多波多分量地震探测技术

随着油气勘探程度的提高,越来越多地显示出地下介质的复杂性,多波多分量地震勘探可以提供更多的信息。本文主要论述多波多分量地震勘探在各向异性介质中应用时的效应,可以解决的实际问题和各向异性介质中地震波传播特征,并给出实例说明多波多分量地震勘探的应用范围。     

多分量地震资料处理解释技术研究

随着油田勘探开发的不断深入,多波多分量地震资料的应用也越来越广泛.本文结合实际资料,对多波多分量地震资料的处理和解释方法进行了探讨和研究,主要针对多波资料的静校正、叠加成像、转换波资料的共转换点的求取方法等技术进行了分析研究,开发了综合利用多波资料进行地震属性和各向异性研究的方法,形成了一套较完善的多分量地震资料的处理、解释技术系列.经过在胜利油田罗家地区的初步应用,表明了预测结果与钻井资料相吻合.     

多震源地震数据偏移成像方法

多震源地震技术是一种高效的地震数据采集方法技术,得到的地震记录是来自多个震源的混合地震数据.本文在多震源波场传播理论和地震波场满足线性叠加原理的基础上,提出了两种多震源地震数据的偏移成像方法.第一种方法是首先对多震源地震数据进行分离,得到各个单震源的地震数据,然后再利用常规的偏移成像方法进行处理;第二种方法是多震源地震数据的直接偏移成像.把本文提出的多震源偏移成像方法应用于数值模拟的多震源地震数据,验证了本文方法的正确性和有效性,直接偏移成像方法较分离后再偏移方法具有更高的计算效率.     

目前多分量地震勘探中的几个关键问题

基于地震各向异性理论的多分量地震勘探技术已得到一定程度的应用,以解决复杂 油气藏的勘探问题. 然而在陆上油气勘探中,在多分量数据采集、处理方法和解释方面还存 在一些问题. 为此,本文针对多分量数据采集、处理、解释过程中的三分量检波器、观测系 统设计、各向异性处理方法和处理解释一体化进行了探讨. 指出在有关研究与应用时要特别 注意观测系统设计、各向异性处理模块的开发和处理解释一体化思路的实现,同时提出相应 的解决办法.     

第二届中国"地震各向异性及多分量地震技术"研讨会在安徽省六安市召开

由中国科学院、国家自然科学基金委员会、中国石油化工公司、中国石油天然气公司、中国海洋石油公司主办,中国科学院地质与地球物理研究所、胜利油田股份公司、南京石油物探研究所、江苏油田股份公司承办的第二届中国“地震各向异性及多分量地震技术”研讨会于2004年9月27～28日在安徽省六安市召开．来自国内外各油田、高校、科研单位等近70位代表出席了会议．     

基于多分量感应测井的地层水平电阻率快速提取方法及应用

获取地层水平电阻率Rb和识别低电阻率对比度薄互层对裂缝性油气藏、页岩油气藏勘探开发至关重要,本文基于层状各向异性介质多分量感应测井响应解析解,研究了不同井斜条件下的磁场交叉分量Hxz、Hzx响应特征,通过组合交叉分量,定义了一种能指示地层层理方向电阻率大小的函数Pha,再建立Pha与地层Rh的对应刻度图版,用于快速提取...     

双轴各向异性介质多分量感应测井响应快速计算

为研究双轴各向异性介质多分量感应测井响应特征,本文基于三重傅里叶变换,推导任意方向偶极子源的谱域电磁场解析式;采用围线积分方法,自适应截断积分区间,结合谱域电磁场周期特性,实现三重傅里叶变换的精确快速积分;进而,针对双轴各向异性倾斜地层,模拟研究不同纵横向各向异性条件多分量感应测井响应特征.结果表明：利用谱域内电磁场在周向的周期特性简化解析式,可将计算速度提高4倍;自适应截断积分区间方法保证了计算精度,并极大地减少了积分节点数.对于倾斜双轴各向异性介质,倾角较大时,共面分量可反映地层横向各向异性,同轴分量可反映地层纵向各向异性;倾角较小时,同轴分量可反映地层横向各向异性,共面分量可反映地层纵向各向异性.

