h内提交成果的时效性,实现了不影响正钻井钻进速度的前提下完成储层的精准偏移归位,有效指导了目的层段的靶点调整及轨迹优化。该方法已应用于120余口钻井的随钻跟踪,有效提高了储层直接钻遇率,放空漏失率从60%提高到80%,保证了钻井成功率在90%以上,对类似缝洞型储层的储层预测和精准定位具有借鉴意义。

海域天然气水合物地层的弹性波特征及井孔多频数据研究

弹性波的声速和声衰减对沉积物的组成和孔隙流体性质具有较高的敏感性, 是反映水合物饱和度和赋存方式的重要参数.针对弹性波预测水合物形态及其赋存方式的评价问题, 基于均质砂岩的水合物岩石物理模型, 分析水合物的四种能量损失机制.数值模拟了亚微尺度挤喷流、微尺度挤喷流、甲烷气泡阻尼以及"Biot"型整体流动这四种波动机制的对弹性波的影响.数值模拟发现, 水合物地层的声速和声衰减主要受亚微尺度挤喷流控制, 微尺度挤喷流出现于超声频段, 甲烷气泡阻尼以及"Biot"型整体流动对水合物声速和声衰减的影响较小.对海域水合物洋脊的声波测井(高频, 10^(4)Hz)和地震VSP(低频, 约10^(2) Hz)数据进行分析, 结合岩石物理模型对该地区井下水合物的形态及其赋存方式进行预测, 结果表明胶结型水合物为该地区水合物的主要赋存状态.本文工作为准确估算水合物饱和度及其赋存差异评价提供指导.

VSP上下行反射波联合成像方法研究

VSP资料上下行波场发育丰富.本文在分析VSP直达波、上行反射波、下行反射波传播路径及其照明范围的基础上,指出了常规VSP波动方程偏移方法缺陷,进而通过修改波场延拓方式,提出了上下行反射波联合成像方法,并在高频近似下分析了该方法的成像原理.该方法不需要进行VSP上下行反射波场分离,能够同时对VSP资料中的一次反射波、自由表面多次波、层间多次波进行成像,比常规成像剖面具有更宽的成像范围和更好的成像效果.该方法能够对下行一次反射波进行成像,从而可以实现常规偏移方法难以处理的高陡倾角构造成像.模拟资料和实际资料处理证明了本文方法的正确性.