逆掩推覆构造的地震波照明与观测系统优化

在中国的西部和西南部地区，地表条件复杂，逆掩推覆构造广泛分布。在这些地区进行野外地震资料采集，观测系统设计应该基于CRP点而不是CMP点。为此，对基于CRP点的观测系统设计方法进行了探讨。根据波动方程地震波照明结果，利用照明统计、双程波照明或单程波照明方法，确定针对某勘探目的层的地面最优炮点分布范围；利用射线追踪和波动方程模拟，分析特定目的层各CRP点的覆盖次数以及照射能量的分布情况；综合地下各目的层不同炮检距地震道对各CRP点的覆盖次数和能量贡献分布曲线，确定这些目的层的最优检波器排列方式和排列长度。以玉门油田JX01逆掩推覆构造模型为例，对面向目标的地震波照明和观测系统优化设计方法进行了讨论，结果表明，利用该方法可以对勘探目标更好地进行成像。     

基于采集目标的地震照明度的精确模拟

传统的野外地震数据采集设计方法已无法适应复杂山地地表和复杂地下构造地区。为此本文提出了面向地质目标、基于模型正演模拟的地震采集设计方法。该法利用惠更斯-菲涅耳原理和Kirchhoff积分波场研究地震波的入射和反射的能量分布特征,提出将地震照明度分解为震源对地下界面的照明度及地下反射界面对地表检波器的照明度,并分别通过对两种照明度的分析,确定采集数据的信噪比和地表检波器的照明度,判断地面排列采集反射能量的均匀性,从而确定地震数据偏移成像的分辨率和可靠性。同时,在不需要对地震数据进行偏移成像的前提下,可对采集数据进行直观有效的分析评价,有利于设计人员对观测系统参数进行有目的的修改和完善。     

某工区基于地震照明技术的观测系统分析及优化

地震照明分析是认识和研究地震数据采集时能量在地下地质结构中分布的有效手段,通过对先验的目标地质模型进行有效的地震照明分析,可清楚地识别地震波的能量分布特征,用以指导观测系统设计及提高成像质量。根据某工区崎岖海底原始数据,建立了一个三维地震地质模型,基于三维射线追踪原理对目标层进行照明分析,找出影响地震成像效果的原因;并分析观测方向、炮间距及道间距对照明效果的影响,从而可以得到面向目标的最佳观测系统。     

提高地震波照明均匀性的加密炮设计新方法

针对中国西部山前断裂带等近地表散射源较多地区的地震数据信噪比较低、地下目的层反射能量均匀性较差的问题,提出了基于震源组合、面向目标、增强目的层照明均匀性的炮点设计方法。首先,利用等炮间距的常规观测系统进行双程波波动方程地震照明模拟; 其次,在目的层照明阴影区激发地震波,当初至波传播至地表时,利用坡印廷矢量进行地表方向统计,确定震源组合主波束方向,同时进行地表能量统计,确定局部加密组合震源的位置。模型试验结果表明：局部加密组合震源可明显提高阴影区的照明能量和目的层照明的均匀性,对复杂地区针对特定勘探目标的观测系统优化设计具有一定的指导意义。     

照明分析技术在复杂地区地震采集参数优化中的应用

复杂地表及地下地质条件严重影响地震资料的质量,特别是近地表火成岩区对下伏地层产生强烈的屏蔽作用,以及复杂断裂带的复杂断块会引起地震波能量分布的严重不均匀性。通过运用波动方程照明分析技术,分析了火成岩区和复杂断裂带的照明能量特征,确定了面向勘探目标的最佳激发范围,提高了照明阴影区的照明强度,优化了地震采集观测系统参数,从而确保了目的层成像效果,提高了野外施工效率和三维地震数据采集质量。     

