VSP的資料處理

1、VSP的資料處理地震資料處理的目的歸結為下列四點(1)、增強信號，壓制噪聲，提高信噪比；(2)、數(shù)據(jù)歸位(偏移)；(3)、從測量數(shù)據(jù)中提取速度、振幅、頻率、極性、等特性；(4)、使成果資料便于解釋人員容易理解的方式進行顯示。這四點也可以歸結為兩大類：(1)、信息增強處理；(2)、信息分析與提取。信息的形式既包括數(shù)據(jù)也包括圖像。VSP資料的處理，除了上述一般原則外，還有其本身的一些特點：(1)在VSP資料中我們主要用上行波，但是在原始的VSP資料中，上行波很弱，它被較強的下行波所掩蓋而模糊不清，必須經過處理，才能分離出上行波。(2)我們也要利用下行波初至，希望從中提取簡單理想的子波和精確地計算時

2、一深曲線關系，但是震源子波一般延續(xù)較長，并且波形往往又逐道變化，因此必須對引起這些變化的各種原因進行補償(處理)；(3)我們期望從VSP資料得出比地面常規(guī)地震剖面更精確，或從常規(guī)地震剖面難以得出的頻譜、振幅、層速度、 波阻抗曲線、衰減、傳遞函數(shù)等易于與巖性相互關聯(lián)的動力學信息，而這些也要通過更先進的處理才能有效地提取出來。第一節(jié)VSP資料處理流程總的說來，VSP資料處理的項目大致可以分為三類。第一類，預備處理。包括解編、 相關、編輯、增益恢復等。第二類，常規(guī)處理。包括主要用于零偏移距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、反

3、褶積，垂直疊加等。第三類，其他處理。包括偏移距VSP資料處理，斜井VSP、 移動震源VSP、三分量VSP資料處理。因為每口井的記錄條件和激發(fā)條件變化很大，希望達成的目的也不同， 所以每一組VSP資料都有其單獨的特點。因此，不同的資料就要求不同的處理內容和不同的處理順序。第二節(jié)常規(guī)處理1、同深度疊加同深度疊加類似于常規(guī)地震勘探中的垂直疊加，即對每一井下觀測深度，重復激發(fā)5到30次，每次獨立地記錄，而后將這些多次記錄的起始時間對齊并相加。同深度疊加的目的：增強信號能量；壓制隨機噪聲。增強信號能量實質上是要提高信噪比。當噪聲背景可看成不相關的白噪聲時，同深度疊加使信噪比大約提高 Jj倍，J為參加疊加

4、的次數(shù)。同深度疊加可以消除隨機干擾，但不能 壓制相干干擾反而會使相干干擾增強。影響同深度疊加效果的因素包括：每道子波特性是否相同；是否有相干噪聲存在；起始時間是否排齊(震源的一致性)在實際操作時，對于多次激發(fā)的各道記錄，要從新選擇或編輯，子波特性變化大的道不參加疊加。為了將時間排齊(特別是非地面震源)，要作靜校正。參加疊加的次數(shù)由實驗結果確定，這取決于所用的震源和記錄深度。能量增強(或信噪比提高)和次數(shù)增加之間不是線形關系，次數(shù)達到某一個值后，信噪比基本上不在隨J增加而增加。2、初至拾取所謂初至拾取指的是確定 VSP每一深度的記錄道上初至下行波的起始時間。精確拾取 初至的時間主要用于：建立可靠

5、的時一深關系；以較高的精度計算層速度；對聲波測井曲線進行標定；為排齊、提取子波波形等后面的處理提供可靠的參數(shù)。影響初至拾取的誤差主要因素：確定時間起點(即通常“爆炸”信號所指示的時刻)不準引起的?？赡苁怯捎谙噜徑缑娴姆瓷?，而不是由于拾取方法本身。如能提出單純的下行初至波，則拾取的精度可能明顯很高，但是分離往往先要利用初 至時間，將上行波或下行波排齊。為了提高初至拾取的精度，我們長采用下列方法：選取一道較好的記錄，與各道進行互相關，然后進行拾??；拾取之前，先進行帶通濾波。除此之外，為了可靠的確定時一深關系，計算層速度，并為了更好的與聲波測井記錄 相聯(lián)系，在離開明顯界面的某些距離上，選擇一些點，對

