1、RVSPRVSP處理過程處理過程中國海洋大學中國海洋大學隨鉆地震信號處理技術項目組隨鉆地震信號處理技術項目組20102010年年5 5月月 所謂的初至拾取就是指確定隨鉆地震RVSP上每一道不同深度震源激發產生的初至直達波的到達時間。精確拾取的初至時間在這里主要用于： 建立可靠的時深關系； 為排齊，提取子波波形等后面的處理提供可靠的參數； 以較高的精度計算層速度； 為非零井源距資料處理提供依據。 初至拾取是一項很重高的基礎性處理。處理是否成功關鍵在于“精確”。影響初至拾取精度的來源主要分為兩類： 誤差的第一個來源是確定時間起點（即通常爆炸信號所指示的時間）不準引起的； 誤差的第二個來源可能是相鄰

2、界面的反射引起的拾取不準確。 另外在隨鉆地震中，井場強背景噪聲與鉆柱相應的影響也是導致初至拾取時間不準的一個重要原因。圖4-6-40 RVSP記錄初至拾取 常規地震勘探中，我們已經知道，層速度和反射系數一樣也是巖性勘探的一個重要參數。反射系數包含層速度信息，反射系數與巖性相聯系間接地也反映兩相鄰巖層的層速度差與巖性的關系。但是層速度本身也可單獨的、直接的用于研究地層巖性。 利用層速度參數研究地層巖性的主要困難在于提取層速度的精度。一般來說，從地震記錄提取層速度有兩種途徑：一個是運動學的途徑，即先拾取地震波的波至時間，再由波至時間之差計算平均速度（或均方根速度），最后由平均速度之差計算層速度；二

3、是動力學的途徑，即先做振幅處理，再由反射波振幅通過反演求的反射系數，進一步求出波阻抗，最后在已知地層密度的條件下由波阻抗求出層速度。4.6.7.1.2 層速度計算層速度計算由于第二種途徑求層速度，影響地震波振幅的因素眾多，又需要提前知道地層密度，處理的過程比較復雜，所以我們一般采用第一種途徑求取層速度。在隨鉆地震采集中，鉆頭震源位于井中，假設它的鉆進速度不變，又有前面所講，鉆井的進尺與地層傳播速度相比小的多，可以忽略不計，所以認為檢波器記錄期間的鉆頭深度不變。位于地表的檢波器記錄的每道記錄上，觀察由不同深度的震源到達同一個檢波器的地震波旅行時間之差，由此計算層速度。根據對射線路徑的不同假設，計

4、算層速度有不同的公式：() 假設地下地層是水平的，并且從井中鉆頭震源到地表檢波器傳播的射線路徑是垂直的，由此可以直接由旅行時之差計算層速度，即1tvz () 假設地面檢波器偏離井口，從井中鉆頭震源到地表檢波器地震波傳播的射線路徑是傾斜的直射線（這里不考慮射線的彎曲或折射），于是必須做一次傾斜校正，即 () 假設地面檢波器偏離井口，地下地層為水平層狀的，并考慮射線在反射界面上按斯奈爾定律發生的折射，導出沿射線路徑旅行時的積分表達式 利用上述方法計算層速度主要誤差來源包括：1），井下震源即鉆頭深度測定引起的誤差；2），直達波初至旅行時拾取引起的誤差；3），與地震波的傳播效應有關的其他誤差類型。co

5、szvt1/222201()1( )()( )HHdTdzT HvzvHdzv z4.6.7.3 4.6.7.3 波場分離波場分離 隨鉆地震波場分離主要是信噪分離，即剔除干擾波，提取有效波。而隨鉆地震RVSP波場分離不是信噪分離，它主要是分離鉆頭直達波和鉆頭反射波。 隨鉆地震RVSP資料中除包括需要的由井下震源產生的地震波經地層界面反射后到達地表檢波器的一次有效反射波外，還包括多次波和震源產生的地震波直接穿透地層傳播到檢波器的直達波。 由于隨鉆地震采用井下鉆頭沖擊地層破巖產生的振動作為震源信號，在記錄期間鉆頭是在不斷的持續產生振動，這就導致了直達波的延續時間比較長，甚至導致一部分有效反射波被掩

6、蓋在能量很強的直達波之中，無法進行處理。如果采用直接切除直達波的方法，不僅僅是切除了直達波，還切除了被直達波掩蓋下的部分有效的反射波。因此，需要尋找一種方法能夠有效的波場分離方法，既能有效的消除能量強，記錄時間延續長的直達波，又能壓制多次波，分離出一次反射波。 分離VSP記錄中的上行波和下行波主要是依據兩者的視速度不同來實現的。在VSP記錄中，下行波隨著記錄深度增加，旅行時增加，視速度為正號；上行波隨著記錄的深度增加，旅行時減少，時速度為負號。 同理，分離隨鉆地震RVSP資料中直達波、一次反射波和多次反射波也可以利用其視速度不同來實現。在這里，鉆頭震源激發后往上傳播首先經上部地層界面反射后再到

