石油大學(xué)VSP技術(shù)講義

第二講

VSP的野外采集技術(shù)一震源二井下檢波器三地面記錄儀器四VSP觀測系統(tǒng)

2、對震源的要求：（1）震源頻帶寬，具有豐富的高頻成分；（2）具有足夠的為測量地下地質(zhì)目標(biāo)層所需的能量；（3）具有良好且穩(wěn)定的震源子波，即震源子波的一致性要好；（4）與震源有關(guān)的干擾盡量少；（5）震源類型、組合方式及各種參數(shù)選取要合理。對震源的要求3、VSP震源類型有以下四種：（1）炸藥震源—采用可重復(fù)性的炸藥震源井：需支架、套管、井壁與套管間固有水泥、小藥包(0.1~0.5kg)、潛水面以下激發(fā)；(如圖)（2）空氣槍、蒸汽槍、水槍震源—用于海洋，操作簡便，但能量較弱，常采用組合或疊加方法；（3）電火花震源—利用在液體中瞬間放電方法產(chǎn)生高溫高壓脈沖；（4）可控震源—節(jié)省人力物力，提高生產(chǎn)效力，是理想的VSP震源。二、井下檢波器1、井下檢波器應(yīng)具條件兩端呈流線型尖端—避免Rayleigh面波；直徑要小—避免井筒波，適應(yīng)性更強(qiáng)；配備可伸張的推靠臂—便于檢波器在井中移動；保證與井壁具有良好的耦合；避免電纜波的產(chǎn)生。耦合形式有弓型彈簧耦合、伸張臂式和推靠式耦合；耦合力來源有液壓型、電動型和機(jī)械型；長度短、重量輕—既達(dá)到同相運(yùn)動又不致于引起外部耦合效應(yīng)；三分量檢波器的分量應(yīng)可標(biāo)定—便于根據(jù)不同目標(biāo)選擇向量分布方式；具有方位測量系統(tǒng)—由于電纜的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致井下檢波器方位的變化，必須用定向系統(tǒng)作標(biāo)定;三分量檢波器應(yīng)具各自的放大系統(tǒng)—設(shè)計有可調(diào)增益的前置放大器，便于接收強(qiáng)弱不均的地震信號；耐高溫高壓—溫度高達(dá)2000C，壓力高達(dá)150MPa；配備井下數(shù)字化系統(tǒng)和多道檢波系統(tǒng)—便于一根纜芯多路傳輸，提高工作效率；具有可靠的連接頭—井下檢波器與電纜間的可靠連接。井下檢波器應(yīng)具條件(2)單面推靠式系列檢波器SWC三分量檢波器—由美國地球資源公司研制，主要指標(biāo)是：直徑98mm,長149.9cm，重54kg,耐溫2000C，耐壓133.4MPa，推靠周期5秒，推靠臂長度30.5cm。從法國CGG公司引進(jìn)的S、S3、H3型井下檢波器具有直徑小、重量輕、易操作等特點(diǎn)；可用于小井徑、大斜度井及全裸眼井的VSP觀測。井下檢波器照片多級三分量VSP井下檢波器—由法國CGG公司和法國石油學(xué)院共同研制，其特點(diǎn)是：多級三分量，同時可記錄12道，配備井下數(shù)字化系統(tǒng)。該檢波器的組成部分包括：井下主接收器、三個三軸向的衛(wèi)星型檢波器的接收器、地面接口儀和指令控制儀。(3)多級三分量VSP井下檢波器液壓式三分量推靠測井檢波器(Geolock-H)—由法國CGG的子公司AMG研制的，主要特點(diǎn)是：與井壁的耦合特別牢固，便于地層參數(shù)的確定；兩支推靠臂依靠液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)張開與閉合。該檢波器的結(jié)構(gòu)是由上端護(hù)罩、測筒與液壓的聯(lián)結(jié)部分、電動馬達(dá)部分、液壓部分、補(bǔ)償部分以及地震測筒等六部分組成。(4)液壓式三分量推靠測井檢波器BA-1300GM3-C,gimballed,hightemp.Single-LevelReceiver(SLR)BA99212ooMulti-LevelReceiver(MLR)1Level(SLR)5Level(MLR)9or13Level(MLR)SampleRate:1/4,1/2,1,2msTemperatureRating:200CPressureRating:20,000psiMax.WirelineLength30,000ft.15&20mInterconnects三、地面記錄儀器1、VSP地面采集儀器應(yīng)具條件適應(yīng)野外作業(yè)，應(yīng)具較高的穩(wěn)定性，既可適應(yīng)嚴(yán)寒酷暑的工作環(huán)境，又可抗顛簸；道數(shù)—純VSP觀測道數(shù)可少些，完成三維VSP或進(jìn)行井中與地面聯(lián)合觀測時道數(shù)應(yīng)盡量多；動態(tài)范圍—20log(Amax/Amin)為分貝數(shù)；分辨率—垂向上可分辨相鄰地層的最小厚度，要求儀器的接收頻帶較寬，采樣率要小；現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)—監(jiān)控采集質(zhì)量，可配備現(xiàn)場處理機(jī)；配有適應(yīng)于不同震源的接口；記錄格式—采用標(biāo)準(zhǔn)的SEG-Y或D記錄格式。地震勘探儀器的記錄過程包括：檢波器、前置放大器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、瞬時浮點(diǎn)二進(jìn)制增益控制的放大器、二次采樣保持器、模擬~數(shù)字轉(zhuǎn)換器、格式編排器、磁記錄器、監(jiān)控回放系統(tǒng)。2、地震勘探儀器的記錄過程PortableRecordingUnitsPurposeBuiltPortableUnitsLandOffshoreAcquisitionSystemSeismicLoggingSystem(SLSIII)UnixBasedAnalogorDigital64Channels16BitA/DConversionRealTimeSEGYBackupBA99212wwTomexportablefieldsystemFMUFMUFMUFMUFieldInterfaceUnitBatteryorThermoelectricGeneratorRigMultiplexUnitShelterBulkheadUnitComputerInterfaceUnitComputerTapeDevicePrinter/PlotterRig

