基于目标性滤波器的倾角道集绕射体成像

利用绕射能量对地下异常地质体进行精确成像是近年地震勘探的突破性技术进展之一。通过对倾角道集滤波后叠加成像,是有效利用地震绕射信息的主要技术手段。本文应用灵活和高效的计算方法生成倾角成像道集,同时设计高效倾角目标性滤波器,应用于倾角成像道集,通过模型试算分析反射能量和绕射能量在倾角道集中的区别与联系,实现更高效的绕射能量与反射能量的滤波分离。中国西北地区缝洞型油气储集体对绕射波比较敏感,通过对该区的实际数据应用测试,实现了更加节省计算时间同时具有更高成像精度绕射波成像的效果。     

金属矿地震绕射波分离与成像——以庐枞矿集区和钦杭成矿带为例

不同于油气藏能源大多产于沉积地层之中, 金属矿成矿部位的地质条件要更为复杂多变。通常情况下矿体表现为不规则形状, 且连续性较差, 难以满足现有地震反射波法所以依据的镜面反射条件(徐明才等, 2009)。不同的围岩地震地质条件差异很大, 甚至同一种岩性受到蚀变、构造作用的影响, 表现出不同的阻抗特征, 当围岩与矿体间的波阻抗差异较小, 难以形成有效的反射波。在控矿构造方面, 通常大规模的构造对成矿具有控矿、控岩作用, 而与成矿部位密切相关的一般是小规模的断裂, 反射波较难识别。根据菲涅耳带理论, 当地质体的尺度小于地震波的一个波长时, 反射地震成像精度会骤降, 而来自这些小尺度、非均匀地质体产生的绕射波和散射波成像较反射波成像具有明显的高分辨率、甚至超高分辨率。利用绕射波成像能够探测和识别地下重要的构造信息, 如破碎带、断层、尖灭点、礁体边界、次火山岩、小尺度的侵入体、不规则盐丘体, 以及其他不连续的地质体(Karimpoul et al., 2015)。考虑金属矿围岩及控矿构造复杂, 矿体几何尺寸较小、形状不规则, 容易产生绕射波, 理论上利用地震绕射波识别这些地质体较反射波更具优势。     

绕射波信息提取与成像技术研究——以某盆地海相碳酸盐岩为例

绕射波是提高地震分辨率或超分辨率的重要信息载体,绕射波的提取与成像技术是地震勘探提取小尺度异常体的有效途径。基于传统的反射成像的处理过程没有充分地利用到绕射信息,特别是一些常规处理方法通常对绕射信息有着压制作用。为了进一步提高地震资料中绕射波的使用效率,重点研究了在成像道集上采用预测反演算法对绕射波进行提取与成像,并以某盆地海相碳酸盐岩缝洞储层的实际地震资料进行验证。结果显示,就地下小尺度异常体而言,该种绕射波分离成像技术可以较好地将绕射波信息提取出来,对小尺度异常体进行了高精度的重现,具有一定的现实应用价值。     

煤田绕射地震勘探现状与进展

我国煤炭绿色智能开采亟待解决透明地质条件精细构建问题,包括煤岩层构造、含水体、采空区与地应力等地质因素,该类隐蔽致灾体易诱发采空区突水或瓦斯突出等事故,是制约煤矿智能化开采与安全生产的主要障碍。三维地震勘探是目前探测断层和陷落柱等地质体的主要技术,但该技术基于反射理论框架,在小落差断层与小尺度陷落柱探测上仍存在挑战,发展针对隐蔽致灾体的煤田精细勘探理论与方法是安全与智能开采的基础问题。基于绕射的地震勘探框架在理论上能够突破传统地震勘探分辨率瓶颈,该前沿技术已在勘探行业权威期刊不断报道,国内外工业界和科研院校也投入了大量研究工作,但尚未形成方法体系与工业化软件。围绕煤田灾害源防治与智能开采关键地质问题,阐述了一套基于绕射理论框架的地震勘探系统,通过不同类型绕射波传播规律研究了弱信号捕获模式,利用反射波与绕射波多域差异特征提取了携带高分辨率响应的绕射波信息,基于散射点模型提出绕射波精细速度建模方法,在多学科交叉基础上发展了绕射波多属性融合解释与阻抗反演技术,进而形成一套适用于我国未来透明矿山绿色开采的基础学科与前沿技术。     

