复杂构造地区零井源距VSP成像方法研究

针对复杂构造地区VSP资料成像处理的难题,对VSP走廊叠加和VSP-CDP转换成像方法进行改进,提出了新的倾角扫描走廊叠加、自动追踪走廊叠加成像方法,以及模型边界约束的VSP-CDP转换成像方法。通过滨里海地区一口井的实际VSP资料,证实了走廊叠加和零井源距成像新方法的有效性与实用性。研究结果表明:1新的倾角扫描走廊叠加方法和自动追踪走廊叠加方法均可以实现复杂构造地区倾斜同相轴有效叠加的目的,较好地解决倾斜地层的VSP标定问题,其中自动追踪走廊叠加方法能更好地保护原始波组特征,减小降频影响,叠加结果更可靠;2模型边界约束的VSPCDP转换成像方法可以更好地揭示井旁构造细节,有利于精细构造解释或井-地联合地震解释等。     

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。     

VSP速度分析及动校正方法

为弥补以往VSP速度求取的盲区,提出了井底下部地层速度分析的方法:在纵波下行初至时间已知的前提下,基于井源距与VSP反射波到达时间的时距方程进行井底下部地层速度求取和动校正。得到速度参数后,使用类似地面地震的数字动校正方法进行动校正。由于VSP射线路径不对称,所以反射点位置的计算是目的层精确成像的基础,在计算出反射点位置后,进行道集抽取、动校正和变叠加次数的叠加成像。通过对直井Walk-awayVSP(变偏移距VSP)纵波记录和实际资料的处理,验证了方法的正确性和实用性。     

表驱Kirchhoff叠前时间偏移角度域成像方法

为解决垂向变速介质中的射线弯曲效应问题,获得可直接用于AVO分析和反演的角度域共成像点道集,提出了一种基于射线追踪的表驱Kirchhoff叠前时间偏移方法.方法实现的基本原理是:首先基于横向均匀介质中的反射时距关系,利用改进的两点射线追踪算法建立走时和反射张角的数值表;然后在偏移过程中利用该数值表得到成像孔径内各反射路径对应的双程走时与入射角信息;进而通过脉冲响应叠加方法得到角度域共成像点道集和偏移成像剖面.由于加权函数部分考虑了射线弯曲效应的影响,因此更有利于振幅的相对保真.角度域共成像点道集波形拉伸效应的时不变特征也有利于后续的波形恢复处理.理论模型和实际地震资料验证了该方法的可行性.     

复杂高陡构造零井源距VSP资料常速度梯度射线追踪法VSP-CDP成像

以塔里木库车地区零井源距VSP地震资料为例,指出复杂高陡构造零井源距VSP已不属于一维地震范畴,即使上行反射得到准确的倾角时差校正,也无法充分体现复杂高陡构造零井源距VSP资料的全貌。首次采用复杂介质常速度梯度射线追踪技术对高陡构造零井源距VSP上行P波和上行SV波同时进行二维地震成像,展示了复杂高陡构造零井源距VSP模型数据及实际数据的处理效果,对类似地区零井源距VSP地震资料处理具有一定的实际参考价值。     

XSP-CDP井间地震叠加成像方法及其试算效果

对传统的VSP-CDP方法进行了改进,提出了XSP-CDP井间地震叠加成像方法,即利用逐段迭代射线追踪法代替常规射线追踪方法进行归位成像。利用该方法对合成井间地震数据和野外实际井间地震资料进行了叠加成像,结果表明,本文方法运算速度较快,成像剖面质量较高,包含了丰富的地层信息,能够满足实际处理要求。     

陡倾界面的VSP反射点轨迹规律的分析

本文导出了VSP的二维和三维垂直时距曲线及极小点坐标的表达式,并根据已知参数提出对VSP空间反射点轨迹分布的分析方法。在较系统研究反射点随界面深度、界面倾角、井源距、观测深度、震源方位变化的分布规律的基础上,揭示了VSP与地面共炮点道集反射点的分布关系。这项成果应用于VSP陡倾界面的观测系统设计,可设计出合适的参数;应用于VSP实际资料的解释,可确定出反射点成像的准确位置,并能正确地与地面地震偏移剖面进行对比。     

