Geophysical Prospecting,No.2,1996论文文摘

本文提出一种根据海上VSP资料的初至波估算有效震源子波的简便方法,它利用了亥姆霍兹方程的自由空间格林函数,在计算上是很简便而又有效的。文中给出了合成数据算例和实际有偏及变偏VSP资料的试算实例。在合成数据算例中,从参考数据中减去用估算子波模拟出的数据后仅显示出很小的剩余差值。而实际资料试算结果表明,根据实际资料所估算子波按宏观模式模拟出的结果与原实际资料的初至波良好吻合。     

根据海上VSP数据估算有效震源特征

我们根据海上垂直地震剖面数据的初至波，提出一种估算有效震源子波的简单方法。这种方法利用赫姆霍兹方程的自由空间的格林函数，既运算简单又非常有效，我们显示了合成和实际 的有偏及变井源距ＶＳＰ数据的几个实例。     

由海上VSP数据估算震源子波

我们介绍一种从海上垂直地震剖面（ＶＳＰ）数据的初至估算有效震源子波的简单方法，该方法使用Ｈａｉ姆霍兹方程的自由空间格林函数，简单且非常３节省计算机机时，我们举出若干合成和实际的非零井源距和移动井源距ＶＳ数据的例子。在合成数据的例子中我们证明，将估算子波模拟生成的数据从参数数据中减去后只有一个小的剩余值，实际数据例子显示，在一平滑的宏观模型内，当用从实际数据估算出的子波进行了模拟时，模拟数据和实际数     

基于零偏移距VSP的时变子波反褶积方法

提高地面地震数据分辨率的一种有效方法是从VSP数据中提取反褶积算子并将其应用于地面地震数据,然而,传统的VSP子波反褶积方法通常是在不考虑地震子波时变特性的情况下,提取固定反褶积算子,且由于地震子波是时变的,从VSP中提取一个子波反褶积算子应用于地面地震记录是不准确的,由此提出一种利用VSP数据提取时变子波反褶积算子的方法。该方法将零偏移距VSP数据的下行直达波作为单程VSP地震子波,利用地下介质的衰减函数将单程地震子波的振幅谱转换为双程地震子波的振幅谱,在最小相位的假设下,从时变子波振幅谱中获得时变反褶积算子,然后将算子应用于叠后地面地震数据。理论合成数据和实际地震数据证明了该方法可有效补偿振幅能量并可提高地震记录的分辨率。     

Q值正演模拟约束下的零偏移距VSP资料Q值估算

随着油气勘探目的层逐步走向深部,球面扩散、透射损失、环境噪声等使得VSP资料的初至子波发生改变,导致常规的Q值估算方法质量难以得到保证。为此,利用塔里木盆地托甫台地区TP327井零偏移距VSP资料,综合考虑透射损失和球面扩散的影响,提出一种Q值正演模拟约束下的零偏移距VSP资料Q值估算方法。该方法通过研究区的纵波速度、横波速度和密度建立层状地质模型,利用射线追踪的方法,用大地吸收介质模型的Q值正演模拟结果,对频谱比法和经验公式估算的初始Q值进行修正,使得Q值正演模拟结果与实际地震波的衰减记录在频谱特征上吻合,从而得到更为精确的Q模型。TP327井Q值估算结果表明,该方法与李庆忠经验公式得到的结果在浅层比较接近,但在中层和深层,两者差异较大;Q值正演模拟结果约束的子波与实际VSP资料子波的频谱比较吻合,证实用Q值正演模拟约束得到的层间Q值更为可靠。利用Q值正演模拟约束方法得到的Q模型对研究区地震资料进行反Q滤波能显著提高地震资料分辨率,有助于提高碳酸盐岩地层中缝洞的识别精度。     

最大似然地震反褶积

本文的目的旨在对非最小相位子波进行反褶积和子波估算。本研究方法利用的是状态矢量技术、最大似然估算和反射信号稀疏尖脉冲序列(伯努利—高斯)模型。我们的解法要求检测出有效反射波、子波和方差鉴别(非线性最优化)。并估算出尖脉冲密度。这一方法可应用在合成数据上,并已取得非常良好的效果。本方法在实际资料上的应用问题,目前正在研究之中。     