PowerPowerConditionerRecordingUnitPowerShelterPowerFiberOpticIsolationEachFieldMultiplexUnit(FMU)canhandleupto8hydrophonesorgeophonestrings.TomexfieldsystemBA99212xx四、VSP觀測系統(tǒng)1、VSP采集的施工設(shè)計在進(jìn)行VSP采集之前，應(yīng)明確完成的任務(wù)和解決的地質(zhì)問題；利用工作站進(jìn)行射線軌跡的模擬，為此需收集相關(guān)資料，如固井曲線、聲速曲線、井溫、井徑、泥漿比重、地質(zhì)分層等；進(jìn)行井場踏勘，在綜合地質(zhì)任務(wù)、井下與實(shí)際情況的基礎(chǔ)上設(shè)計出理想的觀測系統(tǒng)、排列方位、檢波點(diǎn)距和儀器因素。2、VSP觀測系統(tǒng)類型根據(jù)VSP觀測系統(tǒng)的主要特點(diǎn)可分為以下幾類：

按井源距不同可分為：固定井源距、移動井源距、多變井源距、井間觀測系統(tǒng)；按井下檢波器布設(shè)間距不同分為：等間距、不等間距、大間距觀測系統(tǒng)；按震源、檢波器和井三者空間位置組合關(guān)系分為：零井源距、固定非零井源距、變井源距、井間VSP觀測系統(tǒng)；特殊VSP觀測方法：斜井、淺井、連井VSP觀測系統(tǒng)、地面地下聯(lián)合觀測，多次疊加采集，VSP面積觀測等。(一)零井源距VSP觀測系統(tǒng)激發(fā)點(diǎn)與井口的水平距離小于150米的稱之為零偏移距。所謂的觀測系統(tǒng)是指炮點(diǎn)與接收點(diǎn)的相對位置關(guān)系.每激發(fā)一次井下檢波器由井底向上提升一次，提升間隔應(yīng)滿足：零井源距觀測系統(tǒng)的作用：求取地層速度、進(jìn)行波場分析、制作VSP地震道、預(yù)告未鉆遇層位、聯(lián)結(jié)地面地震、測井曲線及地質(zhì)剖面、為地面地震提供子波、處理與解釋的各種參數(shù)等。(見圖2.3.1)三分量子波檢波器(二)固定非零井源距觀測系統(tǒng)固定非零井源距觀測系統(tǒng)要根據(jù)鉆井或地震資料，初步確定油氣儲層后，為了圈定其分布范圍而設(shè)計的?？筛鶕?jù)預(yù)測模型來確定觀測系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)(如圖)。凡是使用固定井源距觀測系統(tǒng)的都要設(shè)置近場???子波檢波器。(三)變井源距觀測系統(tǒng)變(移動)井源距觀測系統(tǒng)有兩類：(1)地面震源與井下檢波器都在改變的變井源距觀測系統(tǒng)—適應(yīng)于海上觀測，采集時檢波器由下向上，等間隔觀測；震源點(diǎn)每激發(fā)一次由井口向遠(yuǎn)方移動一次(如圖)；(2)移動震源的觀測系統(tǒng)—測井檢波器固定在觀測井的某一深度，而震源則以一定的間距向遠(yuǎn)方(觀測井的一邊或兩邊)移動(如圖)。該觀測系統(tǒng)有利于揭示目的層的細(xì)節(jié)和復(fù)雜地質(zhì)特征。(四)斜井VSP觀測系統(tǒng)斜井VSP觀測系統(tǒng)比直井的復(fù)雜，除了觀測系統(tǒng)設(shè)計和計算處理歸位的難度大外，還要考慮檢波器安置及防止電纜磨損等施工中的具體技術(shù)。(如圖)(五)斜井VSP的三維觀測系統(tǒng)斜井VSP三維觀測系統(tǒng)是指在地面設(shè)置多條震源線，在井中不同位置接收的觀測方式。(如圖)(六)VSP的三維觀測系統(tǒng)VSP的三維觀測系統(tǒng)將震源布在井中，地面布置面積型檢波器排列。這種觀測系統(tǒng)能記錄來自震源到地面檢波器的直達(dá)透射縱波和橫波，便于了解震源與地面之間的地層情況，也可記錄震源以下個界面的反射，用于油田開發(fā)中的注水、注氣以及人工壓裂等動態(tài)監(jiān)視研究，還可用來尋找震源與地面之間有意義的地質(zhì)體。(如圖)

circularwalk-awayfive3-componentsgeophonesdeviatedwell3DVSPacquisitionsurveygeometryseabottomBA99212ccWalkawayVSP

