專利名稱：利用垂直地震剖面和微測(cè)井進(jìn)行地震信號(hào)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測(cè)井進(jìn)行地震信號(hào)補(bǔ)償方法，特別是利用VSP和微測(cè)井等信息分析近地表低、降速帶地震信號(hào)的衰減規(guī)律，并對(duì)該區(qū)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償以提高地震信號(hào)分辨率的有效方法。
背景技術(shù)：
石油地震勘探利用人工方法產(chǎn)生地震波，通過(guò)研究地震波在地下巖層中的傳播情況，勘察地下地質(zhì)構(gòu)造和巖層變化，尋找油氣田。
隨著地震勘探不斷發(fā)展，地震資料采集逐步向地表、地下地質(zhì)情況異常復(fù)雜的地區(qū)延伸，由于地震地質(zhì)條件的影響以及勘探技術(shù)水平的限制，像黃土塬、沙漠等地區(qū)表層為巨厚的低、降速帶所覆蓋，地震波在低、降速帶內(nèi)傳播時(shí)會(huì)發(fā)生吸收、散射等衰減，地震子波不斷變形增長(zhǎng)，尤其是地震子波在近地表傳播時(shí)地震子波衰減及散射非常大，近地表每米的衰減量是高速層每米的500～1000多倍。近地表高程不同、地層巖性不同，地震波的衰減規(guī)律則不相同。
由于近地表衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致接收到的地震資料干擾嚴(yán)重、信噪比低、資料品質(zhì)較差，用該資料難以獲得精確的地下構(gòu)造形態(tài)。為此，須對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償以恢復(fù)地震信號(hào)。
目前對(duì)地震信號(hào)補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)較多。文章“董世學(xué)等，檢波器—地表耦合系統(tǒng)對(duì)地震記錄的影響，地球物理學(xué)報(bào)，2001，44(增刊)161～169”中利用特殊耦合檢波器接收地震信號(hào)，拓寬了地震信號(hào)頻帶，提高了信噪比和分辨率。文章“姚振興等，用于深度域地震剖面衰減與頻散補(bǔ)償?shù)姆碤濾波方法，地球物理學(xué)報(bào)，2003，46(2)229～233?！毖芯炕贔utterman模型的反Q濾波方法，補(bǔ)償了地震信號(hào)的頻散與振幅。文章“Satinder C et al.High-frequencyrestoration of surface seismic data，The Leading Edge，2003，22(8)730～738.”利用VSP數(shù)據(jù)求取不同深度地層的反濾波器補(bǔ)償高頻成分。微VSP采用“井口激發(fā)、井中接收”的方式，初至波信噪比相對(duì)較高。國(guó)家發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?00510049341.9)“利用特殊耦合檢波器進(jìn)行地震數(shù)據(jù)接收的最佳耦合與匹配方法”和文章“石戰(zhàn)結(jié)等，沙漠地區(qū)地震檢波器耦合的高頻信號(hào)匹配濾波技術(shù)”提出了一種利用特殊耦合檢波實(shí)現(xiàn)與地表最佳耦合匹配的方法，該法使在沙漠地區(qū)的地震數(shù)據(jù)無(wú)論是在疊前還是在疊后其能量和頻率都得到加強(qiáng)，提高了地震信號(hào)的分辨率。國(guó)家發(fā)明專利(專利公開(kāi)號(hào)CN1673775A)“利用地震微測(cè)井進(jìn)行地震信號(hào)高頻補(bǔ)償方法”和文章“田鋼等，利用微測(cè)井資料補(bǔ)償?shù)卣饠?shù)據(jù)的高頻成分，石油地球物理勘探，2005，40(5)546～549?！碧岢隼梦y(cè)井直達(dá)波信號(hào)求出不同厚度沙漠地區(qū)沙層的吸收補(bǔ)償反濾波器來(lái)補(bǔ)償?shù)卣饠?shù)據(jù)的高頻成分；這種微測(cè)井采用“井中激發(fā)、地表接收”，在地表接收時(shí)，可采用普通檢波器，只要將檢波器尾錐插入硬土即可保證檢波器與介質(zhì)的緊密耦合，極大地減小了檢波器接收時(shí)的能量損耗，但是，由于井中介質(zhì)為空氣，在黃土塬地區(qū)井壁內(nèi)介質(zhì)的巖性一般為疏松的黃土，故空氣與黃土的波阻抗相差很大，有效波入射到井壁時(shí)反射波極強(qiáng)，投射波極弱，透射波從井壁內(nèi)側(cè)到達(dá)地表檢波點(diǎn)處還會(huì)有一定的衰減，這樣到達(dá)檢波點(diǎn)處的有效波就更弱了。