二道递归滤波VSP波场分离方法

上行波和下行波的分离是垂直地震剖面(VSP)资料处理的重要环节之一。本文提出一种用二道递归滤波分离 VSP 波场的新方法。这种方法在假定地层为水平层状介质的前提下,从一维波动方程出发,导出了相邻两道 VSP 记录的上行波和下行波计算公式。由于该方法参与运算的记录只有两道,因此,可以在资料道数少而其他方法又无能为力的情况下把波场分开。方法允许不均匀的检波点距,且不存在空间假频现象和混波效应。理论模型试算和实际资料处理的结果表明,该方法是切实可行的。     

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。     

论VSP观测中的井源距选择问题

在非零井源距VSP观测中,井源距是一个最重要的参数,可由以下几点说明: ·井源距变化可以引起反射波入射角的变化,对于不同的观测方式,同一反射层的入射角有不同的变化规律。不合理的井源距选择,可能导致不同观测点所接收到的同一反射层反射波的强度有很大差异,甚至出现极性反转。·强反射层的存在只是产生折射的必要条件,设计并源距时,还必须注意其它可能产生折射的反射层。·动校正拉伸是井源距选择时需考虑的重要因素。在此基础上,文中导出了动校正拉伸系数公式,提出了井源距选择的基本原则。并以实例说明,大角度入射资料的切除以及大动校正拉伸量切除的方法和效果。     

VSP多道迭代递归滤波波场分离及应用

为了适应VSP不等间距观测系统采集数据的波场分离的需要,F.Aminzadeh提出了迭代滤波方法。但是此法是以不含噪音为前提,因此方法的应用受到限制。本文在此基础上提出一种VSP多道迭代递归滤波分离波场的方法.给出新的褶积算子,对噪声不加限制。新的褶积算子可以利用道间的直达波时差,从而增强了方法的抗噪能力。对于任意一个VSP记录道(不考虑边道),利用新的褶积算子均可以利用其两边相邻记录道的波场来求出上、下行波场,因而提高了波场分离的精度。未考虑道间能量弥散。该法与中值滤波相比,不存在边道效应;与二道滤波相比,抗噪能力较强。     

VSP波场研究与应用现状

垂直地震剖面法(VSP)通常采用三分量(3C)检波器记录地震波场信息,而纵、横波震源的应用使其波场进一步丰富和复杂化,开展VSP各种波场特征的研究具有重要的理论和实际应用价值。首先对VSP记录的波场特征进行分析,进而讨论了不同类型震源和不同介质模型的复杂波场分离方法,包括光纤观测VSP波场的噪声特点及压制方法,井筒波与电缆波的产生机理、压制及应用方法,绕射波与断面波的特征及其应用方法,多次波的特征及其压制和应用方法,折射波与导波的传播特征及其应用方法等,重点研究了上行横波和转换波的传播特征、波场分离与矢量合成及多波信息的综合应用方法等。最后,对多分量VSP波场处理中存在的问题进行了分析并对多波应用的前景进行了展望,认为拓展VSP记录中波场传播特征的研究有益于揭示地下复杂构造与地层物性信息,VSP多波解释与反演研究、多波属性的提取与应用有助于油气储层的勘探与开发等,预期VSP多种波场的研究将具有持续攻关和推广应用价值。     

VSP波场分离方法研究

非零偏VSP测井一般采用三分量检波器记录波场,其波场信息比较丰富。由于各种类型的波相互迭合到一起,将它们彼此分离开是必要的。本文的分离方法主要是利用不同类型的波在极化特性和视速度两方面的差异。首先利用极化合成加强某一类型的波,相对压制其他类型的波,然后用F-K方法作进一步的分离。文中还提出了一种求取时变偏振角的简便方法。图6表1参4     

