VSP地震干涉成像及应用研究

受井中检波器串级数局限,垂直地震剖面（VSP）反射波成像范围窄,且不能对井中最浅接收点上方区域有效成像.虽然多次波成像能扩大成像范围,但在实际应用中尚有诸多困难和挑战.本文根据Wapenaar的地震干涉理论,基于上下行波场分离技术,研发了VSP地震干涉成像方法.该方法将VSP自由表面多次波重建为在地表震源位置激发（虚震源）接收的拟地面地震反射波,然后偏移成像,以达到对多次波间接成像的目的.通过数值模型实验,测试了VSP干涉成像的极限分辨率,并讨论了主要采集参数的影响,结果表明：该方法的垂向和水平极限分辨率分别达约10 m和20 m,且能分辨深度达6500 m处的50 m×100 m溶洞;采用12至24道井中检波器串采集的VSP资料,其干涉成像结果显著优于VSP反射波成像,与相应的地面地震成像效果相当.将本文方法应用于新疆地区采集的VSP资料,结果表明：与VSP反射波成像相比,成像同相轴更加连续,成像范围显著扩大;与地面地震成像相比,成像结果相当,尤其在浅中部甚至更好.新方法不仅无需进行井中接收点静校正,且能显著增大成像范围,有利于成像同相轴的追踪对比、地震属性提取和地质解释,尤其对中国新疆地区深部缝洞型储层的成像,具有广泛的实际应用前景.

     

一种基于地震干涉测量的VSP资料波场重构及成像应用

静校正和近地表速度建模是地震资料处理的重要组成部分.在近地表复杂区,静校正问题和近地表速度建模问题表现尤为突出.本文利用地震干涉测量在波场重构方面的优势,给出了一种同时避免静校正和近地表速度建模过程的方法,直接由重构的SWP波场来成像高陡构造.文中首先阐述了地震干涉测量的原理,给出了VSP波场向SWP波场重构的数学表达式;接着,采用几种不同的近地表模型,对比VSP波场向SWP波场重构的效果;最后,建立局部速度模型,直接利用重构的SWP波场进行偏移处理,完成高陡构造成像.模型试验结果表明该方法的可行性,有利于实现复杂地表区深层高陡构造的成像.     

库车坳陷高陡构造地区零井源距VSP资料波场分析与识别

库车坳陷属于高陡构造地区,油气资源丰富,勘探潜力巨大.但是该地区地下构造复杂,断裂发育,地层倾角陡,地震波场复杂,地震成像品质较差是制约库车复杂构造研究的主要因素.零井源距VSP资料波场上转换横波很发育,波场记录上转换横波和纵波同时存在造成该地区地面地震波场相当复杂,影响地面地震资料的成像品质.因此为了避免地面地震资料处理过程中各种波场的相互影响,利用VSP波场信息能防止地面地震资料处理过程中可能出现的"陷阱".本文充分发挥VSP波场信息丰富的特点,通过库车坳陷高陡构造地区零井源距VSP波场正演模拟和实际资料波场分析,准确识别纵波和转换横波波场,并利用有效的波场分离手段分离出VSP纵波波场和VSP转换横波波场.通过VSP纵横波波场与实际地面地震资料对比,能很好地识别出了地面地震资料上的纵波和转换横波波场,为库车坳陷高陡构造地区地面地震资料处理提供参考依据.研究表明:库车坳陷高陡构造地区转换横波在地震纵波成像中影响较大,建议库车坳陷高陡构造地区地面地震处理要加强转换横波的识别与应用,进一步加强井地联合处理攻关研究,获得更可靠、更高品质的纵波资料,同时也能得到更为丰富的转换横波资料.     

双井Walkaway VSP技术在辽河坳陷曙光高陡构造地区的应用研究

针对辽河坳陷西部凹陷曙光潜山高陡构造带顶界面断裂成像精度差、内幕地层识别难的问题,开展双井Walkaway VSP应用研究.利用大阵列检波器接收、炸药与震源联合采集方法,获得了高品质采集数据,是高陡构造成像的基础;子波一致性校正、基于射线追踪的矢量波场分离、VSP数据与地面地震数据联合各向异性速度建模、双井Walkaway VSP成像方法对比等针对性处理技术和波阻抗反演、地震属性提取等综合研究方法的应用,精细刻画了潜山顶界面,新识别出井旁小断层,落实了大倾角潜山构造形态,分析了内幕地层的接触关系,对板岩隔夹层及储层分布有进一步认识,展现了Walkaway VSP技术在高陡构造地区的应用前景.研究得到以下认识:(1)逆时偏移成像方法对高陡潜山成像更具适用性;(2)增加检波器进入潜山内幕的深度,避开潜山高速顶界面的能量屏蔽及滑行波、转换波等干扰,对潜山勘探具有重要意义;(3)双井Walkaway VSP联采时,两井距离要控制在一定范围内,防止两井间距离过大对深层偏移成像造成影响.     

