水陆检数据上下行波场分离方法

上下行波场分离是水陆检数据处理技术的关键步骤。针对常规方法分离出来的上行波场中包含下行波场、下行波场中包含上行波场,即不能实现上行波场与下行波场完全分离的缺陷,文中引入（水陆检数据、上行波场中下行波场及下行波场中上行波场等）三个能量匹配因子和（水检数据上行波场及下行波场、陆检数据上行波场及下行波场等）四个波场分离贡献因子,并建立上、下行波场分离方程;采用迭代方法计算确定最佳水陆检数据上、下行波场能量匹配因子;然后直接计算波场分离贡献因子,实现水陆检数据上下行波场完全分离处理。分离后的上行波场数据,既消除了虚反射多次波干扰,还提高了地震数据信噪比和分辨率,为后续联合反褶积和偏移成像等处理提供了高保真的上行波场和下行波场数据。合成数据和实例数据说明了所提方法的有效性和实用性。     

垂直地震剖面资料的Radon变换波场分离法

垂直地震剖面(VSP)方法得到的资料在解释前需进行特殊处理。很重要的一步是利用f-k速度滤波分离上行波和下行波,以及压制直达波。同样,如果把VSP剖面变换到p-τ面内,上行波场和下行波场也就可分离了,因为它们按照各自不同的倾角映射到不同的象限内。从而可以在p-τ面内确定窗口值后利用Radon逆变换恢复上行波场或下行波场。 Radon变换波场分离(RTWS)法得到的结果与f-k速度滤波的结果差不多。然而,因为在正倾斜叠加中实现了振幅比测试滤波,从而使恢复的波场质量得到了很大改善。在正变换中某一确定的p叠加值范围内,这种滤波法通过测试叠加振幅的一致性,从期望的地震波中选出并滤除那些无用的波。本文给出了利用这二种方法从VSP全波场中分离出上行波的合成记录例子。     

变检波点距VSP资料的抽道分组波场分离方法

在非零井源距ＶＳＰ资料处理过程中，经常发现ＶＳＰ ＣＤＰ剖面上出现资料空缺现象，经理论模型和实际资料分析，确认是由于检波点距加密而造成上、下行波视速度相近，常规波场分离手段对上行波的压制作用所致。据此提出一种新的抽道分组波场分离方法。该方法用于变检波点距ＶＳＰ资料处理，可有效地提高小点距井段上行波的信噪比。     

二道递归滤波VSP波场分离方法

上行波和下行波的分离是垂直地震剖面(VSP)资料处理的重要环节之一。本文提出一种用二道递归滤波分离 VSP 波场的新方法。这种方法在假定地层为水平层状介质的前提下,从一维波动方程出发,导出了相邻两道 VSP 记录的上行波和下行波计算公式。由于该方法参与运算的记录只有两道,因此,可以在资料道数少而其他方法又无能为力的情况下把波场分开。方法允许不均匀的检波点距,且不存在空间假频现象和混波效应。理论模型试算和实际资料处理的结果表明,该方法是切实可行的。     

垂直地震剖面法资料的内插和外推

记录常规垂直地震剖面数据时,都要等深度间隔地移动检波器。由于地层速度的变化,所得到的是不固定时间增量的垂直地震剖面。如果事先知道了层速度,则根据这些层速度值在不同深度点上移动检波器,便可以得到固定时间增量的垂直地震剖面资料。对于水平层次来说,固定时间增量的垂直地震剖面上的全部上行波有一个共同的斜坡,全部下行波也有一个共同的斜坡。在空间上经过重新采样,可以把正常的固定深度增量的垂直地震剖面变成固定时间增量的垂直地震剖面。这种方法与反射地震学中深度-时间转换法相类似。另外,向上延拓上行波和下行波,就可以模拟出地表与最浅处的检波器之间没有记录到的资料。由深度增量向时间增量转换,要利用上行波和下行波的某些特征。分析到达检波器的直达波和垂直地震剖面的几何图形,能够得到振幅校正中的一些参数。波的延拓与内插,主要依赖于下列事实,即到达地表的初次反射能够产生下行波。这意味着,只要知道其一,便可知其二。由于下行波是上行波的一种延拓,那么将下行波的极性反转并进行振幅校正,再加上时间对称性,便可得到上至地表的上行波。内插和波的向下延拓也基于同一道理。全部原始道都是包括在固定时间增量的垂直地震剖面资料中的。固定时间增量剖面的优点包括:延伸了空间边界,降低了边界效应,消除了空间假频,简化了分离上行波和下行波的过程,以及深入地解释了初次波和多次波之间的关系。     

