基于弱光栅阵列相位载波解调的分布式井中地震勘探技术研究

分布式光纤声波传感被认为是现有油气资源勘探中最有应用前景的技术,但传统光纤分布式地震勘探利用的光纤本征瑞利散射存在强度随机涨落、偏振衰落等问题,导致解调声场不稳定,系统噪声较高。利用在光纤中插入大量反射率不足1/1 000的全同弱光栅阵列替代瑞利散射,使后向光稳定性显著增强,并采用相位载波解调实现了光纤分布式声波传感(distributed fiber acoustic sensor, DAS)系统噪声的压制。实验室测试结果表明,基于全同弱光栅阵列相位载波解调的DAS系统频响范围可达0.1～320.0 Hz,本底噪声平均约为■,满足了地震检波的需求。现场井中VSP地震资料采集实验表明,全同弱光栅阵列采集到的地震数据信噪比约为传统单模光纤分布式采集数据信噪比的2.5～3.0倍,VSP资料质量有显著提升,为下一代新型光纤分布式地震勘探技术提供了一种有效解决方案。     

井中悬挂式分布式光纤传感系统干扰波分析及压制

井中分布式光纤声波传感(DAS)系统作为新一代井中地震观测装备,与传统的井中三分量数字采集系统相比,具有施工安全、高效,一次激发即可实现全井段观测的优点。DAS系统具有传、感一体的特点,因此在井中光缆悬挂观测时无法实现光缆的完全推靠以及井口段光缆张力的有效减少,这导致地震资料采集时会产生较强的缆波和耦合干扰,从而影响地震资料的信噪比。从地震波的传播规律出发,分析了DAS井中观测干扰波的产生过程和特征,明确了DAS系统缆波干扰和“弹簧波”干扰是由波到达光缆时沿着光缆传播而形成。采用随机中值滤波技术压制缆波干扰以及模拟正反演法压制“弹簧波”干扰,提高了地震采集资料的信噪比。该方法在实际地震资料应用的结果表明：DAS干扰波的分析合理,噪声压制效果明显,去噪后的DAS数据能够获得较好的井中地震成像结果。     

混合域三维VSP波动方程深度偏移方法

 常规VSP成像方法利用VSP-CDP转换或基尔霍夫偏移，存在保幅性差及成像精度低等问题。混合域三维VSP波动方程深度成像方法是将VSP反射P波在深度域直接成像，利用分步傅里叶法在混合域进行波场外推，即在频率—波数域实现波场的相移，在频率—空间域实现时移校正。此法的优点在于能保持横向变速地质构造波动方程波场外推精度的同时提高计算效率。理论模型证明此方法可行，实际资料处理效果明显。     

VSP波场极化特征分析

本文从波场的矢量特性出发,导出任意矢量在以直达波极化角建立的坐标系各坐标轴的投影关系式,指出传统的极化滤波方法除正交方向外,其他方向的波不能实现完全的波场分离。并进一步提出建立单道极化角度谱,在时间方向上帮助识别各波场的极化角关系;建立沿层极化角度谱,帮助分析某一反射层特定波的沿层极化角的变化规律,从而有效确定极化角。     

VSP横波速度反演实用性研究

利用VSP转换波旅行时,通过迭代可得到较为精确的横波层速度。本文从理论模型出发,研究不同初值方法、不同旅行时拾取误差及纵波速度误差对横波反演结果的影响。理论模型计算表明:用纵波速度和纵横波速度比估算横波速度值,且以假定地层为均匀介质时的横波速度为初值,对迭代结果不会产生不利影响;转换波旅行时拾取误差对反演结果会造成较大误差;当纵波速度出现误差时,对反演结果的影响仅限于最后一层的计算,对其他地层横波速度的计算影响较小。应用实例说明,地下倾角较小时,横向速度变化不大,同一口井反演出的横波速度相似性较好。     

检波器二次剩余定位方法与效果

浅海地震勘探中目前常用的两种检波器定位方法——声波定位方法和初至波定位方法各有优点和缺点。声波定位方法采收率低,水下接收器故障率高;初至波定位方法没有考虑折射波,且忽视了水深造成的影响。为此,提出用声波定位结果作为初始值,用直达波和折射波旅行时反演计算检波器位置的方法——检波器二次剩余定位方法。该方法在计算检波器位置的同时,反演计算了海水速度与海底速度,通过循环计算,提高了检波器定位精度。理论分析和实际资料处理表明,该方法比声波定位方法能反映更多细节,剩余定位后的道集波组特征更加明显,剖面质量有较大提高。     

VSP浮动坐标系偏振滤波

 偏振滤波是三分量VSP纵、横波波场分离最常用的方法之一。在传统的偏振滤波方法中,偏振角的计算是基于直达波的传播方向而确定,没有针对所需要的上行波。本文通过建立针对反射波的主能量方向计算偏振角,建立随反射深度变化的坐标系,即浮动坐标系,以有效提高波场分离精度。理论模型试算和实际资料处理结果表明,在浮动坐标系下,偏振滤波方法以所需波场为基础,能够实现波场的最优分离。     

两步法预测反褶积在压制变周期鸣震中的应用

在滩浅海地区，由海底地形起伏引起的变周期鸣震是影响资料品质的主要干扰因素，已有的压制海底鸣震的方法，或多或少存在着一些不足，不能达到完全消除资料上鸣震干扰的目的。为此，提出了两步法预测反褶积，该方法分别从共炮点域和共检波点域对海底鸣震进行压制，可以有效地消除鸣震对资料的影响。讨论了变周期鸣震的形成机制，论述了两步法预测反褶积压制变周期海底鸣震的方法原理，在山东半岛北部渤海海域进行了方法验证。结果表明，利用两步法预测反褶积可以很好地压制变周期鸣震干扰，突出有效反射，提高资料的品质。     

VSP走廊叠加倾角时差校正

当地层倾斜时，利用常规VSP走廊叠加记录标定层位存在误差，而且此误差随着地层倾角的增大而增大，随着井下检波器与地层分界面之间的距离减小而减小。可见此种误差是不能忽略的。本文从VSP观测方式及地震波的传播路径入手，指出了误差来源，得出了该误差与倾角大小、检波器位置及走廊的关系，导出了走廊叠加倾角时差校正公式。经理论记录试算与实际资料处理，表明该方法是有效的。     

光纤传感技术在油田监测领域中的应用

光纤传感技术是以光波为信息载体,光纤为传输介质来感测外界物理量变化的技术。当光波在光纤中传输时,其功率、相位、波长、偏振态等参数会受外界环境影响而发生改变,通过检测光纤中传输的光波参数的变化,获得外界被测量的信息。本文阐述了光纤传感技术在的温度、压力、多相流、地震检波等油田领域中的应用及国内外现状,然后指出了光纤传感技术在油田应用中的巨大优势和广阔前景。