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。

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。

多方位Walk-away VSP处理方法

从观测系统的定义、抽道集、速度分析、波场分离、纵波和转换波深度域成像等方面对多方位Walk-away VSP资料处理方法进行了讨论。首先利用数据分选技术从三维数据体中抽取不同方位的Walk-away VSP数据;然后通过综合三分量定位处理和中值滤波、f-k滤波、τ-P变换、偏振分析等波场分离方法,将上行反射纵波(P-P波)和转换波(P-SV波)分离出来;最后根据速度分析结果建立速度模型,进行深度域偏移成像,得到纵波和转换波的成像剖面。在垦71井区利用多方位Walk-away VSP资料处理方法获得了很好的成像效果,偏移剖面与高精度三维地震剖面的品质相当。

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.

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VSP三分量检波器定向方法

在进行VSP三分量资料采集时,检波器垂直分量的方向一般为铅垂向下,而检波器水平分量的方向一般是随机的,通常利用两个水平分量来计算水平分量方位角和实现水平分量旋转。在斜井中进行VSP三分量资料采集时,如果检波器垂直分量方向沿着井轨迹方向,要获得地震记录的垂直分量、径向分量和切向分量,必须对三个分量进行坐标旋转,此时计算检波器水平分量方位角也需要利用三个分量。本文首先推导出了斜井三分量检波器坐标系与旋转后坐标系之间的关系,得到了斜井VSP三分量旋转公式;然后给出了斜井零井源距、非零井源距VSP检波器水平分量方位角计算方法;最后针对实际斜井零井源距VSP资料和斜井三维VSP资料,计算了检波器水平分量方位角,并进行了三分量旋转定向,结果表明了文中方法的有效性。

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。

基于自适应优化有限差分方法的全波VSP逆时偏移

与地面地震资料相比,VSP资料具有分辨率高、环境噪声小及能更好地反映井旁信息等优点.常规VSP偏移主要对上行反射波进行成像,存在照明度低、成像范围受限等问题.为了增加照明度、拓宽成像范围、提高成像精度,本文采用直达波除外的所有声波波场数据(全波),包括一次反射波、多次反射波等进行叠前逆时偏移成像.针对逆时偏移中的四个关键问题,即波场延拓、吸收边界条件、成像条件及低频噪声的压制,本文分别采用自适应变空间差分算子长度的优化有限差分方法(自适应优化有限差分方法)求解二维声波波动方程以实现高精度、高效率的波场延拓,采用混合吸收边界条件压制因计算区域有限所引起的人工边界反射,采用震源归一化零延迟互相关成像条件进行成像,采用拉普拉斯滤波方法压制逆时偏移中产生的低频噪声.本文对VSP模型数据的逆时偏移成像进行了分析,结果表明:自适应优化有限差分方法比传统有限差分方法具有更高的模拟精度与计算效率,适用于VSP逆时偏移成像;全波场VSP逆时偏移成像比上行波VSP逆时偏移的成像范围大、成像效果好;相对于反褶积成像条件,震源归一化零延迟互相关成像条件具有稳定性好、计算效率高等优点.将本文方法应用于某实际VSP资料的逆时偏移成像,进一步验证了本文方法的正确性和有效性.

Walkaway VSP资料采集与处理技术实践

Walkaway VSP技术是一项地面变井源距激发、井中接收的井筒物探技术。文中通过大庆油田松辽盆地古深2井的Walkaway VSP资料采集和处理试验,研究了该项技术的观测系统设计、资料采集和资料处理等方法。通过对传统的偏移成像技术进行改进,将常规偏移孔径转换成了VSP井中照明范围,消除了因速度精度造成的成像偏差。研究结果表明:①通过设计多排炮点激发、提升井中检波器的观测系统,可以弥补井中检波器级数的不足,扩大井中观测井段;②在不同道集中分别用不同方法对波场进行分离、去噪,可以得到较为单纯的上行波场;③用改进了的波场外推波动方程偏移成像方法可以得到较好的反射波成像结果。

基于Qt的Walkaway VSP逆时偏移软件开发研究

VSP观测系统的检波器位于井筒内,地震资料的信噪比高,波场信息丰富,利用基于双程波的叠前逆时偏移方法可实现VSP资料的高精度成像,也为井筒附近复杂介质和目的层流体性质的研究提供基础资料。在Walkaway VSP资料逆时偏移算法研究的基础上,在Linux操作系统下,以Qt环境为开发平台,设计了一套较为完整的VSP资料逆时偏移处理流程,初步开发了Walkaway VSP资料逆时偏移计算软件。该软件具有CPU和GPU两套核心算法模块,可适应不同的硬件系统,理论模型数据测试结果表明,该软件平台具有操作性强、移植性好和成像精度高的特点。

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.

VSP走廊叠加倾角时差校正

当地层倾斜时,利用常规VSP走廊叠加记录标定层位存在误差,而且此误差随着地层倾角的增大而增大, 随着井下检波器与地层分界面之间的距离减小而减小。可见此种误差是不能忽略的。本文从VSP观测方式及地 震波的传播路径入手,指出了误差来源,得出了该误差与倾角大小、检波器位置及走廊的关系,导出了走廊叠加 倾角时差校正公式。经理论记录试算与实际资料处理,表明该方法是有效的。

克希霍夫法VSP多波联合成像

VSP转换波跟VSP纵波或常规地面转换波相比,具有较高的分辨率和信噪比,但传统的VSP成像方法只利用了反射P波信息,而把转换波(反射S波、透射S波)以及透射P波当作影响成像质量的噪音.本文给出了一种VSP共炮点道集多分量地震资料克希霍夫法偏移成像的方法.本方法充分利用了多波(反射P波、反射S波、透射P波、透射S波)信息,根据转换点处四种波同时起跳,能量叠加最大的原理,从接收点分别用向绕射点延拓它们的能量,并将其叠加起来,求得的和最大的一点即反射点.通过模型试算和实际资料处理表明,此法成像精度高,信噪比高,且有利于改善剖面的频率特性.

VSP各向异性矢量波场分离方法研究及其应用

本文介绍了一种基于各向异性(TI)介质假设的非零井源距三维三分量VSP矢量波场分离方法。该方法将经过一次旋转的共炮点数据,使用非线性约束SQP算法反演求得检波点附近的各向异性Thomsen参数,根据介质的各向异性性质,计算每个波场(上、下行纵波和上、下行横波)的传播角度、慢度和极化矢量。在频率域使用正则化的最小广义逆算法求出每种波的傅里叶振幅分量,再反变换到时间域得到分离后的各种波场。通过对非零井源距三分量VSP模型试算、实际资料处理以及与各向同性参数反演矢量法结果对比分析,验证了该方法的可行性和优越性。

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.