基于射线追踪正演照明的观测系统分析研究

常规地震勘探采集中,观测系统设计是基于共中心点(CMP)理论进行的,传统的地震采集设计方法已不能完全满足日趋复杂的勘探状况。从近年来广泛讨论的地震照明技术出发,提出了针对目的层、基于射线追踪正演的观测系统属性分析方法,并给出了楔状模型和曲界面模型数值模拟实例,得到了基于目的层CRP点的面元信息——面元随偏移距变化的覆盖次数和能量(振幅)分布。通过定量分析得出结论,在上覆界面非水平情况下,其下伏地层覆盖次数及下传能量受很大影响。     

通过射线追踪模拟理解盐下照射第二部分:倾斜盐体、盐峰和盐下振幅响应的不可互换性

3D叠前深度偏移(PreSDM)能够成像出盐下反射和不规则形状孤立地质体的反射。射线追踪模拟能模拟诸如屏蔽区和地震聚焦的地震照射问题,并能更好地解释盐下地震数据。 模拟过程包括建立计算机模型(其中包括盐体形状和速度变化),用射线追踪方法模拟一个完整的3D地震测量,并将数据选排为共反射点(CRP)道集。我们绘制了覆盖次数以及更重要的反射层位上的振幅图,并与实际地震数据进行了对比,以更好地理解照射的复杂性。     

塔里木盆地哈拉哈塘地区二叠系火成岩体对下伏地层地震成像影响

塔里木盆地哈拉哈塘地区二叠系发育大规模火山活动,为准确了解厚层火山岩对下伏地层地震成像的影响,在实际钻测井资料及三维地震资料的基础上,建立寒武系—白垩系简化地质模型,并采用有限差分法求解弹性波波动方程,开展波动方程正演模拟,真实还原地震成像过程,明确二叠系火成岩体对下伏地层地震成像的影响,以期对哈拉哈塘地区古生界油气勘探开发起到一定的借鉴作用。结果表明：高速、高密度的二叠系英安岩对下伏地层地震成像有屏蔽作用,下伏地层反射波振幅强度相对于覆盖区外围明显减弱;由于岩性的横向突变,致使其下伏地层的地震成像形态发生明显变形及构造异常,而并非断裂带或火山通道的地震响应;杂乱反射带及火成岩下伏区域奥陶系大型缝洞集合体波场复杂,成像速度较难准确求取,存在偏移假象,“串珠状”地震反射难以收敛。     

基于正演模拟的高速底砾岩振幅屏蔽特性分析及补偿

部分海上探区发育不稳定分布的高速底砾岩,其在地震勘探过程中对下伏地层的成像产生强振幅屏蔽,导致地震资料品质降低,不利于构造、储层、储量的精细研究及油气开采。首先对被屏蔽层位的深度和底砾岩的长度、厚度、层数以及速度分别建立了一系列正演模型;然后对不同速度模型的正演模拟数据进行振幅屏蔽特性分析,沿层位进行振幅值的统计,生成沿层振幅曲线;再量化分析影响振幅屏蔽强弱的因素及屏蔽范围,结果发现高速底砾岩下伏地层随着深度的增加,所受到的振幅屏蔽效应逐渐减弱,底砾岩介质中波的传播速度越高,对下伏地层的振幅屏蔽越强,引起的下伏地层反射能量强度变化最高可达60%;最后分别从地震数据采集和处理两个角度,针对屏蔽区域的能量补偿问题,提出了“增加照明范围”和“Q-RTM”两个技术方案,并以正演地震数据和实测地震数据验证了方案的有效性。     

塔河地区膏盐层对盐下地层地震反射波特征的影响

本文以塔河地区过乡1井地震剖面解释所获得的膏盐层的真实模型作为盐体地震地质模型，采用射线正演模拟及地震波在弹性分界面上的能量分配关系，分析了盐下反射界面上的地震波运动学和动力学特征及对盐下地层成像精度的影响。分析结果表明，地震波经过塔河地区膏盐层及边缘时的反射覆盖次数和反射能量没有发生明显突变；小于200m厚的膏盐层所产生的时间上拉值小于4．2ms。由此可见，塔河地区的盐体对盐下地层的成像精度影响较小，换句话说，塔河盐下地震构造成像可信度高。本文的研究结果将有助于开展整个塔河地区复杂盐体的盐下AVO特征及地震成像的研究。     

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。     

塔河地区石炭系盐体对地震参数及成像精度的影响

为探讨塔里木盆地塔河地区盐体下伏地层的影响．选择了一块具有代表性的区块，从速度、振幅、频率、偏移等方面进行了分析．首先对该区块的地震资料进行了重新处理：然后对DMO叠加速度以及炮域波动方程和克希霍夫叠前深度偏移剖面进行了对比分析；最后提取了下伏地层地震反射波的振幅和频率．探讨了盐体对地震波运动学和动力学参数的影响。结果表明．盐体对下伏地层的成像精度以及地震波的振幅和频率影响不大。     

