近地表Q因子估算影响因素分析

利用微测井资料对近地表吸收结构进行观测和估算,消除近地表吸收衰减对地震数据分辨率的影响,是近年来高分辨率地震勘探的重要尝试.为提高近地表Q值建模的可靠性,本文结合微测井资料,指出近地表Q值建模的主要问题,就各个影响因素进行了讨论和分析.分析结果表明:震源子波和检波器耦合响应一致性假设并不成立,激发和接收因素差异对近地表Q值建模的影响不容忽视.另外,利用微测井资料进行Q值建模要合理的选取频带范围,避免近场分量对信号低频端的影响.有效的提取高质量的直达波,避免面波、浅层折射波和虚反射等噪声干扰,是近地表Q值建模成功的关键.在此基础上,针对不同的影响因素,提出了相应的解决策略,这对于提高近地表Q值建模的精度具有重要的现实意义.     

近地表地层品质因子的频率依赖性研究

近地表吸收参数反演是吸收衰减补偿的关键和基础.首先,对比不同微测井观测系统,选取适用于近地表品质因子估算的单井微测井资料用于频率依赖性分析.在此基础上,提出了一种新的近地表Q值反演方法——双参数拟合算法,该方法通过引入岩石物理分析得到的Q值与频率的经验函数,通过最小二乘遗传算法直接拟合Q值,用以验证Q随频率的变化关系.接着,在计算近地表衰减曲线的过程中,利用多道组合的方式计算得到各层的衰减曲线,用于不同地层的Q值反演.实际资料拟合结果表明,近地表品质因子Q具有较为明显的频率依赖性,随着频率的增加,Q值不断减小,这为近地表高精度Q值反演提供了新的思路.     

叠前三维地震近地表吸收补偿技术在大庆油田的应用研究(英文)

与深层致密岩石相比,相对疏松的近地表地层严重吸收了地震波的高频成分,降低了地震数据的分辨率和高频成分的信噪比。本文利用井中雷管激发、地面检波器接收的微测井直达波资料,通过分析近地表地层不同传播距离的地震直达波频谱信息差异,采用维纳滤波方法,进行近地表吸收补偿反滤波器的求取,将不同微测井测量点对应的近地表吸收补偿反滤波器应用于相应的叠前共检波点道集地震数据,完成了叠前地震数据的空变吸收衰减补偿,克服了叠后地震数据无法实现空变补偿的难题。叠前三维地震近地表吸收补偿后的数据,较补偿前地震数据的优势信噪比频带宽度明显拓宽,低频成分基本保持,反射信息量有较大程度增加,而且与合成记录吻合更好,能更好的满足地质解释的需要,提高解释精度。     

微测井和地震资料联合的近地表Q反演方法及应用

近地表吸收衰减是影响地震资料分辨率的重要因素,而求取准确的近地表品质因子Q值并进行补偿是解决这一问题的关键．为提高近地表Q建模精度,提出了一种利用微测井和地面地震数据初至的近地表Q反演方法．首先采用单尺度Gabor变换,对微测井初至进行时频谱求取,并基于频谱比法的思想求取微测井点处的Q值,然后对地面地震初至进行拾取和等效衰减量求取,以地面地震初至波的等效衰减量为匹配目标,建立微测井Q约束的目标函数,通过反演求解实现近地表Q建模．本方法能够同时借助微测井资料的纵向高精度和地面地震的横向高采样率,建立较为准确合理的近地表Q模型．对实际资料近地表Q建模与偏移补偿测试结果的分析表明,本文方法是正确和有效的．     

一种自适应增益限的反Q滤波

地层的Q吸收会造成地震波振幅衰减、相位畸变,分辨率和信噪比明显降低.反Q滤波可消除由于地层Q吸收造成的振幅衰减和相位畸变,从而提高地震资料的分辨率;但反Q滤波振幅补偿的数值不稳定性问题会严重降低地震资料的信噪比,并产生很多假象.截止频率法和稳定因子法反Q滤波振幅补偿方法虽可控制数值非稳定性问题,但振幅补偿函数的增益限为一个时不变的常数,且与地震数据动态范围无关,其经常会压制深层地震波的高频成分,反而降低地震资料的分辨率;因此,本文在研究截止频率法和稳定因子法的基础上,结合地震数据的动态范围对地震记录分辨率的影响,提出了一种自适应增益限的反Q滤波振幅补偿方法,其增益限和稳定因子都是时变的,且都自适应于地震数据有效频带的截止频率.合成数据和实际数据试算表明,本文的自适应增益限的反Q滤波方法可恢复地震信号有效频带范围内的能量,且能较好地控制数值非稳定性问题,最终获得高分辨率和高信噪比的地震数据.     