三维边缘保持滤波方法在海上地震数据噪声压制中的应用研究——以东海某凹陷为例

东海C区块具有复杂断块发育、地层非均质性强、储层连通性复杂等特点,同时受采集等因素的影响,地震资料随机噪声较为严重,给后续的勘探开发工作带来极大挑战。为此本文提出将改进的F-X滤波和各向异性扩散滤波技术相结合的三维边缘保持滤波方法。该方法通过结构张量估计得到目标地层的倾角和方位角,在倾角和方位角信息约束下提取目标点位置处的滤波窗口,在滤波窗口内采用自适应F-X滤波,从而实现随机噪声的压制,增强有效反射信息的连续性、保护断层等不连续地质体的边缘信息的目的。三维模拟数据和实际地震数据测试表明,与常规F-X滤波方法以及各向异性扩散滤波方法相比,新方法在提高数据体信噪比的同时,能有效保护断层等边缘信息的反射信号,增强地震剖面中弯曲、倾斜同相轴的连续性,在时间切片中较好地展示地质体边缘信息的连续性。     

微小断层检测组合技术及应用

地震资料分辨率的极限,决定了利用地震资料只能识别一定断距以上的断层。在油田勘探开发过程中,有效识别可能存在的微小断层,对储量落实、井位部署、注采关系分析以及剩余油的研究等具有重要意义。基于常规相干体的断层识别技术,无法有效地识别出低序级的微小断层。针对这一问题,提出了一种微小断层检测组合技术。该技术采用中值倾角滤波与扩散滤波相结合的方法,对地震数据进行断层增强处理,并采用单频体技术与蚂蚁追踪技术,分别在地震剖面和三维相干体数据上对微小断层进行精细刻画,解释结果通过模型正演进行验证。该组合技术建立的精细断层框架模型,可为地质建模工作提供更可靠的依据。研究区的实际应用效果表明了该组合技术的适用性。     

基于SVD的小尺度地质体地震绕射波成像

充分利用小尺度地质体引起的绕射波,可提高小尺度地质体成像的分辨率。由于绕射波的能量一般比反射波低好几个数量级,绕射波成像需要把绕射波从数据中分离出来。笔者提出用SVD算法直接在炮集上分离绕射波,然后对绕射波进行成像。与其它分离法相比,该方法在原理和实现上都更为简单。数值计算表明,SVD方法能很好地从全波场数据中分离出绕射波。对合成的数据加上一定程度的噪声时,SVD方法仍然能很好地适用。基于SVD分离绕射波的关键是奇异值序列的截断,这需要对不同的数据进行试验,以致数据分离后,绕射波的能量占主要部分。绕射波成像结果有助于小尺度地质体的识别,而综合绕射波成像结果以及全波场成像结果能够更好地解释小尺度地质体。     

模型正演技术在煤田复杂地质体识别中的应用

根据波动方程正演模拟的基本原理,模拟某矿的地质条件,建立以实际地层速度为基础的深度域层速度模型,在该地质模型中共设计了6个直径为15~120 m、高度不等、影响层位不同的陷落柱。通过对正演合成记录的叠前、叠后数据处理得到的正演剖面进行分析,发现陷落柱在模型正演叠加剖面均表现绕射波发育,在叠加和偏移剖面上表现为反射能量变弱,同相轴扭曲或中断,相位发生变化,叠前深度偏移技术更有利埋藏较深、高度较小的偏移成像。通过实际地震数据和模型正演数据的对比分析,有助于在地震剖面上识别陷落柱等复杂地质体以及验证地震解释成果的正确性。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

断层EDF技术在复杂断块构造研究中的应用

复杂断块构造具有断层复杂,小断层广泛发育,断层识别难度大,储层分布及连通性复杂,地震成像不清、资料品质较差等特征。对于此类问题,常规地震资料无法满足断层解释精度要求。提出了一种新的断层EDF解释性处理技术,将地震资料处理与解释融为一体,以提高资料的信噪比和断层的识别能力。断层EDF解释性处理技术是利用扩散滤波和中值倾角滤波相结合的断层增强滤波方法来提高资料的信噪比,突出断层和地层的接触关系,再在滤波后的地震资料数据体上进行分频处理,选择最佳成像频带,突出识别不同规模的断层。通过在涠洲A油田的应用,取得了良好的效果。     

地震绕射波在小煤窑探测中的应用

用地震法探测小煤窑,一般多用浅层折射法和浅层反射法,近几年又出现了横波的浅层折射法和反射法。由于小窑开采区地表物性不均匀,地下老巷分布混乱、错综复杂,使地震工作往往得不到预期的折射波和反射波,而记录到的却是大量地震异常波,其中出现最多的是绕射波。图1是小煤窑开采区地震异常波的实际波形记录。能否把绕射波作为勘探的有效波进行采集和解释,是一个值得探讨的课题。一些试验资料表明,用绕射波资料解释的成果预测小窑老巷的分布是可行的,有前景的。     

应用绕射波寻找隐伏地裂缝

此研究提出一种准确、快捷且方便的方法以研究隐伏地裂缝的分布及其随深度变化的特征。通过分析发现隐伏地裂缝的发育状况符合绕射波的基本原理,利用理论公式推算出绕射波的时距曲线方程,使用正演法分析绕射波的形态及其特性。最后使用实际的单炮记录等地质资料应用该方法识别隐伏地裂缝的位置及发育状况。     