地震波动方程方向行波波场分离正演数值模拟与逆时成像

为了进一步提高对地震波传播规律的认识,将波印廷矢量引入到二维地震波动方程方向行波波场分离正演数值模拟中。 根据地震波波印廷矢量的波场数值特征,实现了对全地震波场中左行波、右行波、上行波和下行波波场的自动识别与分离。以均匀介质模型、倾斜界面模型以及 Marmousi 模型为例,开展了相应的数值模拟实验与逆时成像处理。 计算结果表明,该方法准确有效,能够实现任意时刻波场快照中方向行波的波场分离,并合成分别由左行波、右行波、上行波和下行波形成的波场快照与数值模拟记录。该方法简单易行,计算量较小,对实际地震资料中方向行波波场的识别、分离、成像及验证具有一定的应用价值。     

平面波射线追踪与面炮波场滞后时间成像

面炮(Arealshot)偏移技术是对实际炮集数据按照不同方向传播的平面波进行时间延迟并形成组合炮记录,然后分别作组合震源下行波的向下波场外推和组合记录上行波的向下波场延拓,在相遇深度得到该方向平面波成像的技术。本文基于面炮深度偏移技术,充分利用射线追踪计算量小和波动方程波场延拓具有良好振幅的特性,提出了用平面波射线追踪计算平面波组合震源下行波前走时和面炮波场滞后时间成像的深度偏移方法,着重讨论了有限差分程函方程(Eikonalequation)计算平面波传播时间和组合记录上行波场的滞后时间成像。     

VSP不同观测方式的波场特征与波场分离方法

本文研究了在不同观测方式下VSP的波场特征、波场分离方法及其参数选择方法。WVSP上、下行波时距曲线的顶点都在t轴上,在检波点所在深度附近,上、下行波方程相近似,曲线趋于重合。up-away VSP的直达波在有效记录段可能出现顶点,且曲率较大。up-to VSP的上行波时深曲线在有效记录段,曲率较大。不同的地层,曲率变化也不同。针对上述各观测方式的不同特点,文中提出了不同的处理方法。校正变换波场分离法针对up-away VSP和up-to VSP的波场特点,首先将非线性波场校正变换为线性波场,从而在变换后的波场上实现波场分离。实际资料处理结果表明,该方法速度快,工作量小,效果明显。文中还就中值滤波的跨度值选择与所压制波组的关系作了分析,在高信噪比情况下,导出了跨度值定量选择的关系式;对于零井源距VSP资料,则给出了更细致的关系表达式。     

双检数据上下行波场分离技术研究进展

随着海洋油气勘探开发技术的发展，水、陆双检海底接收的应用日趋广泛，上下行波场分离作为双检数据处理的关键技术，决定了资料处理品质及应用效果。在双检数据上下行波场分离技术的发展过程中，国内外学者提出了许多切实可行的技术方案。本文通过系统调研国内外相关文献，对上下行波场分离方法和技术进行了归纳和总结。首先基于波动理论，把双检数据与上下行波场联系起来，建立了双检数据标定和上下行波场分离的理论基础：水、陆检数据接收的波场分别为压力波场和质点垂直速度波场，可以分解为上行压力波场和下行压力波场及上行质点垂直速度波场和下行质点垂直速度波场；下行压力波场与下行质点速度波场振幅成正比，且极性相同，上行压力波场与上行质点速度波场振幅成正比，且极性相反。然后针对海底电缆/海底节点（OBC/OBN）水、陆检数据，建立了基于消除海水鸣震的双检数据处理技术。最后，总结出7种双检数据上下行波分离方法，包括：常数标定因子分离、频率—波数域分离、镜像分离、去虚反射分离、最优去虚反射分离、检波器脉冲响应分离和τ-p域分离等方法。双检数据上下行波场分离之前，首先要进行检波器脉冲响应校正；然后进行双检数据匹配和标定处理等，使水检数据中上下行压力波场与陆检数据中上下行质点垂直速度波场振幅和频率趋于一致，且由于下行压力和质点垂直速度波场极性相同、上行压力和质点垂直速度波场极性相反，陷波问题得到补偿，检波点端虚反射得到合理压制；最后实现最佳的上下行波场分离处理。     

波场延拓最小二乘法去虚反射技术在上下缆采集数据处理中的应用

海上拖缆采集数据通常存在缘自海水面虚反射(鬼波)的陷波特性, 而近年推出的上下缆采集技术可有效压制虚反射, 但常规上下缆处理技术往往忽略了测量过程中的噪声影响。本文基于已有研究成果, 先利用频率-波数域波场延拓算子分别获得上下缆总波场与上行波和下行波的关系, 继而获得上下缆总波场与上行波和虚反射算子的关系, 然后采用最小二乘算法去除虚反射并将剩余噪声最小化, 从而实现上下缆数据中最优提取上行波。合成数据和实际海上数据处理测试结果表明, 上下缆数据处理结果既保留了浅层高频信息, 有较高分辨率, 又确保了深层低频信息, 目的层反射比浅缆数据能量强、信噪比高。     

