专利名称：最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的3d vsp叠前成像技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的3D VSP叠前成像技术。本发明属于3D VSP地震信号的处理方法，本发明涉及3D VSP波场原子分解技术、原子定向延拓技术及波场选择性重建技术。
背景技术：
垂直地震剖面(VSP)作为一种井中地震观测技术，与地面地震相比，具有信噪比高、分辨率高、波场信息丰富、利于岩下成像、利于地震属性分析等优势。3D VSP是为了克服二维VSP覆盖区域上有一定角度限制的缺陷而发展起来的井周区域全方位激发的三维井中地震观测技术。3D VSP资料分辨率高，可以对井眼附近区域地面地震无法成像的小构造进行成像，且各向异性信息丰富，有利于岩性特征研究、地震属性分析和井位评价；此外，由于3D VSP能够将检波器置于岩丘下方，所以对提高岩下成像质量极为有利。因此，尽管成·本比较高，3D VSP技术还是成为了不可缺少的勘探开发工具，并将成为今后一段时期油气勘探的热点技术。但是由于3D VSP采集孔径窄，覆盖次数低，成像是目前3D VSP数据处理的一个难点，是当前发展3D VSP技术的瓶颈。迄今为止，3D VSP资料的高品质成像较少，用常规偏移方法对3D VSP成像存在成像准确度低、偏移噪音大、存在子波畸变的问题，还没有一种3DVSP成像软件占据明显的技术优势与市场优势。3D VSP成像技术现状及问题国内外研究机构国外研究机构法国石油研究所、美国Utah大学、美国Colorado矿院等研究机构，加拿大Conoco资源公司、Western Geco>Anadarko>READ Well Services、BP、VSFusion, Shell。国内研究机构长安大学、中国石油大学、同济大学、西安交通大学、浙江大学、南京物探研究所、胜利物探公司、中国科学院地质与地球物理研究所。技术现状现有3D VSP成像方法可归结为四类①.VSP-⑶P转换方法；②.KirchhofT类偏移成像方法；@.波动方程类偏移成像方法；@.高斯束偏移成像方法。存在的问题上述3D VSP成像技术，各有优缺点①.VSP-⑶P转换方法优点简单，容易实现；不足主要基于一维速度模型，不能用于二维甚至三维速度模型，只适用于水平层状介质或横向变速缓慢的介质分布情况，当地层倾角较大时，构造成像会发生畸变，波形也易受到拉伸和压缩。②.Kirchhoff偏移法优点具有灵活的目标处理功能、高效的数值计算能力、适应空间非规则采样数据、抗噪能力强、适应大倾角构造成像；不足波场动力学信息损失过多，只能用于速度缓变介质，在复杂介质条件下，难以处理多值走时和焦散问题，无法实时调整偏移孔径。③.波动方程类偏移方法优点波场信息丰富，无高频近似假设，适应很强的横向变速，在复杂构造区无焦散和多路径现象，算子相对更保幅；缺点不适应空间非规则采样(如3D VSP观测系统)，对速度模型的准确度要求高，计算量太大(尤其是逆时偏移)，无法实时调整偏移孔径。④.高斯束偏移方法优点适应空间不规则采样；计算量小，计算速度快；适合对速度强横向变化和陡倾角构造成像；保辐性好；对速度模型的准确度要求不高；具有最优偏移孔径，偏移噪音较小；缺点在分解环节，都是基于倾斜叠加分解，这种按能量求和的分解方式对同相轴的检测能力不强，因而计算精度不够高，会影响第二环节偏移孔径选取的准确度，此外，易引起子波畸变，分解后数据量很大；在偏移环节，现有高斯束偏移仅实现了在空间域成束，在时间域还是传统的单点搬移，这样会导致成像结果存在子波畸变，从而误导后续的地震属性提取；在重建环节，所有束不加选择地全部参与了成像，无法剔除干扰波，因此依然会产生一些偏移噪音。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的3D VSP叠前成像技术。该技术是在深入掌握束偏移方法机理的基础上，从根本上解决常规高斯束偏移中存在的几个关键问题，从而获得兼具高信噪比、高准确度和无子波畸变的偏移方法，进而更好地解决3D VSP成像问题。本发明是采用最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的叠前偏移方法来提高三维·VSP成像质量，作为一个发明整体，其发明内容包括以下三个方面数据分解，偏移，重建。与常规高斯束偏移方法不同的是，本发明把数据分解作为其中关键的一环，因为合理的数据分解算法是得到理想的成像效果的必要前提，同时改进另外两个环节的实现方法。即基于倾角信息的多道匹配追踪原子分解方法，最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的偏移方法和基于相干信息的波场选择性重建方法，下面即为三个方法的实际操作程序I.基于倾角信息的多道匹配追踪原子分解方法该方法的实现首先通过倾角扫描确定同相轴的方向，然后采用Morlet小波沿着同相轴方向对多道地震信号进行匹配追踪分解。即先在空间找到相关性，然后沿多道相关方向在时间上分解。匹配追踪方法克服了传统信号分解方法分辨率低和存在交叉项干扰的不足，使分解的原子更稀疏、准确。由于分解运算仅沿着同相轴方向进行，所以大大减小了计算量，空间相关性的约束条件使分解的原子更真实、稳定。分解过程中引入遗传算法可进一步提高计算效率。另外，多道分解还可同时获取倾角、方位角信息，为偏移和重建环节奠定基础。2.最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的偏移方法该方法的实现在第一环节原子分解的基础上，将输入道一个原子内的采样点整块地沿着单一路径搬移到输出道中，这样块内采样点相对间隔不会发生变化，因而就不会产生拉伸现象。