本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法。
背景技术：
缝洞普遍存在于地壳的各类岩石中，是地下油气运移和聚集的有利空间。同岩层相比缝洞的尺度较小，在地震勘探中看成绕射体。地震波场经过这些小尺度的绕射体时会激发绕射波场，而这些绕射波场可以看成二次源对地下一次波难以照明到的地下构造的照明。这样，使得弱能量的绕射波成像具有较高的研究和实用价值。利用绕射波成像可以寻找和识别地下地质构造的缝洞，它们对油气资源的勘探过程起到重要的作用。
传统成像对绕射目标体成像存在以下不利因素：绕射波场被视为干扰噪声而被滤除；常规偏移算法忽略绕射效应；绕射波能量比反射波能量弱，容易被反射波掩盖。
随着地震勘探的精细化，缝洞型储层的绕射成像技术成为研究的热点，目前各种绕射波成像方法相继提出，都是对地面地震数据成像展开研究，而对于井中观测的绕射波偏移成像方法研究处于空白。vsp技术可以避开了复杂的低降速带的影响，射线传播路径相对较短，高频衰减少。所以有较高的分辨率和信噪比，可以满足高分辨率地震勘探的要求,为井旁精细构造解释提供参考依据。
技术实现要素：
本发明的目的在于利用基于缝洞绕射波的偏移成像方法，获得井旁溶洞的精准成像。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法，该基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法包括：步骤1，在井中垂向等间隔布置多级检波器；步骤2，激发点波场从地面开始按深度采样间隔向下外推；步骤3，接收点波场从最浅接收点深度开始，按深度采样间隔向下外推，每到达某个接收点深度，就把该接收点波场加入外推波场；步骤4，对每个深度采样点，接收点外推波场和激发点外推波场根据成像条件进行相关成像；步骤5，所有深度采样点完成偏移成像后，对井位置分开的两个成像区域分别处理，不含激发点的成像区域作为vsp绕射波成像，含激发点的成像区域作为vsp反射波成像。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
该基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法还包括，在步骤1之前，构建七层平层模型，溶洞在第七层的下方，井在溶洞左侧。
在步骤1中，在井中垂向等间隔布置多级检波器，炮点置于地面的井的对称两侧，检波器接收来自成像区方向的地震波，既接收地层的反射波，又接收溶洞的绕射波，溶洞直径50米。
在步骤1中，利用缝洞速度模型进行数值模拟，得到两个井对称激发点vsp波场记录，进行波场外推成像。
在步骤4中，对深度z偏移成像是基于缝洞绕射波的叠前深度偏移成像；波动方程叠前深度偏移的最核心工作是地震波场的深度延拓，深度延拓必须依赖于波场延拓算子，波场延拓算子实质上是求解单程波动方程一组公式，判断一个波场延拓算子的好坏标准为：能适应剧烈的横向变速；能对很陡的倾角进行成像。
在步骤5中，波场延拓算子采用傅立叶有限差分法：
其中，u(ω,x,z)为声波波场；x为空间坐标；
该基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法还包括，在步骤5之后，进行条件状况测试，包括炮井距、洞井距、检波器组分布以及波场噪音，分析vsp缝洞成像技术的适应性。
在进行条件状况测试的步骤中，进行溶洞尺寸大小测试，溶洞直径为50米，洞井距分别为80米和20米，炮井距为1500米。
在进行条件状况测试的步骤中，进行检波器布置测试时，检波器沉放深度分别位于井的浅层、中层和深层，洞井距为20米。
本发明中的基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法，涉及油田勘探开发井中地球物理技术领域，是复杂构造和复杂储层高精度成像关键技术，实现复杂储层的精细成像，为油田勘探开发储层精细描述提供可靠数据。该方法结合对称观测的vsp观测系统，形成缝洞深度域成像方法，实现vsp缝洞绕射成像，在不同的洞井距、炮井距、检波器分布、溶洞尺寸和波场噪音情况下，溶洞都能够有效成像。具有运行高效稳定，处理灵活方便的特点，同时对缝洞型储层预测的发展和推广也具有积极作用。
附图说明
图1为本发明的一具体实施例中溶洞绕射成像速度模型示意图；
图2为本发明的一具体实施例中溶洞绕射偏移成像的示意图；
图3为本发明的一具体实施例中洞井距80米时溶洞的绕射偏移成像；
图4为本发明的一具体实施例中洞井距20米时溶洞的绕射偏移成像
图5为本发明的一具体实施例中当检波器沉放深度位于井的浅层时，溶洞绕射偏移成像
图6为本发明的一具体实施例中当检波器沉放深度位于井的中层时，溶洞绕射偏移成像；