实际单井微测井资料Q值估计方法的改进

近地表对地震波有强烈的吸收衰减作用,严重影响地震数据的分辨率,利用微测井资料对近地表吸收结构进行估算,可以为高分辨率地震勘探提供技术支撑.采用频谱比等主流方法对实际单井微测井数据进行Q估计时,观测到的微测井数据需要满足微测井Q估计的假设条件和Q衰减理论模型,但是由于采集因素的影响,实际微测井数据会存在“限幅”、初至时间异常、激发子波不一致等问题,造成单井微测井Q估计不稳定、不可靠,甚至会估计出负的Q值.本文在梳理实际单井微测井数据存在问题的基础上,对这几个问题采用针对性策略进行了处理,缓解了实际单井微测井数据的缺陷对Q估计带来的影响,实际数据的Q估计结果验证了本文方法的可靠性和有效性.     

基于零偏VSP初至波的地震高频补偿和相位校正

松辽盆地中浅层之上地层的压实程度低,对地震波吸收衰减作用明显,对高频成分的衰减尤为严重,如何恢复和补偿被大地吸收的地震波高频成分,从而提高地震资料的垂向分辨率,解决薄储层地震识别问题,是地震资料处理急需解决的技术难题.本文基于零偏VSP数据的初至波主频率随深度下降的关系,应用主频偏移法逐点求得随深度变化的地层品质因子Q;按照坳陷盆地层状介质的特点,依据地震速度和主要反射界面将目的层上部坳陷期地层划分为多层常数Q模型,实现Q值场的时变和空变.在叠前、叠后地震数据体上,采用增益控制Q值高频补偿和相位校正技术,提高地震资料的分辨率.大庆油田常家围子三维地震工区应用该技术的成果数据,频带展宽5 Hz以上,主要反射层同相轴连续性增强,层间反射细节突出,与测井及VSP数据的匹配程度提高,为该区油藏评价研究奠定了资料基础.     

胜利油田高密度地震探索与实践

胜利油田三维地震技术走过了40多年的历程,从常规三维地震、二次采集三维地震发展到了高精度地震,目前正处于高精度向高密度地震过渡阶段.如何实现陆上高密度地震,国际上目前存在着两条技术路线,其一是以美国斯伦贝谢公司Uni Q为代表的单点高密度地震技术,其二是以PGS公司HD3D技术与CGG公司的Eye-D技术为代表的模拟检波器组合高密度地震技术.从2005年开始,胜利油田先后在垦71、罗家、义东、东风港等区块开展了高密度地震技术攻关,分别采用DSU3单点数字检波器、动圈检波器小组合、自主研发的陆用压电单点检波器接收,井炮震源激发,采用小面元网格、高覆盖、高密度观测,三维炮道密度均在100万道/km~2以上,罗家高密度三维最高达到了358.4万道/km2.对比分析不同技术方案与效果发现,地震剖面横向分辨率均有大幅度提高,数字单点与陆用压电单点接收地震资料垂向分辨率提升明显,动圈检波器组合接收地震资料垂向分辨率提升有限.综合考虑东部近地表条件、激发接收条件、施工效率、施工成本等因素,现阶段在胜利东部探区使用陆用压电单点检波器开展高密度地震是可行的.     

检波器-地表耦合系统对地震记录的影响

检波器与地表耦合处于地震数据采集系统的最前端,考虑到其位置和功能的重要性,探讨了检波器-地表耦合对地震记录的影响问题.为了提高野外地震资料的品质,在调查了地表物性的基础上,自行研制了检波器-地表耦合装置.先后在吉林油田、大庆油田和新疆塔河附近等地区,在可比条件下与常规耦合方式进行了对比实验.结果表明,这种特殊耦合方式与常规耦合方式相比,无论从比较接收能力的实验中取得的单次记录,以及按生产要求所获得多次叠加剖面,其地震信号的能量、频带宽度和信号保真的程度都有明显改善.     