复数域匹配追踪近地表Q值估计及深度学习建模

常规基于微测井资料的品质因子(Q值)求取方法,通常需要拾取初至时间并按时窗求取初至波频谱,因而工作量较大,并且受选取的窗函数参数大小的影响。为此,提出了一种基于非零相位雷克子波的复数域快速匹配追踪分解并结合对数谱比法估算微测井数据近地表Q值的方法。根据微测井数据初至波能量最强的特点,利用非零相位雷克子波匹配追踪提取第一个匹配原子,其频谱表达了初至波的能量,中心时间则包含了初至旅行时信息,从而实现了用于谱比法Q值估算的初至波频谱和旅行时参数的自动提取。在谱比计算中引入整形正则化算子提高算法的稳定性,并采用优化反演算法求出稳定的谱比值,以保证对数谱比法近地表Q值估计的精度。将工区内不同测点求取的品质因子函数作为已知样本标签,通过深度学习训练形成近地表Q值的多元非线性回归算子,建立三维近地表品质因子模型。模型数据和实际数据的处理结果表明,该方法自动、高效、稳定,且抗噪能力强,将获得的近地表Q值模型用于Q值补偿,可有效提高地震资料的分辨率。     

应用波形拟合的炸药震源记录起跳点时间拾取方法

初至拾取是地震数据处理中的关键步骤,其拾取的准确程度关系到浅表层速度模型建立的精度,并进一步影响后续叠加及偏移成像的效果。对于炸药震源激发形成的初至波,根据形成机制,其初至位置在地震记录中应由一个“向下的偏转”表示。而在实际地震数据初至拾取过程中,该“向下偏转的点”较难识别,而能够快速准确拾取的位置通常为波峰位置。基于理论模型,本文测试了拾取波峰及起跳点对速度模型反演的影响,证实基于炸药震源起跳点位置的反演精度高于基于拾取波峰位置。因而提出一种基于波形拟合的方法判断炸药震源的起跳点位置,即假定初至波可用李子波模拟,通过单道中对以波峰为中心的时窗内的样点值进行拟合,得到理论子波函数,以此方式快速、准确地搜索起跳点位置。通过理论子波模型,测试了波形拟合法的有效性及合理性;并应用该方法对塔里木T探区实际资料进行了试处理,表明该方法可准确拾取高信噪比地区炸药震源起跳点位置,同时具有一定的抗噪性,也能拾取较低信噪比地区炸药震源起跳点位置。     

利用子波置换法提高地面地震资料的分辨率

利用VSP资料所包含的高频信息,可以提高三维地面地震资料的分辨率。本文提出一种新的子波置换法——将地面地震记录中的子波,置换为零偏VSP的子波,在资料处理中通过子波置换反褶积实现。理论子波与倾斜地层模型实验证明了子波置换反褶积方法的效能。实际地震资料的处理效果表明,该方法可以有效地提高地震反射波的主频和高截频,同时较好地保护信号的低频成分,从而拓宽地面地震信号的频带宽度,提高地面地震资料的分辨率。     

VSP近波场采集方法研究

为了从零偏VSP初至波变化中 ,提取更多的有用地球物理信息 ,首先应该消除因震源子波不同而造成的影响。解决这一问题的办法是在震源附近设置一震源监视检波器 ,利用监视检波器记录的子波对每道记录作震源子波整形处理。如何获取真实、可靠的震源监视子波呢 ?本文通过近波场子波观测系统试验 ,对不同参数的记录和频谱进行对比、分析 ,得到VSP近波场最佳震检距。结合已测VSP资料 ,对影响子波主要因素———表层结构的影响进行研究 ,总结得出VSP近波场子波的最佳采集方法     

基于谱模拟技术的混合相位地震子波估计方法

针对现有的地震子波振幅谱模型的不足提出了新的振幅谱模型及其估计方法。介绍了子波的Z变换在单位园上无零点和子波自相关函数已知的条件下混合相位地震子波估计的方法原理和判别准则,并在此基础上提出了基于地震子波振幅谱模拟技术的混合相位地震子波估计方法。合成和实际数据处理结果均表明,基于地震子波振幅谱模拟技术的混合相位地震子波估计方法具有较好的性能。     

