VSP的资料处理

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1、VSP 的资料处理的资料处理地震资料处理的目的归结为下列四点 （1） 、增强信号，压制噪声，提高信噪比； （2） 、数据归位（偏移） ； （3） 、从测量数据中提取速度、振幅、频率、极性、等特性； （4） 、使成果资料便于解释人员容易理解的方式进行显示。 这四点也可以归结为两大类： （1） 、信息增强处理； （2） 、信息分析与提取。 信息的形式既包括数据也包括图像。 VSP 资料的处理，除了上述一般原则外，还有其本身的一些特点：（1）在 VSP 资料 中我们主要用上行波，但是在原始的 VSP 资料中，上行波很弱，它被较强的下行波所掩盖 而模糊不清，必须经过处理，才能分离出上行波。 （2）我们

2、也要利用下行波初至，希望从 中提取简单理想的子波和精确地计算时深曲线关系，但是震源子波一般延续较长，并且 波形往往又逐道变化，因此必须对引起这些变化的各种原因进行补偿（处理） ；（3）我们 期望从 VSP 资料得出比地面常规地震剖面更精确，或从常规地震剖面难以得出的频谱、振 幅、层速度、波阻抗曲线、衰减、传递函数等易于与岩性相互关联的动力学信息，而这些 也要通过更先进的处理才能有效地提取出来。第一节第一节 VSP 资料处理流程资料处理流程总的说来，VSP 资料处理的项目大致可以分为三类。第一类，预备处理。包括解编、 相关、编辑、增益恢复等。第二类，常规处理。包括主要用于零偏移距 VSP 资料处

3、理的同 深度叠加、初至拾取、静态时移和排齐、震源子波整形、带通滤波、振幅处理、分离上行 波和下行波、反褶积，垂直叠加等。第三类，其他处理。包括偏移距 VSP 资料处理，斜井 VSP、移动震源 VSP、三分量 VSP 资料处理。 因为每口井的记录条件和激发条件变化很大，希望达成的目的也不同，所以每一组 VSP 资料都有其单独的特点。因此，不同的资料就要求不同的处理内容和不同的处理顺序。第二节第二节 常规处理常规处理1、 同深度叠加同深度叠加 同深度叠加类似于常规地震勘探中的垂直叠加，即对每一井下观测深度，重复激发 5 到 30 次，每次独立地记录，而后将这些多次记录的起始时间对齐并相加。 同深度

4、叠加的目的： （1）增强信号能量； （2）压制随机噪声。 增强信号能量实质上是要提高信噪比。当噪声背景可看成不相关的白噪声时，同深度叠加使信噪比大约提高倍，J 为参加叠加的次数。同深度叠加可以消除随机干扰，但不j能压制相干干扰反而会使相干干扰增强。 影响同深度叠加效果的因素包括： （1）每道子波特性是否相同； （2）是否有相干噪声存在；（3）起始时间是否排齐（震源的一致性） 在实际操作时，对于多次激发的各道记录，要从新选择或编辑，子波特性变化大的道 不参加叠加。为了将时间排齐（特别是非地面震源） ，要作静校正。参加叠加的次数由实验 结果确定，这取决于所用的震源和记录深度。能量增强（或信噪比提高

5、）和次数增加之间 不是线形关系，次数达到某一个值后，信噪比基本上不在随 J 增加而增加。 2、 初至拾取初至拾取 所谓初至拾取指的是确定 VSP 每一深度的记录道上初至下行波的起始时间。精确拾取 初至的时间主要用于： （1）建立可靠的时深关系； （2）以较高的精度计算层速度； （3）对声波测井曲线进行标定； （4）为排齐、提取子波波形等后面的处理提供可靠的参数。 影响初至拾取的误差主要因素： （1）确定时间起点（即通常“爆炸”信号所指示的时刻）不准引起的。 （2）可能是由于相邻界面的反射，而不是由于拾取方法本身。 如能提出单纯的下行初至波，则拾取的精度可能明显很高，但是分离往往先要利用初 至时

