如何消除近地表对地震波场造成的影响是高分辨率反射地震勘探需要解决的核心问题之一。复杂的近地表地震-地质条件不但会严重影响采集参数的选择,而且会引起地震波能量被强烈吸收和衰减,并导致严重的静校正问题,获得精细的近地表结构特征及准确的参数模型是解决这些问题的关键。概述了近地表基本地质特征及其对地震波场的影响,回顾了近地表结构调查的方法和手段,系统总结了当前近地表地震波能量吸收衰减与Q补偿、速度反演与近地表结构参数建模的研究现状,深入分析了目前近地表结构参数获取及建模存在的问题和面临的挑战,针对日趋复杂的近地表地震地质条件和地震资料“三高”处理要求的不断提高,指出未来仍然需要在近地表地震波场传播规律及能量吸收衰减机理、联合反演、全波形反演、反射资料中的面波成像等方面进行持续深入的研究,以期获得精度更高的近地表结构及参数模型,使近地表对地震波场造成的不利影响得到有效控制。
提高波动方程有限差分数值模拟的精度和效率对于地震勘探有着重要意义。基于频散关系保持的思想,利用最小平方法和拉格朗日乘数法,对二阶导数的五对角紧致有限差分格式进行了差分系数优化,并对优化前后的模拟精度、频散关系及稳定性条件进行了分析和对比。研究结果表明,对于同样的差分精度,优化格式具有更小的截断误差和更低的数值频散以及更高的计算精度,适用于更粗的空间网格。对简单的均匀介质模型和复杂的Marmousi模型进行了声波方程数值模拟,结果表明,2N阶优化格式在压制数值频散方面优于2N阶原格式,也优于2N+2阶原格式,这意味着在对同一模型进行数值模拟时,可以使用更大的空间步长和更少的计算节点,从而减少计算内存和时间,提高计算效率。
完全匹配层(perfectly matched layer,PML)边界条件是消除人工边界虚假反射的经典方法之一,但不易在时域有限元方法中实现,尤其是求解二阶弹性波方程。为此,详细推导了PML在时域有限元法求解二阶位移弹性波方程中的加载过程,得到了含PML的有限元控制方程;通过数值算例,讨论了PML衰减参数中理论反射系数对PML吸收效果的影响以及在PML吸收层最外层加载狄利克雷边界条件对PML数值稳定性的影响。数值模拟结果表明:当PML吸收层厚度一定时,理论反射系数越小,PML吸收效果越好;当PML吸收层厚度为半个最大主波长时,理论反射系数小于(等于)10-5,PML吸收效果最优;虽然在PML吸收层的最外层加载狄利克雷边界条件可增强PML的数值稳定性,但对处于自由表面上的PML吸收层最外层部分,不可加载狄利克雷边界条件,否则会产生严重的虚假反射。
地面微地震数据信噪比很低,严重影响了初至拾取的精度及反演结果的可靠性。为此,对基于改进的完备总体经验模态分解(ICEEMD)的去噪方法与初至检测方法进行了研究,首先利用ICEEMD将非平稳信号分解为一系列相对平稳的固有模态函数,然后提出了一种自适应间隔阈值去除固有模态中噪声成分的方法,最后将去噪后的分量相加重构去噪后的信号。应用Hilbert变换计算每个分量的振幅,然后计算持续能量比,利用给定的阈值找到局部最大值,计算得到高能量的地震信号的到达时间。理论模型数据及实际微地震资料的处理结果表明,去噪后数据的信噪比得到了改进,相对于传统的空间域滤波与变换域阈值去噪,该去噪方法具有显著的优势及较好的应用价值,与Hilbert变换结合的初至检测方法可以有效地检测微地震信号初至。
基于波动方程的自由表面多次波和层间多次波压制时,自适应匹配相减方法的选取是关键的环节。L2范数自适应匹配相减方法适用于多次波强而有效波弱的情况,L1范数自适应匹配相减方法则适用于多次波弱而有效波强的情况,L2范数自适应匹配相减方法的运算速度明显较L1范数自适应匹配相减方法更快。自适应加权混合L1/L2范数匹配相减方法需要构建联合L1范数和L2范数的目标函数,再根据地震数据中有效波与多次波的能量比自适应地调整目标函数中L1范数和L2范数所占权值。该方法充分利用了L1范数和L2范数压制多次波时对地震数据不同的要求,既不需要L2范数自适应匹配相减方法的有效信号与噪声正交的假设,又克服了L1范数自适应匹配相减方法运算效率较低的缺点,在保证压制效果的同时提高了计算效率。多层水平层状模型及SEG/EAGE Pluto模型的测试结果表明,相较于常规方法,该方法明显提升了多次波的压制效果。