7、達檢波器的多次波和直達波隨著震源深度的增加，旅行時增加，視速度為正號；有效反射波和鉆頭震源激發后往下傳播首先經底部地層界面反射的多次波隨著震源深度的增加，旅行時減少，視速度為負號。 進行隨鉆地震RVSP波場分離的主要方法有：F-K濾波、多道速度濾波、中值濾波等等。對這些方法進行了大量的理論分析與模擬數據試驗之后，發現并中值濾波方法是取得了較好的波場分離效果。 中值濾波用于隨鉆地震RVSP波場分離直達波、一次有效反射波的過程表示如下： 第一步，將隨鉆地震RVSP數據（圖4-6-43（a）按照使鉆頭直達波初至時間校正到相等的原則進行時移，使直達波沿水平方向排齊（圖4-6-43（b）。圖中向下的實線

8、為直達波，粗線表示能量強，向上的虛線表示有效反射波，點線表示能量較弱； 第二步，對圖4-6-43（b）沿固定時間線，亦即沿水平方向做中值濾波，得到圖4-6-43（c）。這時水平排齊的直達波得到增強，用水平的粗線表示，傾斜穿過的有效反射波大大減弱，用向上的點線表示； 第三步，將中值濾波的結果（圖4-6-43（c）按原來的時移時間反向時移，得到圖4-6-43（d）； 第四步，從隨鉆地震RVSP數據圖4-6-43（a）中減去主要是鉆頭直達波的圖4-6-43（d），可以得到圖4-6-43 (e)，它表示已經與鉆頭直達波分離的有效反射波波場。 在分離鉆頭直達波和有效反射波的同時，一部分多次波也會得到分離

9、。由鉆頭震源激發后往上傳播首先經上部地層界面反射后再到達檢波器的多次波會和鉆頭直達波一起被分離出來，留下有效反射波和鉆頭震源激發后往下傳播首先經底部地層界面反射的多次波。 采用中值濾波地方法分離隨鉆地震RVSP資料中的直達波和反射波，為了使其更加有效，分離更加徹底，需要注意以下幾項參數的選擇：1），中值濾波時窗長度的選擇，也就是跨度的選擇，這不僅影響到效率的問題（跨度選擇過寬會導致效率急劇下降，工作量主要浪費在數據重排上），還影響到波場分離的效果；2），初至時間必須仔細的測定，這影響到排齊，如果對這種沒有很好排齊的資料做中值濾波，可能會產生很嚴重的噪聲；3），中值濾波后仍要做帶通濾波，數據經過

10、中值濾波后其輸出在隨機的位置上仍會出現小振幅的須狀峰值，使中值濾波具有某些鋸齒狀的外貌，為了消除這些噪聲，在中值濾波后仍要做帶通濾波。圖4-6-43 中值濾波用于SWDRVSP波場分離的處理過程 圖4-6-44 波場分離后的有效反射波4.6.7.4 反褶積反褶積 反褶積無論在常規地面地震還是VSP、RVSP處理中都是非常重要的一步，同樣，在隨鉆地震RVSP處理中，反褶積也是必不可少的。 反褶積應用于隨鉆地震RVSP資料處理中，主要內容有： 利用鉆頭直達波，計算反褶積因子，對鉆頭直達波做反褶積； 利用鉆頭直達波提取的反褶積因子，對經過波場分離后的有效反射波做反褶積，壓縮相位，壓制剩余的多次波。

11、在常規地面地震反褶積處理中，因為地震子波未知，所以通常利用統計的方法對子波做估計，進行估計性反褶積。多道統計子波反褶積是在地震資料處理中廣泛應用的一種估計行反褶積，但是該方法估計的精度主要取決于假設條件和噪聲水平，因而效果往往不夠理想。而隨鉆地震的鉆頭直達波能量相對較強，可以估計到比較理想的子波。 實際上，利用隨鉆地震資料中的直達波提取子波也是比較困難的，其主要困難在于受到每個相繼地層對能量的混響以及多次波的影響。也就是說，直達波既不是一個脈沖，也不是一個簡單的子波，而是一個有著很長尾巴的復雜波列。為了衰減跟在上行直達波后面的尾巴，得到經過壓縮的新的子波脈沖，從而較好的估計子波，一般需要首先計

12、算自相關，然后作預測反褶積。 利用直達波提取的反褶積算子，除了對隨鉆地震RVSP資料中的有效反射波作反褶積，減少反射波相位，提高隨鉆地震資料的分辨率外，還可以對常規地震記錄做反褶積以消除地面記錄中的混響問題。 需要注意的是，當求出的算子用于隨鉆地震RVSP有效反射波作反褶積時，考慮到波列隨深度的變化而變化，希望每道都用本道求出的反褶積算子作反褶積，因此每一道都應該被選擇求取算子；當求出的算子用于地面地震資料的反褶積，考慮到直達波隨深度變化，希望只用統一的反褶積算子，因此，常選取較好的一段相加，利用求和道計算反褶積算子。 圖4-6-45 反褶積后的有效反射波4.6.7.5 走廊疊加走廊疊加 為了