垂直地震剖面的KIRCHHOFF积分偏移

把垂直地震剖面(VSP)资料转换到偏移距—深度域,可以通过 VSP CDP叠加来实现,也可用偏移技术来达到。但是,由于 VSP 为共炮点道集,所含数据量较少,所以用常规偏移方法很难获得良好的偏移效果。本文把传统的 Kirchhoff 积分算法推广到变速的叠前 VSP 资料偏移。要把Kirchhoff 积分算法用于 VSP 资料,其关键在于确定 Kirchhoff 轨迹,这相当于确定以源点和接收点为焦点的一等时轨迹。此轨迹与常规地面地震资料所用的常速 Kirchhoff 积分偏移形成的椭圆轨迹不同。本文采用射线方程来确定这种变速 Kirchhoff 轨迹。这种偏移方法的具体实现步骤和一般叠前偏移方法是一样的,主要包括成像时间的确定、近似的 Kirchhoff 积分记录波场外推和求和成像处理等内容。     

常梯度射线追踪法及在VSP-CDP成像中的应用

本文用常速度梯度射线追踪法进行反射波的射线追踪,并结合两步法和插值逼近法求解两点射线追踪问题,最后将该方法应用于VSP-CDP成像中。对模型资料和实际资料进行试算结果表明:两步法结合插值逼近法能较好地解决复杂速度场的两点射线追踪收敛问题,但两步法只对二维速度模型有效,对于三维模型的两点射线追踪问题,仍使用文中式(11)给出的三角形面积加权的插值逼近法。     

零偏移距VSP射线追踪模型

VSP射线追踪模型对于VSP的理论研究、资料解释和野外施工设计都是一个重要的工具.这里讨论了任意倾角的平界面情况下,零偏移距VSP射线追踪模型的制作方法,包括数学原理,实现方法和利用此方法算出的几个模型实例.零偏移距平界面模型是最简单的模型,它可以迅速地、粗略地给出VSP测量可能得出的总体结果.此方法稍加修改也可用于非零偏移距的情况.     

约束加权克希霍夫法VSP资料反射成像

本文给出一种ＶＳＰ资料共炮点道集地震资料反射成像的方法，它是由一种通过射线追踪求格林函数的方法，示出各成像点到各炮点和检波点的射线旅行时，射线振幅和射线路径，然后根据Ｓｎｅｌｌ定律找出满足反射定律的炮检对，利用约束加权克希霍夫法进行成像。本方法适应速度的纵向和横向变化，它优于简单的ＶＳＰ－ＣＤＰ资料转换成像方法，通过模型和实际资料的成像应用表明，此法不仅成像精度高，而且有利于改善剖面的频率特性。     

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。     

井间地震反射波场分离及应用研究

井间地震反射波场分离可以看成是VSP波场分离的一种延伸。与VSP不同，井间地震波场较为复杂，分离的难度较大。借鉴VSP波场分离技术与常规地面地震处理技术，系统论述了实际井间地震反射波场分离的过程：①建立井间地震反射波场分离的工作流程；②进行井间地震初至波(直达P波)的切除；③运用多域多道滤波技术分离出上、下行一次反射波；①运用VSP-CDP成像技术与初步叠加技术获得类似于地面地震资料的井间地震反射波初叠剖面。实际资料处理表明．运用多域多道滤波技术可以较好地实现井间地震波场的分离。     

三维VSP数据的波动方程偏移成像

常规的三维VSP地震数据偏移成像大都使用基于射线理论的Kirchhoff积分方法在共炮点道集中进行，因此对地下速度横向变化大的复杂构造区适应性差、效率很低。基于三维VSP地面激发井中接收观测系统的特殊性，利用地震波场的互易性原理，提出了一种在共接收点道集中进行三维VSP地震数据波动方程偏移成像的方法，不仅极大地提高了三维VSP偏移成像的计算效率，而且还适用于速度横向变化大的复杂构造区。为了利用时间域偏移成像方法对速度模型的相对不敏感特性，在三维VSP偏移成像中，借助于波动方程叠前深度偏移成像算法的概念，还提出了一种可以满足时间域速度模型横向变化要求的波动方程叠前时间偏移成像方法，拓展了波动方程叠前时间偏移成像的应用范围。     