平面波射线追踪与面炮波场时间滞后深度成像

面炮(Arealshot)偏移技术是对实际炮集数据按照不同方向传播的平面波进行时间延迟分解并合成组合炮记录,分别进行组合震源下行波的向下波场外推和组合记录上行波的向下波场延拓,在相遇深度得到该方向平面波的反射波成像。本文基于面炮深度偏移技术,充分利用射线追踪计算量小和波动方程波场延拓的良好振幅特性,提出了用平面波射线追踪法计算平面波组合震源下行波前走时和面炮波场滞后时间成像的深度偏移方法,并着重讨论了程函方程有限差分法计算平面波传播时间和组合记录上行波场时间滞后的深度成像方法。通过对Marmousi模型数据的成像检验,表明该法要比积分法偏移效果优越。     

零井源距VSP上行波统计反褶积方法研究

反褶积是地震数据提高分辨率处理的重要技术之一,零井源距VSP下行波反褶积被认为是较为理想的地震反褶积方法之一,但在存在较强干扰时,经过零井源距VSP下行波反褶积处理的数据与地面地震数据会经常出现较大的闭合差,以至于严重影响到零井源距VSP数据在地震层位标定和地质解释中的有效应用。实际零井源距VSP数据的研究发现,当零井源距VSP采集数据中存在较强的层间多次波和井壁耦合谐振时,经下行波反褶积处理后的VSP成像数据与地面地震数据之间出现了闭合问题。对影响闭合的因素进行了分析,在此基础上提出了上行波统计反褶积方法,实际资料处理试验表明,该方法可以较好地回避和压制以上干扰,获得更稳定的反褶积算子和反褶积效果。上行波统计反褶积有与地面地震反褶积相同的输入统计数据和算法,通过上行波统计反褶积处理,零井源距VSP与地面地震数据之间的闭合差问题得到了很好的解决。给出了基于上行波反褶积的零井源距VSP处理流程和质量监控方法。同时指出当VSP采集数据中含有较弱的干扰和层间多次波时,下行波反褶积仍是获得更精确反射系数的重要途径。     

平面波偏移、分角度成像与AVA道集生成

基于波场延拓的叠前深度偏移是实现复杂构造地质体成像的可靠方法，但存在着计算量大、对观测系统适应性差等缺点。平面波偏移是利用波动方程实现精确叠前成像的另一类方法，其基本原理是：通过地表延迟放炮的方式生成平面波震源，利用下行波方程进行波场正向延拓得到下行波场；对地表采集的炮集记录，以组合延迟放炮的方式叠加，得到地表平面波记录，利用上行波方程进行波场反向延拓得到上行波场；二者互相关求和，实现平面波地下波场成像。分析表明：平面波成像技术的精度与单平方根算子的共炮点道集偏移和双平方根算子的共中心点道集偏移相当，但计算速度要快得多，且易于并行计算。二维Marmousi模型数值计算表明，射线参数的范围和间隔是影响平面波成像质量的主要因素；不同角度入射的平面波对最终成像结果的贡献是不同的，据此可以有针对性地选择射线参数进行平面波成像。     

海底地震数据积分法叠前时间域成像方法

海底地震（OBS）采集包括海底拖缆（OBC）和海底节点（OBN）两种观测方式。采集时激发点位于海面而接收点置于海底,建立在同一基准面假设前提下的传统地震成像方法不再适应OBS数据。本文首先推导了OBS上、下行波不同深度反射点轨迹的计算公式,用图示法直观地展示了各自共接收点道集数据的覆盖范围;然后以镜像成像理论为指导,推导了下行波积分法叠前时间偏移旅行时计算公式,同时推导了相应的上行波旅行时计算公式,并给出了上、下行波成像时间校正和均方根速度的转换公式;最后描述了OBS叠前时间偏移加权函数的计算公式。二维模型和三维实际数据应用结果表明,用下行波代替上行波成像,不仅能够显著改善浅层成像效果,且成像结果的横向范围得到明显的扩展。     