基于数据驱动的合成地震记录技术及其应用研究

测井资料与地震资料之间的匹配是地震精细解释和地震反演的基础工作,计算合成地震记录的技术是井震标定的关键技术。分析并建立了基于数据驱动的合成地震记录的技术流程。针对测井资料校正、深时转换子波估算与反射系数求取和地震子波估算3个核心环节,提出了从测井数据去除直流分量、采用非等间距插值和频率域加窗确定性子波求取的可行、有效的计算方法。整个合成地震记录计算过程完全根据测井资料与地震数据自动进行,减少了常规井震标定工作中"拉伸"和"压缩"等人为操作。实际资料的应用结果表明该方法有效,其技术流程可行。     

基于自适应震源子波提取与校正的瑞利波波形反演

近年来,基于瑞利波的全波形反演技术取得了较大进展,在接收点覆盖面积足够的情况下,该方法对横向不均匀复杂介质具有较高的分辨能力。影响波形反演精度的关键因素之一是震源子波,然而野外地震记录对应的地震子波是未知的,采用不正确的震源子波势必对反演结果产生负面影响,常规处理方法是利用合成数据进行子波校正,但子波校正需进行多次迭代,导致反演计算时间增加。为了解决这一问题,引入加窗自适应子波提取方法,从观测记录中提取与实际数据匹配较好的震源子波,将其作为初始子波进行子波校正,达到进一步优化反演结果的目的。分别采用真实子波、错误子波、错误子波联合子波校正、提取子波、提取子波联合子波校正五种子波对断层模型进行反演测试。测试结果表明：所提方法获得的子波对应的反演结果最好,错误的子波对应的结果最差;仅利用提取的子波也可以获得较好的反演效果,而采用子波提取与校正相结合的方法可以节省计算时间,进一步提高瑞利波波形反演的精度。最后通过实际数据测试进一步验证了该结论。     

裂隙走向的最佳估算

本文评价了将地震试验中分析横波分裂时所用的通用的代数等价技术,双源累积技术(DCT)用于估算不同排列的微裂隙穿过的地层模型的裂隙走向精度。并用另一种分析方法,双分动源-检技术(DIT)进行了辅助分析,研究另一种公式表述的任何益处。该研究所设计的模型是在半空间之上覆盖有两组地层,而这些地层的裂隙走向与深度间的关系有三种情况:裂隙走向单一;上下层之间裂隙的走向突变;裂隙走向在这两组地层范围的连续增大。研究中分析了模型的合成垂直地震剖面(VSP)和反射资料。零偏和近零偏 VSP 以及反射剖面的合成数据是用全波模拟程序包计算的,该程序包用等效各向异性介质来做模拟排列成行的、垂直的、充满水的平行微裂隙的分布状况。这两种技术的估算结果对于裂隙走向不变的模型来说是一致的,但对裂隙走向变化的 VSP 资料则有差异。由 DIT 得到的两个角参量θ_G 和θ_S 的渐近特性看出。这些 VSP 资料在适当的情况下,当研究层的分裂横波间的时间延迟超过子波的峰周期时,可用于确定裂隙走向。在这种限定下,θ_G 趋于追随裂隙走向变化,θ_S 趋于某一常数,而 DCT 给出的是上、下层之间裂隙走向的一个使人误解的值。尽管DIT 的特点就一切情况而论尚未了解,但由 VSP 资料得到的θ_G 和θ_S 值看来总是在裂隙走向发生突变的点的附近分散。这点可用作地层剥层时的定性指示。在记录数据矩阵必定对称的情况下,这两种技术对于反射资料是一致的,但当裂隙走向存在变化时,仍然会对深层给出使人误解的结果。本文认为,为检测储层岩石裂隙性质而设计并分析试验结构时,一定要考虑到分析技术的响应和分辨率极限。这对那些将极化估算值直接解释为裂隙走向的人们提出了警告。     

弹性介质中点震源子波估算法

文中介绍了用于弹性介质或声波介质的一种新的子波估算法。该方法建立在整个炮检距上对地震道加权求和这一简单方法基础上,水平偏移距为权值。所建立的模型为均匀弹性(或声波)地层,上方为自由面.下方为半空间。半空间的参数和密度可以是任意一个随深度变化的函数。在上述地层中用点震源激发,相应的垂直位移场或垂直质点速度场(或声波情况下地压力)可通过同一地层的两个不同深度上的两条水平方向检波点测线进行测定。在获得子波估算算法时,我们利用了该波场的富里叶—汉克尔变换。很明显,这样做时,有两种可能的数据测量方式:(1)两条接收点测线都在震源之下;(2)其中一条测线在震源之上。数值实例说明,上述方法可给出正确的震源子波估值。     

