基于逐段迭代射线追踪的井间地震观测系统设计方法

为了有效改善井间地震资料的成像范围及精度,同时节约野外采集的成本,并为井间地震复杂波场分离处理提供理论依据,本文提出逐段迭代射线追踪方法对井间地震观测系统进行设计及优化处理.通过分析井间距、炮检点位置变化以及激发与接收排列方式对勘探目标覆盖次数及成像范围的影响,确定适用于研究区的观测系统设计方案.同时利用正演模拟的波场与实际波场进行对比识别井间地震有效波场,为井间地震波场分离工作提供理论依据.模型及实际资料试算表明,本文研究方法能够快速、准确地进行井间地震观测系统方案设计,指导井间地震波场分离工作,为井间地震野外数据采集及处理提供技术保障.     

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.     

基于频率-慢度域叠前地震记录的合成与并行方法研究

正演模拟是叠前弹性波反演的基础.采用慢度法计算层状介质的叠前地震记录,分别对频率和慢度进行积分变换得到时-空域的地震道集,并对在慢度积分过程中产生的计算噪音提出了解决方案.为得到高精度合成地震记录,需将地层细分,但地层层数很多时,计算量较大;而对地层粗分虽然会大大加快运算速度,但合成记录会丢失很多信息,文中给出了地层的划分原则.该方法能够计算出包括转换波和多次反射在内的全地震响应.但在提高合成记录精度的同时,也导致计算量增大、计算效率降低,因此,本文对基于慢度法全波场模拟进行了并行算法设计,采用计算域分割、工作池并行技术,建立了慢度法全波场正演模拟的并行算法,使得弹性波正演问题求解更加高效,为充分利用叠前地震资料进行叠前反演提供了研究基础.     

井间定向震源正演模拟与特性分析

为减少管波对采集数据的影响,井间地震采用了定向震源,其能量辐射特性影响接收波场的能量分布与后续成像效果.研究定向震源的正演模拟并分析能量辐射特性,为井间地震成像过程中能量补偿提供基础数据.采用圆形震源阵列法,在近源区内按照质点与震源点连线的方向设置振动函数强度,水平方向能量最强,垂直方向能量最弱,模拟的辐射能量具有随方向改变的特点.实际井间地震能量方向性非常强,因而同时采用吸收衰减层法进一步减弱纵向的地震波能量.吸收衰减层法在震源周围设置具有衰减因子的海绵层,通过不同方向设定不同的衰减因子来控制震源的方向特性.衰减因子采用了渐变函数,保证海绵层边界不产生人为反射干扰.将圆形震源阵列法与吸收衰减层法联合进行双层介质模型和实际速度场模拟,得到的炮记录方向性更加明显.两种方法的有机结合,能够更好地模拟井间定向震源.在圆形震源阵列法可行性验证基础上,分析了阵列半径对接收波场能量的影响,初步确定了模拟定向震源的最佳阵列半径.通过分析方向性参数和井间距对接收波场能量分布的影响,获得了定向震源激发下接收波场的能量分布,为在井间地震偏移成像中进行能量补偿建立了基础.     

黏弹VTI介质井间地震高斯束波场正演数值模拟

为了研究黏弹VTI介质井间地震波的波场特征,理论分析地震波在黏弹VTI介质中传播特性的基础上,编程实现高斯射线束方法对黏弹VTI介质井间地震波场的正演模拟.为将黏弹VTI介质和完全弹性各向同性介质正演记录进行对比,将黏弹VTI介质的黏弹性参数和各向异性参数设定为零,得到完全弹性各向同性介质下的正演结果.两种介质正演结果对比显示的差异与地震波理论完全一致,证明了所研究的黏弹VTI介质井间地震高斯束正演数值模拟的正确性,为井间地震复杂介质地震波场研究提供了借鉴.     

饱和流体多孔隙介质反射率法全波场模拟

本文从Biot提出的饱和流体多孔隙介质理论出发,在平面波入射和双相各向同性介质的假设条件下,推导了水平层状饱和流体多孔隙介质的频率—慢度域纵横波反射透射系数公式,制作了平面波和球面波的合成地震记录,解决了合成地震记录制作过程中的球面扩散和积分截断问题,分析了孔隙度和含气饱和度对纵横波正演模拟记录的影响.研究表明,迭代相似系数法压制截断效应效果良好,正演模拟前对测井曲线进行分层能提高计算效率.基于反射率法的饱和流体多孔隙介质全波场模拟不涉及波场解耦的问题,得到的三种波(快慢纵波和横波)能完全分离.模型和实际资料应用表明该方法能够准确实现层状饱和流体多孔隙介质的正演模拟及AVO正演模拟,为叠前波形反演奠定基础.     