波动方程地震定向照明分析

 本文从地震波能量理论出发，提出了基于玻印亭矢量的地震波场方向性分解方法和地震波定向照明度计算方法。根据声波方程高精度正演模拟，计算出声波波场的能量密度矢量和能量传播方向，并通过角域滤波器实现对波场的方向性分解；进而基于方向性分解后的波场，可以计算出震源定向照明度和源—检定向照明度。数值模型试验结果表明：该法计算精度高且速度快，具有非常良好的实用性；定向照明可以用于定量分析地震采集参数对成像质量的影响；目标层CRP点照明角分布可用于地震分辨率分析。     

面向目标靶区的双程波动方程地震定向照明分析

提出一种面向目标靶区的地震定向照明分析技术,即采用双程声波波动方程传播算子,通过地震波传播的波印廷矢量(Poynting vector)分析对每个质点的波场值进行方向性分解,根据分解后的波场值分别计算出模型在不同方向上的地震波能量分布,最终计算出地震波震源的定向照明度。数值模型试验结果表明:利用定向照明度可以定量地分析出地震波沿不同方向传播的能量分布规律,进而分析各个不同方向的定向照明度对目标靶区照明量的贡献情况,为地震采集设计中合理地选择加密炮点的激发位置以及激发方向提供参考依据。该方法计算速度快且精度高,对复杂的模型具有一定的适用性。     

宽方位地震勘探技术新进展

本文从地震采集、处理和解释三个方面总结了宽方位地震勘探目前所取得的进展,分析了目前存在的问题,并对发展方向作了预测,得出以下认识：1宽方位地震采集的核心理念是如何经济可行地获取宽方位数据体,陆上多采用可控震源高效激发实现,螺旋采集技术结合震源同步激发技术可进一步提高海上采集效率,降低勘探成本; 2炮检距向量片（OVT）技术是面向宽方位地震资料处理的一项新技术,考虑了宽方位观测带来的方位各向异性问题,有利于提高地震成像精度,同时在处理过程中可以保留炮检距和方位角信息,有望在复杂构造地震成像和储层描述中发挥更大作用; 3在HTI介质中地震波能量衰减方位各向异性程度较其他属性要明显,且对裂缝尺度和流体类型敏感,今后业界将应更加关注综合利用地震波能量衰减、频率、相位方位各向异性提高裂缝预测精度; 4宽方位地震观测在高陡构造和复杂断块成像、岩性和裂缝型储层预测等方面具有明显优势并已得到实践检验,但对于诸如复杂山地等地表起伏剧烈、速度纵横向变化大、静校正问题严重的地区,在相关处理技术未完善的情况下,应慎用宽方位地震观测。     

地震观测系统评价的波动方程方向照明方法

 针对基于层状介质假设的常规地震观测系统评价方法在复杂构造区所受的局限，本文根据地震波场传播原理，结合反射地震勘探激发接收对地下复杂构造倾向的适应性，提出了一种适用于复杂构造区的基于波动方程方向照明的地震观测系统评价方法。该方法综合考虑了炮点和检波点对地下构造的方向照明，而且能在目标区进行针对地下构造倾角和反射角的地震观测系统评价。     

轮古38井三维VSP数据采集方法探讨

采集参数和观测系统设计是资料采集质量的根本保证，为此，对轮古38井三维VSP数据采集方法进行了探讨。首先以轮古38井区已有资料为基础，结合三维VSP所要解决的地质问题，建立了地质模型；然后利用射线追踪、波动方程正演模拟等方法对观测方式进行了分析论证，确定了最大偏移距、检波器的沉降深度、接收点距、震源位置和炮点间距等采集参数，探讨了这些参数对地下成像范围和覆盖次数的影响；最后利用成像范围、面元大小、覆盖次数、入射角等参数对设计的观测系统作了进一步论证评价，确定了最佳的三维VSP采集施工方案。轮古38井的应用实例表明，利用所设计的三维VSP观测系统获得的资料，信噪比和分辨率都要优于三维地面地震资料，成像更清晰。     