阿姆河右岸复杂膏盐岩地震响应特征研究

复杂结构膏盐岩对下伏碳酸盐岩地震成像的影响一直是地震勘探研究的热点之一。首先,分析了阿姆河右岸"三膏两盐"结构膏盐岩的地震反射特征:上盐层表现为一套弱振幅反射,同相轴平缓;中石膏层、下盐层、下石膏层的地震反射能量强,同相轴起伏变化强烈、连续性差。其次,针对强烈变形膏盐岩构造,设计了3个理论模型("眼球状"盐丘模型、厚层盐层模型、两层薄盐层模型)和两个实际复杂膏盐岩模型。最后,应用非均匀介质声波方程交错网格高阶有限差分方法,对理论模型和实际模型进行了地震响应正演模拟和照明分析。结果表明:膏盐层引起的强能量多次波、广角导波、散射波和回转波等干扰波降低了下伏层反射波信噪比和连续性;复杂构造膏盐体形成的回转波一般会引起下伏层反射振幅的假亮点;膏盐层层数对下伏层能量的屏蔽作用比厚度更加显著;膏盐体的复杂构造导致了地震波向下传播能量的非均匀性和照明阴影。     

火山岩波动方程正演模拟研究

松辽盆地火山岩埋藏较深,下伏地层成像精度极低,对构造解释造成了一定的影响.为了了解火山岩体对下伏地层的影响程度,采用波动方程正演模拟技术,研究了9种波阻抗组合和两类岩性组合情况下火山岩理论模型的地震响应特征,其波场快照能直观地展现地震波在火山岩体中的传播过程.对正演模拟结果进行了分析,认为火山岩体的底界面反射不清晰是火山岩体对下伏地层屏蔽作用所致;火山岩体厚度增大时,下伏连续地层的反射中断现象更明显,以致出现假断层和假构造现象.     

利用三维多项式曲面拟合的子体波形主成分分析剥离火成岩强屏蔽

火成岩对地震波具有极强的屏蔽和吸收作用,并常形成强反射,造成火成岩下伏地层的地震资料品质变差。为了剥离火成岩强反射,可根据解释的火成岩层位信息设置相应的时窗宽度,通过搜索纵、横向地震波形特征准确获得火成岩层位,实现局部层拉平,再利用子体波形主成分分析(PCA)剥离火成岩强反射。基于此,采用三维多项式曲面拟合代替Wheeler变换实现局部层拉平,形成了基于三维多项式曲面拟合的子体波形PCA火成岩强屏蔽剥离技术,避开了Wheeler变换在实际应用中由于火成岩反射同相轴无法拉平而带来的重构地震信号局部失真问题。同时,在剥离过程中无需引入振幅阈值控制,对于火成岩反射振幅横向变化快的问题,只要在设置的子体窗口范围内火成岩反射振幅变化不大,就可以提取该子体窗口的火成岩强反射,并通过滑动子体窗口,在横向剥离火成岩强反射,提高了方法的实用性。模型测试和实际资料应用表明,该方法剥离的火成岩强屏蔽横向连续性强,能够较准确地剔除火成岩强反射界面的综合响应,在一定程度上削弱了火成岩对下伏地层反射波的屏蔽作用,提高了对地震弱反射的识别能力,为弱信号的能量补偿和后续处理奠定了基础。     

速度横向变化对地震成像的影响

 纵波反射波法多次覆盖技术基于水平层状均匀介质的假设条件与实际情况相差太大，是影响山地资料地震成像效果并造成勘探失利的主要原因。本文针对山地资料地震成像出现的问题，通过简单模型计算，分析了速度横向变化对地震成像的影响，主要表现为CMP和CRP点两边相应射线路径不对称或CRP点的发散。文中对在复杂山地用超长地震排列观测和选排列段叠加的做法提出质疑，并提出了在现有技术条件下复杂山地山前带地震采集和处理工作中需要注意的问题。     

盐下碳酸盐岩储层叠前深度偏移成像分析

研究区内盐丘众多,盐丘厚度大、形状各异,从而改变了盐下反射能量的分布,进而导致盐下目的层构造不能正确成像。本文在比较叠前时间偏移和深度偏移效果的基础上,确信只有应用叠前深度偏移技术才是解决研究区内盐下构造正确成像的惟一途径。理论模型试算结果及实际资料应用效果表明:叠前深度偏移可以使复杂盐丘下目的层准确成像,消除高速盐丘对下伏地层的上拉效应。钻井标定结果也证实叠前深度偏移结果解释的盐下构造真实可靠,提高了钻探成功率,降低了勘探风险。     