Imagingnear-boreholestructureBA99212bbGeophoneWESTERNATLASWESTERNATLASWESTERNATLASWESTERNATLASSourceRecordingWirelineSourceSourceReverseVSPBA99212ddDownholesourceWESTERNATLASWESTERNATLASRecordingtruckReceiversSeismic-while-drilling(SWD)DrillbitWESTERNATLASWESTERNATLASRecordingReceiversRigsensorOnshore&offshoreTOMEXsurveys:reverseVSPprocessingcross-correlationBA99212ee(七)井間地震觀測系統(tǒng)井間地震觀測系統(tǒng)利用兩口井,一口作為震源井，一口作為檢波器接收井。根據(jù)檢波器和震源的相對變化，可觀測井間地層的變化。井間VSP地震觀測技術(shù)可發(fā)展為油田開發(fā)地震。(如圖)(八)VSP多次覆蓋觀測系統(tǒng)1、用模擬地面地震勘探原理而設(shè)計的多次覆蓋觀測系統(tǒng)—實(shí)現(xiàn)P點(diǎn)的三次VSP覆蓋，必須進(jìn)行三種井源距的觀測，而且要細(xì)心計算。(圖2.3.19)2、固定井源距的三次覆蓋觀測系統(tǒng)—地面激發(fā)一次，井下檢波器則移動一個檢波器測點(diǎn)。(圖2.3.21)第三講

VSP資料的數(shù)字處理一、VSP資料數(shù)字處理概述二、零井源距VSP資料處理流程三、有井源距VSP資料處理流程四、VSP和地面地震以及測井資料的綜合處理一、VSP資料數(shù)字處理概述VSP資料處理一般分為預(yù)處理、常規(guī)處理和特殊處理。預(yù)處理包括解編、相關(guān)、編輯、增益恢復(fù)等。常規(guī)處理包括用于零井源距VSP資料處理的同深度疊加、初至拾取、靜態(tài)時移和排齊、震源子波整形、帶通濾波、振幅處理、分離上行波和下行波、垂直疊加等。特殊處理是指滿足用戶特殊需要的處理或特殊的VSP資料處理。

VSP資料處理流程一般是根據(jù)觀測系統(tǒng)、記錄條件、激發(fā)因素、處理目標(biāo)及地質(zhì)任務(wù)，并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定處理內(nèi)容和安排處理順序。常規(guī)處理應(yīng)提供的處理成果包括：各種波的頻譜分析圖、上行波和下行波波場、走廊疊加后的VSPLOG記錄、各種濾波結(jié)果、反褶積結(jié)果、橋式對比圖等。VSP資料數(shù)字處理概述VSP資料數(shù)字處理概述地震資料數(shù)字處理的主要目的是：(1).增強(qiáng)信號，壓制噪音，提高信噪比；(2).數(shù)據(jù)偏移歸位；(3).從測量數(shù)據(jù)中提取速度、振幅、頻率、極性等特征信息；(4).提供便于解釋人員使用的各種顯示方式。上述目的可歸結(jié)為兩大任務(wù)：(1)、信息增強(qiáng)與處理；(2)、信息分析與提取。二、零井源距VSP資料處理流程1、同深度疊加常用零井源距VSP資料處理流程如圖所示。現(xiàn)對關(guān)鍵處理模塊分別介紹。同深度疊加—在同一檢波器深度上多次激發(fā)，而后疊加。其目的是：增強(qiáng)信號能量；壓制隨機(jī)噪音。???2、初至拾取初至拾取是指確定VSP每一深度的記錄道上初至下行波的起始時間，其主要作用是：(1)建立可靠的時~深關(guān)系;(2)計算高精度的層速度;(3)標(biāo)定聲波測井曲線;(4)提供可靠的后續(xù)處理參數(shù)。影響初至拾取精度的因素包括：(1)確定時間起跳點(diǎn)不準(zhǔn);(2)由于相鄰界面的反射。初至拾取的具體方法：(1)樣值同號個數(shù);(2)信號放大;(3)相關(guān)分析法;(4)相位分析法等。初至拾取示例

相位法自動計算和人機(jī)聯(lián)作交互解釋相結(jié)合的拾取方法，使拾取的初至?xí)r間的誤差小于1毫秒。3、靜態(tài)時移和排齊

排齊就是通過時移將記錄上的同相軸按時間排齊，包括上行波排齊和下行波排齊。上行波到達(dá)檢波器的時間等于上行波從震源經(jīng)過單次或多次反射到達(dá)地表的雙程時間減去從地表到檢波器的單程時間。下行波到達(dá)檢波器的時間等于下行波從向上反射的界面到向下反射的界面(地表或界面)的雙程時間加上從地表到檢波器的單程時間。(1)靜態(tài)時移,每道加下行波初至?xí)r間TG,則上行波將按其從地表到界面的雙程時間排齊；(2)靜態(tài)時移,每道減下行波初至?xí)r間TG,則下行多次波將按其向上和向下反射的兩界面之間的雙程時間排齊，下行直達(dá)波將按零時間排齊。4、震源子波整形