6、间，将上行波或下行波排齐。 为了提高初至拾取的精度，我们长采用下列方法： （1）选取一道较好的记录，与各道进行互相关，然后进行拾取； （2）拾取之前，先进行带通滤波。 除此之外，为了可靠的确定时深关系，计算层速度，并为了更好的与声波测井记录 相联系，在离开明显界面的某些距离上，选择一些点，对声波测井曲线进行标定。 3、 静态时移和排齐静态时移和排齐 所谓排齐，就是通过时移将记录上的同相轴按时间排齐。对于 VSP 记录有两类排齐， 一类是下行波排齐，一类是上行波排齐，两者是分别进行的。对于水平界面情况下零偏移 距 VSP 观测，排齐主要通过静态时移实现。A=BC A：上行波到达检波器的时间 B：

7、上行波从震源经过单次或多次反射到地表时间的双程时间 C：从地表到检波器的单程时间X=F+C X：下行波到达检波器的时间 F：下行波从向上反射的界面到向下反射的界面的双程时间 C：从地表到检波器的单程时间 根据这两组公式： （1）如果静态时移，每道加下行波初至时间，则上行波将按其从地表到界面的双程时 间排齐。 （2）如果静态时移，每道减下行波初至时间，则下行多次波将按其向上和向下反射的 两界面之间的双程时间排齐，下行直达波将按零时间排齐。 排齐处理的质量影响后面几项重要的处理，例如，垂直叠加（混波） 、走廊叠加，上行 波和下行波分离、提取子波波形等。 影响排齐效果的因素包括： （1）初至拾取的精

8、度； （2）实际地层与假设是水平界面零偏移距观测的模型的符合程度（对于非水平界面或者对于非零偏移距观测，需要通过动校正，而不是静态时移，才能将同相轴排齐） ； （3） “非地表地震” （例如浅坑或浅井中激发）深度变化引起的误差是否已作了可靠的 炮点静校正； （4） “爆炸”信号因“爆炸”延迟和其他随机因素引起的误差是否已作了额外的补偿。 （影响初至拾取精度）如果以炮点 1 为参考点对其他炮点作静校正，则炮点 i 到检波器的直达波旅行时为Ti=vdihl22)( Ti：炮点 i 到检波器的直达波旅行时； L：井源距； H：井中检波器深度； di：炮点深度； v：炮点和井下检波器之间介质的平均速度

9、。则校正公式为：当 HL 和 Hdi 时，有 T （1）vd当 L=0 时， 有 T= （2）vd（1）式在检波器位于浅处时使用， （2）式在检波器位于深处时使用。 4 4、 震源子波整形震源子波整形 VSP 大多数的处理和解释都以每个深度道有相同震源子波波形的假设基础。例如，多 道速度滤波处理模型中，假设前提是相邻记录道的有效波形相同，只是到达时间不同。如 果震源波形变化，使条件不成立，则速度滤波后的资料质量将会变坏。 解决这一问题的办法是在震源附近布置一震源监控检波器，并利用监控检波器记录的 波形，对每一道记录作震源子波整形滤波（也称震源子波整形反褶积） 。处理过程主要分两 步： （1）选

10、择某一监控检波器记录的震源子波为标准子波，其它各深度道监控检波器记录 的各个震源子波作为输入（原始子波，每次只输入一道） ，用最小平方法求出每一道的子波 整形的滤波算子（反褶积算子） ； （2）用求出的反褶积算子，对相应深度井下检波器的原始记录作反褶积，求出该深度 道经过子波整形的记录。 应该说明，如果某道求不出合适的子波整形滤波算子，则应考虑此道是否要切除。 影响子波整形效果主要有两个参数：一是滤波因子长度，一是滤波延迟。这些道一般 要利用所有道的样值通过反复试验来确定。 5、 频谱分析和带通滤波频谱分析和带通滤波 带通滤波的目的是压制随机噪声背景和某些相干噪声。 为了根据有用信号、相干噪声

11、和随机噪声的频率选择滤波的通带，先要进行频谱分析。 如果相干噪声的频带全部或部分在有用信号的频带之外，滤波的效果比较明显。如果相干 噪声的频带在有效信号频带范围之内，设计只让信号频带通过滤波器，信噪比也会有部分 改善。 6、 振幅处理振幅处理 1） 、重要性振幅是用的最多的一种地震波动力学参数，在有利的条件下，根据精确恢复的地震波 振幅变化有可能估计地层岩性以及岩石孔隙中的流体成分。最近几年， “亮点”技术的发展 等。 2） 、振幅衰减 引起地震子波振幅变化的因素有很多，主要包括：波前扩散、投射损失、散射、吸收 和震源接受器的方向性等。在所有这些因素中，与地下岩性关系较少的波前集合扩散对 地震