VSP不同观测方式的波场特征与波场分离方法

本文研究了在不同观测方式下VSP的波场特征、波场分离方法及其参数选择方法。WVSP上、下行波时距曲线的顶点都在t轴上,在检波点所在深度附近,上、下行波方程相近似,曲线趋于重合。up-away VSP的直达波在有效记录段可能出现顶点,且曲率较大。up-to VSP的上行波时深曲线在有效记录段,曲率较大。不同的地层,曲率变化也不同。针对上述各观测方式的不同特点,文中提出了不同的处理方法。校正变换波场分离法针对up-away VSP和up-to VSP的波场特点,首先将非线性波场校正变换为线性波场,从而在变换后的波场上实现波场分离。实际资料处理结果表明,该方法速度快,工作量小,效果明显。文中还就中值滤波的跨度值选择与所压制波组的关系作了分析,在高信噪比情况下,导出了跨度值定量选择的关系式;对于零井源距VSP资料,则给出了更细致的关系表达式。     

时间域VSP资料的波场分离

在非零偏移距ＶＳＰ三分量资料中，由于炮点到检波点的入射角较大，垂直分量和水平分量检波器可同时接收到Ｐ波和Ｓ波。入射角的变化又使得分量检波器接收的Ｐ波和Ｓ波能量存在明显的变化。     

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。     

VSP参数反演法波场分离

把相互干涉的波场分开，是ＶＳＰ数据处理的关键。地震波的传播方向及偏振特性是重要的物理特征，它使波场分离成为可能。通过常所用的二维变换技术，虽然见到了效果，但它隐含有把输入资料模拟大量的平面波之和。     

垂直地震剖面GRT偏移

垂直地震剖面偏移对 VSP 方法的实际应用有着重要的意义。本文根据 Radon 变换的数学原理,从标量波动方程出发,利用格林函数解的几何光学近似推导了垂直地震剖面 GRT(Gen-eralized Radon transform)偏移公式。文中,用 GRT 偏移方法对 VSP 正演模型数据和实际资料的处理结果表明,该方法对于复杂地质构造的成像具有适应性强、灵活性大、精度高等优点。     

非零井源距VSP旅行时反演

VSP旅行时反演是提取地震速度参数的一种有效方法。本文采用广义反演法对非零井源距VSP数据进行了最小平方旅行时反演,并用Marguardt-Levenberg方法求解,获得了较好的层速度信息。方法中由于引入了阻尼因子,避免了解的奇异性,提高了运算速度。理论模型试算表明,算法是正确的。实际资料处理的结果也说明本文反演方法是有效的。     

用VSP资料求取吸收参数方法的研究

VSP 资料的直达下行波能量强,信噪比高,为求取吸收参数提供了有利条件。然而,现有的一些求取吸收参数的方法均不能有效地压制上行波及短程多次下行波的影响,因此利用下行波求得的吸收参数精度不高。相比而言,“振幅谱比法”应用较广,而且不受震源能量变化的影响。本文对振幅谱比法作了修正,即利用声波、密度测井曲线构成的反射系数序列对直达下行波的非弹性吸收的振幅进行校正,以消除上行波的干涉和短程多次波的影响,然后再用振幅谱比法求品质因数。这种改进方法称“校后谱比法”。在有高质量的声波、密度测井资料时,使用 VSP 资料可比较准确地求取介质内的吸收参数,并可改善吸收参数的空间分辨率。通过在 SVSP 资料上试算表明,改进的方法是行之有效的。     

VSP绕射偏移

VSP绕射偏移是运用绕射原理,通过VSP绕射时距方程,把分布在VSP记录道上的绕射能量收敛到原始空间位置。文中通过模型验证和台5井、英1井的实际资料的偏移,证明了该方法精度高、分辨率高、信噪比高、多次波和随机干扰压制得好,能为井旁地质构造解释提供可靠资料。     

用VSP资料提取子波对地面地震记录作整形反褶积

选择与地面地震记录接近的 VSP 资料提取子波 b(t),经快速傅氏变换求得 B(f),将|B(f)|平滑滤波成|(f)|后作为滤波因子对 B(f)进行滤波,再经反傅氏变换,即可得到与地面地震记录子波最为接近的子波 d(t)。然后求取零相位整形因子,再对地震记录作整形反褶积及一些保持高信噪比的处理,便可输出高分辨率的零相位地震剖面。