VSP大多數(shù)的處理和解釋都以每個深度道有相同震源子波波形的假設(shè)為基礎(chǔ)，不滿足則影響處理或解釋效果。實(shí)現(xiàn)時通常在震源附近布置一個震源監(jiān)控檢波器，并用它所記錄的波形對每道記錄作震源子波整形濾波。分兩步實(shí)現(xiàn)：（1）利用最小平方法計算反褶積因子；（2）對各深度點(diǎn)的記錄作反褶積運(yùn)算。講算法和實(shí)例。5、頻譜分析和帶通濾波

帶通濾波的目的是壓制隨機(jī)噪音背景和某些相干噪音。帶通濾波的參數(shù)由頻譜分析結(jié)果確定。帶通濾波的實(shí)現(xiàn)步驟：(1)對VSP記錄道進(jìn)行頻譜分析;(2)設(shè)計合適的濾波器;(3)進(jìn)行濾波運(yùn)算:頻率域?yàn)閅(w)=X(w)H(w)；時間域?yàn)閥(t)=x(t)*h(t)。帶通濾波的處理效果見講義80頁的圖2.15。6、振幅處理1）重要性—亮點(diǎn)技術(shù)、幅距分析(AVO)技術(shù)，利用調(diào)諧振幅研究薄層厚度等。2）振幅衰減函數(shù)—影響振幅的因素包括波前擴(kuò)散、透射損失、介質(zhì)的吸收、散射和入射角變化等。其中最嚴(yán)重的屬波前擴(kuò)散，必須作補(bǔ)償。3）振幅補(bǔ)償—在均勻介質(zhì)中的補(bǔ)償因子G(t)=1/D(t)=vt；D(t)=1/R。補(bǔ)償因子也可用g(t)=Atn經(jīng)驗(yàn)公式，A和n使用最小二乘法求取。4）介質(zhì)的吸收補(bǔ)償目前主要使用反Q(品質(zhì)因子)濾波方法。7、分離上行波和下行波分離VSP記錄的上行波和下行波主要依據(jù)兩者的視速度不同；下行波隨記錄深度增加，旅行時增加，視速度為正號；上行波隨記錄深度增加，旅行時減少，視速度為負(fù)號。VSP波場分離的特點(diǎn)主要包括：下行波能量弱，上行波能量強(qiáng)，要求窄帶速度濾波器；不規(guī)則點(diǎn)距給要求規(guī)則采樣的波場分離方法帶來困難；要求參加速度濾波的道數(shù)盡量少。分離上行波和下行波的方法：1）多道速度濾波—視速度濾波上行波和下行波分離方法fKf1f2V=f/k2）F~K濾波—實(shí)現(xiàn)步驟包括：利用二維傅立葉變換把時間~空間域的記錄變換到頻率~波數(shù)域，此時下行波在正半平面，波數(shù)維正，上行波在負(fù)半平面，波數(shù)維負(fù)；作濾波處理，正半平面的數(shù)據(jù)乘以小數(shù)，如0.001，使下行波衰減約60分貝，負(fù)半平面的上行波不受影響；對濾波結(jié)果作二維傅立葉逆變換回到時間~空間域，衰減了下行波，增強(qiáng)了上行波。上行波和下行波分離方法3）~p域?yàn)V波—由于上、下行波視速度符號相反，即時距圖中斜率相反，在~p域內(nèi)(和p分別是(z,t)平面中t=+pz的截距和斜率)它們分別成像于上半平面和下半平面，并且對于z~t域內(nèi)的直線同相軸，能量可聚焦到一點(diǎn)。如果選擇~p平面中的一部分稱為窗(如平面上部或下部)，作逆Radon變換，就可使上行波和下行波分別重建,達(dá)到波場分離的目的。

~p法的優(yōu)點(diǎn)見講義91頁，例子見92頁。上行波和下行波分離方法4）中值濾波—它是一種非線性濾波，假設(shè)有一個數(shù)據(jù)序列Xi，I=1，2，···，m，如果中值濾波的時窗長度為n，則第j點(diǎn)的中值濾波過程是：取以第j點(diǎn)為中心的n個樣值作為輸入；對這n個樣按數(shù)值大小順序重排；取重排后n個數(shù)據(jù)中心位置的樣值作為該點(diǎn)的濾波輸出。一般n取為奇數(shù)。上行波和下行波分離方法中值濾波分離波場的步驟

