CN107664770B - 垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法。所述垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法根据估算的反射波轨迹和反射时间计算出时变的偏振角，然后对地震记录逐道、逐点进行矢量合成，从而将上行纵波和转换波分别合成至两个不同的分量上，进而有利进一步波场分离。本发明的技术效果包括：能够有效地将上行纵波和转换波分别合成至两个不同的分量上，从而有助于进一步波场分离，为VSP反射波数据成像奠定基础。

Description

垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法

技术领域

本发明属于井中地震勘探技术领域，具体来讲，涉及一种垂直地震剖面 勘探技术中的垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法。

背景技术

一般来讲，在井中地震勘探领域，垂直地震剖面(简称为VSP)勘探方 法在地表附近激发地震波而在井下接收地震波响应，可同时观测到上行波和 下行波，具有相对优势。VSP数据的矢量合成主要是通过把地震波场投影到 某种特定波型(如直达纵波、上行反射波和转换波波场)的偏振方向上来实 现波场分离。

然而，VSP上行波的偏振方向随地震波传播时间而变，而目前大多数矢 量合成方法是用某个固定的偏振角对整个地震道进行矢量合成，往往不能取 得最佳合成效果，有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种能够更合理的处理垂直地震剖面 数据的方法。

为解决现有技术中的上述问题中的至少一项，本发明的一方面提供了一 种垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法。所述垂直地震剖面数据逐点矢量合 成方法根据估算的反射波轨迹和反射时间计算出时变的偏振角，然后对地震 记录逐道和逐点进行矢量合成，从而将上行纵波和转换波分别合成至两个不 同的分量上，进而有利进一步波场分离。

本发明的另一方面提供了一种垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法。所 述方法包括以下步骤：A、根据式1，获得多个深度上的反射波射线长度L_ij， 式1为：i＝1,2,3,…,N，j＝1,2,3,…,M， 其中，H_j＝z_i+(j-1)d，表示估计的反射深度，d为深度上的增量且可取 任意正数，单位为米，M为数量，N为地震波接收点数，z_s表示炮点S的纵 坐标，x_s表示炮点S的横坐标；B、根据式2，由地震波的初至时间获得地震 波速度V_i，式2为：i＝1,2,3,…,N，其中，FBT_i表示第i个接收点所对应地震波的初至时间；C、根据式3获得反射波到达各 接收位置的反射时间T_ij，式3为：i＝1,2,3,…N；j＝1,2,3,…,M；D、 根据式4获得反射波到达各接收位置的偏振角θ′_ij，式4为： i＝1,2,3,…N；j＝1,2,3,…,M；E、根据反射 时间T_ij和偏振角θ′_ij按式5作线性插值和外推，得到各接收点偏振角随时间 变化的连续函数θ_i(t)，是5为：

i＝1,2,3,…N；j＝1,2,3,…,M，其中，t表示地震波的传播时间；F、按式 6对水平分量和垂直分量进行逐点矢量合成，式6为：

G、 输出最后的计算结果A(t)和B(t)，即分别为矢量合成得到的地震波径向和切 向分量。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够有效地将上行纵波和转 换波分别合成至两个不同的分量上，从而有助于进一步波场分离，为VSP反 射波数据成像奠定基础。

附图说明

图1示出了垂直地震剖面(VSP)观测方式和地层结构的示意图。

图2示出了垂直地震剖面(VSP)垂直分量和水平分量记录。

图3示出了垂直地震剖面(VSP)逐点矢量合成后的径向分量和切向分 量记录。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的垂直地震剖面 (VSP)数据逐点矢量合成方法。

总体来讲，本发明的垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法根据估算的反 射波轨迹和反射时间计算时变的偏振角，由此对地震记录逐道、逐点进行矢 量合成，从而能够将上行纵波和转换波分别合成至两个不同的分量上。

图1示出了垂直地震剖面观测方式和地层结构的示意图。图2示出了垂 直地震剖面垂直分量和水平分量记录。图3示出了垂直地震剖面逐点矢量合 成后的径向分量和切向分量记录。