高铁地震数据干涉成像技术初探

高铁运行会引起铁轨的震动,从而产生地震波向地下介质中传播,通过研究该地震波可对高铁沿线的地质情况进行持续监测.与常规地震勘探中的震源相比,高铁地震中的震源较为复杂,为移动震源,而地震干涉技术可以通过地震记录间的相互干涉,消除震源的影响,因此可利用地震干涉技术对高铁地震信号进行处理并成像.本文通过分析研究,总结出地震干涉方法在处理高铁地震数据时的关键技术问题：不同于常规地震干涉中先干涉后叠加的干涉成像方式,高铁地震移动源的特点使得干涉顺序变为先叠加后干涉,由此带入了大量震源串扰噪声;初步提出两种解决高铁地震干涉成像的思路：通过对高铁地震信号的处理,使高铁变相"提速"或"降速",给出了"提速"或"降速"后各自的成像思路,并给出了数据处理的技术设想.     

全干涉成像的微地震定位方法研究

基于偏移成像的微地震定位方法由于可避免走时拾取误差以及可实现自动化定位等优点被广泛应用.绕射叠加方法将能量沿走时曲线聚焦到空间网格点上,进行成像时需要搜索发震时刻.干涉成像方法利用互相关提取的走时差信息可避免搜索发震时刻,但定位结果受数据信噪比的影响较大.为了进一步提高干涉成像法的定位精度,本文提出一种同时使用互相关和自相关道集的全干涉成像方法,增加的自相关道集提取的S-P走时差可降低震源-检波器方向的定位误差,提高定位精度.单井监测的理论测试和实际数据的研究结果表明,全干涉成像的定位精度高于仅使用互相关道集的干涉成像方法,同时计算效率高于绕射叠加方法.

     

不同参数对地震干涉实现VSP向SWP波场重构的影响

地震干涉是近几年勘探地球物理领域研究的一个热点方向,它是波场重构的有力工具.然而,地震干涉往往引入虚假同相轴,影响波场重构的质量.为进一步分析虚假同相轴产生的原因并改善波场重构的质量,本文基于稳相分析,详细探讨子波主频、激发炮数、检波器埋深、检波器间距和地层倾角五个因素对波场重构的影响.模型结果表明,震检排列方式和地层倾角等因素通过改变有限震检范围内稳相点的位置来影响波场重构的质量.将垂直地震剖面VSP中的下行直达波与下行反射波进行地震干涉处理,可有效重构来自高陡反射面的下行反射波,将传统的VSP转化为单井地震剖面SWP.直接利用重构SWP波场进行成像,不仅扩大传统VSP的成像范围,而且避免常规勘探面临的静校正和近地表速度建模问题,为高陡构造成像提供一种新方法.     

库车坳陷复杂高陡构造地震成像研究

复杂构造地震成像主要取决于叠前地震数据品质、偏移速度可靠性和偏移算子成像精度. 库车坳陷异常复杂的近地表条件导致极低信噪比的地震采集数据. 该区逆冲推覆高陡构造刺穿盐体大面积分布, 盐层厚度变化大、顶底面形态复杂, 盐下断裂带破碎、小断块发育, 形成异常复杂的地震成像问题. 本文重点研究三个关键环节:(1)精细的叠前地震预处理研究: 根据该区地震地质复杂性和地震资料特征, 采用一些新的方法技术和技术组合从振幅与时移的大、中、小尺度变化三个层次来解决资料信噪比问题, 重建深部反射信号; (2)三级偏移速度分析研究:利用库车坳陷盐刺穿逆冲推覆构造建模理论及变速成图配套技术解决叠前时间偏移速度场时深转换问题,利用井约束低频速度地震迭代反演技术解决连井层速度场与偏移速度场的融合问题,实现从DMO速度分析、叠前时间偏移速度分析到叠前深度偏移速度分析的有机衔接,建立拓扑结构相对保持的叠前深度偏移速度模型;(3)基于退化Fourier偏移算子的半解析波动方程叠前时间和深度偏移研究, 极大地改善了地震偏移过程中高波数波的成像问题. 通过对库车坳陷大北、博孜、却勒、西秋4和西秋10等复杂高陡构造的叠前时间和深度偏移地震成像处理,取得了较好的应用效果.     