运用岩性因子预测四川盆地涪陵地区茅口组白云岩储层

川东南涪陵地区茅口组碳酸盐岩与上覆吴家坪组底部炭质泥岩存在较大波阻抗差,形成连续强反射界面T_P2,屏蔽了下伏白云岩储层的地震响应,茅口组白云岩与灰岩纵波阻抗叠置,叠后地震难识别,原始CRP道集有效角度仅到20°,缺乏大角度信息,不利于叠前弹性参数求取。针对以上问题,在叠前道集优化处理基础上,采用多子波分解与重构技术对近、中角度的叠加数据进行了去强轴处理,再通过贝叶斯稀疏脉冲反演求取了两个叠加数据体的射线弹性阻抗体,最后利用近、中角度的射线弹性阻抗体通过坐标旋转技术构建了岩性因子,进行白云岩储层的有效识别。多子波分解与重构技术可有效压制炭质泥岩的强轴屏蔽,突显下伏白云岩储层的地震响应,提高储层预测精度,射线弹性阻体构建岩性因子规避了叠前道集大角度信息缺失、弹性参数难求取的问题。研究表明,涪陵地区茅口组三段白云岩储层主要呈团块状沿基底断裂分布,地震岩性因子预测的白云岩厚度与实钻井较吻合,该技术可有效解决白云岩储层难预测的问题,具一定的推广运用价值。     

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。     

叠前AVA同时反演的道集优化处理及应用效果

叠前AVA同时反演技术已在岩性预测和流体检测中广泛应用,其预测效果除了受反演方法本身影响外,最重要的是受到CRP道集数据质量的影响。地震勘探虽然已从构造勘探为主向构造勘探和岩性勘探并重转变,但目前地震成像仍以构造成像为主．很少为地震储层描述进行保持动力学特征的处理,尤其是对叠前弹性参数反演需要的CRP道集数据。文中从叠前AVA同时反演应用效果出发,针对CRP道集,重点考虑叠前去噪、道集拉平及剩余能量补偿等3个方面,提出了叠前CRP道集优化处理方法及流程。从正演道集、AVO子波、信噪比、反演残差等方面分析道集优化处理效果,及其对叠前反演的影响,海-塔盆地TN地区叠前AVA同时反演实例证明,道集优化处理提高了CRP道集数据质量,反演精度得到提高.储层预测结果表明,质量较差的CRP道集数据将会在叠前反演中引入较大误差,从而影响反演的储层预测效果。     

二维地震剖面上的侧面波特点

本文根据波的射线传播原理,结合地质模型及其实例,论述了二维地震剖面上侧面断面波等四种主要侧面波的产生机理及特点。它们一般在大倾角地层和高角度的反向正断层地区的平行(或近于平行)地质构造走向的地震剖面上出现,皆属一次反射波,只是反射点的位置与正常反射波不同。因此,用目前使用的二维地震资料常规处理方法均无法消除它。为了识别和利用侧面波,本文认为在一条地震测线上出现两个(或两个以上)方向的反射波时,偏离测线较远的一个(或几个)波则为侧面波;在一个连续的反射段上,其中一段的波可为正常波,另一段的波可视为侧面波。据此定义,对辽东湾地区二维地震剖面上的侧面波进行了解释,其结果与地下地质构造形状吻合很好。     

地震勘探中次生干扰弹性动力学分析

地震勘探的次生干扰是普遍存在的,它严重影响了地震资料的品质。认识和分析这些次生干扰的内在本质和外在原因,是解决次生干扰问题的关键所在。用弹性动力学的理论,通过弹性波在波阻抗界面上的分布特点和振动系统受激励后的振动特点,对次生干扰产生的内在因素和外在客观条件进行了分析;提出了存在波动和振动两类次生干扰的观点,并对两类不同次生干扰的特点做了分析;最后用次生干扰的野外实际记录进行了说明。     

利用多元地震属性预测储层信息

地震属性分析技术在储层横向预测中发挥着越来越重要的作用。利用多元地震属性分析技术进行储层信息预测的理论基础是，储层中岩石性质、流体性质的空间变化可引起地震反射波形、振幅、频率等地震属性的变化。本文主要阐述了利用地震属性的分类(聚类)分析和多元地震属性回归技术，来分析特定区域储层纵、横向变化特征；强调在区域地质概念模型的前提下，预测储层的分布范围和储层物性。应用实例表明，本文方法的预测结果与钻井资料吻合较好。     

井间地震勘探的误区及出路

井间地震勘探的目的是获得主频和分辨率都很高的地下记录。然而,目前的井间地震勘探陷进了一个误区,即井间地震勘探的大部分射线都落在临界角以外的区域。本文通过对一些实例的分析,确信井间地震勘探的射线入射角小于或大于临界角是成功或失败的标志。文中采用弹性波波动方程正演模型论证,当地层水平时,在井下激发,地震波场在左、右两侧很快超过了临界角,形成极为复杂的波场紊乱区(笔者称之为“牛角尖”)。在这个区域内,射线理论已经不再适用,初至也无法准确拾取,造成了井间成像的极大困难。据此,文中明确指出了今后发展井间地震勘探工作的出路在于将射线的入射角控制在临界角以内并保证震源有足够的能量。