小断层识别方法在海上油田开发中的应用研究

由于受地震资料本身的分辨率和保真度的限制,如何识别地震上难于人工解释的小断层一直是期待解决的问题。在珠江口盆地X油田,通过测试蚂蚁体技术、相干体技术、曲率技术等这几种当前最主要的小断层识别方法,以断层识别要求为标准对比分析了其识别能力,最终总结出以蚂蚁体为主,相干分析为辅,并结合地震剖面及本区构造特征进行综合识别的小断层检测方案。实际应用效果表明,该方法在相应尺度小断层的识别效果较好,满足了开发工程的需求。     

反射槽波绕射偏移成像及应用

反射槽波能够探测煤层中的小构造,但反射槽波信噪比低,探测效果不理想。为改进成像质量,分析了适用于反射槽波的预处理技术,从理论和实际应用两方面,通过三维槽波数值模拟和实际数据处理应用,验证了反射槽波绕射波偏移方法的有效性。结果表明:应用绕射波偏移方法时,需对反射槽波做Hilbert变换,使之适应槽波的特殊情况;绕射偏移时只需要一个速度,槽波速度基本恒定,槽波绕射偏移方法相对地面地震有独特优势。      

用方差体技术识别小断层及裂隙发育带

为了提高煤田开采的效率,准确、快速地确定断层和裂隙发育带已迫在眉睫。而三维方差体技术突出了地层横向变化对地震道的影响,能够对三维地震地质信息进行提取,还可用于识别断层、裂隙及地层的不连续变化。这里介绍了三维方差体技术的原理及基本算法,并在山东某采区三维地震资料的解释工作中进行了实际应用。结果表明,方差体技术对断层、裂隙发育带等地质异常体具有良好的识别效果。     

蚂蚁追踪技术在童亭109采区小构造解释中应用

童亭煤矿109采区进行了三维地震勘探工作,落差在10m以上断裂基本被确认,小于5m断层较多,靠肉眼识别难以保证解释的准确性,且效率较低,为此引入了蚂蚁追踪技术对小断层进行解释。首先对三维地震数据体进行边缘处理,调整参数得到不同蚂蚁追踪数据体,然后提取沿层属性切片,进行属性异常筛选和评价,优选出符合本地区的计算参数,最终完成对地质小构造的精细识别。在该采区,地下实际巷道揭露断层18条,利用蚂蚁追踪技术获得的属性体沿层切片显示的异常有14处,可见,该技术能够有效的指导人工地震解释工作,清楚直观的显示断裂痕迹,实现小构造的精细识别,具有一定有效性和实用性。     

关于地震波散射波场属性的基本研究

当地震波传播过程中遇到异常体时往往会在间断点处产生绕射现象,这是识别断层及其他构造的一个重要因素。然而,在实际情况下,绝大多数异常体尤其是金属矿藏,由于其形态并不是规则的,且尺度较小,从而无法产生很好的绕射波,取而代之的却是大量富含介质不规则信息的散射现象.近年来,特别是在金属矿地震勘探中,很多人错误地将散射理解为绕射。通过对一个特殊模型的正演模拟,系统地说明二者之间的差别以及散射波场的一些基本特征。     

煤矿巷道内地震勘探波场特征

为了研究巷道内地震波的波场特征,识别出波场中的各种波,利用交错网格高阶有限差分正演方法模拟了煤矿巷道内点震源激发及平面波震源激发产生的弹性波场。通过波场分析得出煤矿巷道内的共炮点道集中除了有常规地面地震中的各种波外,还有在巷道内上下界面的多次反射波和多次折射转换波,是巷道内地震勘探的主要干扰波。利用平面波震源在巷道内激发产生的波场中,巷道下方的空洞在平面波震源激发的地震记录上,其多次反射绕射波互相叠合在一起,表现为“糖葫芦”状的明显异常特征。这些都为巷道内地震勘探资料处理和解释提供了重要依据。      

等效偏移距叠前时间偏移及其在塔河地区应用

在塔河地区,大型洞穴及溶蚀孔洞是奥陶系碳酸盐岩的主要储集空间类型,其构造特征复杂,岩性横向变化大,缝洞体的地震响应特征主要表现绕射波,其成像精度对缝洞储层的预测精度有着重要影响,基于散射理论的等效偏移距叠前时间偏移方法在提高绕射波的成像精度方面具有明显的优势。介绍了等效偏移距叠前时间偏移方法以及其并行实现方法,通过理论模型验证了该方法的有效性,最后将该方法应用于塔河地区的实际资料处理中。实际资料成像结果表明,与常规叠前时间偏移成像结果相比,等效偏移距叠前偏移剖面中,缝洞绕射波归位合理,缝洞边界、断层、断点成像清晰,横向分辨率高。