金属矿地震勘探技术方法研究综述 ——散射波地震勘探方法

介绍了地震波散射的概念、散射波特征、散射波与反射波的区别等散射波地震方法的基础内容，分析了金属矿地震波场复杂的散射特征。对散射波地震方法研究和应用现状进行了评述，指出散射波资料采集和成像技术是目前散射波地震方法技术研究的主要内容，总结了散射波资料采集的要求和处理难点。特别强调了已有的较为成熟的反射波成像技术不能直接用于散射波地震资料处理，应开展有针对性的散射波成像技术研究。研究表明，基于等效偏移距的偏移方法(EOM)在速度分析和偏移成像方面具有独特的优势，为散射波成像方法研究提供了思路。     

散射波地震勘探技术在浅表层结构精细勘查中的应用研究

当地震波入射到地下时,地层介质中反射波和散射波同时存在,用单一的反射理论或散射理论来描述介质的空间结构都是不全面的。特别是结构十分复杂的浅表层介质具有强烈的不均匀性,是散射源的主要分布区域,采用散射波地震勘探技术来研究其波场特征更具合理性与针对性。工程勘查中目前应用的地震散射剖面法(SSP)以地震散射理论为基础,通过反射与散射的混合模型来解析地下空间结构,有利于提高浅表层小尺度离散地质体勘查资料的信噪比和分辨能力。SSP法在隧道路线方案比选工程勘查中的应用结果表明,在地表和地下复杂程度及震源能量基本相同的情况下,SSP资料的探测深度和信噪比均优于常规反射地震资料;工程钻探结果印证了SSP法所获信息的可靠性。散射波地震勘探技术在工程勘查应用中取得的研究成果,对油气地震勘探中低信噪比地区复杂近地表结构的精细地质调查具有现实的参考意义。     

全波场地震勘探技术

反射波地震采集设计基于层状介质假设,信号分析过程压制了绕射波、散射波等弱信号,反射波地震成像处理后频带狭窄,这些均限制了原始宽频数据的充分利用。从均衡利用反射波、绕射波、散射波信息入手,重新定义全波场地震勘探的内涵,明确其特点和适应条件,提出一套适用于全波场地震勘探的关键技术。在地震采集阶段,需要采用多套观测系统或一次性部署分期采集设计,即要在常规观测系统中镶嵌小面元、小偏移距、小道间距数据,利用共中心点道集离散化、小偏移距高覆盖等方法,增强原始地震数据中绕射波、散射波等弱信号的能量。在地震处理过程中,原始地震数据中的信号与噪音需要重新定义,通过多观测系统数据融合处理,实现地震数据有效信号的增强;通过不同面元、不同排列方式数据的差异化应用,使不同态式地震波能被有效分解和分别成像。在地震解释过程中,充分利用全波场地震资料,依靠多尺度、多维度井-震标定,实现多态式、多域地震属性解释,揭示复杂岩性体的内幕结构,提高非层状储集层横向分辨能力。     

散射波成像技术在潜山地震资料处理中的研究与应用

潜山油气藏是辽河坳陷重点勘探领域之一,其储集空间以微裂缝、微孔隙为主,受此影响,潜山内幕的地震资料波场复杂、反射特征不清,传统的反射波成像精度低,不能满足实际需求,制约了对潜山内部结构的认识和潜山油气勘探。针对该问题,提出一种全新的散射波成像技术,该技术主要通过压制地震反射波能量、加强散射波能量,实现地震资料更高分辨率的成像;该技术能够对潜山内部的地震弱散射信号成像,进而实现对复杂地质背景下潜山内部裂缝细节的精细研究和描述,并应用于辽河油田曙光潜山带复杂构造研究中,取得了明显效果,可为同类地震资料处理提供一定的借鉴。     

面向复杂介质的地震散射波采集技术

地震勘探是一项以地震采集技术为基础的系统工程。变革地震采集技术既是采集装备升级、波场理论创新的发力点,也是解决地震处理、解释技术问题的源头。地震勘探发展历程体现了采集装备能力提升、地质需求驱动、波场理论拉动的作用,其中,地震采集技术既充满活力,也面临着深刻的挑战。面对小尺度、非层状、非均匀介质成像问题,以及大数据与人工智能高速发展的时代背景,以共中心点叠加为特征,采用稀疏、规则、单一观测系统的反射波地震采集技术越来越显示出不适应性,为适应小尺度、非层状、隐蔽性目标成像要求,以共中心点离散化为特征,采用随机、遍历性、多观测系统的散射波地震采集技术势在必行。作为散射波地震采集技术的理论基础,随机理论及概率波的研究逐渐得到重视。     