     

多波多分量高斯束叠前深度偏移

本文对基于弹性波动理论的多波多分量高斯束偏移进行了完整且详细的分析和公式推导,实现了3D空间多分量(矢量)波场的直接成像.由于当前多数基于弹性波动方程的偏移方法只是假设应力边界条件为自由地表边界条件,这种假设不符合垂直地震剖面(VSP)和海底电缆(OBC)等地震数据.为此本文详细分析了实际应用中常见的三种弹性各向同性介质模型的应力边界条件:自由空间、海底和自由地表模型.在上行传播假设情况下,获得了应力边界条件与位移边界条件的关系式.在此基础上,准确推导了3D多波多分量高斯束波场延拓和偏移成像公式,并在偏移过程中实现了完整的多波型自动分离.由于常规的互相关成像条件不适用于矢量波场成像,本文引用了散度/旋度互相关成像条件.通过约定PS转换波的正向旋转方向解决了3D空间PS成像极性翻转问题.利用2D和3D模型数据偏移成像验证了我们所提出的多波多分量高斯束偏移方法的可行性.     

CGP叠加柱面波偏移成像方法

针对松辽盆地薄砂层油藏的地震勘探问题,提出了一种共检波器接收点(CGP)叠加柱面波偏移成像方法。该方法对小炮点距、小检波器点距、中间放炮观测系统采集地震资料,经CGP道集叠加组合成柱面波剖面;采用下行波射线法向下延拓和上行波波动方程向下延拓的方法,使柱面波剖面偏移成像。通过模型分析和对松辽盆地TK8157测线资料进行处理证明该方法的地震分辨率和保真度较高,在发现小砂体、小断层、地层尖灭等方面有较好的效果。     

克希霍夫法VSP多波联合成像

VSP 转换波跟VSP 纵波或常规地面转换波相比,具有较高的分辨率和信噪比,但传统的VSP成像方法只利用了反射P波信息,而把转换波（反射S波、透射S波）以及透射P波当作影响成像质量的噪音.本文给出了一种VSP共炮点道集多分量地震资料克希霍夫法偏移成像的方法.本方法充分利用了多波（反射P波、反射S波、透射P波、透射S波）信息,根据转换点处四种波同时起跳,能量叠加最大的原理,从接收点分别用向绕射点延拓它们的能量,并将其叠加起来,求得的和最大的一点即反射点.通过模型试算和实际资料处理表明,此法成像精度高,信噪比高,且有利于改善剖面的频率特性.     

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.     

多波地震深度学习的油气储层分布预测案例

有机并有效利用纵波与转换横波在油气储层敏感度上存在的差异,有助于突出地震油气储层特征,有助于提高地震油气储层分布边界刻画的精度.基于此,本文设计了一种卷积神经网络与支持向量机方法相结合的多波地震油气储层分布预测的深度学习法（Deep Learning Method）.首先,利用莱特准则剔除所生成的多波地震属性中可能存在的异常值降低网络变体数量.然后,通过能突出多波地震油气储层特征的聚类算法和无监督学习算法构建隐藏层,用于增加网络共享,提取油气特征.最后,将增加网络罚值后的井点样本作为支持向量机预测的输入样本,以降采样后的C3卷积层属性作为学习集,进行从已知到未知的地震油气储层的预测.本方案应用于HG地区晚三叠统HGR组的碳酸盐岩油气储层预测,所预测的地震油气储层边界更加清晰,预测结果与实际情况基本吻合.应用结果表明：本论文方案不仅具有可行性,且具有有效性.

