大陆架科学钻探CSDP-2井的垂直地震剖面测量

南黄海海相地层的地震波场特征和层位标定一直是困扰地震勘探的重要问题.为了近距离、高精度和高分辨率地观测井周围构造特征和岩石性质引起的波场变化,为地震资料的采集、处理与解释提供地震波衰减规律、速度与层位标定等信息,对大陆架科学钻探CSDP-2井实施了近零偏移距垂直地震剖面（VSP）观测.针对海相地层顶部强反射界面地震波穿透难的问题,采用了大容量气枪震源并设计了气枪阵列组合方式,提高了激发地震波的能量,获得了强反射界面之下清晰的PP、PS下行波和上行波信号.采用了三分量偏振合成、组合滤波和波场分离等处理方法,对VSP观测数据进行处理,获得了海相三叠系—志留系的精细的纵波、横波速度结构和地层吸收因子等物性数据,建立了钻井地层、测井、VSP上行波和多道地震剖面对应关系,实现了不同尺度的地质和地球物理属性资料的有效衔接,标定了钻井地质剖面上各深度地质体的地震反射特性,厘定了过井地震剖面上反射同相轴的地质属性.此次观测取得的纵波、横波速度信息,成为建立南黄海海相地层速度模型主要的资料来源,也是地震资料的岩性反演处理不可缺少的信息.     

各向异性衰减薄层地震响应特征研究

薄储层的叠前地震响应特征研究,特别是针对具有速度各向异性的含流体薄层,对储层描述具有十分重要的意义.文中基于波动方程数值模拟方法,正演得到各向同性弹性、各向同性衰减、速度各向异性、各向异性衰减模型的地震波场,并对比分析了四种模型的纵波(PP)和转换横波(PS)地震反射特征.研究结果表明:在衰减介质背景下,引入各向异性,PP和PS波的反射波振幅较弹性介质均减弱,且衰减因素对薄层振幅的影响强于各向异性.同时,VTI各向异性衰减在单频PS振幅曲线上表现出强差异性,而HTI各向异性衰减则会影响PP和PS波单频振幅曲线的极值点幅值和位置,通过分析单频振幅曲线的极值点振幅和极值点位置对各向异性衰减薄层预测有指导作用,尤其对平时较难分辨的VTI各向异性衰减薄层,单频分析方法的优势更明显.     

垦71地区多波采集方法研究及应用效果

多年来,胜利探区多波多分量地震采集所得资料的信噪比和分辨率较低,无法取得较好的应用效果.为此,以胜利垦71区块为先导实验区开展了多波采集方法研究.首先,通过单点三分量检波器与常规检波器小面积组合分析了该区转换波发育情况,认为该区转换界面较强,转换波特征明显,转换横波速度约为纵波速度的1/2;然后,通过数字三分量检波器的室内各种组合研究,进行了超线元叠加,由此可以有效地改善资料的信噪比,并对分辨率基本没有影响;最后,利用三分量检波器扩展排列进行转换波最佳偏移距的设计,通过垂直排列追踪放炮进行最佳非纵距设计,从而得出该区多波采集的最佳观测系统参数.通过上述合理的设计和多项试验研究,在垦71地区多波采集中,数字检波器Z分量剖面的频率优势非常明显,分辨率明显高于常规检波器的纵波剖面,对于搞清小断层及微幅度构造具有重要的意义;同时,转换横波能量强、信噪比和分辨率高,使多波采集取得了较好的效果.     

在倾斜界面情况下PS转换波偏振特征及其在转换波测深中的应用

本文在高频射线近似的条件下,运用几何地震学方法,研究了倾斜界面情况下PS透射转换波及部分二次波的偏振特征和运动学特征。发现这些波的偏振参数对模型界面倾斜性十分敏感,可用来反演界面倾斜参数。转换波及部分二次波的偏振分布及其相互关系为震相识别提供了新的判据。文章还给出了分析实际地震记录中震相偏振特性的PP(Polarization Position)图方法及震相识别和相位对比中的最佳分量追踪法。     

利用地震转换波探测地壳、上地幔构造试验

当远震P波通过地壳、上地幔速度界面时,除了产生PP型折射波,还产生一系列PS型折射转换波.这类PS转换波与初至P波之间的到时差,可用来测定地壳和上地幔构造. 转换波测深法首次在我国鲁西夏津-高唐地区和京西昌平地区进行了试验应用.为提高转换波震相识别的可靠性,在资料分析中采用了偏振滤波的方法.工作结果获得了上述两地区的深部构造剖面图.转换波法与爆炸地震法所得结果之对比表明,两者的主要界面基本一致.     

三维井间地震侧面波传播特征及其分离研究

井间地震与常规地震相比具有较高的分辨率,同时波场也更加复杂.利用视速度特征的差异很容易地分离井间上下行波场,根据纵横波偏振特征的不同可将纵横波完全分离,但是针对井间地震侧面波的研究并不多.本文构建高速透镜体和断层模型进行波场数值模拟,通过对三维地震波场的传播特征进行分析可知,井间地震接收的波场既有岩性分界面的响应,还会有侧向地质不均匀体产生的干扰,严重影响成像的质量和精度.经偏振旋转后的T分量记录对物性横向变化较为敏感,综合分析X、Y、Z分量和T分量上不同连井剖面的波场传播特征,可对侧向传播的干扰波进行有效识别,利用线性Radon变换可以在一定程度上将侧面波进行压制,为后续井间地震资料处理提供高信噪比的数据.本文通过理论模型进行试算研究,验证了该方法的有效性,并对理论记录取得了较好的分离效果.     