一般而言，微測(cè)井與VSP相比較而言，微測(cè)井的初至波比VSP的初至波干擾更嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用VSP和微測(cè)井進(jìn)行地震信號(hào)補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是由于VSP微測(cè)井/雙井微測(cè)井橫穿遭受風(fēng)化作用的低、降速帶，在VSP微測(cè)井信號(hào)/雙井微測(cè)井信號(hào)中比地表接收到的地震信號(hào)將包含更多的高頻信號(hào)。通過(guò)分析在雙井微測(cè)井中不同深度的地震信號(hào)衰減情況，可以以此為依據(jù)對(duì)地表接收的地震信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)。
下面介紹利用微測(cè)井信號(hào)對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑聿襟E1在鉆VSP微測(cè)井單深井(可用生產(chǎn)井代替)和雙井微測(cè)井(在構(gòu)造復(fù)雜地帶)，通過(guò)地震震源在地表激發(fā)，在VSP微測(cè)井或雙井微測(cè)井深度分別為d1米、d2米、.......、dN米(N為整數(shù)，N≥3)處獲得地震接收信號(hào)；對(duì)地震信號(hào)按照下行波、上行波、PS波等進(jìn)行劃分，假設(shè)xi(t)表示下行波在深度為di米時(shí)所接收到的地震信號(hào)的振幅，其中i＝1、2、....、N。此時(shí)，xi(t)即為該深度時(shí)所接收到的直達(dá)波。設(shè)xN(t)表示下行波在低、降速帶以下，深度為dN米時(shí)所接收到的高速層地震信號(hào)的振幅。
步驟2用垂直地震剖面方法分離掉高速層中xi(t)的虛反射波，用高速層的速度將...、xn-2(t)、xn-1(t)、xn+1(t)、xn+2(t)、...靜校正到與xn(t)地震記錄相同，然后將...、xn-2(t)、xn-1(t)、xn(t)、xn+1(t)、xn+2(t)、...疊加提高直達(dá)波xn(t)的信噪比；此處對(duì)井中地震記錄進(jìn)行靜校正是指將x0(t)與xN(t)之間的初至?xí)r間差去掉。
步驟3建立井中微測(cè)井地震在近地表傳播的數(shù)學(xué)物理方程，計(jì)算出補(bǔ)償濾波器函數(shù)。
把近地表低、降速帶看成一個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)，信號(hào)從深度di米處傳輸?shù)缴疃萪j處，其系統(tǒng)函數(shù)記為hj(t)(j＝1、2、....、N)，則系統(tǒng)函數(shù)hj(t)也表示地震信號(hào)從深度di米到dj米處的衰減程度；那么，對(duì)于深度為dj米處所接收到的信號(hào)xj(t)可表示為xj(t)＝xi(t)*hj(t) i＝1，.......，Nj＝1，.......，N i≠j(1)對(duì)(1)式進(jìn)行傅氏變換有Xj(f)＝Xi(f)×Hj(f) (2)對(duì)于系統(tǒng)函數(shù)的逆算子Gj=Hj-1={gi(t)},]]>稱為補(bǔ)償濾波器函數(shù)，該參數(shù)可用于補(bǔ)償信號(hào)的衰減。有xi(t)＝xj(t)*gj(t)(3)對(duì)(3)式進(jìn)行傅氏變換有Xi(f)＝Xj(f)Gj(f) (4)
因此，可得gj(t)=xi(t)*xj-1(t)...(5)]]>Gj(f)=Xi(f)Xj-1(f)...(6)]]>步驟4用補(bǔ)償濾波器函數(shù)和微測(cè)井周圍的地面地震記錄作疊積運(yùn)算補(bǔ)償?shù)卣鹦盘?hào)。
yj(t)＝wj(t)*gj(t) (7)Yj(f)＝Wj(f)Gj(f) (8)其中，wj(t)、Wj(f)分別是地面地震記錄的時(shí)域和頻域信號(hào)，yj(f)、Yj(f)為近地表衰減的地震波經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后獲得的時(shí)域和頻域信號(hào)。注意，對(duì)于補(bǔ)償濾波器函數(shù)的選擇一定要根據(jù)該地面地震記錄觀測(cè)點(diǎn)低、降速帶的厚度dj確定。微測(cè)井周圍是指微測(cè)井附近幾百米到幾十公里的范圍內(nèi)，一般是指與微測(cè)井處地面高程和巖性變化都不大的區(qū)域。
步驟5對(duì)求得的地震記錄進(jìn)行信號(hào)處理及解釋。
本發(fā)明就是利用地震波在近地表中傳播衰減的規(guī)律，對(duì)地面接收到的衰減的地震波進(jìn)行補(bǔ)償，恢復(fù)到相當(dāng)于高速層中小藥量激發(fā)和低速層之下的高速層中接收的地震波，從而實(shí)現(xiàn)提高地震分辨率的目的。
