一種地震成像的數(shù)據(jù)處理方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種地震成像的數(shù)據(jù)處理方法和 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 自20世紀(jì)60年代以來(lái)，VSP地震作為一項(xiàng)新的地震勘探技術(shù)，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展 和廣泛的應(yīng)用。VSP資料可用于標(biāo)定地震地質(zhì)層位、預(yù)測(cè)VSP觀測(cè)井段之下反射地層、研究 井筒周圍構(gòu)造細(xì)節(jié)、檢測(cè)裂縫和預(yù)測(cè)壓力等。利用VSP資料還可以提取多種地震波運(yùn)動(dòng)學(xué) 和動(dòng)力學(xué)信息，如，泊松比、各向異性參數(shù)、品質(zhì)因子和波阻抗及VSP地震子波等，用于輔助 地面地震資料的處理和解釋。
[0003] VSP根據(jù)震源與井下檢波器的水平距離可分為零偏VSP或非零偏VSP。眾所周知， 零偏VSP是在水平介質(zhì)情況下發(fā)展起來(lái)的一維地震勘探，主要用于求取準(zhǔn)確的縱波地震速 度和標(biāo)定地震層位。在地層水平假設(shè)條件下，對(duì)零偏VSP上行反射波進(jìn)行縱波初至靜校正， 上行反射同相軸得到拉平而獲得上行縱波拉平剖面，然后沿縱波初至進(jìn)行走廊切除并疊加 可得到走廊疊加記錄，利用上行縱波拉平剖面或走廊疊加記錄標(biāo)定地質(zhì)層位是零偏VSP最 廣泛的用途之一。時(shí)至今日，上述處理流程，作為常規(guī)零偏VSP地震資料處理的基本要求被 寫入有關(guān)垂直地震剖面法勘探技術(shù)規(guī)范。
[0004] 隨著VSP地震勘探技術(shù)的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地層傾角較大情 況下，零偏VSP上行反射波按上述處理流程處理，反射同相軸并不能得到有效拉平，因此著 手研究走廊疊加記錄的傾角時(shí)差校正問題。事實(shí)上，高陡構(gòu)造區(qū)零偏VSP已不屬于一維地 震，所得到的也不僅僅是地震P波，還存在強(qiáng)上、下行SV波，在很多情況下，SV波甚至比P 波反射更強(qiáng)。如果零偏VSP記錄以上行SV波為主，所謂的傾角時(shí)差校正，并不可能將上行 SV波記錄拉平。因此，目前常規(guī)零偏VSP處理，已無(wú)法滿足高陡構(gòu)造區(qū)零偏VSP地震勘探需 要。此外，在復(fù)雜高陡構(gòu)造情況下，VSP觀測(cè)井段之下的地震反射信息并非來(lái)自與井筒相交 地層的反射，而是來(lái)自于離開井筒一定距離的地層，其間可能出現(xiàn)斷層或復(fù)雜構(gòu)造，因此在 復(fù)雜高陡構(gòu)造區(qū)，目前的常規(guī)零偏VSP地層預(yù)測(cè)方法也存在嚴(yán)重問題甚至誤導(dǎo)地層解釋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種地震成像的數(shù)據(jù)處理方法和裝置。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種地震成像的數(shù)據(jù)處理方法，含有以下 步驟：
[0007] 首先拾取零偏VSP縱波初至和一定數(shù)量的上行強(qiáng)反射波場(chǎng)（包括上行P波和上行 SV波），建立井筒附近地層初始速度模型，再?gòu)牧闫玍SP射線追蹤入手，采用常速度梯度復(fù) 雜介質(zhì)雙向射線追蹤方法實(shí)現(xiàn)零偏VSP上行P波和上行SV波的二維地震成像，并通過(guò)模型 和實(shí)際高陡構(gòu)造零偏VSP資料的處理，驗(yàn)證有效性。
[0008] 進(jìn)一步地，還含有以下步驟；
[0009] 步驟1、拾取零偏VSP縱波初至和一定數(shù)量的上行強(qiáng)反射波場(chǎng)，建立井筒附近地層 縱波速度初始模型；
[0010] VSP上行反射波場(chǎng)包含反射界面的傾角信息，加上零偏VSP縱波初至所得到的速 度信息，建立VSP上行縱波成像所需要的初始速度模型；
[0011] 初始傾角的計(jì)算公式如下：
[0012]
[0013]
[0014] sin a = t3sin β /t5 (Ic)
[0015] 式中，tl和t2分別為震源到接收點(diǎn)Gl和G2的直達(dá)波初至?xí)r間，t3和t4分別為 震源到接收點(diǎn)Gl和G2的一次上行反射波時(shí)間，t5為震源S到虛震源S*的旅行時(shí)間，α為 反射地層R的傾角，β為t3 -次上行反射與井筒所形成的張角。
[0016] 步驟2、采用三次樣條函數(shù)描述地質(zhì)界面并對(duì)速度場(chǎng)進(jìn)行平滑處理；
[0017] 幾何地震學(xué)是波動(dòng)地震學(xué)的高頻近似，射線追蹤要求地質(zhì)界面和速度場(chǎng)具有一定 的平滑度，宜采用三次樣條函數(shù)描述上述地質(zhì)界面并對(duì)速度場(chǎng)進(jìn)行一定程度的平滑處理， 使其充分光滑；
[0018] 步驟3、對(duì)上述速度模型進(jìn)行網(wǎng)格化處理及對(duì)網(wǎng)格內(nèi)速度進(jìn)行常速度梯度處理；
