專利名稱：利用垂直地震剖面和微測井進行地震信號補償方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測井進行地震信號補償方法，特別是利用VSP和微測井等信息分析近地表低、降速帶地震信號的衰減規(guī)律，并對該區(qū)信號進行補償以提高地震信號分辨率的有效方法。
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)傳播時會發(fā)生吸收、散射等衰減，地震子波不斷變形增長，尤其是地震子波在近地表傳播時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。
由于近地表衰減嚴重，導致接收到的地震資料干擾嚴重、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，須對地震信號進行補償以恢復地震信號。
目前對地震信號補償?shù)募夹g(shù)較多。文章“董世學等，檢波器—地表耦合系統(tǒng)對地震記錄的影響，地球物理學報，2001，44(增刊)161～169”中利用特殊耦合檢波器接收地震信號，拓寬了地震信號頻帶，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償?shù)姆碤濾波方法，地球物理學報，2003，46(2)229～233?！毖芯炕贔utterman模型的反Q濾波方法，補償了地震信號的頻散與振幅。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，初至波信噪比相對較高。國家發(fā)明專利(申請?zhí)?00510049341.9)“利用特殊耦合檢波器進行地震數(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匹配濾波技術(shù)”提出了一種利用特殊耦合檢波實現(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)無論是在疊前還是在疊后其能量和頻率都得到加強，提高了地震信號的分辨率。國家發(fā)明專利(專利公開號CN1673775A)“利用地震微測井進行地震信號高頻補償方法”和文章“田鋼等，利用微測井資料補償?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井直達波信號求出不同厚度沙漠地區(qū)沙層的吸收補償反濾波器來補償?shù)卣饠?shù)據(jù)的高頻成分；這種微測井采用“井中激發(fā)、地表接收”，在地表接收時，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反射波極強，投射波極弱，透射波從井壁內(nèi)側(cè)到達地表檢波點處還會有一定的衰減，這樣到達檢波點處的有效波就更弱了。一般而言，微測井與VSP相比較而言，微測井的初至波比VSP的初至波干擾更嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用VSP和微測井進行地震信號補償?shù)姆椒ā?br> 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是由于VSP微測井/雙井微測井橫穿遭受風化作用的低、降速帶，在VSP微測井信號/雙井微測井信號中比地表接收到的地震信號將包含更多的高頻信號。通過分析在雙井微測井中不同深度的地震信號衰減情況，可以以此為依據(jù)對地表接收的地震信號進行恢復。
下面介紹利用微測井信號對地震信號進行補償?shù)脑聿襟E1在鉆VSP微測井單深井(可用生產(chǎn)井代替)和雙井微測井(在構(gòu)造復雜地帶)，通過地震震源在地表激發(fā)，在VSP微測井或雙井微測井深度分別為d1米、d2米、.......、dN米(N為整數(shù)，N≥3)處獲得地震接收信號；對地震信號按照下行波、上行波、PS波等進行劃分，假設xi(t)表示下行波在深度為di米時所接收到的地震信號的振幅，其中i＝1、2、....、N。此時，xi(t)即為該深度時所接收到的直達波。設xN(t)表示下行波在低、降速帶以下，深度為dN米時所接收到的高速層地震信號的振幅。
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)、...疊加提高直達波xn(t)的信噪比；此處對井中地震記錄進行靜校正是指將x0(t)與xN(t)之間的初至時間差去掉。
步驟3建立井中微測井地震在近地表傳播的數(shù)學物理方程，計算出補償濾波器函數(shù)。
把近地表低、降速帶看成一個信號傳輸系統(tǒng)，信號從深度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)也表示地震信號從深度di米到dj米處的衰減程度；那么，對于深度為dj米處所接收到的信號xj(t)可表示為xj(t)＝xi(t)*hj(t) i＝1，.......，Nj＝1，.......，N i≠j(1)對(1)式進行傅氏變換有Xj(f)＝Xi(f)×Hj(f) (2)對于系統(tǒng)函數(shù)的逆算子Gj=Hj-1={gi(t)},]]>稱為補償濾波器函數(shù)，該參數(shù)可用于補償信號的衰減。有xi(t)＝xj(t)*gj(t)(3)對(3)式進行傅氏變換有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用補償濾波器函數(shù)和微測井周圍的地面地震記錄作疊積運算補償?shù)卣鹦盘枴?br> 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域和頻域信號，yj(f)、Yj(f)為近地表衰減的地震波經(jīng)過補償后獲得的時域和頻域信號。注意，對于補償濾波器函數(shù)的選擇一定要根據(jù)該地面地震記錄觀測點低、降速帶的厚度dj確定。微測井周圍是指微測井附近幾百米到幾十公里的范圍內(nèi)，一般是指與微測井處地面高程和巖性變化都不大的區(qū)域。
步驟5對求得的地震記錄進行信號處理及解釋。
本發(fā)明就是利用地震波在近地表中傳播衰減的規(guī)律，對地面接收到的衰減的地震波進行補償，恢復到相當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，從而實現(xiàn)提高地震分辨率的目的。