基于动态图像变形的PP与PS波层位直接匹配

多分量地震资料的矢量偏移、多波地震资料的联合解释与反演均需要估算纵横波的速度比,实现纵波与转换横波在时间或深度域的匹配.基于DTW,本文实现了一种适用于PP与PS波直接匹配的动态图像变形算法.该算法分为三个部分:首先,使用二阶对称动态规划算法逐样点递归计算PP与PS波走时或深度的误差累积和;其次,在以误差累积和为目标函数的回溯阶段设定变形窗,并在纵横波速比约束的变形窗内递归回溯搜索匹配路径;最后,根据最大相关系数判定准则在匹配路径中确定最佳匹配路径,获得使PP与PS波匹配的拉伸或压缩时移量.利用所获得的拉伸压缩时移量计算纵横波速度比就可以实现PP与PS波之间的匹配.模型与实际陆上多分量地震资料测试结果表明:该方法具有较高的匹配精度,且对于信噪比、相似度较低的多分量地震资料,该方法也能产生较好的匹配效果.     

基于角弹性参数的多波地震储层预测方法

弹性参数作为反映岩石弹性性质的参数,在储层预测中具有重要作用.常规弹性参数的构建主要基于PP波地震信息.PP波与PS波地震振幅因其携带的信息不同,对岩性与流体的敏感性也不同.本文提出联合利用PP波与PS波弹性阻抗以及角度信息构建角弹性参数来预测有利储层.首先,对常规PS波弹性阻抗方程进行重新推导,使得PS波弹性阻抗取值的数量级不随角度变化且能够与PP波弹性阻抗具备形式上的匹配;其次,根据常规弹性参数构建公式,采用PP波弹性阻抗、PS波弹性阻抗替代纵波阻抗、横波阻抗,提出角弹性参数的概念及构建公式,从而将角度信息引入到弹性参数的构建中;最后,在PP波与PS波弹性阻抗反演的基础上构建得到对储层敏感性较强的角弹性参数,利用角弹性参数的取值特征预测有利储层.模型与实际资料测试均表明角弹性参数具备较高的储层敏感性.     

地面多分量地震数据P/S波分离的深度学习方法

多分量地震记录P/S波分离是多波地震数据处理的关键技术环节.常规方法大多依据两种波模式视速度或偏振特征的差异,基于信号分析或偏振投影实现模式解耦.在许多实际的地震-地质条件下,这些基于信号特征假设或表层参数模型的P/S波分离方法往往不太有效.为此,本文将各向同性介质条件下的地面多分量地震数据P/S波分离视为非线性的逐点预测问题,借助深度神经网络强大的特征提取能力进行求解.以国际标准模型为基础,提出了创建弹性参数样本库和P/S波分离标签数据集的有效方法.实验表明,丰富的训练样本保证了深度神经网络的泛化性能,在测试数据体上取得了明显优于经典的偏振投影分离方法的处理效果,而且摆脱了对表层介质参数的依赖性,为多分量地震数据反射PP波和PS波成像提供了有效的技术支撑.     

南阳盆地特殊震相研究

南阳盆地内发生的地震在仪器记录图上与其他地震波形有所不同,在直达横波正常出现后立即开始衰减,紧接着二次出现大振幅、大周期波形。对此进行了分析,证明在南阳地区地壳中存在一个硬度较大的界面,地震波到达该界面时发生反射,反射波与直达波叠加,即出现了第二个较大振幅的波形。     

PP-PS协同反演技术预测大庆深层火山岩含气储层

徐深气田深层火山岩含气储层含气检测尚缺乏有效的方法,传统的纵波反演由于反演过程中仅仅使用单个模型的波,反演结果存在多解性.PP、PS联合反演方法较好地解决了多解性难题,反演结果比较稳定,可信度较高.通过在大庆深层火山岩探区采集2D3C多波资料,并进行处理技术攻关,综合利用测井、VSP等资料,利用PP、PS联合反演技术进...     

Converted wave seismic imaging in the Flin Flon mining camp, Canada

Seismic imaging for mineral exploration in hardrock environment has typically relied on P-waves recorded using vertical component geophones. Here we demonstrate the potential of using P-to-S converted waves for mineral exploration by applying converted wave processing to high-resolution 3-component data acquired in the Flin Flon mining camp, Canada. Inferences regarding the relative value of PS data are made through comparison with corresponding PP images, interpretation with geological constraints, and by comparison with modeling results. Modeling results show that the horizontal component data provide a robust means of separating the PS conversions from the PP reflections in converted wave processing whereas contamination by PP energy is more severe if the vertical component data are used. A customized processing workflow has been developed in which horizontal component data are sorted into common-reflection point gathers by the application of the converted wave dip-moveout operator. The PS images are characterized by lower signal-to-noise ratios than the PP images due to the smaller S-wave impedance contrasts associated with the main lithologic units and the angular dependence of P-to-S conversion. An exception to this occurs for PS reflections from the ore zones which are accentuated on the PS images relative to the background host-rock reflectivity. There are discrepancies in the reflection dips and positions observed on corresponding PP and PS sections that are not fully explained. They can be partly attributed to the non-coincidence of subsurface spatial sampling associated with common-depth points versus common-conversion points, with an additional complication associated with the known 3D geology. Vp/Vs ratios determined by correlation of reflections observed on PP and PS images can provide a limited means of lithological discrimination.     

