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.     

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.     

高分辨率近地表速度模型重建及在静校正中应用

基于微测井技术和层析反演方法的各自优点,本文发展了基于微测井资料进行层析反演重建高分辨率近地表速度模型的方法,并进行了相应的高精度静校正量的计算,最后在我国南方某地区进行了实际应用.结果表明,该方法对于解决复杂地表条件下的近地表速度高分辨率建模以及高精度静校正问题具有较好的应用价值.     

准南缘山前带精细近地表建模技术研究

准南缘米泉区块位于乌鲁木齐市东北部,博格达山西北缘,海拔高程在500～3500 m之间,地形高差较大.工区北部覆盖有较厚的黄土砾石,地震波吸收衰减严重,工区南部地层倾角大,并有灰岩出露.前期二维地震调查所获的成像剖面信噪比低,一个很重要的原因是小折射、微测井等常规近地表调查方法难以建立准确的山前带近地表模型,进而造成激发井深设计不准,并影响了后续的近地表静校正效果.为了建立山前带精细近地表模型,对工区进行了详细踏勘,利用地表露头信息明确了地表岩性分布规律;开展了试井及岩性录井工作,了解了近地表层岩性及厚度变化;利用微测井及超深微测井调查,得到了测点位置处黄土与砾石层的速度与厚度;实施了浅层二维层析,查清了沿线的近地表结构,并以浅层层析反演结果为依据,对老的二维地震测线开展了不同偏移距资料层析反演.综合利用这些资料,建立了全区精细的近地表模型.分不同近地表结构开展点试验,发现了激发井深与激发岩性及激发速度的关系,逐点确定了最佳激发井深,同时为后续近地表校正处理奠定了基础.     

近地表地震层析成像方法综述

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论"无限高频"假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.     

近地表Q值求取及振幅补偿

利用面波衰减的Q模型，反演出近地表的Q值，据此，给出消除振幅受近地表影响的振幅静校正，利用时间剩余校正方法解决了振幅问题，实际计算结果表明本文方法能有效地去除振幅异常。     

起伏地表地震资料成像方法分析

西部地区地表起伏剧烈,往往伴随着地下构造复杂,给地震偏移处理工作带来了极大的困难,导致后续的解释结果与实际构造存在一定的差异.因此,复杂地区的地震资料成像问题显得尤为重要.文章通过对复杂地表模型的正演模拟以及山区实际地震资料的应用两方面的分析,获得了适合复杂地表的成像方法.结果表明:针对复杂地区,叠加技术成像比偏移技术成像更能真实地反映地下构造形态,是一种提高复杂地区构造成像精度的有效方法;同时,将叠加剖面和偏移剖面两者有机结合,对复杂地表资料进行解释分析,更能体现地下构造的真实形态,为煤矿工作的安全开采提供了有利依据.     

三维地震与地面微地震联合校正方法

由于地面微地震监测台站布设在地表,会受到地表起伏、低降速带厚度和速度变化的影响,降低了微地震事件的识别准确度和定位精度,限制了地面微地震监测技术在复杂地表地区的应用.因此,将三维地震勘探技术的思路引入到地面微地震监测中,提出了三维地震与地面微地震联合校正方法,将油气勘探和开发技术更加紧密地结合在一起.根据三维地震数据和低降速带测量数据,通过约束层析反演方法建立精确的近地表速度模型,将地面微地震台站从起伏地表校正到高速层中的平滑基准面上,有效消除复杂近地表的影响.其次,根据射孔数据和声波测井速度信息,通过非线性反演方法建立最优速度模型,由于已经消除复杂近地表的影响,在进行速度模型优化时不需要考虑近地表的影响,因而建立的速度模型更加准确.最后,在精确速度模型的基础上,通过互相关方法求取剩余静校正量,进一步消除了复杂近地表和速度模型近似误差的影响.三维地震与地面微地震联合校正方法采用逐步校正的思路,能够有效消除复杂近地表的影响,提高微地震数据的品质和速度模型的精确度,保证了微地震事件的定位精度,具有良好的应用前景.

     

城市地下空间资源探测:面波与初至波层析成像联合探测济南泉域近地表速度结构

济南地区地质结构复杂,地下空间开发尚处于起步阶段,未来轨道交通规划和地下空间开发面临复杂的地质问题,如何保护泉水,避免地下空间的不当开发影响泉水断流,以及查明济南主城区地下地质结构与地质资源,是急需解决的关键问题.本文利用多道面波分析方法采集的数据,综合初至波层析成像与面波频散分析技术方法,建立了纵波速度、横波速度和纵横波速度比值模型,开展趵突泉敏感区东部边界地质结构探测工作,获得了测区浅层0～80 m地层结构特征,推测在泉水敏感区边界存在东西向径流通道,为济南中心轨道交通建设和其他地下空间资源开发利用提供了新的探测技术方法以及有力支撑.     