地震正演模拟在高分辨率隐伏断层地震勘探中的应用

应用波动方程有限差分方法人工合成地震记录进行城市隐伏断层的地震勘探.采用适当的差分算法、震源子波以及有效地边界条件和频散消除方法来提高正演模拟的精度和分辨率.结果表明地震数值模拟可以用来分析地层厚度、断层倾角、断层深度以及断裂带宽度等参数对地震记录的影响;通过实际试验数据和正演模拟的合成单炮地震记录的对比,可以快速判断断层的大致位置和断裂带的大致范围以及目标地层的大致深度.该方法能有效辅助实际野外工作中的数据采集参数的估计,提高勘探效率和精度.     

射线法模拟分析井间地震观测的波场特征

按照井间地震的观测系统,用改进的突变点加插值射线追踪方法,追踪每炮每道的射线路径,计算几种主要类型的波沿射线路径的波至时间和射线振幅,制作井间地震多炮多道水平分量和垂直分量的合成记录.并将合成记录选排为井间共炮点道集、共接收点道集、共偏移距道集和共中心深度点道集,系统地分析了不同道集内几种主要类型的地震波的传播特征.对野外观测的实际井间地震记录进行了模拟,从复杂的井间地震记录中,识别出井间地震实际观测到的不同类型的波场,为随后的井间地震资料处理和应用提供了依据.     

三维井间地震高斯射线束正演

使用高斯射线束方法对三维井间地质模型进行波场正演,解决三维井间地震复杂构造波场识别问题.正演模拟时将每一个检波点与炮点拟合出一个接收平面,使得每一个检波点处的能量都由其接收平面上检波点的有效半宽度范围内所有射线能量高斯加权.高斯束正演具有地震波动力学特征且能够有效解决复杂构造盲区问题,同时保持波场的相对振幅特征,因而适用于不同地质构造模型.比较三维井间地震逐段迭代正演方法,高斯束正演克服了复杂地质模型的盲区与动力学特征问题;并且高斯束正演时反射点的分布范围广,大大提高了反射波成像精度.应用三维井间地震高斯束正演方法对X地区进行波场正演,结果表明该方法可以有效分辨波场特征,为进一步地震数据处理提供准确依据.     

井间地震方向性震源模拟方法

为了能够在水平方向上传播更远的距离,井间地震震源辐射能量具有水平方向强的特性,这是井间地震资料大入射角反射波能量强的主要原因.为了研究井间地震震源方向特性对地震信号的影响,本文提出了圆形震源阵列模拟方法.基于声波方程的一阶应力一速度方程的交错网格有限差分算法,进行了均匀各向同性无限介质的直达波和反射波正演数值模拟.数值模拟结果表明,井间方向性震源辐射能量的方向特性影响了地震记录的能量分布,为进一步研究方向性震源的能量补偿提供了理论依据.     

井间地震技术在松南油气开发中的初步应用研究

为了研究松南地区陆相砂泥岩薄互层储层岩石物性横向变化、微构造等对油气聚集的影响和探索利用高分辨率井间地震技术直接指示油气分布的可能性,开展了井间地震及地面小三维地震、VSP、测井等立体地震观测．使用了自行研制的井中炸药震源和常规地震记录仪器．采用层析成像方法、反射资料叠前偏移成像方法等对采集到的资料进行研究,得到了不同分辨率的地下构造和岩石物性信息,展示出不同方法技术在分辨薄储层能力上的差异．高分辨率的井间地震成果较好地实现了井间地层对比,查清了两井间储层横向变化和油气分布情况．层析速度与构造信息等的综合应用解释了两井油气产能差异的原因,建立了油气地质模型．所得成果显示出井间地震技术在油气开发中的潜力．     

井间地震应用效果分析

介绍了井间地震方法在胜利油田的应用情况，列举了永安镇和罗家两种不同地质情况的成功实侧，涉及到井间地震的资料采集、处理及解释等方面。分析了井间地震与地面地震、VSP等方法相比的优劣所在，指出了井间地震的应用前景。     

Seismic wave propagating in Kelvin-Voigt homogeneous visco-elastic media

The earth media friction attenuates the energy of seismic wave. Obviously, that earth medium is treated as viscoelasticity is more appropriate than as elasticity. Seismic wave in visco-elastic media contains abundant lithology information of the medium. The investiga-tions of the solutions of visco-elastic wave equations, velocities of seismic wave propagating and the at-tenuation of seismic wave in the visco-elastic media are very important for geophysical prospecting tech-nology. Under a sma…     