1、將初始VSP資料按下行波沿垂直方向排齊；見講義圖2.402、將排齊后的數(shù)據(jù)沿固定時間，即沿垂直方向作中值濾波，使垂直排齊的下行波能量得到加強(qiáng)，而傾斜的上行波相對削弱；3、將中值濾波后的結(jié)果按原來的時移時間作反向時移，得到只是下行波的波場；4、從初始VSP資料中減去下行波波場，得到上行波波場。5）最佳組合濾波—另一種速度濾波方法。設(shè)最佳組合濾波的組合道數(shù)為N，即每次N道組合，而后逐次向下滑動，直至所有道處理完。實(shí)現(xiàn)步驟和處理結(jié)果見98頁。上行波和下行波分離方法8、反褶積反褶積的主要內(nèi)容：1）利用下行波計算反褶積算子，對下行波列作反褶積；2）利用下行波計算反褶積算子，對上行波列作反褶積；3）利用VSP資料提取的反褶積算子，對地面地震資料作反褶積。反褶積的基本概念在地震勘探中，震源產(chǎn)生一個尖銳的脈沖，由于地層介質(zhì)具有濾波作用，稱為大地濾波器，因此由震源發(fā)出的尖脈沖經(jīng)大地濾波器作用后，變成一個具有一定時間延續(xù)的波形b(t)，稱之為地震子波，此時的地震記錄x(t)是反射系數(shù)R(t)與地震子波b(t)的褶積。為了提高地震記錄的分辨率，需要設(shè)計一個反濾波因子，對地震記錄作反褶積，使之變成反射系數(shù)。（見示意圖）。講述反褶積的數(shù)學(xué)原理地震子波的求取方法地震子波的求取方法：1）直接觀測法2）自相關(guān)法3）多項式求根法4）對數(shù)分解法反褶積方法1）最小平方法反褶積—把地震記錄中的子波壓縮為尖脈沖；2）預(yù)測反褶積—根據(jù)地震記錄一次反射波和干擾的信息預(yù)測出純干擾部分，再從實(shí)際記錄中減去純干擾部分，得到消除干擾后的一次反射信號。(講預(yù)測反褶積的數(shù)學(xué)原理)3）同態(tài)反褶積—通過對地震記錄的頻譜取對數(shù)，把地震子波和反射系數(shù)分離開來，原則上可同時求取地震子波和反射系數(shù)，達(dá)到反褶積目的。VSP資料的反褶積

1、下行波列反褶積的實(shí)現(xiàn)過程：1）計算VSP記錄的自相關(guān)2）作預(yù)測反褶積目的是改善整個下行波記錄的外貌，消除長周期的多次波。

2、下行波提取的算子對上行波作反褶積；

3、由VSP資料提取的算子對地面地震資料進(jìn)行反褶積處理。，其實(shí)現(xiàn)步驟見講義103頁9、垂直求和或疊加垂直求和處理的目的是：增強(qiáng)上行波能量，衰減下行波能量，提高信噪比；更好地與井旁地震剖面對比。垂直求和處理的各種做法：局部垂直疊加和時間加權(quán)的垂直疊加—相當(dāng)于地面地震中的混波，先將經(jīng)過上行波和下行波波場分離及反褶積處理后的資料排齊，再按下式疊加：累積求和—按如下公式求和：

式中SJ(t)為深度點(diǎn)J的累積求和輸出；Si(t)為深度點(diǎn)I的信號輸入；AJ(t)用于補(bǔ)償累積求和中同相軸數(shù)目的函數(shù),平衡輸出的幅度。垂直求和或疊加垂直求和—先排齊上行波，再將所有道的數(shù)據(jù)按等時間線相加在一起，得到單個輸出道。限制的垂直求和—即為走廊疊加。為使垂直求和的VSP資料只含有上行一次反射波，把VSP剖面用一條線分割開來，圖左下方的區(qū)域主要是一次波，而圖的右上方區(qū)域含有大量的多次波。切除分割線右上部分的資料，只對分割線左下部分的資料作垂直求和，就得到走廊疊加結(jié)果。垂直求和或疊加三、有井源距VSP資料處理流程1、地下反射點(diǎn)的分布

給定震源偏移距和井下檢波器深度，并且已知地下模型，則通過射線追蹤可確定地下反射點(diǎn)的分布?？煽吹诫S著界面埋深的增加,反射點(diǎn)非線性地從井柱離開,最后趨于震源和井之間的中線位置。如果界面傾斜，構(gòu)造復(fù)雜，則反射點(diǎn)的分布更復(fù)雜；位于井底以下的部分存在一個盲區(qū)；震源和檢波器同時移動，且保持震源總位于接收點(diǎn)正上方，此時反射點(diǎn)軌跡是互相平行的一系列過檢波點(diǎn)的直線；如圖2.63~2.70。2、VSPCDP疊加為了消除偏移距的影響和減少多解性，應(yīng)將每一樣點(diǎn)校正到與其對應(yīng)的反射點(diǎn)位置，這相當(dāng)于作一次變換，即將每個深度道每個記錄的樣值從深度~時間坐標(biāo)的空間(z,t)變換到反射點(diǎn)偏移距~反射點(diǎn)深度或雙程垂直時的坐標(biāo)空間(x,y)或(x,T)。其中從t到T相當(dāng)于地面地震的正常時差校正。（推導(dǎo)一個樣點(diǎn)的轉(zhuǎn)換公式。）VSPCDP疊加(ｚ,ｔ)樣點(diǎn)對應(yīng)反射點(diǎn)位置(x,y)是速度V、檢波器深度z和震源偏移距x0的函數(shù)，平均速度可由直達(dá)波旅行時計算。轉(zhuǎn)換公式為：