具體實施例方式把低、降速帶看成一個信號傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的傳輸函數(shù)反映了不同深度、不同巖性地震信號的衰減情況。本發(fā)明對不同深度得到的VSP或者雙井微測井記錄進行保留初至波的編輯處理，得到不同深度地震信號頻率和幅度的變化情況；其初至波的幅度和波長的變化可以用來估計在該低、降速帶中在該深度時頻率成分的變化情況，獲得系統(tǒng)傳輸函數(shù)。由此，對于不同深度初至波的濾波器響應，可根據(jù)時域信號或者頻域信號計算出補償濾波器函數(shù)，由此可補償?shù)孛娼邮盏降牡卣鹦盘柕乃p，實現(xiàn)對低降速帶地震信號的恢復。


圖1是說明地震微VSP測井示意圖。VSP微測井方法原理與常規(guī)井中激發(fā)微測井原理一樣，都是利用直達波在地層中的傳播規(guī)律，通過改變檢波器觀測深度，獲取不同的初至時間，根據(jù)深度換算成垂直時間，擬合時深曲線得到分層的速度和厚度。VSP微測井工藝，可以在地震生產(chǎn)激發(fā)井中進行而不影響生產(chǎn)井使用，可以大面積應用和推廣。
圖2是雙井微測井原理圖。雙井微測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，則應適當?shù)丶哟?井之間的距離，以保證2井間的原始地層不會被破壞。一口井內(nèi)布設激發(fā)點，另一口井布設檢波器。另外，在激發(fā)井井口附近布設地面檢波器，地面和地下接收用的檢波器型號相同，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井電纜上的指定位置，一次性下入井中，山深至淺逐點激發(fā)。井中激發(fā)點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態(tài)范圍等，激發(fā)點的間距過大會造成控制點數(shù)減少甚至丟層，反之，冗余的采樣會造成浪費。接收井井下檢波器深度和最深的激發(fā)點從相同。地面檢波器采集的信號主要是地震波的初至，挑選初至無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、降速帶地震信號衰減補償濾波器的框圖。
圖4為本發(fā)明專利方法獲得一般地段低、降速帶地震信號衰減補償?shù)目驁D。通過雙井微測井獲得特定地段低、降速帶不同深度地震信號衰減規(guī)律，利用生產(chǎn)炮井做VSP微測井獲得整個工區(qū)不同低、降速帶地震信號的衰減規(guī)律，由于生產(chǎn)炮井一般比較淺，對超過激發(fā)井深處的地震信號衰減規(guī)律則通過雙井微測井獲得的規(guī)律與之比較獲得，因此，將雙井微測井信號和VSP信號聯(lián)合使用可獲得整個低、降速帶不同地段、不同深度的地震信號衰減規(guī)律和地震信號補償濾波器，最終可以恢復出沒有經(jīng)過低、降速帶衰減的地震信號，該地震信號無疑有更高的頻率和信噪比，以此恢復后的地震信號進行地震信號處理可提高地震信號的分辨率，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井進行地震信號補償方法，其特征在于包括如下步驟步驟1利用雙井微測井曲線獲得特定地段的地震信號下行波；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)、…疊加提高直達波xn(t)的信噪比；此處對井中地震記錄進行靜校正是指將x0(t)與xN(t)之間的初至時間差去掉。步驟3計算特定地段的地震信號初至波在不同深度時幅度和頻率的變化情況，建立井中微測井地震在近地表傳播的數(shù)學物理方程，計算出補償濾波器函數(shù)。步驟4利用VSP信號獲得不同地段地震信號的初至波；步驟5由VSP信號的初至波確定不同地段的地震信號補償濾波器函數(shù)；步驟6將不同地段的地震信號衰減恢復濾波器函數(shù)與特定地段地震信號衰減恢復濾波器函數(shù)進行比較，獲得整個觀察區(qū)域的地震信號補償濾波器函數(shù)；步驟7用補償濾波器函數(shù)和所有觀察區(qū)的地面地震記錄作疊積運算補償?shù)卣鹦盘?，消除低、降速帶地震信號衰減。
2.如權(quán)利要求1所說，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測井進行地震信號補償方法，其特征在于對于地質(zhì)情況比較單一的地區(qū)直接采用步驟4、5、7就可以對低、降速帶地震信號進行補償。
3.如權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所說，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測井對地震信號進行補償?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，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測井對地震信號進行補償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谠摲椒ㄖ胁襟E1和步驟4所采用的地震信號可以是單井微測井中獲得的近地表垂直地震記錄，也可以是雙井微測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，一種利用垂直地震剖面(VSP)和微測井對地震信號進行補償?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地震記錄，也可以是檢波點地震記錄靜校正結(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)和微測井對低、降速帶近地表地震信號進行恢復的方法，該方法把近地表低、降速帶看成一個信號傳輸系統(tǒng)，通過雙井微測井信號可獲得地震信號在不同深度或者不同時間在低、降速帶內(nèi)進行傳輸時的傳輸函數(shù)，從而獲得對地表接收到的衰減了的地震信號進行恢復的補償濾波器函數(shù)；同時，通過不同地段接收的不同深度的VSP信號可獲得并推廣得到低、降速帶不同深度或者不同時間的傳輸函數(shù)和補償濾波器函數(shù)。由此，恢復出低、降速帶不同地段接收到的地震信號，達到了提高地震信號分辨率目的，為巖性地震勘探提供了有利的工具。該法對于所有地表為低、降速帶的地區(qū)均適用。
文檔編號G01V1/40GK101046516SQ20071002773
公開日2007年10月3日 申請日期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 申請人:羅仁澤