13、進一步增強一次反射波，壓制多次波，提高信噪比，并且為了隨鉆地震RVSP資料更好的與井旁地面地震剖面對比，需要進行限制的垂直求和處理，也就是走廊疊加。 走廊疊加的處理過程就是在隨鉆RVSP資料經過波場分離和反褶積之后的反射波做靜態時移，然后在靠近初至線附近選取一定寬度的走廊帶進行疊加，從而進一步壓制多次波并提高信噪比。 走廊疊加的輸出是單道資料，可以將其復制數道插入到井旁地面地震剖面中進行直觀的對比。 走廊疊加一般應用于零偏移距資料中進行地層層位的標定。當工區構造復雜特別是地層傾角較大或者存在偏移距的時候，應該先進行傾角時差校正和消除偏移距影響處理。圖4-6-46 走廊疊加輸出的記錄圖 4-6-

14、47 走廊疊加記錄與過井地震剖面的對比 4.6.7.6 隨鉆地震隨鉆地震CDP轉換與疊加轉換與疊加 在隨鉆地震數據采集中，觀測系統的設定可以借鑒逆VSP的觀測系統，按照鉆頭所在井與地表檢波器的水平距離可以分為：偏移距觀測系統和零偏移距觀測系統。 隨鉆地震方法施工時井場噪聲干擾非常強，會導致相對較弱的有效信號完全淹沒在背景噪聲中，信噪比很低，所以在隨鉆地震數據采集中，基本不會采用零偏移距觀測系統。 因此，隨鉆地震數據采集通常采用偏移距觀測系統（圖4-6-48）。從井口往外延伸一定的距離放置檢波器排列接收地震信號，屬于二維觀測。偏移距觀測不僅能夠降低檢波器記錄時受到的井場附近強噪聲干擾，而且最大偏

15、移距還決定了能觀測到的地下反射點離井的最大距離，有利于對遠離井的地下地層內部構造進行成像，拓寬了研究區域。但偏移距隨鉆地震也涉及到了幾個比較復雜的問題：1）反射點的位置不好確定，它隨鉆頭深度和檢波器位置變化而改變；2）速度在橫向上的變化。都會引起處理時的不準確。 圖4-6-48 隨鉆地震非零井源距觀測系統 圖4-6-49 導出常速水平地層隨鉆地震CDP轉換公式的幾何圖形 為了消除偏移距的影響和減少多解性，需要對偏移距隨鉆地震RVSP資料做CDP轉換，將每一個樣值校正到與其對應的反射點位置，即將每個檢波器道集每個記錄時間的樣值從深度時間坐標的空間變換到反射點偏移距雙程垂直時間的空間。 設考慮的是

16、常速地層，根據圖4-6-49的幾何關系可推算出 (4-6-94) AzAxxzAyxtVAzxtVG2)(, )(21,102022220 式中，V為水平地層的平均速度； 為從震源到檢波器的直達旅行時； 為反射波旅行時； 為檢波器偏移距；z為震源深度；A為反射界面深度 的兩倍減去 ； 為反射點坐標。 Gt21ttt0 xyzyx , 由式(4-6-94)可得，平均速度 可由直達波旅行時計算得到；反射點位置是速度V、震源深度Z、和檢波器偏移距 的函數。公式(4-6-94)就是常速水平地層情況下一個點的樣值從 空間轉換到 空間的轉換公式。 V0 x),(tzyx,如果深度y改用雙程垂直時間 代替，

17、則有： (4-6-95)這時， 空間的點將轉換到 空間。TVzAVyT）（ 2),(tzTx, 圖4-6-50 速度隨深度變化的連續介質中導出CDP 轉換公式的幾何圖形 如果考慮速度隨深度線性增加的連續介質： (4-6-96) 式中 為地面附近 的速度， 為速度隨深度的相對變化率，即速度隨深度的變化與 之比。通過分析圖4-6-50的幾何關系可以知道，對于從震源S傳播至檢波器以角度 入射的任意一條射線，通過與直線 交點 的橫坐標 我們可以得到該射線所對應的地下反射點的橫坐標為 ，由已知的速度規律為 的 射線方程 zVzV100V)0( z0V00zz A1x121xxR zVzV10 (4-6-

18、97) 將 代入方程中，可得 (4-6-98) 則，反射點的縱坐標 可以由 代入式(4-6-101)求的，即 (4-6-99) 20220111ctgzctgx0zz 0212020111cos12121ctgzxxRRzRx11cos1212020ctgxzRR 設射線 和 的旅行時分別為 和 ，則地震波從震源S經反射點C到檢波器G的旅行時間為 (4-6-100) 利用旅行時公式 (4-6-101) GAGCGAtGCtGAGCSCGttt 222022020)1 (11)11)(1 (ln1PzVPVPzVt 式中， 為射線參數，可求出 (4-6-102) 對 和 的表達式進行分析，可以知道它們都只是 的函數， 又只是 的函數，因此， 也只是 的函數，顯然已知 ，便可求出 ，從而確定反射點C的坐標 。202022020022022020)1 (11)11)(1 (ln1)1 (11)11)(1 (ln12PzVPVPzVPzVPVPzVtRRSCGRzRx0SCGtRzSCGt0SCGt0RRzx , 上面就是一個點的C