近地表反射和折射法的进展及应用

针对近地表物质非均质极强、各向异性明显及地形复杂等特点,系统阐述和讨论了近地表折射和反射法的国内外研究与应用进展,认为:① 综合利用纵、横波的优势,开展多波多分量联合勘探对提高浅层地震勘探的精度和分辨率具有重要作用;② 现在的浅层地震勘探主要是对地震剖面进行解释,容易忽略一些隐含的地质异常现象,属性提取技术是充分提取地震信息,进行全面综合解释的有效手段;③ 开展多层折射介质的观测系统和解释方法研究,尤其是折射层析成像研究,是提高多层折射介质成像精度的途径;④ 开展黏弹性、双相和各向异性介质的地震反射与折射波法研究是提高近地表地震勘探成像和物性参数提取精度的新思路.     

根据瑞雷波确定近地表品质因子Q

反演高频率(≥2Hz)的瑞雷波的相速度可得到分层地球模型从地表到地下30m以内的剪切(S)波速度。如果已知S波速度VS、压缩(P)波速度VP和瑞雷波速度,通过反演瑞雷波衰减系数就可以获得分层地球模型的P波品质因子QP和S波品质因子QS。模拟结果证明,根据瑞雷波衰减系数反演品质因子QS是可行的。当VS/VP达到0.45时,不能忽略QP对瑞雷波衰减系数的贡献,这种情况在近地表构造中并非罕见。从某些地质构造中的瑞雷波衰减系数反演得到QP是可能的,这是一种不同于一般认为的观点,即相对于P波的品质因子QP,瑞雷波的衰减系数对S波的品质因子QS更为敏感。在亚利桑那沙漠,采集了60道的面波数据。对一个层厚度超过20m的10层模型,首先利用多道面波分析(MASW)方法反演数据得到S波速度,然后通过反演衰减系数确定品质因子。     

近地表高频补偿技术在三维地震勘探中的应用研究

近地表的滤波作用不仅会引起地震波高频成分的快速衰减,还会引起地震子波相位的畸变,在高分辨率地震资料处理中,必须对这些由近地表引起的衰减和频散进行补偿.文中研究了近地表吸收规律,应用微测井资料求出了表层的吸收衰减因子,补偿了近地表高频成分,给出了针对三维地震资料的近地表高频补偿方法,对大庆齐家北工区的地震资料进行了实际应用,同时还应用属性分析技术对应用效果进行了分析评价,结果表明,该方法是可行的.     

近地表地震地质复杂性的一种定量分析方法

复杂近地表散射衰减所有的地面观测波场,形成半随机半相干的近地表强散射噪音背景,弥漫整个炮集,淹没深层反射信号,是导致地震资料极低信噪比的主要原因.如何研究和评价近地表散射强度一直是石油勘探未解决的问题,这与起伏地表的粗糙度、近地表速度横向变化和结构倾角分布密切相关.基于前期复杂近地表边界元法波动方程数值模拟研究,本文提出一种复杂近地表散射振幅矩阵方法来分析近地表散射强度.首先对复杂近地表结构进行边界元配置方法离散,根据边界积分方程生成矩阵方程.我们不求解该矩阵方程（涉及海量计算）,只是利用矩阵分析技术来解析矩阵方程中的散射振幅系数矩阵,研究复杂近地表结构对不同频率波场的散射强度.该方法利用边界元对近地表结构几何特征的精确表征,研究起伏地表和非规则地质分界面对地震波传播的影响,由基本解及其在边界上的法向导数经过高斯数值积分计算得到的散射振幅系数矩阵,不仅描述了任意两点之间的相互影响,同时还刻画了边界形状特征的影响,为评价不同地质结构的散射强度提供了可能性.作为初步评价手段,我们采用矩阵元素总和与矩阵维数之比作为表征散射振幅系数矩阵散射特征的标量复杂系数,通过理论和实际模型测试,形成了一套行之有效、计算快速的近地表复杂性分析方法.

     

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。     

三维复杂地形近地表速度估算及地震层析静校正

在地表一致性模型的基础上提出一种可适用于宽线剖面、弯曲测线、传统的二维和目前广泛使用的三维地震观测.在地形及近地表低降速带地质结构复杂的探区,低降速带厚度及速度估算的精度是静校正处理的关键.本研究根据三维地震观测的初至走时数据,利用最小平方与QR分解相结合的算法,在三维空间重建近地表低降速带速度模型,根据重建速度模型实现了静校正长波长分量与短波长分量的同步计算.分析了复杂的近地表低降速带模型初至波的性质,在观测值的自动拾取以及理论值的计算中充分考虑了可能成为初至波的直达波、折射波和反射波的利用,提高了低降速带速度模型反演的精度.在初至走时观测数据的拾取中,本研究采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差,实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算.在射线路径与初至波理论走时的计算中,本研究采用一种计算量与模型复杂程度无关的三维射线追踪方法,该方法以最小走时射线路径保证了与观测数据有同等意义的初至波的射线追踪及理论走时的计算.野外实际资料的处理结果表明了方法的有效性.     