如图1至3所示，在本发明的一个示例性实施例中，垂直地震剖面数据 逐点矢量合成方法通过以下步骤来实现。

1)如图1，设激发地震波的位置为炮点S，其二维坐标为(x_s,z_s)，沿钻井 井轨迹有N个地震波接收点，这些接收点从上到下按从小到大的顺序依次记 为R1,R2,R3,...,RN，相应的接收点坐标记为(0,z1),(0,z2),(0,z3),...,(0,zN)， 各接收点所接收到的N道地震波水平分量依次为x1(t),x2(t),x 3(t),...,xN(t)， 各接收点所接收到的N道地震波垂直分量依次为z1(t),z2(t),z 3(t),...,z N(t)。 t表示地震波的传播时间。设地下有多个水平地层，从上到下按从小到大的顺 序从1开始依次编号，地层底界面纵坐标从上到下依次对应接收点的纵坐标 z1,z2,z 3,...,z N,zN+1,z N+2,z N+3,...。

2)根据以下(1)式，按虚反射原理获得(例如，估计获得)多个深度上的 反射波射线长度L_ij。

i＝1,2,3,…,N；j＝1,2,3,…,M(1)

其中，H_j＝z_i+(j-1)d，表示估计的反射深度；d为深度上的增量， 单位为米，在应用中d可取任意正数，例如100；M为数量，M值按实际需 要选择，一般取M值使得M和d的积大于或等于目标层的估计深度；N为 地震波接收点数，也即所接收地震波的道数；z_s、x_s分别表示炮点S的纵、横 坐标。

3)根据以下(2)式，由地震波的初至时间获得(例如，估计获得)地震波 速度V_i。

其中，FBT_i表示第i个接收点所对应地震波的初至时间，即地震波波形 起跳的时间，其值从地震记录中读取。

4)根据以下(3)式，根据虚反射原理获得(例如，估算获得)反射波到达 各接收位置的反射时间T_ij。

5)根据以下(4)式，根据虚反射原理获得(例如，估算获得)反射波到达 各接收位置的偏振角θ′_ij。

6)根据反射时间T_ij和偏振角θ′_ij按以下(5)式作线性插值和外推，得 到各接收点偏振角随时间变化的连续函数θ_i(t)。

其中，t表示地震波的传播时间。

这里，步骤6中的“外推”可具体指由已知点的偏振角计算各接收点的 偏振角，可依据公式6进行外推。

7)按以下(6)式对水平分量和垂直分量进行逐点矢量合成。

8)输出最后的计算结果A(t)和B(t)，即分别为矢量合成得到的地震波径 向和切向分量。

如图2所示，井中观测到的VSP地震记录包括垂直(a)和水平(b)两个分量， 共有两个炮点。如图3所示，其为利用本发明的VSP数据逐点矢量合成方法 做逐点矢量合成得到的径向(a)和切向(b)两个分量的地震记录。图2和图3中 的横坐标均为每炮的接收道编号。

将图2和图3进行对比，可以看出，图2中有交点的上行纵波和反射波 同相轴分别被分离到图3中径向(a)和切向(b)两个分量上，从而实现了本发明 的目的。这说明本发明的VSP数据逐点矢量合成方法能够有效地将上行纵波 和转换波分别合成至两个不同的分量上，从而有助于进一步波场分离，为VSP 反射波数据成像奠定基础。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通 技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述 实施例进行各种修改。

Claims (2)

1.一种垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法，其特征在于，所述垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法包括以下步骤：

A、根据式1，获得多个深度上的反射波射线长度L_ij，

式1为：

其中，H_j＝z_i+(j-1)d，表示估计的反射深度，d为深度上的增量且可取任意正数，单位为米，M为数量，N为地震波接收点数，z_s表示炮点S的纵坐标，x_s表示炮点S的横坐标，z_i表示接收点的纵坐标；

B、根据式2，由地震波的初至时间获得地震波速度V_i，

式2为：

其中，FBT_i表示第i个接收点所对应地震波的初至时间；

C、根据式3获得反射波到达各接收位置的反射时间T_ij，

式3为：

D、根据式4获得反射波到达各接收位置的偏振角θ′_ij，

式4为：

E、根据反射时间T_ij和偏振角θ′_ij按式5作线性插值和外推，得到各接收点偏振角随时间变化的连续函数θ_i(t)，

式5为：

其中，t表示地震波的传播时间；

F、按式6对水平分量和垂直分量进行逐点矢量合成，

式6为：

G、输出最后的计算结果A(t)和B(t)，即分别为矢量合成得到的地震波径向和切向分量。

2.根据权利要求1所述的垂直地震剖面数据逐点矢量合成方法，其特征在于，所述步骤A中选取的M值能使得M与d的积大于或等于目标层的估计深度。