随钻地震技术：钻头震源在井间观测中的应用与分析

对多分量随钻地震数据进行了分析,以便更好地确定三牙钻头的不同波场分量及能量辐射模式,利用了ＥＮＩ－ＡＧＩＰ专用试验地点的一套独特的井彰要集方案,直接测量的高质量Ｐ波及Ｓ波数据可用于确定径向水平分量及相应的横向水平分量（ＨＴ）,然后,通过对联合运用Ｚ及ＨＲ推得的垂直的横向分量（Ｔ）进行分析,可对钻头信号ＳＶ分量的简化辐射模式进行了计算,对受采集排列的几何关系及地层组合的影响的水平及垂向偏振横波间存在     

随钻地震技术：钻头震源在井间测量中的使用和分析

为了更好确定不同波场分量和三维形钻头的能量辐射模式，对多分量随钻资料进行了分析，使用了ＥＮＩ－ＡＧＩＰ的一块专用试验现场的独特井间采集设计，对高质量Ｐ波和Ｓ波 直接测定可以确定径向水平分量（ＨＲ）和相应的横向水平分量（ＨＴ），然后，分析结合Ｚ和ＨＲ而导出的垂横波分量（Ｔ），得到地钻头信号的ＳＶ分量简化辐射模式的计算结果，分析了受采集测系统和地质情况影响而形成的水平和垂直偏振横波之间的很大时间分离，     

VSP三分量资料处理

在 VSP 观测中采用三分量检波器接收,每个分量所记录的信息都是空间波场振动在该分量上作矢量投影的合振动,因此,VSP 资料处理的关键,就是进行波场分离。为了获得好的波场分离效果,必须确定两水平分量的定向和求取偏振角。两水平分量的定向可以借助于直达 P 波的偏振方向在水平面内的投影加以确定。偏振角可通过矢端曲线和瞬时相位法求取。两水平分量定向后,上、下行 SH 波的水平分量被分离到 H_T(t)分量中,上、下行 P 波和转换 SV波的水平分量被分离到 H_S(t)中。将 Z(t)分量和 H_S(t)分量按在垂直平面内估算的下行 P 波偏振角进行坐标转换,即可实现下行波场的初步分离。然后,再联合使用波场分离和反转投影方法对上行波场进行分离。但是,反转投影只能实现上行 P 波和 SV 波的主能量分离,不能完成全波场的分离。文中展示了在PDP-11/24计算机上使用人机交互三分量处理软件的处理效果。     

用VSP数据中下行P-SV转换横波求取横波速度

探讨了用零偏移距三分量VSP数据中的下行P－SV转换横波,求取厚度相当于VSP采集点距的地层横波速度。从井下检波器方位校正得到横向垂直分量,对其二维谱中各类波的能量和特点进行分析,通过二维滤波得到信噪比较高的下行转换横波,选取振幅较强的同相轴提取波至时间,获取了横波速率及泊松比。结果表明,即使是零偏移距VSP数据,只要其上有明显可见的转换横波,也能以采集点距的量级计算横波层速度。     

基于经验模态分解的井眼防碰特征信号识别

在采用钻头振动波方法进行丛式井防碰监测时,为了准确识别井下钻头振动信号,将Hil-bert-Huang变换中的经验模态分解(EMD)应用于钻头信号的特征提取。采用EMD方法可将复杂环境下的钻头振动加速度信号分解成固有模态分量,通过分析各分量的归一化峭度及能量分布,得到包含钻头冲击振动特征的4个IMF分量;对相应的特征IMF分量进行功率谱分析,得到钻头钻进时特征信号的频域范围。当钻头趋近邻井套管时,信号特征分量将发生显著变化,通过海上丛式井防碰的现场试验数据分析验证了该方法的有效性。     

钻井过程中实时检测裂缝的方法

文中介绍了一种钻井过程中目的层段的实时检测裂缝的方法。钻井作业中,钻头破岩时产生的振动作为井中震源,横波沿水平方向传播能量强,通过邻井井中布置三分量传感器,采集由钻头经地层传播的横波信号,对其进行各种加工处理,可以研究所钻地层井间的横向变化。如果被钻开的地层中存在裂缝带,横波通过裂缝带就会分裂成快波和慢波。利用快波和慢波的偏振、时间延迟及振幅等特征,实时检测井间地层的裂缝带。     

利用P波源三分量VSP检测裂缝

本文利用Ｐ波源三分量ＶＳＰ资料进行裂缝检测。首先通过对水平分量检波器定位，求取水平分量和垂直分量，进行Ｐ－ＳＶ波分离处理；然后对处理后的数据进行横波分裂分析，求取快横波偏振方位，确定裂缝方位。文中给出了实际资料的处理过程，其中有定位水平分量，水平横向分量和垂直同分量的求取以及震点的快速波偏振方向反演结果，即裂缝方向。实际资料分析表明，采用这套方法检测出的裂缝结构可以用于裂缝性储层的描述。     