三维复杂地形近地表速度估算及地震层析静校正

在地表一致性模型的基础上提出一种可适用于宽线剖面、弯曲测线、传统的二维和目前广泛使用的三维地震观测.在地形及近地表低降速带地质结构复杂的探区，低降速带厚度及速度估算的精度是静校正处理的关键.本研究根据三维地震观测的初至走时数据，利用最小平方与QR分解相结合的算法，在三维空间重建近地表低降速带速度模型，根据重建速度模型实现了静校正长波长分量与短波长分量的同步计算.分析了复杂的近地表低降速带模型初至波的性质，在观测值的自动拾取以及理论值的计算中充分考虑了可能成为初至波的直达波、折射波和反射波的利用，提高了低降速带速度模型反演的精度.在初至走时观测数据的拾取中，本研究采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差，实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算.在射线路径与初至波理论走时的计算中，本研究采用一种计算量与模型复杂程度无关的三维射线追踪方法，该方法以最小走时射线路径保证了与观测数据有同等意义的初至波的射线追踪及理论走时的计算.野外实际资料的处理结果表明了方法的有效性.     

微电阻率扫描成像测井方法应用及发展前景

阐述了微电阻率扫描成像（简称FMI）测井方法在我国的应用和发展前景。微电阻率扫描成像测井能够对井筒周围地层介质直观、清晰、高分辨率地成像,有助于解决当前测井技术面临的三大地质难题：砂泥岩薄互层储层的有效划分,裂缝性油藏的裂缝和储集性能分析,复杂岩性油藏的参数评价。但也存在测速慢、费用高、定量解释效果差等不足。国际三大测井公司在这方面的研究起步较早,并取得了重要的成果.且早已投入商用.我国在这方面的研究也有很大进展,在未来的发展中,应针对一些理论和技术上的难点分别突破,尽快推出更加适合我国地质特征的微电阻率扫描成像测井仪器和解释手段.     

起伏地表采集数据的三维直接叠前时间偏移方法

提出一种可对起伏地表采集的三维地震资料直接进行偏移成像的叠前时间偏移方法和流程.它用两个等效速度描述近地表和上覆层对地震波传播的影响,可对炮、检点不在同一水平面的三维地震资料直接进行叠前时间偏移处理.该方法不对近地表地震波传播做垂直出、入射假定,因此可适应高速层出露等不存在明显低、降速带情况.描述近地表和上覆层的两个等效速度参数可依据偏移道集的同相轴是否平直来确定,避免了确定近地表速度的困难;而对已知近地表速度的情况,则可进一步修正近地表速度,获得更好的成像效果.用三维起伏地表的理论数据和中国东部某工区实际数据验证了所发展方法和处理流程的有效性和实用性.     

微地震资料贝叶斯理论差分进化反演方法

微地震监测难以拾取准确初至,为了提高反演定位精度和减小多解性,研究了微地震贝叶斯差分进化反演方法.从分析讨论理论模型反演残差及其协方差分布特征出发,结合对比不加噪音和加入不同程度的噪音后残差协方差极小点位置移动、分布梯度变化特征,提出了先验信息解估计方法.针对后验估计中,由于难以获得先验信息解的方差估计致使无法计算加权系数问题,通过分析残差变化特征和解的变化关系,研究了利用残差求取加权系数的方法.为了加快寻优速度,讨论了差分进化反演方法,在变异操作方面使用差分策略,即利用种群中个体间的差分向量对个体进行扰动,实现个体变异,充分有效利用群体分布特性,提高算法的搜索能力,避免遗传算法中变异方式的不足.通过理论模型测试本方法的反演效果,并且和搜索方法反结果进行比较.测试结果证明本反演方法,对于不同程度初至干扰,反演结果向准确解逼近程度比搜索方法要好得多,实际资料的反演结果也好于搜索方法.     

利用初至波走时速度成像进行近地表静校正的方法

提出了一种利用常规地震初至波走时速度成像进行近地表静校正的方法。该方法的基础是回折波射线的走时层析成像，它能准确地求出近地表连续速度分布，用浅层速度成像结果能够得到准确的近地表静校正量。文中给出了初至波走时射线层析成像的理论模型试验结果，成像是令人满意的。