具體實(shí)施例方式把低、降速帶看成一個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的傳輸函數(shù)反映了不同深度、不同巖性地震信號(hào)的衰減情況。本發(fā)明對(duì)不同深度得到的VSP或者雙井微測(cè)井記錄進(jìn)行保留初至波的編輯處理，得到不同深度地震信號(hào)頻率和幅度的變化情況；其初至波的幅度和波長(zhǎng)的變化可以用來(lái)估計(jì)在該低、降速帶中在該深度時(shí)頻率成分的變化情況，獲得系統(tǒng)傳輸函數(shù)。由此，對(duì)于不同深度初至波的濾波器響應(yīng)，可根據(jù)時(shí)域信號(hào)或者頻域信號(hào)計(jì)算出補(bǔ)償濾波器函數(shù)，由此可補(bǔ)償?shù)孛娼邮盏降牡卣鹦盘?hào)的衰減，實(shí)現(xiàn)對(duì)低降速帶地震信號(hào)的恢復(fù)。


圖1是說(shuō)明地震微VSP測(cè)井示意圖。VSP微測(cè)井方法原理與常規(guī)井中激發(fā)微測(cè)井原理一樣，都是利用直達(dá)波在地層中的傳播規(guī)律，通過(guò)改變檢波器觀測(cè)深度，獲取不同的初至?xí)r間，根據(jù)深度換算成垂直時(shí)間，擬合時(shí)深曲線得到分層的速度和厚度。VSP微測(cè)井工藝，可以在地震生產(chǎn)激發(fā)井中進(jìn)行而不影響生產(chǎn)井使用，可以大面積應(yīng)用和推廣。
圖2是雙井微測(cè)井原理圖。雙井微測(cè)井就是在一定的距離內(nèi)鉆2口打穿低降速帶的井，2井間的距離一般為4m，如果表層低降速帶內(nèi)含有流砂層，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟?井之間的距離，以保證2井間的原始地層不會(huì)被破壞。一口井內(nèi)布設(shè)激發(fā)點(diǎn)，另一口井布設(shè)檢波器。另外，在激發(fā)井井口附近布設(shè)地面檢波器，地面和地下接收用的檢波器型號(hào)相同，用10Hz或40Hz的單只檢波器均可以。地面接收一般采用6～23道，每道一個(gè)檢波器，檢波器呈扇形或直角形，井檢距一般采用1～4m。激發(fā)系統(tǒng)由電纜、雷管及引線構(gòu)成，把雷管固定在專用微測(cè)井電纜上的指定位置，一次性下入井中，山深至淺逐點(diǎn)激發(fā)。井中激發(fā)點(diǎn)的間距要考慮到介質(zhì)的速度、厚度、檢波器的靈敏度、儀器的采樣間隔和動(dòng)態(tài)范圍等，激發(fā)點(diǎn)的間距過(guò)大會(huì)造成控制點(diǎn)數(shù)減少甚至丟層，反之，冗余的采樣會(huì)造成浪費(fèi)。接收井井下檢波器深度和最深的激發(fā)點(diǎn)從相同。地面檢波器采集的信號(hào)主要是地震波的初至，挑選初至無(wú)干擾且波形起跳干脆的道用于資料處理。
圖3為本發(fā)明專利方法產(chǎn)生特定地段低、降速帶地震信號(hào)衰減補(bǔ)償濾波器的框圖。
圖4為本發(fā)明專利方法獲得一般地段低、降速帶地震信號(hào)衰減補(bǔ)償?shù)目驁D。通過(guò)雙井微測(cè)井獲得特定地段低、降速帶不同深度地震信號(hào)衰減規(guī)律，利用生產(chǎn)炮井做VSP微測(cè)井獲得整個(gè)工區(qū)不同低、降速帶地震信號(hào)的衰減規(guī)律，由于生產(chǎn)炮井一般比較淺，對(duì)超過(guò)激發(fā)井深處的地震信號(hào)衰減規(guī)律則通過(guò)雙井微測(cè)井獲得的規(guī)律與之比較獲得，因此，將雙井微測(cè)井信號(hào)和VSP信號(hào)聯(lián)合使用可獲得整個(gè)低、降速帶不同地段、不同深度的地震信號(hào)衰減規(guī)律和地震信號(hào)補(bǔ)償濾波器，最終可以恢復(fù)出沒(méi)有經(jīng)過(guò)低、降速帶衰減的地震信號(hào)，該地震信號(hào)無(wú)疑有更高的頻率和信噪比，以此恢復(fù)后的地震信號(hào)進(jìn)行地震信號(hào)處理可提高地震信號(hào)的分辨率，為巖性地震勘探油氣提供有利工具。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種利用垂直地震剖面和微測(cè)井進(jìn)行地震信號(hào)補(bǔ)償方法，其特征在于包括如下步驟步驟1利用雙井微測(cè)井曲線獲得特定地段的地震信號(hào)下行波；步驟2用垂直地震剖面方法分離掉高速層中xi(t)的虛反射波，用高速層的速度將…、xn-2(t)、xn-1(t)、xn+1(t)、xn+2(t)、…靜校正到與xn(t)地震記錄相同，然后將…、xn-2(t)、xn-1(t)、xn(t)、xn+1(t)、xn+2(t)、…疊加提高直達(dá)波xn(t)的信噪比；此處對(duì)井中地震記錄進(jìn)行靜校正是指將x0(t)與xN(t)之間的初至?xí)r間差去掉。