基于延迟波场特征法的海底反射系数估算方法

估算海底反射系数是海底电缆(OBC)水陆检数据合并处理的一个关键步骤。针对常规扫描确定海底反射系数较为费时的问题,提出了基于延迟波场特征法直接计算海底反射系数的方法。该方法首先计算水陆检数据上行波场、一阶延迟上行波场和二阶延迟上行波场的自相关函数和它们之间的互相关函数,然后构建和求解海底反射系数特征方程,最后确定最佳海底反射系数并应用于水检数据和陆检数据的合并处理。合并数据不但消除了海水鸣震多次波干扰,而且吸收了陆检数据的低频成分和水检数据的高频成分。从而拓宽了海底电缆数据的有效频率带宽,提高了地震数据的信噪比和分辨率。数据试算结果证明了本方法的有效性和实用性。     

水平井的垂直地震剖面

1988年6月,在LA91号水平井中完成了由三种有偏VSP组成的井中测量,这口井是钻在约50米厚的储集层中, 本文描述了野外采集和特定的资料处理流程,并论述了在油藏研究中水平井中地震的重要性。资料采集是利用三台可控震源车和包含有压电检波器和井斜仪的三分量下井仪进行的.有偏VSP资料是在垂直深度352米和665米之间不规则间隔的69个不同的井下位置上记录的,它相当于离井口的水平距离从84米到575米之间变化.在井的水平段,利用特殊的系统通过钻管推进下井仪. 处理流程包括了数据解编,下井仪的旋转校正,波场分离,反褶积和偏移.水平井中的上行波和下行波有很接近的视速度.这样利用常规的视速度滤波不能实现波场分离,与下行波相比,上行波的能量是很弱的.在这种情况下,用谱矩阵滤波可实现波场分离.波场分离后,经过反褶积的偏移资料给出了一个CDP-VSP剖面,它在横向上的跨度大约是500米. 从检波器记录系统得到的结果与压电检波器系统得到的结果比较来看,前者有强的井筒波能量.这种结果与固井和射孔层的信息有关. 业已证明水平井的井中地震剖面对于地质和油藏工程的研究提供了非常有用的、而且确实可靠的信息。     

垂直地震剖面处理方法

根据垂直地震剖面的基本原理,针对非零井源距(偏移距)观测资料,研究和制定出一套垂直地震剖面处理方法。主要处理过程包括:动校正和静校正;上行波、下行波球面扩散振幅补偿;中值滤波与二维滤波相结合分离上行、下行波场;垂直地震记录变换为共反射点叠加记录(VSP-CDP 变换)。该处理方法适合于比较复杂的非零井源距垂直地震测量资料处理,也适合处理直井或斜井观测资料。通过对赛伯720计算机现有一些地表地震处理软件作了改进,同时又新增加了一些软件,使上述处理方法已模块化。本文还介绍了实际处理的两口井的非零井源距观测资料,其结果表明所使用的处理手段是正确而实用的。利用处理结果,结合测井和地表地震资料,精细地分析了井周围地层与地震反射的对应关系。     

VSP资料矢量波场分离方法

为了提高VSP矢量波场分离时参数反演的效率、增强方法对实际资料的适用性,在零井源距层状速度模型基础上,通过射线追踪正演计算不同波场的射线参数,约束不同深度下行、上行波场的入射角和视慢度参数,使反演快速收敛,反演过程更加稳定,有效提高了反演的效率,同时也避免了反演参数局部极值引起的频率混叠现象。     

非零井源距VSP资料的处理方法及效果分析

本文介绍苏北地区富44井非零井源距VSP资料的处理方法。主要处理过程包括:水平分量x,y的合成（H）;垂直分量Z及水平分量H的纵、横波分离（Z_p,Z_s,H_p,H_s）;纵波Z_p、H_p中的上、下行波分离;建立速度模型,并由上行的Z_pu与H_pu合成上行波 MOD,由下行的Z_pd与H_pd合成下行波TRY;利用下行波TRY提取反褶积算子对上行波MOD及其本身作反褶积;上行波VSP校正,上行波VSP-CDP变换（归位）及叠加,最终获得一小段二维井旁地震剖面。通过对VSP处理成果及各种资料进行综合对比分析,表明该处理方法对复杂地区的VSP资料的处理是正确而有效的。     

VSP波形反演品质因子方法及应用

提出了利用上、下行波旅行时联合反演地层层速度,并记录波的传播路径及传播时间,然后根据波场传播理论,利用VSP上、下行波波形反演品质因子(Q)的方法.该方法不仅符合波场衰减理论,同时解决了利用单一下行波或上行波反演Q值的算法不稳定、精度不高、信息量不足的问题,得到了稳定、可靠的Q值.数值模拟和实际资料处理结果均表明,文中方法可以有效、稳定地估计Q值,提高地震资料的分辨率,得到主频更高、频带更宽的地震资料,可更加清楚地识别不整合面、小断裂等地质特征及其接触关系,对油气预测和储层反演具有现实意义.