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。     

声波各向异性时间域高斯束叠前深度偏移

作为一种改进的射线类偏移方法,高斯束偏移不仅具备射线类偏移灵活、高效的特性,而且还拥有接近波动类偏移的成像精度。与传统频率域高斯束偏移相比,时间域高斯束偏移通过调整成像公式,把频率域积分转换为成像时刻的函数,提升了计算效率。随着地震采集方位角的变宽和观测排列的加长,各向异性对地震偏移成像的影响变得不容忽略。文中将基于相速度的各向异性射线追踪算法应用于时间域高斯束偏移,并对动力学射线追踪相关系数进行优化,形成一种更高效的各向异性声波时间域高斯束偏移方法。模型试算表明,相比于其他各向异性算法,在保证成像精度前提下,所提方法具有更高计算效率和更强适用性,尤其适用于各向异性复杂构造成像。     

Walkaway-VSP技术及其实际应用

文章介绍了Walkaway-VSP采集、处理和解释技术研究及其在塔里木油田和青海油田实际应用情况。Walkaway-VSP技术是一种炮点沿着一条(或多条)过井的直线激发(井中布置检波器接收信号)的VSP勘探方法,这种方式具有较高的覆盖次数,可以获得高质量的反射波成像,同时,由于检波器靠近储层,可以获得地层速度、吸收衰减、各向异性等信息。在信息采集方面,主要研究的是针对目标体的观测系统优化方法和纵横波的采集技术;在资料处理方面,主要是进行了快速高精度初至拾取及速度统计方法、Tar和Q值多炮统计方法、VSP子波反褶积技术、矢量波场分离技术、各向异性参数提取方法、基于射线追踪的VSP-CDP成像等方面的研究和攻关;在解释方面,主要是进行了时间及深度域标定、纵横波联合储层反演等技术研究。两个应用实例显示了Walkaway-VSP技术在油田勘探开发中良好的应用前景。     

一种任意界面的逐段迭代射线追踪方法

本文根据同一条射线路径上满足相同射线参数的原理，首先采用一个适合于任意界面情况下计算反（折）射点的一阶近似公式，从任意给定的初始路径出发进行逐段迭代计算，求出界面上的反（折）射点。然后以求出的射线路径为基础，按上述方法逐段求取下一界面的反（折）射点，直到终点得到整条射线为止。当整条射线路径上的界面反（折）射点的修正值达到精度要求时，则认为射线追踪结束。通过模型计算表明，本方法的计算速度比“打靶法”提高了一个数量级，其精度可以根据需要来确定。本方法无射线盲区，为任意界面的地震层析成像提供了一种准确、快速的方法。     

射线雅可比的直接数值计算方法及应用

射线雅可比是求解输运方程、计算波前几何扩散因子和射线格林函数振幅的关键。该雅可比对于基于射线理论的真振幅偏移成像十分重要,是广义Radon变换（GRT）逆散射偏移真振幅成像条件权函数的组成部分。在强变速介质中,速度场的二阶偏导数变化较大,动力学射线追踪难以得出较准确的射线雅可比,产生伪焦散点,也会遗漏真焦散点。为实现更准确的射线雅可比计算,文中从雅可比的定义出发,通过数值计算射线管的横截面元面积与初始角面元面积的比率实现射线雅可比的计算。射线雅可比的直接数值计算方法具有明确的物理意义,计算的雅可比更准确,能有效识别出真实的焦散点;同时,采用了一种合理的雅可比平滑阈值方法,避免了逆散射保幅偏移成像中焦散引起的奇异问题。盐丘模型的逆散射偏移成像测试结果,验证了该射线雅可比直接数值计算方法的有效性和适用性。