海洋气枪震源组合及子波模拟

以套筒枪为例,根据实际测量得到的数据,应用气泡相干组合原理,对气枪组合改善气枪子波的性能及子波模拟作了初步探计。提出一种简单的子波模拟方法,由此得到子波的形态和频谱与已知远场子波相似,可以满足海上地震勘探的要求。     

应用傅里叶尺度变换提高地震资料分辨率

针对叠后地震资料,本文提出利用傅里叶尺度变换进行提高分辨率的处理方法。由傅里叶尺度变换的性质可知,地震子波在时间域的压缩等于在频率域内频谱向高频端移动,反之亦然。因此,可利用傅里叶尺度变换性质对估算出的地震子波进行变换,得到更高频率的地震子波,再利用反演得到的滤波因子实现对地震资料的提高分辨率处理。该方法假设地震资料的反射系数序列是含白噪随机序列,地震子波具有零相位特性,且根据地震数据的信噪比估算合适尺度变换因子,再做拓频处理。模型数据测试和实际资料应用的结果均证实本文方法可有效提高地震资料分辨率,尤其适用于薄互层类储层的反演和预测,是一种简便实用的高分辨率地震数据处理方法。     

由VSP初至时间反演层速度的算法和误差估计

本文在Redshaw修正的高斯—牛顿算法基础上提出一种根据VSP初至时间反演层速度的算法。文中假定地下结构为水平层状,各层内速度为常数,各层的深度由钻井数据所确定。本质上,该算法是一种模型迭代技术;数学上,则是一个带限制条件的、多因素、非线性最小二乘法优化问题。这类问题通过适当的数学变换,可将带限制条件的最优化问题变换为非限制性最优化问题。对于非线性最优化问题,目前尚无普遍适用的理论来证明其解的存在、唯一性及稳定性;也无法确切估算观测数据存在误差时给反演结果带来的误差。笔者使用线性反演问题的误差理论估算了反演结果的95％可信度区间。通过对合成数据的初至时间和震源～检波器位置分别加入随机误差的方法,研究了数据误差对反演结果的影响。进一步探讨了浅层检波器缺失、地层倾斜、分层深度不正确给反演结果造成的影响。并用合成与实际VSP数据测试了反演方法的性能。对来自同一口井的两套非零偏移距VSP数据反演的结果表明,本文反演方法可为非零偏移距VSP数据的VSP—CDP叠加和偏移成像提供适合的层速度。     

一维模型在预测岩性中的应用

从已知的钻井资料出发,借助地震资料进行外推,可以预测井周围地层的岩性和岩相变化。VSP技术的应用和推广,提高了地震工作预测岩性的可靠性。利用一维模型,也可以预测地层的岩性和岩相。设计一维模型,要求解释人员熟练地掌握所在工区的各种岩性地层的反射特征,建立各种岩性的V-H关系。然后根据地震剖面特征和已知岩性的声速特征,设计不同的岩性组合模型,制作合成记录与实际地震剖面对比。若两者差异较大,可通过调整岩性组合模型和声速资料,直到所获得的合成记录最佳逼近实际地震剖面为止。在制作合成记录过程中未考虑多次波和透射损失,子波选用雷克子波。此法原理简单、操作简便,宜于在微机上实现。     

高阶统计约束稀疏盲反褶积技术研究与应用

以贝叶斯基本理论为基础,利用高阶双谱域估算的高精度地震子波为约束,在修正柯西判别准则下,实现地震数据的稀疏盲反褶积拓频处理,获取比常规反褶积提频方法分辨率更高的可靠数据。模拟数值实验和多波实际数据处理结果表明：双谱域估算的子波精度较高,以该子波为先验约束的稀疏盲反褶积能极大提高纵波和转换波数据的分辨率,满足精细解释能分辨更小薄层的要求,可作为多波高分辨率处理的有效手段。