基于散射成像数值模拟的地震采集参数论证

基于地质地球物理模型论证地震采集参数技术，是保证地震采集设计科学化、实用化的重要手段。目前国内外广泛应用的地震数据采集参数论证软件都是基于反射波的射线理论，但在构造复杂、地层倾角较陡或岩性横向突变时，在地表往往接收不到反射波，但可以接收到不均匀体产生的散射波，因此可以考虑基于散射波的地震成像。对基于地震散射波成像的数值模拟方法进行了讨论；通过对勘探目标的地质地球物理模型的正、反演，进行了地震采集参数的论证和观测系统的优化设计；并对优化设计的观测系统和老观测系统的三维偏移剖面进行了对比。应用实例说明，通过论证的优化观测系统，能大大改善剖面的品质，对地下复杂地质体精确成像。     

山地地震勘探数据采集技术研究

山地地区勘探精度日益提高，要求优化采集技术，提高地震资料品质，以确定构造和勘探目标。在对各种山地地震勘探数据采集方法研究和生产实践的基础上，根据地震地质条件和山地地震资料采集工作中的难点，提出了一套山地地震勘探数据采集技术，包括干扰波调查、地震波激发和灵活多变的观测系统等。通过实践，获取了较高品质的地震剖面。     

朝克乌拉凹陷火成岩覆盖区地震勘探方法研究

二连盆地朝克乌拉凹陷是白垩系沉积盆地,油气资源丰富。由于岩浆多期次喷发,新生界巨厚火成岩广泛分布于近地表,火成岩表面粗糙、成不规则块状,内部多孔,分布零散、破碎,其间有第四系黄土不同程度填充,地震勘探激发接收条件极差,地震资料反射能量弱、信噪比低、成像困难。针对这一问题,对地震波在近地表的传播过程进行了分析,认为表层不规则火成岩散射和巨厚火成岩屏蔽作用是造成这一问题的主要原因,严重的静校正问题进一步影响了本区目的层的成像效果。为此提出了一套以高精度可控震源低频激发、宽线、长排列、高覆盖接收为主的地震资料采集技术和以综合静校正、多域去噪和基于散射波理论的高精度速度分析为主的处理方法。应用后,新采集的地震数据主要目的层反射波清楚,地质现象清晰,新剖面较老剖面成像质量有很大提高,满足了油田勘探需要。     

地震波逆散射成像技术潜力展望

随着对地下非均匀介质认识的不断深入和计算机能力的不断提高,地震波成像技术不断取得进展,在复杂构造区域,尤其是低信噪比地震资料区,传统的反射波勘探遇到明显挑战。这种情况下,散射地震勘探技术可能是未来技术发展的一种方向,逆散射成像技术将发挥其核心作用,尤其在近地表散射噪声分离、不均匀介质速度分析和复杂构造成像等方面将有所作为。从概念、理论和方法等方面对逆散射成像方法进行介绍,重点展望它在复杂构造成像等方面的潜力,为散射地震勘探的实现提供前期技术储备。     

塔里木盆地顺北地区海相超深碳酸盐岩油气勘探物探技术需求与创新应用

塔里木盆地顺北地区海相超深层碳酸盐岩是塔里木盆地油气勘探的重点领域之一。经过地震采集、处理成像、量化识别和地质工程一体化解释的系统攻关，逐渐形成了高密度、高精度、面向缝洞体的三维地震采集技术；宽频带、高保真全波场地震处理技术；叠前宽方位分析、各向异性检测、可视化等多维度解释技术。但作为典型的非层状油气藏，塔里木盆地顺北地区海相超深碳酸盐岩油气地震勘探理论与地震勘探实践仍面临全方位的挑战，未来应进一步加强物探技术攻关，包括进一步完善地震散射波传播与成像理论；试验以“共中心点离散化、近偏高覆盖、多观测系统”为主的地震采集技术；重新认识噪声，实现多态式地震波处理和全波场地震成像；积极探索智能化解释技术，综合岩石物理分析与正演模拟、多态式的叠前反演与地震属性分析，精细描述缝洞体及其内幕。这些技术对支撑顺北地区持续重大突破和持续发展，以及对国内外超深层碳酸盐岩勘探和非层状油气藏勘探具有借鉴意义。     

随机均匀介质地震波振幅属性研究

基于二维随机-均匀介质模型,讨论了复杂介质中由非均匀体产生的散射波的特性,同时讨论了不同尺度地质体条件下散射波对直达波和反射波的影响。建立了11个不同尺度的随机-均匀介质模型,并利用有限差分法进行了正演模拟。基于正演模拟结果,提取了直达波、散射波和反射波的均方根振幅、平均绝对振幅、振幅峰态和绝对振幅积分4种振幅属性,绘制了振幅属性与非均匀地质体尺度的关系曲线。研究认为,当非均匀地质体尺度与地震波长相近或更小时,3种地震波的4种振幅属性值随地质体尺度的增大而增大;当非均匀地质体尺度比地震波长大或大很多时,随着地质体尺度的增大,直达波和反射波的4种振幅属性值均呈减小趋势,散射波的4种振幅属性值呈增大趋势。     