另外，利用倾角信息将原子投影在反射波孔径范围内，而不是投影在整个输出空间上，这样就同时实现了最优偏移孔径，可提高成像准确度，减少偏移噪音，同时计算量大大减小。本发明原子的搬移通过高斯束射线追踪来完成，这是因为前期研究工作表明，高斯束射线追踪既保留了波场的运动学和动力学特征，又具有射线方法灵活方便的特点，此外还克服了普通射线方法在不规则区域(如焦散点、临界点等)失效的缺陷，而且避免了繁琐的两点射线追踪，可以作为复杂构造中进行子波延拓的有效工具。3.基于相干信息的波场选择性重建方法该方法的实现在本发明的第一环节(原子分解环节)，利用多道地震资料进行匹配追踪时，通过倾角扫描可得到相干系数，本发明在第三个环节利用这些相干系数来保留有效波，压制多次波、绕射波、面波、侧面波对成像的干扰，这样可减少偏移噪音，同时计算量大大减小。
具体实施例方式首先通过求解动力学射线追踪常微分方程组，建立起3D VSP反射纵波波场正演模型。然后利用本发明算法对上述正演波场进行偏移成像，通过不断将偏移结果与理论模型进行对比而修正偏移方法，在偏移方法获得较高的准确度后，将该方法用于胜利垦-71井的3D VSP实测反射纵波资料进行偏移成像，其中的复杂地质构造都能准确地恢复出来，偏移噪音很少，成像清晰且归位准确，效果明显优于常规方法。本发明在束偏移的三个环节将最优偏移孔径和免子波畸变有机融合，改进传统束偏移算法，从而对3D VSP进行井周精细成像。本发明是一种新型3D VSP成像方法，具有如下特色I.不再单纯考虑最优偏移孔径，也不再单纯解决子波畸变问题，而是将最优偏移孔径和子波整体延拓有机融合于束偏移的三个环节中，同时解决子波畸变和偏移孔径问·题；2.不再单纯强调束偏移的第二环节一波场延拓，也不单纯强调第三个环节一重建条件，而是注重第一环节一数据分解，并同时兼顾另外两个环节；3.将通常用于时频分析的匹配追踪方法引入到束偏移的数据分解环节，采用基于Morlet小波的倾角约束多道匹配追踪算法进行原子分解，分解的原子更加接近真实地震子波，数量稀疏，精度高，不易发生畸变，且对同相轴检测能力强，为偏移和重建打下良好的基础；4.利用倾角扫描得到的倾角信息为子波整体搬移提供方向，使偏移孔径的选取更加精准，并可同时解决子波畸变问题；5.利用相干信息来实现选择性成像，可减少偏移噪音，同时计算量大大减小。采用本发明算法对3D VSP资料进行偏移成像处理，不仅具备常规高斯束偏移的优点适应空间不规则采样，适合速度强横向变化和陡倾角构造，成像保辐性好，对速度模型的准确度要求不高，而且较常规高斯束偏移具有如下优势计算量更小，计算速度更快，能够自适应地实现最优偏移孔径，偏移噪音更小，无子波畸变。
权利要求
1.一种最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的3D VSP叠前成像技术，该技术是采用最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的叠前偏移方法来提高三维VSP成像质量，该方法不是单纯考虑最优偏移孔径或解决子波畸变问题，而是将最优偏移孔径和子波整体延拓有机融合于束偏移的三个环节中，同时解决子波畸变和偏移孔径问题，其特征在于作为一个发明整体，其发明内容包括以下三个方面数据分解，偏移，重建，它是把数据分解作为其中关键的一环，同时改进另外两个环节的实现方法；这三个方法分别是基于倾角信息的多道匹配追踪原子分解方法，最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的偏移方法和基于相干信息的波场选择性重建方法；下面即为三个方法的实施步骤 1)基于倾角信息的多道匹配追踪原子分解方法 该方法的实现首先通过倾角扫描确定同相轴的方向，然后采用Morlet小波沿着同相轴方向对多道地震信号进行匹配追踪分解；即先在空间找到相关性，然后沿多道相关方向在时间上分解；在获取真实、稳定原子的同时，多道分解还可同时获取倾角、方位角信息，为后续的偏移和重建环节奠定基础； 2)最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的偏移方法 该方法的实现在第一环节原子分解的基础上，将输入道一个原子内的采样点整块地沿着单一路径搬移到输出道中，并利用倾角信息将原子投影在反射波孔径范围内，其中，原子的搬移通过高斯束射线追踪来完成，这是由于高斯束射线追踪既保留了波场的运动学和动力学特征，又具有射线方法灵活方便的特点，由此作为复杂构造中进行子波延拓的有效工具； 3)基于相干信息的波场选择性重建方法 该方法的实现在本发明的第一环节，即原子分解环节，利用多道地震资料进行匹配追踪时，通过倾角扫描可得到相干系数，在本环节中利用这些相干系数来保留有效波，压制多次波、绕射波、面波、侧面波对成像的干扰，从而减少偏移噪音，同时大大减小计算量。
全文摘要
一种最优偏移孔径与免子波畸变有机融合的3D VSP叠前成像技术。该方法分为三个环节①.数据分解环节；②.偏移环节；③.重建环节。由于该方法不是单纯考虑最优偏移孔径或解决子波畸变问题，而是将最优偏移孔径和子波整体延拓有机融合于束偏移的三个环节中，同时解决子波畸变和偏移孔径问题，因此，在束偏移的三个环节实现了最优偏移孔径和免子波畸变的有机融合。对3D VSP理论波场和实测资料处理结果表明，本发明能够实现3D VSP井周精确成像。
文档编号G01V1/28GK102788993SQ20121028629
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者王珺 申请人:中国石油大学(华东)