[發明專利]一種三維VSP高斯束法多波聯合偏移成像方法

有效

• 申請號: 200910241393.4
• 申請日: 2009-12-01
• 公開（公告）號: CN101738636A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 王珺;王延江;李瑞忠;許大華;喬玉雷
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 趙東冶

技術領域

本發明涉及一種三維VSP高斯束法多波聯合偏移成像方法，屬于石油工業中的地球 物理勘探開發的算法工具研究。該方法主要是針對三維三分量VSP數據處理的難題，研 究出獲取地下三維速度分布以及三維構造高分辨率成像等一系列成果的三維VSP處理技 術，有效地指導油田生產實踐，反過來可以推動三維VSP技術的發展。

背景技術

垂直地震剖面(VSP)作為一種井中地震觀測技術，與地面地震相比，具有信噪比高， 分辨率高，波的運動學和動力學特征明顯等優勢。VSP能同時接收到上行波和下行波，多 分量VSP還可以同時記錄縱波及橫波，使地震勘探進入多波勘探階段。為了克服覆蓋區 域上有一定角度限制的缺陷，發展了井周區域全方位激發的三維VSP技術。三維VSP資 料分辨率高，可以對井眼附近區域地面地震無法成像的小構造進行成像，且各向異性信 息豐富，有利于巖性特征研究和井位評價。因此，盡管成本比較高，三維VSP技術還是 成為不可缺少的勘探開發工具。

可以預見，三維VSP將成為今后一段時期內油氣地球物理的熱點技術。但是三維VSP 的觀測系統比較特殊，其數據處理方法既不同于常規的非零偏移距多分量VSP數據處理 方法，也有別于地面多分量地震方法，三維VSP對處理技術的要求更高，因此三維VSP 數據處理成了當前發展三維VSP技術的瓶頸。利用三維VSP數據進行地下構造成像是三 維VSP應用的一個目標也是目前三維VSP數據處理的最大的一個難點。國內外多家研究 機構和地球物理公司都投入了不少精力從事這方面的研究，但總體效果不是太好，迄今 為止，三維VSP數據的高品質成像較少，勝利物探研究院使用的一套俄羅斯三維VSP處 理軟件所給出的成像效果與實際的地下構造存在很大誤差。于是盡快開發出有效的三維 VSP數據處理技術是一件迫在眉睫的事。

針對三維VSP成像方法，鑒于其重要性，國內外研究機構都開展了一系列的研究工 作，主要體現在以下三個方面：

1.三維VSP正演模擬方面：

目前常見的正演模擬方法通常有如下兩種：第一種是以彈性動力學方程的直接數 值解為基礎的解法，如有限差分法、有限元法以及偽譜法。第二種是波動方程的高頻 漸近解法(approximate?high-frequency?asymptotic?methods)，典型代表就是射線 追蹤方法。其中有限差分、有限元和偽譜法等三種方法波場齊全，信息豐富，但也導 致了需要進行波場分離工作，對于VSP資料，波場分離是一項復雜的工作；而且有限 差分頻散現象很嚴重，計算效率也不高，有限元方法能更好解決復雜構造問題，但計 算量太大，而偽譜法在處理速度橫向變化很大時并不滿足運動學和動力學規律；射線 追蹤方法計算速度快，簡單直觀，適應性強，而且也很容易實現針對目標層和波場類型 進行模擬，在地震層析成像、疊前深度偏移、觀測系統設計等應用領域，常需要計算 大量射線路徑和旅行時信息，采用射線追蹤方法能夠發揮其快速方便的優勢。但射線 方法是建立在彈性動力學方程的高頻漸近解的基礎之上。射線解只有在頻率為無限高 時才嚴格成立，而實際的地震波總是有限頻率的，所以當介質比較復雜時，會出現臨 界區、陰影區以及焦散現象，此時射線方法失效或者解的誤差很大。目前還沒見到將 高斯束方法應用于三維VSP正演模擬的報道。

2.在三維VSP速度建模層析成像方面：

地震波在地下傳播過程中，地下巖石的波速物性參數是所有物性參數中對地震波 的影響最大，因而是地震數據處理和解釋的關鍵參數。三維VSP數據的速度分析和研 究一直是薄弱環節，國外普遍采用的是一維速度模型或在一維模型的基礎上修改的各 向異性速度模型，國內則是利用零偏移距、非零偏移距以及速度測井資料建立速度模 型，沒有充分利用三維VSP數據本身的信息進行速度分析。且常規的層析成像是把速 度作為位置的函數，v(r)。以這樣的速度模型進行射線追蹤進而反演介質速度時常 常存在這樣的問題：沿著射線路徑經常會出現一些人為的邊界模糊假象，速度體的邊 界被模糊掉了。美國休斯頓大學的周華偉教授提出了一種可變形地層層析成像方法， 可解決邊界模糊問題，但該技術迄今為止只應用于大尺度地球物理，尚未用于油氣勘 探生產實踐。

3.在三維VSP多波應用方面：