井间地震资料精细解释方法研究与应用

井间地震资料分辨率很高,但是缺乏成熟的解释方法,本文针对井间地震资料的特点,借鉴地面地震解释技术对井间地震资料开展了精细解释方法研究.首先在深度域资料特点分析的基础上,利用区域速度和层析成像速度将深度域井间地震资料转换到时间域进行研究,并通过粗化降频建立起井间地震资料与地面地震资料之间的相似性联系,得到对井间地震低频反射特征的认识,结合井旁道合成地震记录标定建立起井间地震资料的反射特征,准确的解释了井间地震的反射层位.采用地震瞬时属性分析和时频属性分析得到了对沉积环境的认识,进一步通过波阻抗反演更好的认识井间储层特征.在实际应用中综合多种方法进行解释,并结合测井资料对比落实了井间砂体展布特征,得到对井间储层的精细描述结果,解决了两口井之间储层分布范围、横向连通性及厚度变化等问题,取得了较好的应用效果.     

大井间距井间地震观测试验

介绍了井间地震数据采集方面取得的最新进展．为了使我国井间地震技术实用化,开展了大井间距井间地震数据采集试验．通过地面浅井激发深井接收、深井激发深井接收、不同炸药量、不同传播距离试验,确定了井间地震观测参数．应用改进后的井中安全炸药震源、一个三分量井中检波器和常规数据记录系统,在陕北顺宁油田的顺3井、顺4井和顺5井3口生产井中成功采集到两对大井间距、深井、油井中的井间地震资料,两对井的井距分别为307．92m和470．36m,采集井段为904．31-1272．32m．共设计了4种观测方式,采集到800多炮井间地震记录,对油井无损害．改进型井中安全炸药震源在使用效率和寿命方面有显著提高,可用于商业性并间地震数据采集．     

井间地震物理模拟研究

井间地震资料具有极高的分辨率,但是,其波场十分复杂,特别是有效一次反射波场能量较弱,且往往被管波等强相干干扰淹没,波场的识别与分离难度较大.地震物理模拟技术是认识复杂地震波场的有效手段.我们通过单一地质体模型、复杂地质体模型和真实井间模拟模型等多种逼真地质模型的物理模拟,揭示了井间地震观测下直达波、透射波、反射波、折射波,多次波和导波等各类波型的特征.物理模拟试验表明,在炮检域平面上分析直达波的信噪比与能量分布,可以使处理人员对旅行时的误差有更直观的认识.所以识别初至与拾取旅行时间时,不仅要在共震源点道集(CSG)上分析拾取,而且还要在共炮检距道集(COG)上分析拾取,这样就提高了直达波识别的可靠性与拾取时间的精度.     

Field and synthetic experiments for virtual source crosswell tomography in vertical wells: Perth Basin,Western Australia

It is common for at least one monitoring well to be located proximally to a production well. This presents the possibility of applying crosswell technologies to resolve a range of earth properties between the wells. We present both field and synthetic examples of dual well walk-away vertical seismic profiling in vertical wells and show how the direct arrivals from a virtual source may be used to create velocity images between the wells. The synthetic experiments highlight the potential of virtual source crosswell tomography where large numbers of closely spaced receivers can be deployed in multiple wells. The field experiment is completed in two monitoring wells at an aquifer storage and recovery site near Perth, Western Australia. For this site, the crosswell velocity distribution recovered from inversion of travel times between in-hole virtual sources and receivers is highly consistent with what is expected from sonic logging and detailed zero-offset vertical seismic profiling. When compared to conventional walkaway vertical seismic profiling, the only additional effort required to complete dual-well walkaway vertical seismic profiling is the deployment of seismic sensors in the second well. The significant advantage of virtual source crosswell tomography is realised where strong near surface heterogeneity results in large travel time statics.     

井间地震数据直达波走时层析成像

本文利用矢量射线追踪正演模拟技术计算地震波直达波传播的路径及走时,进而利用射线走时及路径的内插,发展了弯曲射线迭代反演技术.该方法可用来重建井间地层的速度图像.基于所发展的方法,我们对较为复杂的典型地质模型进行了井间速度重建.结果表明该方法是一项快速、高精度的走时层析成像技术.     

井间地震技术的现状与展望

井间地震技术作为油气田勘探开发领域的一项新技术已越来越受到人们的重视。近几年来。在我目的一些油田已先后与国外从事井间地震的公司合作开展了井间地震工作。取得了一些成果,本文简要回顾了井间地震的现状与发展,较为详细的介绍和对比了Tomoseis和OYO Geospace两家公司的井间地震数据采集设备的性能及优缺点。概述了井间地震的资料处理,同时也指出了目前井间地震存在的问题及技术难点与对策,并展望了发展方向。