從(z,t)空間轉(zhuǎn)換到(x,T)的公式為：

連續(xù)使用一個點(diǎn)的轉(zhuǎn)換公式，可以將整個VSP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到(x,y)或(x,T)空間。(見圖2.73)VSPCDP疊加從上面的討論中可看到：由于反射點(diǎn)軌跡線彎曲,轉(zhuǎn)換后波形將受到拉伸或壓縮而發(fā)生畸變。圖2.74為轉(zhuǎn)換后的多道記錄，清楚的顯示了主要反射同相軸，但數(shù)據(jù)點(diǎn)的密度很不均勻。為此要做VSPCDP疊加，其基本原理是：假設(shè)變換的結(jié)果是(x,T)空間，對此網(wǎng)格化，T方向取采樣間隔t；如果(z,t)空間的多個樣點(diǎn)經(jīng)轉(zhuǎn)換后落入某個CDP，組成CDP樣集，疊加之作為該CDP點(diǎn)的疊加結(jié)果；每個CDP點(diǎn)樣集都這樣疊加，就得到VSPCDP疊加剖面。3、偏移處理VSPCDP疊加類似于地面地震的水平疊加，都是以水平地層的模型假設(shè)為前提，當(dāng)傾角較大時，成像構(gòu)造發(fā)生畸變，作偏移處理可使構(gòu)造正確成像。VSPCDP疊加后成圖的界面，水平界面已正確成像，傾斜界面的成像位置向界面的下傾方向移動，只有與井相交的位置是準(zhǔn)確的，利用這一特點(diǎn)可對偏移作控制。偏移處理方法1、射線追蹤方法—已知地質(zhì)模型和速度剖面，利用射線追蹤方法確定(z,t)域內(nèi)每一樣值對應(yīng)的雙程垂直旅行時和CDP點(diǎn)偏移距。2、人機(jī)交互制作地層模型的疊代方法—先根據(jù)測井資料或地面地震資料建立一個初始模型，而后利用射線追蹤方法作VSPCDP轉(zhuǎn)換，根據(jù)原來記錄上同相軸的波至?xí)r間和模型射線追蹤所求的波至?xí)r間間的差異，對模型作修改，反復(fù)這一過程，直到二者滿意地一致為止。上述方法都是以單道為基礎(chǔ)的，不是真正意義上的多道偏移?；诓▌臃匠痰钠品椒ɑ诓▌臃匠痰钠品椒ㄓ糜赩SP資料必須克服下列的特殊困難：

穿過VSP檢波器排列的垂向速度剖面變化劇烈，因而使偏移算子的設(shè)計和應(yīng)用復(fù)雜化；VSP的震源和檢波器不重合，也不在一條線上，因而偏移處理需要同時考慮入射波場和反射波場；VSP資料數(shù)據(jù)量少，利用統(tǒng)計效應(yīng)有困難。目前主要使用克希霍夫積分法。實(shí)現(xiàn)分兩步：先將假設(shè)波場從地表向下延拓到檢波器所在的深度，再進(jìn)行偏移成像。（處理實(shí)例）4、三分量VSP資料的處理水平分量定向方法：1、矢端曲線和能量準(zhǔn)則—順序地從兩水平分量取一對樣值(xi,yi)，將這些樣值繪制在x~y坐標(biāo)中，連成曲線，就得到矢端曲線。偏振角可據(jù)能量準(zhǔn)則解析求出，能量達(dá)到最大的方位角即位偏振角。2、能量加權(quán)的瞬時方位直方圖—根據(jù)落在哪一方位的點(diǎn)子最多，確定那個方位為偏振角方位。三分量VSP資料波場分離三分量VSP資料波場分離，先在三維空間通過最小平方回歸方法確定縱波的偏振方向，而后將三分量VSP資料分別投影到P波，SV波，SH波的方向，即實(shí)現(xiàn)了波場分離。P、S波與VSP聯(lián)合解釋四、VSP、地面地震和測井資料的綜合處理VSP、地面地震和測井資料的各自特點(diǎn)歸納為：VSP與地面地震資料除觀測位置、觀測系統(tǒng)不同外，其它機(jī)理十分類似；地面地震和測井資料差異比較大，例如：激發(fā)頻率相差頗大；分辨率相差甚遠(yuǎn)；波及介質(zhì)空間相差甚遠(yuǎn)；波的類型不同；數(shù)據(jù)量相差甚遠(yuǎn)。三種資料各具優(yōu)缺點(diǎn)，綜合處理的目的就是互相取長補(bǔ)短，更加真實(shí)地揭示地下地質(zhì)情況。三種資料綜合處理