     

基于弹性波全波形反演的主被动源多分量混采地震数据速度建模

在常规地震采集中,被动源地震波场往往被视为噪声而去除,这就造成了部分有用信息的丢失.在目标区进行主动源和被动源弹性波地震数据的多分量混合采集,并对两种数据进行联合应用,使其在照明和频带上优势互补,能显著提高成像和反演的质量.本文针对两种不同类型的主被动源混采地震数据,分别提出了相应的联合全波形反演方法.首先,针对主动源与瞬态被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源对深部照明的优势,同时有效压制被动震源点附近的成像异常值,提出了基于动态随机组合的弹性波被动源照明补偿反演策略.然后,针对低频缺失主动源与背景噪声型被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源波场携带的低频信息,并避免对被动源的定位和子波估计,提出了基于地震干涉与不依赖子波算法的弹性波主被动源串联反演策略.最后,分别将两种方法在Marmousi模型上进行反演测试.结果说明,综合利用主动源和被动源弹性波混采地震数据,不仅能增强深部弹性参数反演效果,还能更好地构建弹性参数模型的宏观结构,并有助于缓解常规弹性波全波形反演的跳周问题.

     

对多分量地震资料P-和SV-波场分解

在多分量地震勘探资料中,水平和垂直分量都记录有P波和SV波。本文研究了P波和SV波波场分解的方法。当上行P波和S波分别入射时,通过研究它们引起的水平和垂直位移,把地震记录的水平和垂直分量进行分解,得到纵波和转换波;在已知海底介质中纵横波速度和介质密度的情况下,可以在τ-P域内实现波场分解,然后变换到时间域,得到时间域内的纵波和转换波剖面。把本文研究的波场分解方法应用于合成资料,能够有效地分解得到纵波波场和转换波波场。最后,海上多分量实际资料的实例应用表明,本文研究的波场分解方法是可行有效的。本方法也适用于自由表面的资料。     

A multi‐azimuth seismic refraction study for a horizontal transverse isotropic medium: physical modelling results

To investigate the characteristics of the anisotropic stratum, a multi‐azimuth seismic refraction technique is proposed in this study since the travel time anomaly of the refraction wave induced by this anisotropic stratum will be large for a far offset receiver. To simplify the problem, a two‐layer (isotropy–horizontal transverse isotropy) model is considered. A new travel time equation of the refracted P‐wave propagation in this two‐layer model is derived, which is the function of the phase and group velocities of the horizontal transverse isotropic stratum. In addition, the measured refraction wave velocity in the physical model experiment is the group velocity. The isotropic intercept time equation of a refraction wave can be directly used to estimate the thickness of the top (isotropic) layer of the two‐layer model because the contrast between the phase and group velocities of the horizontal transverse isotropic medium is seldom greater than 10% in the Earth. If the contrast between the phase and group velocities of an anisotropic medium is small, the approximated travel time equation of a refraction wave is obtained. This equation is only dependent on the group velocity of the horizontal transverse isotropic stratum. The elastic constants A₁₁, A₁₃, and A₃₃ and the Thomsen anisotropic parameter ε of the horizontal transverse isotropic stratum can be estimated using this multi‐azimuth seismic refraction technique. Furthermore, under a condition of weak anisotropy, the Thomsen anisotropic parameter δ of the horizontal transverse isotropic stratum can be estimated by this technique as well.     

Direct migration of ambient seismic data

Utilising ambient seismic energy naturally propagating in the Earth as an alternative approach to active body-wave seismic investigations has been a topic of interest for a number of decades. However, because ambient surface-wave arrivals typically are of much greater amplitude than ambient body-wave energy, significant data signal processing and long recording times are required to mitigate this and other coherent noise sources, and to correlate sufficient reflected body-wave energy to converge to a stable image. Even for these scenarios, identifying and validating imaged body-wave reflection events remain challenging. In active-source investigations, extended imaging condition gathers are used to examine velocity (in)accuracy. Herein, we develop an ambient direct migration approach that uses a novel ambient (deconvolution) extended imaging condition. We simulate synthetic ambient-wavefield seismic data for two different models and use a field data set from Lalor Lake in Manitoba, Canada, to conduct a series of numerical experiments to demonstrate the velocity sensitivity and long-term stationarity of ambient-wavefield seismic data in the migration image domain. Tests with varying global velocity perturbations show a characteristic reflector moveout in deconvolution extended imaging condition gathers that can serve as a diagnostic of reflected ambient body-wave energy. We illustrate that this imaging formalism, under idealised circumstances, gives comparable results to conventional seismic methods, which extends the use of extended imaging condition gather-based image validation to ambient-wavefield seismic data scenarios. We assert that this may be a valuable tool for the validation of ambient migration techniques that to date have yielded largely inconclusive results.     