稀疏脉冲反褶积方法对提高地震资料分辨率有着重要作用,迭代阈值收缩算法(ISTA)是其核心算法,首先利用地震数据提取子波,再利用ISTA求解反射系数。当地震子波提取不准确时,反褶积效果不理想。为此,在ISTA基础上,结合循环神经网络(RNN)中反向传播(BPTT)的思想,研究形成了一种类RNN的改进ISTA稀疏脉冲反褶积方法。该算法首先使用常规手段从实际地震数据中提取地震子波,构建反褶积的子波字典;然后将构建的地震子波字典作为已知的初始条件,结合ISTA求取的反射系数;再根据BPTT算法思想,将求取的反射系数与子波褶积并与实际数据进行比较,反向修改地震子波;最终,经过多次迭代修改获得合理的地震子波字典,并利用该地震子波字典求解实际地震数据的反射系数序列。为验证算法的有效性,采用不同信噪比的理论地震记录,给定存在较大误差的初始子波,进行了反褶积计算。采用传统的ISTA和类RNN的改进ISTA进行对比处理,结果表明,改进ISTA具有较好的抗噪能力和子波自适应能力,可使实测地震资料的有效频带拓展约1.5倍,能够较好地适应实际地震资料的反褶积处理。
在保持地震资料信噪比和振幅相对关系不变的前提下,进一步提高地震资料的分辨率一直是地震资料处理与解释人员研究的热点。在对陆上宽频采集的实际叠后地震资料频谱特征进行分析的基础上,研究了连续小波域自适应地震资料频谱拓展方法,讨论了方法的实现步骤,给出了高、低频基准频率的选取原则及频率拓展范围的计算方法。将该方法应用于准噶尔盆地两个不同工区三维宽频采集的叠前时间偏移数据,对比分析了方法应用前后目的层附近的过井线成像剖面及相应的多道归一化平均振幅谱,结果表明:该方法能明显拓展宽频采集的三维叠后地震资料高频有效信息,使得地震反射接触关系更加清楚、断裂特征得到改善、砂层组的空间展布变得清晰,有利于识别圈闭边界。同时,该方法能够很好地保持低频有效信息和较高的信噪比。
希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)作为一种时频分析方法,在含有间断信号的信号中或存在噪声干扰的信号中进行经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)时会产生模态混叠效应,为得到更准确的原始信号分析结果,精确重构原始信号,以自适应噪声的总体集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition of adaptive noise,CEEMDAN)代替EMD并与希尔伯特变换(Hilbert transform,HT)相结合,构建了一种适应于非线性非平稳信号的高分辨率时频分析方法。采用该方法对模拟信号和实际资料进行了时频分析处理,并与传统的时频分析方法的处理结果进行了对比分析,结果表明基于CEEMDAN的时频分析方法在保证重构信号准确性和稳定性的前提下,可精确地重构原始信号,并获得精确的频谱,从而具有更高的时间和频率分辨率,它既是一种地震资料精细解释的有力工具,也为后续的含油气检测提供了有力的支撑。
碳酸盐岩储层预测是困扰业界多年的难题。结合滨里海盆地东缘B区块宽频带采集处理的地震资料,运用宽频带储层预测方法,开展了碳酸盐岩叠前储层预测研究。首先对研究区已钻井资料进行岩石物理分析,优选出储层敏感参数,然后细分宽频带地震数据,研究每一段频率成分对岩性的响应,确定地震信息与测井信息复合的低频模型;在此基础上,应用叠前弹性参数反演预测储层含油气性空间分布规律,同时利用井震联合协同模拟定性半定量预测薄储层物性,结合综合研究成果,最终确定有利储层发育带,部署预探井位,并获得了高产油气流。研究表明,宽频地震数据能够大幅度提高储层识别精度,特别是低频地震信息的应用有效改善了储层横向识别能力,降低了储层预测中的多解性,从而证实了宽频地震数据储层预测技术的可靠性和实用性,为碳酸盐岩储层预测提供了有效的预测手段。