合成孔径雷达干涉测量在地震研究中的应用

介绍了将合成孔径雷达干涉测量（InSAR)用于检测地表形变（地壳形变和火山形变）和应用于地震研究所取得的进展与结果，提出了相关的问题，指出了InSAR在地震研究中的应用前景。     

巴姆地震地表形变的差分雷达干涉测量

利用星载合成孔径差分雷达干涉技术和ENVISAT卫星雷达数据, 获得了2003年12月26日伊朗巴姆的里氏6.5级地震引起的同震地表形变场,并详细地介绍了信号处理的过程. 利用地震前后的相干图的差异及形变场的突变棱线, 精确确定了地面上断层裂缝的位置、形状和长度. 这对震源理论模型的参数估计提供了依据. 由雷达干涉技术测量得到的形变场与理论模型模拟的结果一致.     

有偏移距VSP地震资料的CDP成图成像方法研究

相对于仅仅提供井中菲涅耳带内地层信息的井口零偏移距VSP（vertical seismic profile）勘探,有偏移距VSP勘探可以得到远离井区域的反射信息,使研究区域拓宽,成像精度提高,且便于对地面勘探实施约束．提出了一种利用有偏移距VSP数据研究地球内部结构的CDP（common depth point ）成图方法．其中,利用Ｆ-Ｋ波场分离技术进行VSP资料的上／下波场分离,并在均匀介质环境下计算成图条件,进而进行地球内部结构的图象重建． 利用本方法对有限差分法正演模拟的超深井VSP地震资料进行了VSP成图处理,并获得较为满意的结果．模拟结果显示,在模型速度与真实速度误差小于10%的情况下,利用本方法仍可以获得比较准确的地球内部结构图象．最后,介绍了本方法处理实际有偏移距VSP观测资料的结果．      

稀疏采样下陡角度构造的波动方程深度偏移成像

针对稀疏采样,特别是crossline方向稀疏采样的三维地震数据,提出了一个基于波动方程方法的陡角度构造深度偏移成像方法.文中针对一类混合域（空间和波数）的波动方程偏移方法展开研究.通过建立反假频的单程波算子和通过（形式上）填充空道重建理想采样的地震数据,有效地实现了陡倾角地层的准确成像.这一算法策略解决了波动方程偏移方法在实际应用中的一个关键问题,从而更好地发挥了波动方程偏移方法在复杂构造成像上的优势.二维理论数据（Marmousi模型）和三维实际地震资料成像结果表明本文方法是有效的.这一方法对现行的三维地震数据处理有重要的现实意义.     

黏弹性叠前时间偏移:陡倾角构造成像与实际应用

黏弹性叠前时间偏移通过在偏移过程中补偿地球介质的吸收衰减,恢复被衰减的高频成分,进而获得较常规叠前时间偏移更高分辨率的偏移成像结果.相比于常规叠前时间偏移,该方法实现环节包含的频率域积分产生的巨大计算量,需要基于GPU加速实现才能满足工业应用对其计算效率的需求.本文针对黏弹性叠前时间偏移算法实现的这一特点,提出了修正其走时计算方法精度和应用分时段的频率域成像策略,在进一步提升计算效率的同时,改进了该方法对陡倾角构造和断层的成像效果.我们将改进的黏弹性叠前时间偏移方法应用于三维陆上地震资料,与现行的商业偏移软件对比表明,该方法不仅获得了更高分辨率的成像结果,也实现了对断层和陡倾角构造的清晰成像,而新方法的计算耗时也较改进前减少了三分之一以上.