橋式對比圖—地面地震剖面與垂直地震剖面道連接起來，垂直地震剖面與鉆井地質(zhì)柱狀圖的連接，還可以將各種測井曲線、速度、層速度等資料以同樣的比例尺繪制在一起，以便解釋綜合地下地質(zhì)現(xiàn)象。綜合顯示的方式有多種多樣。（見314頁圖4.13至圖4.18）第四講VSP資料的解釋與應(yīng)用一、提高地面地震資料的解釋精度二、研究井孔附近的構(gòu)造細(xì)節(jié)三、研究井周圍的地層巖性變化四、VSP資料的應(yīng)用五、VSP解釋系統(tǒng)一、提高地震資料的解釋精度

利用VSP資料改善或提高地面地震資料的解釋精度主要體現(xiàn)在下列諸方面：1、識別地面地震剖面上的多次波—利用VSP剖面上多次波同相軸的主要特征(如:多次波同相軸與相應(yīng)的一次波同相軸大致平行,但旅行時要大些;層間多次波的同相軸與一次下行波同相軸不相交;多次波同相軸終止的深度位置指示形成多次波的來源)識別出的多次波，通過連井地震剖面，即可識別地面地震剖面上的多次波。提高地震資料的分辨率

2、提高地面地震資料的分辨率—利用VSP下行波可提取單純的地震子波和較理想的反褶積算子，利用這種反褶積算子對地面地震資料作反褶積處理，可衰減多次波，壓縮子波波形，進(jìn)而提高地面地震資料的垂向分辨率?？煽繉?shí)現(xiàn)地震層位標(biāo)定3、可靠地識別地震反射層的地質(zhì)層位—利用高分辨率和高精度的VSP資料，可很好地建立井中地質(zhì)界面和地震反射之間的可靠聯(lián)系，解釋人員對下述問題可作出解答：與地質(zhì)界面相對應(yīng)的是波峰還是波谷，反射波對應(yīng)的是巖性分界面還是地質(zhì)時代分界面，提供準(zhǔn)確的時深關(guān)系；地震反射振幅的強(qiáng)弱與巖性、物性差異的關(guān)系；合成地震記錄與井旁地震記錄不對應(yīng)的原因。標(biāo)定地震地質(zhì)層位地質(zhì)層位標(biāo)定的深度誤差小于10米。通過橋梁連接方式將地震與地質(zhì)、測井資料聯(lián)系起來，可用于綜合對比分析。合成地震記錄與VSP的比較合成地震記錄與VSP比較誰更可信？答案是VSP記錄!因?yàn)?

(1)VSP是實(shí)際測量的地震記錄,而合成地震記錄是借用測井資料換算所得,因此VSP更精確;(2)VSP測量反映井周圍一級菲涅爾帶內(nèi)即地震子波半波長范圍內(nèi)的地下橫向變化,而合成記錄只反映緊靠井壁的地層情況;(3)VSP可測量到井孔淺部,而淺部是形成多次波的主要部位,缺少淺部資料對分辨地面地震資料中的一次反射波和多次波及識別形成一次反射波的地質(zhì)層位發(fā)生困難。查清地面資料品質(zhì)差的原因利用VSP資料可幫助分析地面地震資料得不到良好反射的原因，為改善地面地震資料觀測指明方向。這是因?yàn)閂SP觀測在介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行，所得的波場信息反映了介質(zhì)內(nèi)部性質(zhì)的變化。提供處理和解釋的相關(guān)參數(shù)為地面地震資料的處理和解釋提供的相關(guān)參數(shù)包括：(1)根據(jù)下行直達(dá)波初至換算的時~深關(guān)系曲線，進(jìn)而可計算平均速度和層速度；(2)根據(jù)下行直達(dá)波可提取可靠的地震子波和反褶積算子;(3)對VSP資料作頻譜分析,可獲取濾波參數(shù);(4)利用VSP資料可估計地層的吸收衰減參數(shù);(5)利用VSP的多波多分量資料可估計地層的各向異性參數(shù)等。平均速度曲線二、研究井孔附近的構(gòu)造細(xì)節(jié)1、垂直分辨率2、水平分辨率3、利用VSP資料確定井旁小斷層4、利用VSP資料解釋特殊地質(zhì)體5、利用VSP資料求界面的傾角6、綜合利用直井和斜井VSP資料查明井旁構(gòu)造細(xì)節(jié)1、垂直分辨率地震勘探的分辨率包括垂直分辨率和水平分辨率。垂直分辨率是指地震記錄沿垂直方向可分辨的兩相鄰地層間的最小厚度；水平分辨率是指地震剖面沿水平方向可分辨的兩相鄰地質(zhì)體間的最小寬度。地震記錄的垂直分辨率取決于地震脈沖的延續(xù)時間、波長、波形等，而波長又與速度和頻率有關(guān)，地震勘探中影響波速和頻率的因素很多，如巖性、流體性質(zhì)、地質(zhì)年代、構(gòu)造復(fù)雜程度，界面埋深、介質(zhì)對能量的吸收等。2、水平分辨率