[0019] 求取每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的速度梯度，使網(wǎng)格內(nèi)的速度場(chǎng)描述為：
[0020] c (r) = c。+λ · r，這里c0是恒定速度，乂 = vr[c⑴]是速度梯度；
[0021] 步驟4、采用常速度梯度射線追蹤法分別從炮點(diǎn)和每個(gè)檢波點(diǎn)進(jìn)行雙向射線追 蹤；
[0022] 當(dāng)網(wǎng)格或速度梯度滿足：予< 1，相當(dāng)于網(wǎng)格或速度梯度足夠小時(shí)，借助于Taylor 級(jí)數(shù)展開，得到恒定速度梯度場(chǎng)射線追蹤近似公式
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] 式中，r。為射線在每個(gè)單元入口處的坐標(biāo)，c。為單元入口處的速度，η。為入口處的 射線方向，r (s)為射線在單元內(nèi)路徑S處的坐標(biāo)，n (s)為該處的射線方向，t (s)為射線在 單元內(nèi)沿路徑S旅行的傳播時(shí)間；公式（2)，（3)，（4)為常速度梯度射線追蹤的基本公式；
[0027] 采用公式（2)、（3)、（4)求出分別從炮點(diǎn)和每個(gè)檢波點(diǎn)出射的每條射線在上述所 經(jīng)過(guò)單元網(wǎng)格內(nèi)的入口坐標(biāo)r。、出口坐標(biāo)r (s)、射線傳播方向n (s)和最短傳播路徑S及其 傳播時(shí)間t(s);其中，炮點(diǎn)為沿射線的正向追蹤，而檢波點(diǎn)為沿射線的逆向追蹤；
[0028] 步驟5、求取炮點(diǎn)的每條射線與每個(gè)檢波點(diǎn)中的每條射線在成像范圍內(nèi)的交點(diǎn)；
[0029] 步驟6、求取從炮點(diǎn)到每個(gè)檢波點(diǎn)的最短射線路徑；
[0030] 對(duì)上述步驟5中成像范圍內(nèi)的每個(gè)交點(diǎn)，有M條從炮點(diǎn)出發(fā)的射線與某檢波點(diǎn)i 發(fā)出的N條射線相交，從炮點(diǎn)出發(fā)的第k條射線到交點(diǎn)的傳播時(shí)間為Tsk，從檢波點(diǎn)i出 發(fā)的第j條射線到交點(diǎn)的傳播時(shí)間為Tri j，則由下式可求出從炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)i的最小傳播 時(shí)間Ti為：
[0031] Ti= min[Ts k+Tr^], (k = 0,. . . M-l, j = Ο,. . . , N-l) (5)
[0032] 步驟7、根據(jù)每個(gè)檢波器接收到的最小傳播時(shí)間Ti精度誤差，加密射線或網(wǎng)格；
[0033] 根據(jù)snell定律，計(jì)算由上述（5)式求出的從炮點(diǎn)出發(fā)的射線在交點(diǎn)處的反射方 向Ns，并與同樣由（5)式求出的從檢波點(diǎn)出發(fā)的射線方向比較，如果兩者相差太大，說(shuō)明由 炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)出發(fā)的射線不夠多，加密射線，重復(fù)步驟4到7,或者網(wǎng)格密度較低，加密網(wǎng) 格，重復(fù)步驟3到7;
[0034] 步驟8、對(duì)VSP上行P波進(jìn)行成像處理；
[0035] 如反射P波無(wú)法得到成像，說(shuō)明速度場(chǎng)存在誤差，給出地層傾角（或速度）一個(gè)小 的擾動(dòng)（修正項(xiàng)），修正速度模型，繼續(xù)完成步驟2到8的處理，直到成像剖面上同一反射界 面上的反射能量得到聚焦（成像）；
[0036] 步驟9、上行SV波成像過(guò)程；
[0037] 對(duì)VSP上行SV波，由于從炮點(diǎn)到發(fā)射點(diǎn)的傳播為縱波，因此，上述縱波速度模型及 從炮點(diǎn)出發(fā)的縱波射線追蹤不用做任何修改；
[0038] 而橫波速度一是可以根據(jù)零偏VSP分離的下行橫波求取，另外同樣可以在上行SV 波剖面上，根據(jù)上行反射SV波及其與同一界面上的P波的時(shí)差求得；
[0039] 再根據(jù)上述縱波速度模型，用縱波速度換成橫波速度得到橫波速度模型，用橫波 速度模型從檢波點(diǎn)出發(fā)沿射線逆向追蹤；重復(fù)上述步驟5至9,就可得到上行SV波地震成 像；只不過(guò)最終上行SV波成像需要根據(jù)上行P波成像來(lái)判斷其正確與否，如果同一界面上 的上行SV波和上行P波成像到同一位置，說(shuō)明上行SV波得到正確成像，否則修改橫波速度 模型，重復(fù)步驟3到9。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供了一種地震成像的數(shù)據(jù)處理方法，包括：獲 取零偏垂直地震剖面上的縱波初至信息和上行反射波場(chǎng)信息；根據(jù)上述縱波初至信息和上 述上行反射波場(chǎng)信息建立井筒周圍地層的速度模型；以及根據(jù)上述速度模型生成與上述上 行反射波場(chǎng)信息相對(duì)應(yīng)的上行反射波的二維地震圖像。
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