12、波振幅的影响远超过其他因素影响的总和。因此，利用振幅参数，首先要补偿集合扩 散造成的振幅损失。 在固结程度较好的岩层中，压缩波和切变波的均方根速度和旅行时有下面的近似的关 系式： Tc (Zg)=0.5Ts (Zg)Zg：是检波点的深度Tc：压缩波的旅行时Ts：切变波的旅行时 压缩波和切变波振幅衰减之间的关系：Dc =)(GZ)(2GS OSOCZDVV和波前传播时地层序列顶层的速度。OCVOSV均方根速度和传播时间确定方法有两种： （1）利用声测井资料确定井中任意深度的均方根速度和单程传播时间，该声速测井资 料已用地震测井资料校准； （2）利用 VSP 资料，通过初至拾取确定单程传播时间和计

13、算均方根速度。 应该说明，计算曲线和实测曲线两者总趋势的差别是因为实测定中还包含有投射损失、 吸收、散射和其他非波前扩散引起的能量的损失。局部的异常可能是由于套管和地层耦合 不良造成的。 根据 VSP 下行波实际估算振幅的方法有：第一个压缩波的波谷；第一个压缩波的波峰 峰值；均方根振幅等。 3） 、振幅补偿 确定振幅衰减函数之后，可用其逆G(T)=1/D(T)作为增益函数来对球面扩散引起的振幅衰减作补偿或校正，恢复 VSP 的“真”振幅。 实际作振幅恢复处理时，VSP 于常规地震剖面相比有些不同，其主要差别在于：VSP 初至下行波的记录时间是单程的，上行反射波记录时间是单程时间和双程时间之间的

14、某个 时间；地面地震剖面记录总是双程时间。F(t)=G（T） ， 当 0T0TF(t)=2GG() 当T 20TT0T0TmaxT上式表示下行直达波的增益恢复，下式表示上行反射波的增益恢复。4） 、最小二乘法经验函数g(T)=A 作增益恢复 nT用最小二乘法确定 A、n 的过程与常规地震剖面相同，即根据一系列振幅-时间数据对， 作最小平方曲线拟合，数据来源是 VSP 下行直达波的资料。 5） 、干扰 VSP 资料中最主要的是近地表交混回响和井筒波。交混回响振幅随时间衰减的速率与直 达波和反射波的速率不同，井筒波振幅基本上不随时间衰减。 6） 、振幅处理和子波整形的关系 振幅处理时，利用经过子波

15、整形的 VSP 资料一般比未经过子波整形的 VSP 资料效果好， 因此反过来，振幅分析也可以检验子波整形的效果。 7 7、 分离上行波和下行波分离上行波和下行波 分离 VSP 记录的上行波和下行波主要依据两者的视速度不同。在 VSP 中，下行波随着 记录深度的增加，旅行时增加，视速度为正号；上行波随着记录深度增加，旅行时间减少， 视速度为负号。 VSP 波场分离的特点主要包括： （1）下行波能量很强，上行波能量很弱。为了从方向已充分确定的下行波中，将被掩 盖的微弱的上行波恢复出来，要求速度滤波器在非常窄的速度带宽内，具有极为有效的抑 制能力； （2）空间采样点受井内条件的限制，点距往往不规则，

16、这给要求规则采样的一些波场 分离方法的使用带来困难； （3）实际操作中，希望参加速度滤波的道数尽可能少，一方面因为道数多时，传播信 号的特性容易发生变化，另外一方面因为受成本和施工条件的限制。 总的说来，已出现的用于分离 VSP 上行波和下行波场的方法主要有：垂直叠加、多道 速度滤波、F-K 滤波、p 域滤波、中值滤波、最佳组合滤波、最小二乘滤波等。 1） 、多道速度滤波 多道速度滤波可能遇到的一个问题是波形随时间变化，以及上行波和下行波信噪比不 同对滤波效果的影响。可能碰到的另一个问题是为了避免假频，要求很密的空间采样间隔。2） 、频率-波数域滤波 分离 VSP 的上行波和下行波也可以转换到频率-波数域中进行，并且可能有两个明显的 优点： （1）当采样合适时，频率-波数域中的上行波和下行波将自动分离，互不重叠，下行 波位于正波数平面，上行波位于负波数平面，因此有可能更容易地衰减下行波而不压制上 行波。 （2）利用快