检波器-大地耦合系统特性的振动力学解释、模态参数识别及其对地震资料的影响与消除

检波器-大地耦合系统处于地震数据采集的最前端,是地震采集中的基本问题.“耦合是指两个系统之间的相互作用.检波器和大地的耦舍是影响能量转换的重要因素之一,取决于两者之间接触的牢固程度,以及检波器的重量和接触面积等;该耦合系统中存在着自然谐振并有滤波效应”(R.E.Sheriff).多年来,对耦舍响应的研究主要集中在理论研究以及检波器耦合效果对比两个方面,并以感性描述、现象罗列居多.笔者在研究过程中设计了检波器-大地耦舍响应的测定方法,并实际测量了检波器-大地耦合响应.结果表明,检波器-大地耦合响应可以用“单自由度有阻尼的自由振动系统”来描述,涉及到“固有频率”以及“阻尼比”两个参数,并可用参数扫描法对其振动模态进行参数识别.当检波器埋置效果差时,耦合响应使得地震子波相位增加,分辨率降低;高频成分增加,信噪比降低(主要在高频端).根据测得的耦合响应对检波器接收到的数据进行“耦合反褶积”,将地震数据“还原为”地表下数十厘米处的介质振动,从而消除耦合响应,可以增强地震信号的“保真度”,提高信噪比与分辨率.由于地表介质的多变性,每一个检波器对应的耦合响应均不同,同一检波器组合中多个检波器的耦合响应存在一定差异;其中只要有一个检波器埋置差,其整体的耦合效果就会显著变差;因为耦合响应对地震数据的影响非常深刻并难以忽略,所以合成地震记录时也应该考虑耦合响应的影响.     

两种抗噪反Q滤波方法对比及应用

本文就两种抗噪反Q滤波方法进行了讨论,其中对比了考虑时频域信噪比的反Q滤波方法和基于变稳定因子的反Q滤波方法.与稳定的反Q滤波方法相比,这两种方法可以抑制噪声,提高反Q滤波后地震数据的分辨率和信噪比.然而,它们基于不同的方法原理,并且在处理效果上存在一定的差异.为了探究反Q滤波方法抑制噪声的关键问题,回顾了方法的原理,对比和讨论这两种方法的差异,并通过理论模型数据和实际地震数据进行了比较.测试结果表明,反Q滤波方法抑制噪声的关键在于有效控制振幅补偿的频带范围.就算法而言,考虑时频域信噪比的反Q滤波方法可根据地震数据的信噪比水平选择不同的频带补偿范围,具有较强的灵活性,但需要先计算出地震数据的时频域信噪比;而基于变稳定因子的反Q滤波方法具有更加简单的算法,其振幅补偿规律本身即具有一定的噪声压制能力,避免了计算时频域信噪比.当选取合适的参数,二者的振幅补偿频带范围接近时,这两种抗噪反Q滤波方法可以得到相似的处理效果.     

基于反演的稳定高效衰减补偿方法

反Q滤波方法是提高地震数据分辨率的一种有效途径,可以用来补偿振幅和校正相位.常规的反Q滤波方法一般基于波场延拓理论,具有不稳定性或振幅补偿不足的缺点.本文基于波场延拓的正Q滤波方程,借鉴反演的思想以及正则化策略提出了一种新的衰减补偿方法,该方法稳定、精确,利用该方法可最终得到高分辨的地震记录.该方法仅计算有效频带内的频率分量,提高了计算效率.模拟数据以及实际数据处理验证了本文方法的有效性.     

地震波衰减规律及其恢复方法

针对地面地震分辨率低,不能有效识别薄层储层、薄层地层等问题,本文通过地震波衰减规律的分析,提出了一种恢复地震波高频衰减获得宽频带地震剖面的方法,从而大幅度地提高了地震分辨率.应用双井微地震测井资料对松辽盆地地震波动力学特征研究表明,地震波衰减规律是在近地表低速层和近地表低速层的近震源区地震波高频衰减巨大,而在高速层地震波高频衰减很小.药量大近震源区地震波高频衰减大,药量小近震源区地震波高频衰减小.那么,近震源区和近地表低速层对地震波的衰减是地面地震资料频带窄、分辨率低的主要原因.据此提出了如下确定性反褶积方法,用双井微地震测井资料求取近震源区、近地表低速层和虚反射等滤波因子,用其对地面地震资料作确定性反褶积处理,从而恢复近震源区、近地表低速层等几种因素的地震波衰减,将大药量激发地表接收的地面地震延拓成小药量激发高速层接收的宽频带地震.应用该方法对松辽盆地优势频带宽5~90 Hz,视主频50 Hz的地面地震资料处理后,地震剖面优势频带宽达5~360 Hz,视主频达180 Hz,使常规地震剖面分辨率提高2倍.具体的说松辽盆地中部含油组合的地面地震分辨能力由9~15 m提高到3~5 m.宽频带地震剖面与160 Hz的人工合成地震记录对比符合的很好,表明其处理结果是正确.该成果在油气勘探开发中的油气储层预测、构造学研究、沉积学研究等方面有重要的意义.     