基于地震照明、面向勘探目标的三维观测系统优化设计

基于水平层状介质假设的常规三维地震勘探观测系统设计方法难以适应复杂构造区。本文利用地震照明技术,参考前人对二维问题的研究成果,发展了面向勘探目标成像的三维地震勘探观测系统优化设计方法。该方法利用三维单程傅里叶有限差分波场传播算子将勘探目的层的平面源延拓到地表,通过分析从目的层延拓到地表的地震照明能量分布,确定面向勘探目标的最佳激发范围。利用该方法可明显提高照明阴影区的照明强度,进而改善地下阴影区的成像质量。基于三维SEG-EAGE盐丘模型的地震照明与偏移成像试验结果,验证了本文面向勘探目标的三维地震观测系统优化设计方法的有效性与正确性。     

基于目的层照明能量的炮点设计方法

在复杂地表和复杂构造地区,激发与接收条件差,目的层反射能量不匀,导致采集的地震数据信噪比低。针对这个问题,提出了非规则观测系统设计思路,即基于地震波照明模拟结果,采用局部加密炮点、规则布置接收排列的方式。方法原理是:通过正常炮距的数值模拟结果,确定照明能量最小位置,进行局部炮点加密,求得目的层照明能量均匀性最高的炮点组合。以塔里木盆地某逆掩推覆构造二维模型和南海白云凹陷崎岖海底模型为例,验证了方法的有效性和实用性。模型试验结果表明,在二维情况下,该方法的应用效果很好,照明能量分布均匀;在三维情况下,加密炮的效果要弱于二维情况,但照明能量分布的均匀性得到了很大改善。     

利用以往地震数据的观测系统炮点加密技术

提高复杂构造目的层阴影区成像质量的常规方法是，基于射线追踪和波动方程地震波照明结果，分析目的层阴影区照射能量的分布情况，根据待加密炮对目的层阴影区照明能量的贡献布设加密炮点。地质构造的复杂性造成无法准确构建地质模型，进而影响针对复杂目的层的照明分析，最终导致加密炮点难以提高复杂构造目标区的成像质量。为此，基于局部相似属性理论，提出依托以往地震数据的提高目的层阴影区成像质量的方法：首先根据探区地质任务拟定观测系统，尽量选择较小的炮点距（或炮线距）；计算探区已有数据的共成像点（CIP）道集每道的局部相似属性，在叠后数据上拾取目的层，得到已有炮（集数据）所有道目的层的局部相似属性；然后利用空间内插计算拟定观测系统所有炮的局部相似属性和正常炮对目的层的贡献值，建立每个CIP道集的局部相似属性与空间位置的关系曲线（曲面），确定局部相似属性低值区；最后以目的层局部相似属性均匀性为指标，确立加密炮的位置和密度。理论数据和实际资料应用结果表明，该方法可便捷地选择最经济、适用的加密炮参数，能显著改善具有高陡构造、逆掩推覆构造及其他横向速度变化剧烈地区目的层阴影区成像效果。     

将逆时偏移应用于复杂成像问题

标准的以炮点为基础的单程波场外推（WE）叠前深度偏移技术通过向下延伸震源和检波器波场对每个炮点进行地下成像。通过把这两个波场在每一深度交叉关联而形成成像条件，然后把来自孔径中的所有炮点的贡献相加以形成图像。     

可变面元三维地震勘探方法在江苏地区的应用

在以往的地震资料采集中 ,我们的震源线是平行且间距相等的 ,并且每条线上由多个等间距的检波器组成。震源线间距是道距的整数倍 ,接收线间距是炮间距的整数倍。用这种观测系统放炮后 ,在每个标准面元里 ,在理论上只产生一个共中心点 (CMP)。如果我们只要稍微改变炮间距、道距、接收线距和炮线距 ,使检波器和震源在每隔一个或多个点处重合 ,这样在每个标准面元里的中心点的数量会成倍增加。在处理时 ,可根据实际情况来调整面元大小 ,从而允许勘探人员在覆盖次数和分辨率之间做出理想选择。     