针对水力压裂井中监测方法易监测到不对称压裂裂缝及影响压裂评价的问题,提出不对称压裂裂缝解释方法。该方法利用微地震属性与储层的相关性,以表征储层特征的三维地震数据作为中间桥梁,综合区域地质认识,研究了储层对微地震事件空间分布的影响,分析不对称压裂裂缝形成原因,总结微地震事件分布规律,准确评价压裂改造效果,提高储层地质认识,验证地震、地质研究成果,指导油气开发;并从微地震事件震级、b值、压裂施工曲线、监测距离等角度验证分析结果,提高解释的可信度。辽河探区两个应用实例表明,对最大、最小水平主应力差较小的均匀储层,各段压裂裂缝走向大体一致,微地震事件发散,压裂波及宽度大,震级变化范围小;与主应力方向平行或近于平行的天然裂隙或断层可起到压裂诱导作用,促使压裂裂缝优先沿天然裂缝或断层发育,微地震事件集中分布,震级变化范围大。研究结果表明:为提高监测效果,应选择距离合适的监测井,或采用多井监测,避免因监测条件造成不对称压裂裂缝假象;如果监测距离在有效范围内,及时从储层角度查找不对称压裂裂缝形成原因,以指导压裂施工。
针对鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗区块盒1段致密低渗辫状河沉积砂体,通过直井+水平井联合河道构型分析,明确了不同级次河道构型单元的厚度、长度等几何特征参数,并利用基于空间相对分辨率的地震层序切片刻画了盒1段复杂辫状河道的横向及纵向变化,进而将七级河道构型分析结果作为分频切片参数优选及预测效果有效性评价的主要依据。在此基础上,利用水平井连续测井资料,建立单期辫状河沉积微相所对应的有效分频切片值域分布范围,实现对单心滩的半定量识别,可有效降低直井单点验证的多解性,对于水平井精细化部署具有重要意义。
哥伦比亚Llanos盆地D区块砂体较为发育,高产井均表现为亮点地震响应特征。新部署的D1井和D2井地震响应均为亮点,D1井钻遇大套砂岩且高产,D2井无砂岩钻遇且无油气发现,因此迫切需要开展油气检测研究,解决亮点储层含油气问题。针对这一问题,首先利用AVO背景趋势校正处理方法,获得了相对保幅的叠前CRP道集,不仅拓宽了叠前道集大入射角频谱,保留了储层更多含油气信息,而且使地震道集与井旁正演道集背景趋势一致,确保了AVO属性与实钻井结果具有可解释性,为后期AVO属性分析奠定了数据基础;其次开展薄层AVO正演模拟,分析了调谐厚度对AVO属性的影响;最后结合流体替换和正演分析,优选AVO敏感属性P×G进行储层含油气检测。实际资料处理结果表明,该方法预测的含油气性与实钻井结果吻合度高,依据预测结果部署的D3井获得了高产油气。
准噶尔盆地巨厚沙漠区地表沙丘起伏剧烈,低降速带巨厚,对地震波能量吸收衰减严重,地震资料采集激发接收困难,静校正处理问题突出。针对以上难点,开展了基于超深微测井的巨厚沙漠区表层特征调查分析,采用子波和Q值辅助分层方法,对近地表进行了准确分层,获得了准噶尔盆地巨厚沙漠区近地表特征新认识。在此基础上将地震波激发岩性由原来的降速层干沙层改为低速层湿沙层,通过理论和野外试验结合,优选了最佳多浅井组合激发方式及参数;通过检波器埋深试验,确定了20~40cm浅地表潮湿沙层埋置检波器的接收方式;对层析核函数进行剖析,推导出菲涅尔层析敏感核函数,形成了菲涅尔体层析反演高精度静校正技术;采用粘弹波动方程波场延拓近地表吸收衰减补偿技术,消除了巨厚沙漠区近地表吸收衰减的影响。在准噶尔盆地CH1J东、D2J北等多个区块的三维地震勘探中,上述技术的应用提高了地震资料的信噪比,提高了处理剖面的成像精度。
剩余油的探测需要利用套管井条件下的电阻率测井曲线。为此,用线圈电流的导通和关断激发电磁场,这些电磁场以低频为主,集肤深度大,能够穿过套管进入地层,并在地层中激发涡流,涡流激发的磁场能够再次穿过套管在接收线圈上产生响应。测量不同源距的瞬态电磁响应波形,将同一源距相邻两个深度点测量的波形相减去掉无用信号,获得的波形反映了地层的电导率。取其峰值得到测井曲线,该曲线在套管节箍处幅度很大,随深度变化的形状与同源距的Doll几何因子在半径比较小时随深度变化的形状相似。将同源距的Doll几何因子在径向上压缩、纵向上拉伸到与实际测量的曲线形状一致,压缩拉伸后的Doll几何因子即为套管井的几何因子,套管的高电导率和磁导率对响应的影响被归并到几何因子中。这为分析套管井瞬变电磁测井的纵向和径向特征,获得不同纵向分辨率和探测深度的测井曲线提供了基础。
苏公网安备 32011502010797号
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