基于地震数据线性正演表达的波形成像(一):地震数据的线性正演表达

地震数据的正演表达是构建地震波反演成像方法的基础。给定满足地震波运动学的准确的地下介质光滑模型,基于地震数据线性正演表达提出波形成像方法理论,不仅可修正当前以构造为主要目标的地震数据偏移成像方法理论的不足,还可实现对地下地层的岩性成像。在满足地震波运动学的准确的光滑模型下,地震波不发生散射、反射和波型转换,将扰动法应用于波动方程,得到描述地下非均匀体产生的扰动波场的波动方程。依据地震波长与非均匀体大小或非均匀体物理性质空间变化特征尺度之间的相对大小关系,将非均匀体划分为在空间上具有有限延续度的产生散射波的局部散射体或在空间上具有一定延续度的产生反射波的反射体,相应的描述扰动波场的波动方程转化为描述散射波场的波动方程或描述反射波场的波动方程。对于散射波,利用小扰动假定、Born近似,可得到基于散射体物性参数相对扰动的散射数据线性正演表达;对于反射波,利用波阻抗相对扰动的小值假定、一次波近似和高频近似,可得到基于反射体波阻抗相对扰动的反射数据线性正演表达。为了描述反射体边界对反射波的作用,在高频近似条件下定义反射体波阻抗相对扰动沿入射波传播方向的方向导数为反射体边界的局部反射系数,得到基于反射体边界局部反射系数的反射数据线性正演表达。最后给出具体的标量波、声波和各向同性弹性波方程下散射数据和反射数据的具体线性正演表达式。     

井间地震粘弹性波场特征的数值模拟研究

以数值模拟方法为基础，研究了井间地震粘弹性波场特征及传播规律，并重点研究了井间地震波的粘滞衰减和散射衰减。从本构方程和运动方程出发，给出了二维粘弹性波方程交错网格任意偶数阶有限差分数值模拟方法。对均匀模型、含洞均匀背景模型和含河层状模型进行了井间地震粘弹性波场数值模拟。结果表明，该方法模拟精度高，边界吸收效果好。介质的粘滞性使得波振幅明显衰减、波形和相位畸变严重，主频向低频偏移显著，且有效频带变窄。洞的散射波同相轴为双曲型，但其同相轴曲率大于直达波的曲率。洞的散射引起直达波振幅衰减明显，而对直达波主频的影响较小。当洞的直径小于一个波长时，洞散射波的主频高于直达波的主频，且与洞的大小关系密切。     

江37-江372井井间地震技术应用效果分析

井间地震技术是油气田勘探开发中一项新技术, 是将震源系统和接收系统分别放入井中,在目的层进行地震波的激发和接收,通过记录波的旅行时、振幅和频率等参数,利用其资料高信噪比、高分辨率的特点,结合测井或地面地震资料进行解释,以了解井间地下构造特征和储层岩性变化.该文针对江37-江372井井间含油砂体不连通情况,应用井间地震技术,采集了江37-江372井的井间地震资料,进行了速度层析成像和反射波成像处理, 反演出了波阻抗剖面、孔隙度剖面和渗透率剖面,通过分析解释,确定了井间地下构造特征和储层岩性变化,验证了井间地震技术解决井间储层细节描述方面的能力.     

地震裂缝预测技术研究进展

地下裂缝识别和预测对于油气勘探具有重要的实践价值。相关的理论研究和现场试验已经证明裂缝诱发的各向异性会对岩石的地震波传播特征产生影响,通过地震资料识别和表征地下裂缝的走向、密度及分布范围是可行的。地震识别裂缝方法具有费用低、覆盖范围广和探测深度大的优点,主要包括多分量转换波裂缝检测、纵波方位各向异性检测和叠后地震属性分析三大类。从应用情况来看,由于数据基础、数据要求、技术完备程度3方面的原因,不同方法的应用程度及效果存在差异。随着采集和处理等技术的不断进步,多分量转换波裂缝检测、纵波方位各向异性检测方法会得到更为广泛的应用;而在传统三维叠后数据基础上发展起来的属性分析技术也会因为数据对象类型的多样化而获得更为广阔的发展空间。     

孔洞性介质地震散射波场正演模拟

随着地震勘探的发展,在处理复杂的孔洞性地质构造时,常规反射波模拟方法出现了局限性。于是,针对孔洞性非均匀介质的散射波模拟方法发展起来。通过基于Green函数的积分方法来正演模拟孔洞性介质的地震波散射波场,了解其波场特征,分析物性参数对于孔洞性介质散射波场特征的影响,对油气的勘探开发具有十分重要的意义。