水平分辨率通常用一級菲涅爾帶的半徑來度量，對反射波法地震勘探來說，第一菲涅爾帶內(nèi)的任意繞射點(diǎn)發(fā)出的子波與菲涅爾帶中心點(diǎn)發(fā)出的子波在觀測點(diǎn)是互相加強(qiáng)的，距離第一菲涅爾帶的相鄰地質(zhì)體在地震剖面上不能分辨。理論推導(dǎo)可知，VSP第一菲涅爾帶半徑小于地面觀測相應(yīng)的第一菲涅爾帶半徑，所以VSP的水平分辨率高于地面地震的。3、利用VSP資料確定井旁小斷層地面地震的三維觀測，通常取道間距為50米，而VSP觀測時，井下檢波點(diǎn)間距一般比較小，如20米，經(jīng)VSPCDP變換后，間距為10米，這就大大提高了水平分辨率，有可能分辨井旁小斷層。如講義330頁圖4.31所示。4、利用VSP資料解釋特殊地質(zhì)體利用VSP的優(yōu)越性可對地面地震剖面上疑難現(xiàn)象作出準(zhǔn)確可靠的解釋。例一：講義332頁圖4.34，利用VSP資料識別礁塊下面的基底灰?guī)r。例二：講義333頁圖4.35和334頁圖4.36、圖4.37，利用VSP資料解釋不整合面?；妆焙Ｓ吞铮喝Χú徽厦嬉韵沦_系砂巖邊界5、利用VSP資料求界面的傾角在簡單的情況下，可用解析法或圖解法確定地層的傾角。hi為觀測深度，H為激發(fā)點(diǎn)到界面的法線深度，l為井源距，是地層傾角，V是平均速度。6、綜合利用直井和斜井VSP資料查明井旁構(gòu)造細(xì)節(jié)斜井VSP的最大特點(diǎn)是井下檢波器在垂直和水平兩個方向移動，垂直方向移動類似于直井，用于識別和分離上行波和下行波波場，水平方向移動增加勘探地下界面橫向覆蓋的范圍。利用直井和斜井VSP資料可研究所圈定范圍內(nèi)的地質(zhì)細(xì)節(jié)。海上鉆井平臺就屬這種情況。講義342頁給出一個例子。三、研究井周圍的地層巖性變化利用VSP資料可能提取的地震波運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)信息包括：旅行時、傳播方向、振幅、頻率、相位、極性、偏振等。這些信息反映了巖層的波阻抗、反射系數(shù)、衰減、層速度、泊松比、各向異性等地球物理特征。根據(jù)巖層的地球物理特征可推斷巖層的巖石成分、巖相、孔隙度、流體成分、裂縫發(fā)育程度、過壓帶等，從而為勘探非構(gòu)造油藏，直接找油找氣，以及為油藏工程和油田開發(fā)等服務(wù)。提取高精度地震信息VSP資料提取的地震信息比地面地震的精度高得多，這是因?yàn)椋?1)VSP資料比常規(guī)地震資料有更高的信噪比，更高的分辨率和更大的穿透深度；(2)VSP便于通過井孔進(jìn)行三分量觀測，有利于矢量場的矢量觀測和分析；(3)VSP資料可分別利用上下行波場、縱橫波、轉(zhuǎn)換波等。地震屬性的研究方向是：地震屬性的精確提取；地震屬性于地質(zhì)信息的相關(guān)性。地震屬性與巖性關(guān)系反映地層巖性的地震屬性參數(shù)包括：振幅、反射系數(shù)、透射系數(shù)、衰減系數(shù)(估計方法有:譜比值方法、Q測井、波形特征分析方法等)、層速度。四、VSP資料的應(yīng)用1、鉆頭前方目的層和地層巖性的預(yù)測2、利用井筒波探測地下裂縫3、二次采油過程監(jiān)測1、鉆頭前方目的層預(yù)測利用VSP資料預(yù)測鉆頭前方目的層的主要步驟：(1)波場分離，分別獲取上行波和下行波波場；(2)對上、下行波波場進(jìn)行預(yù)測反褶積，消除多次波；(3)綜合顯示上、下行波場，利用兩個波場同相軸相交點(diǎn)確定鉆頭前方目的層的埋藏深度。預(yù)測鉆頭前方地層巖性預(yù)測鉆頭前方地層巖性所采用的方法是對VSP資料進(jìn)行波阻抗反演，利用波阻抗與巖性的關(guān)系實(shí)現(xiàn)巖性預(yù)測。工作步驟是：(1)對VSP資料作球面擴(kuò)散補(bǔ)償；(2)作波場分離；(3)通過下行波求取的反褶積算子衰減上行波波場中的多次波；(4)垂直求和得疊加道；(5)用疊加道進(jìn)行波阻抗反演。2、利用井筒波探測地下裂縫如圖4.95所示，當(dāng)震源發(fā)出的縱波沿法線入射到裂縫帶上時，裂縫帶發(fā)生形變，裂縫中的流體發(fā)生移動，當(dāng)流體脈沖由裂縫注入到井內(nèi)時，在井與裂縫相交處引起井內(nèi)流體擾動，形成沿井內(nèi)流體柱同時向上和向下傳播的井筒波。因此考證井筒波發(fā)源地的位置可