     

雷达干涉测量在地震形变研究中的应用

合成孔径雷达干涉测量(DInSAR)以厘米乃至毫米的精度和很大的空间覆盖范围实现地表形变观测,它是进行地壳形变观测的重要手段,在地震形变研究中发挥着越来越重要的作用。本文首先简要给出了微波雷达测量的特征,阐述了雷达图像数据处理的基本方法,分析了InSAR技术的主要影响因素和观测精度。结合较新的研究成果,分析了雷达遥感图像研究地震形变的方法,讨论了DInSAR在震间、同震和震后形变观测研究中的最新进展。同时讨论了目前我国应用DInSAR研究地震形变中面临的主要问题,最后阐述了应用雷达干涉测量研究地震形变的发展趋势。     

速度控制点法在川东高陡构造时深转换中的应用

时深转换是将地震数据从时间域信号转变为深度域信号的一个必要处理步骤,是利用地震资料进行油气构造解释的一个非常关键的环节.而时深转换处理的效果,主要取决于所建立的时深转换速度模型的正确及合理性.在研究分析了川东高陡构造的地质与地球物理特征的基础上,提出了使用速度控制点法进行建模,即利用地震反射层作为速度模型控制层,用大断层两端的断点做控制点的方法进行层速度模型的建立,有效地克服了以往时深转换带来的地震成像的畸变影响.     

青藏高原的地震构造与地震活动

根据地震地热说原理和中国西部的大地构造资料,讨论了青藏高原的地震构造活动模式及地震活动特征,认为兴都库什地震柱和缅甸地震柱是控制青藏高原构造运动和地震活动的主因,青藏高原深达70km的巨厚地壳是内陆地区壳内强震频发的有利构造条件,利用35km以下青藏高原的下地壳地震和周边地区的壳下地震活动动态,参考历史震例,可以为研究区内的壳内强震活动与火山活动提供可能的活动强度、活动地点及大致活动时段等前兆性指标,并取得了初步成效。利用地震柱概念对青藏高原地震构造活动模式的解释似乎更加贴近青藏高原的地震活动特征,可以更加合理地解释壳内强震或者火山发生的成因,也可以预测未来几年内地震柱及其影响区的活动趋势。     

海南岛的地震活动与地震构造

海南岛是华南的强震区之一,地震活动具有震源浅,震感强,北强南弱和南北周期性地迁移跳动等特点。琼北的地震能量释放较有规律。15—17世纪和18—20世纪能量释放的趋势类似,17世纪初为大释放期,20世纪的能量释放,虽然也有突发的趋势,但与17世纪比较仍相差一个数量级。 近东西向断裂构成了海南岛的构造格架。北西向断裂具有新生性和强烈的活功性。因此,前者可能是海南岛的控震构造,后者可能是发震构造。而产生地震构造的力源主要来自南海海盆的扩张,所有的地震活动特点也与此有关。     

构造机理与地震大形势分析

对全球大震时空特征的分析表明，北南半球大震分布与陆地面积成比例，全球强震活动具有35年的地极移周期，并对一些具有全球活动特征的构造事件进行了机理探讨，最后对大陆西部强震的活动规律．尤其是主体活动区的特点进点了仔细的研究。给出了未来一段时间内的预测结果。     

四川长宁MS6.0地震震源干涉成像定位

文中利用干涉成像定位方法对2019年6月17日四川长宁M_S6.0主震及部分余震进行定位。天然地震波振幅的极性和大小随震源机制和辐射花样的变化而变化,利用原始波形的特征函数可消除震源在不同方位上远场P波的初动极性和大小的不一致性。文中将干涉成像技术应用于天然地震定位,通过对干涉波形进行偏移和叠加处理,分别对震源的水平位置和深度进行偏移成像,确定了主震及较大余震(M_S≥4.0)的震源位置参数,其中主震的位置为(28.38°N,104.88°E),震源深度为8.0km。此外,还测试了4种不同的速度模型对定位的影响,结果显示利用震源干涉成像定位方法获得的结果较为稳定。通过计算台阵、台网的响应函数,评估了台站分布及特征函数周期长短对定位结果的影响。计算得到的特征函数优势周期约为4s,该周期的台阵、台网响应函数在水平和垂直方向均显示了较好的收敛性和稳定性。     

基于反稳相滤波的边缘绕射成像方法研究

绕射波是地下小尺度不连续体的地震响应,是对地下断层、尖灭点、河道边界等高精度成像的关键.为了充分利用绕射波信息,本文通过在传统的Kirchhoff偏移算子中引入反稳相滤波器,使满足Snell定律的镜面反射得到有效压制,从而凸显绕射能量;进一步,针对边缘绕射存在的极性反转现象,在成像过程中引入校正极性算子实现边缘绕射正确成像.在实现方法的基础上,通过理论模型和实际资料边缘绕射成像试处理发现:本文方法能有效改善断点及断层边界成像质量,提高地震解释精度;通过极性校正,能一定程度提高边缘绕射点成像分辨率.