多分量技术在广安构造勘探中的初步应用

介绍了多分量技术在四川盆地广安构造勘探中的初步应用情况，包括野外采集、处理和解释。在多分量采集和处理获得较好资料的基础上，进行了纵波和转换波（P SV波）的层位匹配，转换波层位标定，制作压缩剖面。通过对纵波和转换波剖面的对比分析及纵波和转换波（P SV波）的联合反演，提取了纵横波速度比、 λρ和μρ等属性参数，对须六段地层进行了储层预测并取得了初步成效。     

由裂隙引起的三分量资料中的泛张各向异性

文中利用有限差分正演模拟方法分别对合裂隙的双层模型（EDA—各向同性）、横向各向同性双层模型（PTL—各自同性）、不含裂隙的双层模型（各向同性—各向同性）等三种情况下的三分量记录进行分析，可以看到三分量记录上存在着由裂隙引起的泛张各向异性。第一种情况，可以看到明显的横渡分裂现象，且在Y分量上出现很强的P-SH波；第二种情况，也有横渡分裂现象，在X分量上可观测到P－SV波，在Y分量上只有单一的横渡信息，却观测不到P－SH波；第三种情况，三分量记录无横渡分裂现象，只在Y分量上观测到独立的横波信息。文中提供了一个含煤层地区的X和Y分量记录，证实在Y分量上的P－SH波是由煤层的裂缝引起的。     

VSP波场分离

视速度和偏振是地震波的两个重要特性。根据P波和S波运两个特性的差异,就可以分离VSP波场。本文所用的VSP波场分离方法综合考虑了视速度特性和偏振特性。在三分量VSP资料（H₁、H₂、Z）中,可将其两个水平分量H₁、H₂按矢量合成方法求出总水平分量H,再根据地震波的视速度特性,将H和Z分量经τ-p正变换得到τ-p谱U_H和U_Z;然后根据地震波的偏振特性,在τ-p域由U_H和U_Z得到U_P和U_SV,即P波和SV波的τ-p谱。最后,再将U_PU_SV经τ-p逆变换得到P波和SV波。用这种方法对理论模型和野外实测三分量VSP资料进行了处理,效果良好。     

三分量地震数据处理技术及应用效果

 由于三分量地震数据具有特殊性，常规纵波地震数据的处理方法不能满足其需要。本文基于三分量地震数据的特点，对三分量转换波地震数据处理的几项关键技术进行了实用性研究，其中包括转换波水平分量的坐标旋转处理、转换波的共转换点(CCP)计算、转换波的静校正及剩余静校正、速度分析迭代计算和针对转换波的去噪技术等。文中展示了这些处理技术在中国西部T气田的三分量地震数据处理中取得的良好应用效果，在P波及PS转换波的最终处理剖面上可见目的层的P波和PS波的振幅和波形均有明显差异，这为综合应用纵横波数据联合解释、提高油气藏识别的精度和成功率提供了良好的基础数据，展现了三分量地震勘探的良好应用前景。     

根据多分量有井源距VSP资料中的SV波的参数反演结果估算裂隙

横波双折射总是与垂直裂隙的存在相联系的。在这种情况下,识别裂隙的常规方法是探测横波VSP中的横波分裂。这些勘查将海洋采集排除在外且局限于能用横波震源的地区。本文描述了一种用有井源距VSP的转换横波测量横波双折射的技术。假定SV波的传播是几乎垂直的,参数反演方法可被应用到根据三个参数:快横波偏振和快、慢横波速度模拟的多分量有井源距VSP数据的水平分量中。本技术可应用于来自裂隙区之上的SV波和双折射层顶端产生的波型转换横波中。在这种情况下,分别地处理SV波能提供有意义区域中存在横波双折射的证据。     

用九分量折射波研究低降速带

为了研究转换波的采集方法，同时获取准确的静校正数据，在江陵凹陷西北部玄武岩发育区布设了一条转换波广角勘探试验测线。在同条测线上分段做了九分量折射波地震采集试验，采用自已研制的横波激发器来激发SV波和SH波，用小药量激发P波，使用单个三分量检波器记录数据，采集到了较好的P波、SV波和SH波初至数据。解释结果说明，在潜水面上有较强烈的P波反射，而横波在潜水面附近没有反射，潜水面上vP/vS的值为2.28;在潜水面下的风化带内, vP/vS的值为6.8;在基底老地层中,vP/vS的值为5.6。在深度为27m的风化带内,静校正量P波为50ms，SH波为220ms，SV波为133ms。     

三分量地震数据采集的研究与解释新方法

在地震勘探技术由单纯的构造勘探发展到构造岩性勘探的今天,勘探地球物理学家日益重视对横波的研究,因此三分量地震数据的采集也将会日趋发展。本文介绍了利用单个三分量检波器加上极化滤波器所实现的三分量采集在理论上的探讨和实践应用,特别是P波与S波的三分量AVO分析将成为今后勘探领域中的有效方法。     

海上多波勘探装备关键技术的突破

海上多波勘探仪器能称涨底电缆采集系统,是利用置于海底的四分量检波器接收的地震信号,经过数字包转换成高精度的２４位数字信号,通过海底数传电缆传输到海面仪器船记录。综述了海上地震数据采集单元、海底数传电缆及海底卤分量检波器的功能原理和特性及在关键技术上的突破。展示了国产海上多波勘探器具有优势及推广前景。     

振动波在套管中衰减室内模拟试验研究

在采用钻头振动波信号进行丛式井井眼防碰监测时,通过采集经由风险邻井套管传输到地面的井底钻头振动波信号,使用相关软件分析和处理,进而预测出在钻井钻头是否趋近于风险邻井套管.为了进一步确定振动波在套管中的衰减规律,在室内试验条件下,分析了不同管径和不同接头数目对振动波在模拟井筒中衰减的影响.通过试验发现：井筒的接头数目越多,振动波的衰减越大;管径对振动波衰减的影响与力锤激发的信号的特征、井筒本身的结构尺寸以及固有频率有关.     