步驟3計(jì)算特定地段的地震信號(hào)初至波在不同深度時(shí)幅度和頻率的變化情況，建立井中微測(cè)井地震在近地表傳播的數(shù)學(xué)物理方程，計(jì)算出補(bǔ)償濾波器函數(shù)。步驟4利用VSP信號(hào)獲得不同地段地震信號(hào)的初至波；步驟5由VSP信號(hào)的初至波確定不同地段的地震信號(hào)補(bǔ)償濾波器函數(shù)；步驟6將不同地段的地震信號(hào)衰減恢復(fù)濾波器函數(shù)與特定地段地震信號(hào)衰減恢復(fù)濾波器函數(shù)進(jìn)行比較，獲得整個(gè)觀察區(qū)域的地震信號(hào)補(bǔ)償濾波器函數(shù)；步驟7用補(bǔ)償濾波器函數(shù)和所有觀察區(qū)的地面地震記錄作疊積運(yùn)算補(bǔ)償?shù)卣鹦盘?hào)，消除低、降速帶地震信號(hào)衰減。
2.如權(quán)利要求1所說(shuō)，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測(cè)井進(jìn)行地震信號(hào)補(bǔ)償方法，其特征在于對(duì)于地質(zhì)情況比較單一的地區(qū)直接采用步驟4、5、7就可以對(duì)低、降速帶地震信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
3.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所說(shuō)，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測(cè)井對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于該方法可用于近地表為低、降速帶的所有地區(qū)。
4.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所說(shuō)，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測(cè)井對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于該方法中步驟1和步驟4所采用的地震信號(hào)可以是單井微測(cè)井中獲得的近地表垂直地震記錄，也可以是雙井微測(cè)井獲得的近地表垂直地震記錄。
5.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所說(shuō)，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測(cè)井對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于該方法中步驟7采用的地面地震記錄可以是地面地震檢波點(diǎn)地震記錄，也可以是檢波點(diǎn)地震記錄靜校正結(jié)果，還可以是地震水平疊加后的地震剖面記錄，仍可以是地震偏移后的地震剖面記錄。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測(cè)井對(duì)低、降速帶近地表地震信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)的方法，該方法把近地表低、降速帶看成一個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)，通過(guò)雙井微測(cè)井信號(hào)可獲得地震信號(hào)在不同深度或者不同時(shí)間在低、降速帶內(nèi)進(jìn)行傳輸時(shí)的傳輸函數(shù)，從而獲得對(duì)地表接收到的衰減了的地震信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)的補(bǔ)償濾波器函數(shù)；同時(shí)，通過(guò)不同地段接收的不同深度的VSP信號(hào)可獲得并推廣得到低、降速帶不同深度或者不同時(shí)間的傳輸函數(shù)和補(bǔ)償濾波器函數(shù)。由此，恢復(fù)出低、降速帶不同地段接收到的地震信號(hào)，達(dá)到了提高地震信號(hào)分辨率目的，為巖性地震勘探提供了有利的工具。該法對(duì)于所有地表為低、降速帶的地區(qū)均適用。
文檔編號(hào)G01V1/40GK101046516SQ20071002773
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月22日
發(fā)明者羅仁澤 申請(qǐng)人:羅仁澤