基于相控理论的炮点组合设计技术

在复杂地表区地震勘探中,广泛应用炮点组合激发消除干扰,提高单炮记录的品质。二维相控震源的排列长度和三维相控震源的组合面积决定了定向地震波束的宽度,即地震波能量的定向聚焦状态。本文借用军工领域的相控理论,通过组合激发的时间或深度控制实现相位组合控制,设计合理的组合激发模式,将发散传播的地震波集中于某个方向,即激发定向地震波束,使观测系统接收的反射信号增强,所采集资料的信噪比提高,从而有效地改善了地震勘探效果。     

多地质目标地表控制照明叠前深度偏移

控制照明偏移是面向地质目标的快速偏移技术，它可通过控制目的层处震源波场的方向特性，改善目标区域的成像质量。本文提出的多目标地表控制照明方法，旨在针对介质的复杂情况，适当选取多个目的层，同时对多个目标区域进行地表控制照明，从而获得多个目标区域构造的更精细成像。文中对Marmousi模型进行了多目标地表控制照明偏移数值计算，并与单目标地表控制照明、常规炮域及平面波偏移等方法进行了比较，结果表明多地质目标照明叠前深度偏移不仅能够显著提高多个目标区域的成像质量，而且对于常规炮域偏移也具有较高的计算效率。     

基于胜利典型地质模型的波动方程地震波照明分析研究

 地震波照明分析技术以地震波传播理论为基础,面向特定地质目标进行观测系统设计来得到最佳照明的地震数据,进而得到最佳的成像效果。本文定义了最佳照明数据体、最佳照明的概念,指出对特定速度场而言,最佳观测系统是客观存在的,最佳观测系统设计的目的就是找到逼近该客观存在的最好的观测系统。本文基于胜利油田典型地质模型研究了波动方程地震波照明,分析照明阴影区的形成原因,结合对模型数据实验的效果分析,对单程波和双程波照明的特点和应用范围进行了探讨,指出单程波照明具有计算优势,双程波照明能够更好地保持波传播特点的优势。     

炸药震源定向激发方式数值模拟及效果对比

地震波激发方式是影响地震数据采集质量的重要因素之一.利用波动方程有限差分方法对细长药柱震源、时延爆炸震源、相控爆炸震源、水平组合震源等常用的4种地震波激发方式进行了正演模拟,从理论上研究了相同药量情况下不同激发方式的波场特征差异,以及不同激发条件下的能量照明关系.模拟结果的对比分析表明,组合震源和相控震源随着炮数的增加其激发地震子波的能量越来越集中,向下传播的能量越来越多,有利于深层勘探;时延震源也具有一定的定向性;而柱状震源激发时能量向两边扩散,不利于深层地震勘探.对于水平地层,时延震源激发要比组合震源激发方式效果差,但可以通过增加延迟震源的基间距来提高其定向性,进而增加地震波向下传播的能量,实际应用中应根据工区地质情况和地震采集成本来选取.而对于倾斜地层,组合激发的效果比延迟激发效果要好很多,相控激发的效果最好.所以,对于勘探区是倾斜地层的情况,特别是大倾角的地层,建议使用相控震源激发.     

三维VSP观测系统设计研究

 三维VSP观测系统设计取决于地面炮数、井下可利用检波器数目、井源距、检波点深度、炮点分布和检波点分布等方面，设计合理的观测系统能够改善井孔附近地层的三维成像效果。通常可以通过覆盖次数和井源距等面元属性参数来衡量三维VSP观测系统设计的合理性。本文研究了井源距和检波点深度、炮点和检波点的分布对纵波和转换波的观测范围、覆盖次数的影响，通过计算与分析，得出以下认识：①检波点深度越小、井源距越大，则观测面积越大；②PS波观测面积小于PP波观测面积；③在检波器个数和炮点分布固定的情况下，适当增加检波点间距有利于覆盖次数均匀；④在炮点呈环形分布或束状分布且炮点间距与炮线间距相当时覆盖次数较为均匀，PP波、PS波覆盖次数的均匀程度基本相当。