微地震信号的偏振—位置对比法震相分离技术

 针对微地震信号的特点,本文设计了改进的二维f-k滤波,并与自适应极化滤波相结合,提出了偏振—位置对比法追踪波的跟踪分量,实现信号的震相分离。在设计f-k滤波因子时,通过计算相邻道的滑动时窗内信号的互相关系数,确定时窗的视速度范围;在设计自适应极化滤波因子时,针对复杂波场波的期望方向不确定问题,本文通过计算相邻道的偏振投影互相关系数,确定波的跟踪分量;把常规极化滤波因子中的期望方向选为跟踪分量的方向,滤波后的信号分别向跟踪分量上进行投影,即可实现信号的震相分离。理论模型和实际资料的处理效果表明,该方法可明显改善信号分离效果。     

独立成分分析在随钻地震信号处理中的应用

 随钻地震是利用钻头破岩发出的信号作为震源,进行钻头前方地层预测的一门技术。随钻地震记录信噪比低,波场非常复杂,其数据处理的关键是从钻柱顶端加速度传感器的记录中分离出来自钻头的振动信号,作为与地面记录互相关的源函数。本文利用独立成分分析方法对钻柱顶端安装的两个加速度传感器的6个分量进行处理,并利用相应的混合矩阵和波形特征,对各种独立成分来源与特征进行分析。利用得到的独立成分和地表地震记录做相关处理,并从地面记录道中估计出了地滚波、钻具折射波和直达波,提高了处理资料的信噪比。此法表明,独立成分分析方法对于解决随钻地震多种信号的混叠问题和提高随钻地震数据处理的质量非常有效。     

多波多分量波场的地震物理模型观测

在纵波震源激发的三分量记录中,经常在SH分量上得到P波或SV波的反射,通常认为这是地下不均匀或各向异性引起的,然而,均匀各向同性介质的三分量记录上也出现了各种波的反射同相轴。为此,在实验室进行了多波多分量地震物理模型实验,以解释这种现象出现的原因。采用纵波和横波换能器作为模型实验的震源和接收器,并通过将横波换能器的偏振方向转动90°来获得九分量的观测方式。设计了均匀各向同性层状介质和倾斜介质物理模型,利用纵测线和非纵测线得到了多波多分量的观测记录。对观测记录分析发现,平层模型纵测线观测时,在P-P,P-SV和SV-SV分量上都可以看到P波、转换SV波和SV波,这从另一方面说明,无论是P波震源还是S波震源都会产生P波和S波;平层模型采用非纵测线观测时,也能在各分量上得到各种波的反射;倾斜模型用P波震源激发,在SH分量上能接收到P波或SH波反射,这是因为P波和S波在SH分量上有振动分量。     

地震勘探中的自由面效应

在石油地震勘探的地面多分量记录中,垂直分量上往往只有纵波（P波）,径向水平分量上往往只有垂直偏振横波（SV波）,而极少见到如地震学中常出现的P波与SV波共存于同一分量记录中的情形。本文从理论上对此作出了解释。其具体过程是,首先根据弹性半空间模型,导出了P波、SV波分别到达自由面的位移响应和Wichert关系式,然后针对不同根波与纵波的速度比（vs/vP）绘制其相应的曲线。通过分析发现,在致密岩石（vs/vs比值高）出露地区,因受自由面效应的影响使得到达P波或SV波在铅垂分量记录和径向水平分量记录上都有显示,而在疏松层（不仅vs/vp比值低,而且vs和vP本身数值也不大,为低速带）覆盖区,由于受自由面效应的影响以及低速带的折射作用,使得到达P波和到达SV波分别反映到错垂分量和径向水平分量上去了。由此可以预见,在高波速比（v_s/v_p）的表层地区,诸如永久冻土带、石灰岩或其它坚硬基岩出露地带,地面弹性波记录表现为矢量波场,在低波迭比（v_s/v_p）地区,则近似表现为两个标量波场,垂直和径向水平分量分别以P波和SV波为主,便于资料的采集与处理。须指出的是,目前的各种弹性波正演模拟法以及超声波物理模型试验都应该提供具有小波速比（v_s/v_p）表层的结果,以便与油气探区的实际情况相适应;各种利用叠前振幅信息的方法(如AVO、反演等)以及提取弹性偏振参数的方法,都应该考虑自由面的影响,以便进一步提高精度。