应用三分量浅层地震反射方法探测隐伏活动断裂

多波多分量地震勘探方法在油气田勘探开发中日益受到重视,但在工程和活动断裂探测中过去还没有开展多波多分量地震勘探的先例.本文简要介绍了在北京黄庄—高丽营断裂上开展的三分量浅层地震反射试验数据采集和资料处理方法,以及取得的初步结果.试验结果表明,采用纵波震源或横波震源激发、三分量接收的浅层地震勘探方法,可获得较高信噪比的浅层地震纵波、横波和转换波剖面,特别是水平分量采集的横波和转换波可提供很有意义的地下结构和构造信息.综合利用纵波、横波和转换波剖面特征进行的地质分层和断层解释结果取得了与跨断层的钻孔联合地质剖面结果较好的一致性.     

3D simultaneous joint PP‐PS prestack seismic inversion at Schiehallion field,United Kingdom Continental Shelf

A workflow for simultaneous joint PP‐PS prestack inversion of data from the Schiehallion field on the United Kingdom Continental Shelf is presented and discussed. The main challenge, describing reasonable PS to PP data registration before any prestack or joint PP‐PS inversion, was overcome thanks to a two‐stage process addressing the signal envelope, then working directly on the seismic data to estimate appropriate time‐variant time‐shift volumes. We evaluated the benefits of including PS along with PP prestack seismic data in a joint inversion process to improve the estimated elastic property quality and also to enable estimation of density compared with other prestack and post‐stack inversion approaches. While the estimated acoustic impedance exhibited a similar quality independent of the inversion used (PP post‐stack, PP prestack or joint PP‐PS prestack inversion) the shear impedance estimation was noticeably improved by the joint PP‐PS prestack inversion when compared to the PP prestack inversion. Finally, the density estimated from joint PP and PS prestack data demonstrated an overall good quality, even where not well‐controlled. The main outcome of this study was that despite several data‐related limitations, inverting jointly correctly processed PP and PS data sets brought extra value for reservoir delineation as opposed to PP‐only or post‐stack inversion.     

天然地震转换波偏移成像方法

当地震波在层状介质中传播,P波通过速度界面时,会产生PP型折射波和PS型折射转换波．本文利用PS转换波与初至P波的到时差,提出一种不需要拾取P波和转换波震相的转换界面偏移成像方法．文中对三种不同的理论模型,在正演计算的基础上,采用了上述方法进行数值计算,计算结果表明,这种方法能够确定转换界面的位置和形态．这一方法的实现将有利于利用天然地震资料研究地球深部结构。     

基于吸收衰减补偿的多分量高斯束逆时偏移

高斯束逆时偏移结合了射线类偏移的高计算效率和波动方程逆时偏移的高精度,能很好地处理焦散点、大倾角成像问题,并且具有面向目标成像的能力.多分量地震资料的偏移技术可以对地下复杂构造进行更准确的成像,由于实际地下介质具有黏滞性,研究黏弹性叠前逆时偏移具有一定的现实意义.本文采用高斯束逆时偏移方法对多分量地震数据进行吸收衰减补偿,首先分别给出纵波和转换波共炮域高斯束叠前逆时偏移方法原理,在此基础上推导补偿吸收衰减的表达式,校正Q引起的振幅衰减和相位畸变,实现基于吸收衰减补偿的多分量高斯束叠前逆时偏移.数值模型的测试结果显示,在考虑地下介质的黏滞性时,本文方法具有更高的成像分辨率.     

页岩气储层纵横波叠前联合反演方法

杨氏模量与密度乘积(Eρ)能够突显页岩气储层的异常特征,泊松比能够指示储层的含流体性.与常规叠前弹性参数反演相比,基于Eρ、泊松比和密度的叠前纵横波联合反演可以获得更加精确的弹性参数,为页岩气储层识别和流体预测提供可靠的依据.首先,推导了基于Eρ、泊松比和密度的纵波和转换波反射系数近似方程,利用典型模型对新推导的反射系数方程做精度分析,当入射角小于30°时,新推导的反射系数公式具有较高的精度;其次,充分利用纵波和转换波的信息,在贝叶斯的框架下,建立叠前纵横波联合反演流程,进行Eρ、泊松比和密度的直接反演,避免了间接反演带来的累积误差;最后,利用实际工区井模型数据进行算法测试,结果表明,该反演方法所获得的Eρ、泊松比和密度的估计值与真实值吻合较好,满足精细地震反演的精度要求.