Imaging of elastic seismic data by least-squares reverse time migration with weighted L2-norm multiplicative and modified total-variation regularizations

Least-squares reverse time migration has the potential to yield high-quality images of the Earth. Compared with acoustic methods, elastic least-squares reverse time migration can effectively address mode conversion and provide velocity/impendence and density perturbation models. However, elastic least-squares reverse time migration is an ill-posed problem and suffers from a lack of uniqueness; further, its solution is not stable. We develop two new elastic least-squares reverse time migration methods based on weighted L2-norm multiplicative and modified total-variation regularizations. In the proposed methods, the original minimization problem is divided into two subproblems, and the images and auxiliary variables are updated alternatively. The method with modified total-variation regularization solves the two subproblems, a Tikhonov regularization problem and an L2-total-variation regularization problem, via an efficient inversion workflow and the split-Bregman iterative method, respectively. The method with multiplicative regularization updates the images and auxiliary variables by the efficient inversion workflow and nonlinear conjugate gradient methods in a nested fashion. We validate the proposed methods using synthetic and field seismic data. Numerical results demonstrate that the proposed methods with regularization improve the resolution and fidelity of the migration profiles and exhibit superior anti-noise ability compared with the conventional method. Moreover, the modified-total-variation-based method has marginally higher accuracy than the multiplicative-regularization-based method for noisy data. The computational cost of the proposed two methods is approximately the same as that of the conventional least-squares reverse time migration method because no additional forward computation is required in the inversion of auxiliary variables.     

数据自相关多次波偏移成像

在常规偏移方法中一般都需要压制地震数据中的多次波,仅利用一次波信息成像,把自由表面反射的多次波视为噪声,但是在多次波中也包含着地下结构信息,应该将其充分利用到成像中来.事实上,已经有不少成像方法试图利用多次波信息,但是大部分方法都需要对多次波进行预测.本文提出了基于傅里叶有限差分偏移算子的数据自相关偏移方法.在这种偏移方法中,对含有一次波和多次波的地震数据,分别进行下行和上行延拓,然后直接利用常规的互相关成像条件成像.由于波场延拓采用了傅里叶有限差分算子,其计算效率高,能够很好地对复杂介质中的地震数据进行延拓.在数值试验中,使用了一个含散射点的三层模型和Marmousi模型.合成数据测试结果表明,这种方法可以对更大范围的地下构造成像,比常规的只利用一次波的傅里叶有限差分法照明度更好,并且在浅层可以提供更高的分辨率.我们提出的数据自相关策略易于实现且避免了繁杂的多次波预测,这对于复杂地下构造成像可能有着重大意义.     

基于Dreamlet变换的地震数据压缩理论与方法

为达到更加有效地表示地震数据的目的,仅仅将地震数据当作普通的图像数据处理是远远不够的,地震数据中蕴含的地震波的运动学特性也应作为重要因素而被考虑到.本文讨论了利用Dreamlet变换方法实现地震数据压缩的方法,并针对地震数据本身所蕴含的频散关系特性进一步提出了多尺度Dreamlet变换压缩方法.Dreamlet变换由2个一维局部谐波变换的张量积构成,它在提供地震波场时间-空间局部化性质的同时可以保留波场的运动学特性.通过对二维SEG/EAGE叠前、叠后数据的算例说明了Dreamlet变换用于地震数据压缩的有效性.利用压缩后的数据进行成像的结果更表明,与Curvelet变换方法相比,Dreamlet与多尺度Dreamlet方法可以提供更高的压缩比;在相同压缩比的条件下,使用Dreamlet与多尺度Dreamlet方法压缩重建后的数据进行成像能更好地保留成像结果中的重要结构.