图7为本发明的一具体实施例中当检波器沉放深度位于井的深层时，溶洞绕射偏移成像；
图8为本发明的基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法的一具体实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体步骤或具体参数。本发明不局限于模型数据，可针对实际资料进行处理，具有广泛的适应性。
依据本发明的技术方案，如图8所示，该基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法包括以下步骤：
步骤101，构建七层平层模型，溶洞在第七层的下方，如图1所示,井在溶洞左侧。
步骤102，在井中垂向等间隔布置多级检波器，激发点置于地面的井的对称两侧。接收点接收来自成像区方向的地震波，既接收地层的反射波，又接收溶洞的绕射波，溶洞直径50米。波场记录是以缝洞速度模型正演，得到两个基于井对称的炮点vsp波场记录。
步骤103，激发点波场从地面开始按深度采样间隔向下外推；
步骤104，接收点波场从最浅接收点深度开始，按深度采样间隔向下外推，每到达某个接收点深度，就把该接收点波场加入外推波场；
步骤105，对每个深度采样点，接收点外推波场和激发点外推波场根据成像条件进行相关成像；
步骤106，当所有深度完成偏移成像后，井位置把成像区域分成两半，不含炮点的那一半成像区域为vsp绕射波成像，而含炮点的那一半成像区域为vsp反射波成像。参考附图2，得到溶洞绕射偏移成像结果。其中，左半部是右炮绕射波成像，右半部是左炮绕射波成像，两者合并成一张图。由于速度模型中，溶洞在井右侧，所有在左炮绕射波成像中得到清晰的成像，而右炮绕射波则无法成像溶洞。图中圆圈代表溶洞实际位置。
在本发明所提供的缝洞绕射成像技术方法中，波动方程叠前深度偏移的最核心工作是地震波场的深度延拓，深度延拓必须依赖于波场延拓算子。波场延拓算子实质上是求解单程波动方程一组公式。判断一个波场延拓算子的好坏仅有一个基本的标准：能适应剧烈的横向变速；能对很陡的倾角进行成像；具有很高的计算精度和计算效率(具有较高的计算并行度)。显然一个波场延拓算子很难兼具上述优点，我们可以适当地选择它们，以解决实际地震资料处理中的问题。其波场延拓算子采用傅立叶有限差分法，如下：
声波方程是目前整个成像理论的出发点。二维声波方程的形式为
其中，u为声波波场；x，y为空间坐标；
二维声波方程全面地描述了波在任意变速介质中的传播。一般地，波动方程偏移成像是在频率-空间域中求解helmholtz方程。helmholtz方法形式为
其中，u为声波波场；x为空间坐标；
可以描述单程波在任意速度分布时的波的传播过程。因此，目前波动方程叠前偏移成像以它为基础方程。上式右端取正号时，对应上行波；反之，对应下行波。
将上式中的平方根算子展开得：
其中，x为空间坐标；
分解为三个算子：第一个是频率-波数域关于常数速度的相移算子；第二个是频率-空间域的时移校正算子，相当于分步傅立叶法里的一阶校正项；第三个是频率-空间域扰动波场的差分算子，相当于扰动波场的45°差分方程。
(1)相移项
相移项在频率-波数域求解。
(2)时移项
在频率空间有求解时移项。
(3)补偿项
其中，u(ω,x,z)为声波波场,x为空间坐标；
补偿项在频率空间域，利用有限差分求解。
串级求解(1)(2)(3)式，可以在任意速度分布情况下进行上行波的外推。
通过各种条件状况测试，比如炮井距、洞井距、检波器组分布以及波场噪音等，分析vsp缝洞成像技术的适应性。
溶洞尺寸大小测试
溶洞直径为50米，洞井距分别为(a)80米和(b)20米，炮井距为1500米。从图3-4溶洞的绕射偏移成像可知，溶洞成像清晰可见。
检波器布置测试
井中的检波器沉放深度对溶洞成像有一定的影响。图4-7是检波器沉放深度分别位于井的浅层、中层和深层时的溶洞绕射偏移成像，洞井距为20米。从图4-7可知，检波器沉放深度越深，成像效果越好，所以检波器布置离溶洞越近越有利于绕射波成像。
本发明中的基于对称观测的vsp缝洞绕射成像技术方法，适用于地面人工震源激发，井中垂向等间隔布置多级检波器接收的观测方式。主要技术原理：激发点波场从地面开始按空间采样间隔向下外推，接收点波场从最浅检波器深度按深度采样间隔向下外推，在外推过程中加入到达深度的接收点波场。在每一个深度采样点，将激发点和接收点外推波场按相关成像条件进行成像。主要技术创新：当所有深度采样点完成偏移成像后，在井位置分成的两个成像区域分别进行处理，不含炮点的成像区域作为vsp绕射波成像，含炮点的成像区域作为vsp反射波成像。该技术方法具有运行高效稳定，处理灵活方便的特点，对缝洞型储层成像具有较高的识别能力。