基于U-Net网络的端到端地震高分辨率处理技术

拓展频带提高地震资料分辨率是薄储层预测和岩性尖灭点识别的关键手段.目前提升分辨率主要依靠反褶积谱蓝化、Q补偿等技术,这些方法存在假设条件苛刻、参数求取过程复杂、需要井提供额外信息等问题,为实际工作带来诸多不便.本文采用纯地震数据驱动的思想,通过构建大量三维地震伪反射系数模型,与不同主频的地震子波进行褶积获得不同分辨率的正演地震样本及标签数据,然后采用U-Net深度学习网络开展训练和测试并应用到东海某凹陷实际地震资料进行效果评估.这是一个从输入数据直接得到期望结果的"端到端"模型.结果表明,U-net网络高分辨率处理后地震带宽有效展宽了30％,主频从27.5 Hz提升到了37.5 Hz,对靶区主要目的层多期河道叠置关系的分辨效果提升明显.     

基于吸收衰减补偿的多分量高斯束叠前深度偏移（英文）

高斯束叠前深度偏移是对地下介质进行精确成像的方法之一,多分量地震资料的叠前深度偏移技术可以对复杂构造进行更准确的成像。由于实际地下介质具有粘滞性,研究粘弹性叠前深度偏移具有一定的现实意义。本文采用高斯束偏移方法对多分量地震数据进行吸收衰减补偿,首先利用高斯束模拟粘弹性介质中传播的地震波,并在模拟中引入与品质因子Q有关的复速度和精确的粘弹性Zoeppritz方程,合成地震记录;然后给出纵波和转换波共炮域高斯束叠前深度偏移原理,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深度偏移,并分析Q误差对偏移结果的影响。数值实验表明,在考虑地下介质的粘滞性时,本文方法具有更高的成像分辨率。     

基于褶积原理和改进广义S变换的震动波衰减补偿试验研究

为了恢复震动波能量在传播过程中产生的衰减损耗,提出基于褶积原理求取品质因子Q的方法与改进广义S变换相结合的反Q滤波法。通过震动波衰减补偿模型试验,对试验数据进行改进广义S变换的时频特性分析,得出了信号的能量分布情况以及时间频率对应关系;采用基于褶积原理求取品质因子的方法,得到时变Q值;对试验数据进行反Q滤波处理,使震动波能量得到了补偿。结果表明本文提出的反Q滤波法提高了对震动波能量衰减补偿的效果,拓宽了地震资料的频带,提高了地震资料分辨率,有利于进行高分辨率地震勘探、深部信号增强和油气藏预测工作的开展。     

空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法

围绕综合利用空-地-井多源重力异常联合反演提升精度的目标,提出正则化协同密度反演方法,从而有效利用多维数据的横向和纵向变化特征提高反演精度,且无需先验信息的约束.此外,还提出利用奇异值谱和深度分辨率工具评价航空数据观测高度和层数对反演分辨率的影响.通过理论模型试验本文方法在空-地、地-井等不同情况下的应用效果,结果表明空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法能获得更高分辨率、高精度的反演结果,且证明不同的钻孔位置对反演结果有较大的影响,从而可指导实际的空-地-井联合勘探.最后,利用文顿盐丘实际勘探数据进行空地和空地井重力数据协同反演,反演结果垂向分辨率明显优于地面观测数据反演结果,盐盖的顶面及中心埋深与前人研究和地质资料解释相吻合,验证了方法正确性及实用性,为推进我国空-地-井立体重磁勘探提供了重要的技术手段.     

零偏移距VSP资料层Q反演及其应用研究(英文)

地层品质因子Q的可用于地震资料高分辨率处理,而从VSP资料下行直达波更容易获取准确的地层品质因子。通过对零偏移距VSP资料的监控子波和下行初至波的频谱进行综合分析,仿照Ricker子波频谱的表达式,本文提出了震源子波频谱新的表达式。在震源子波频谱新的表达式基础上,我们介绍了改进的频谱拟合法和改进的谱比法的层Q值反演方法及相应的处理流程。基于本文提出的层Q值反演方法,利用实际的零偏移距VSP资料的下行直达波,反演稳定的层Q值,并用于零偏移距VSP资料及井旁地面地震资料的反Q滤波振幅补偿处理,提高了地震资料的分辨率。     

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.     

地震走时和航空电磁联合反演三维速度和电阻率

地震走时数据可以反演近地表的速度,但不能反演出隐蔽层和低速层。航空电磁数据可以反演近地表的高电阻率和低电阻率,但是对垂直方向的分辨率低。联合三维地震走时数据和航空电磁数据反演了近地表的速度和电阻率结构,并采用棋盘模型测试和实际数据应用展示了联合反演出的速度模型优于单独的走时反演出的速度模型。结果表明:该算法可以应用到处理数据量大的勘探地震成像中,能提供优化的速度结构。