6、聲波測井曲線進行標定。3、靜態(tài)時移和排齊所謂排齊，就是通過時移將記錄上的同相軸按時間排齊。對于VSP記錄有兩類排齊，一類是下行波排齊，一類是上行波排齊， 兩者是分別進行的。 對于水平界面情況下零偏移距 VSP觀測，排齊主要通過靜態(tài)時移實現(xiàn)。A=B -CA:上行波到達檢波器的時間B:上行波從震源經過單次或多次反射到地表時間的雙程時間C:從地表到檢波器的單程時間X=F+CX:下行波到達檢波器的時間F:下行波從向上反射的界面到向下反射的界面的雙程時間C:從地表到檢波器的單程時間根據(jù)這兩組公式：(1)如果靜態(tài)時移，每道加下行波初至時間，則上行波將按其從地表到界面的雙程時 間排齊。(2)如果靜態(tài)時移，每

7、道減下行波初至時間，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，下行直達波將按零時間排齊。排齊處理的質量影響后面幾項重要的處理，例如，垂直疊加(混波)、走廊疊加，上行波和下行波分離、提取子波波形等。影響排齊效果的因素包括：(1)初至拾取的精度；(2)實際地層與假設是水平界面零偏移距觀測的模型的符合程度(對于非水平界面或者對于非零偏移距觀測，需要通過動校正，而不是靜態(tài)時移，才能將同相軸排齊)“非地表地震”(例如淺坑或淺井中激發(fā))深度變化引起的誤差是否已作了可靠的 炮點靜校正；“爆炸”信號因“爆炸”延遲和其他隨機因素引起的誤差是否已作了額外的補償。 (影響初至拾取精度)如果以炮點

8、1為參考點對其他炮點作靜校正，則炮點i到檢波器的直達波旅行時為Ti=l2 (h di)2vTi：炮點i到檢波器的直達波旅行時；L：井源距；H:井中檢波器深度；di:炮點深度；v：炮點和井下檢波器之間介質的平均速度。則校正公式為：d當 HL 和 Hdi 時，有A T0 (1)d當 L=0 時，有AT = 一d(2)V(1) 式在檢波器位于淺處時使用，(2)式在檢波器位于深處時使用。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基礎。例如，多道 速度濾波處理模型中， 假設前提是相鄰記錄道的有效波形相同，只是到達時間不同。 如果震源波形變化，使條件不成立，則速度濾波后

9、的資料質量將會變壞。解決這一問題的辦法是在震源附近布置一震源監(jiān)控檢波器，并利用監(jiān)控檢波器記錄的波形，對每一道記錄作震源子波整形濾波(也稱震源子波整形反褶積)。處理過程主要分兩步：(1)選擇某一監(jiān)控檢波器記錄的震源子波為標準子波，其它各深度道監(jiān)控檢波器記錄 的各個震源子波作為輸入(原始子波，每次只輸入一道)，用最小平方法求出每一道的子波整形的濾波算子(反褶積算子)；(2)用求出的反褶積算子，對相應深度井下檢波器的原始記錄作反褶積，求出該深度 道經過子波整形的記錄。應該說明，如果某道求不出合適的子波整形濾波算子，則應考慮此道是否要切除。影響子波整形效果 主要有兩個參數(shù)：一是濾波因子長度， 一是濾波

10、延遲。這些道一般要 利用所有道的樣值通過反復試驗來確定。5、頻譜分析和帶通濾波帶通濾波的目的是壓制隨機噪聲背景和某些相干噪聲。為了根據(jù)有用信號、相干噪聲和隨機噪聲的頻率選擇濾波的通帶，先要進行頻譜分析。 如果相干噪聲的頻帶全部或部分在有用信號的頻帶之外，濾波的效果比較明顯。如果相干噪聲的頻帶在有效信號頻帶范圍之內，設計只讓信號頻帶通過濾波器，信噪比也會有部分改善。6、振幅處理1)、重要性振幅是用的最多的一種地震波動力學參數(shù)，在有利的條件下，根據(jù)精確恢復的地震波振幅變化有可能估計地層巖性以及巖石孔隙中的流體成分。最近幾年，“亮點”技術的發(fā)展等。2)、振幅衰減引起地震子波振幅變化的因素有很多，主要

11、包括：波前擴散、投射損失、散射、吸收和 震源一接受器的方向性等。在所有這些因素中，與地下巖性關系較少的波前集合擴散對地震 波振幅的影響遠超過其他因素影響的總和。因此，利用振幅參數(shù)，首先要補償集合擴散造成的振幅損失。在固結程度較好的巖層中，壓縮波和切變波的均方根速度和旅行時有下面的近似的關系 式：Tc (Zg)=0.5Ts (Zg)Zg：是檢波點的深度Tc：壓縮波的旅行時Ts：切變波的旅行時壓縮波和切變波振幅衰減之間的關系：VocDc (Zg)=-0 Ds(Zg)2 VosVoc和Vos一波前傳播時地層序列頂層的速度。均方根速度和傳播時間確定方法有兩種：(1)利用聲測井資料確定井中任意深度的均方

12、根速度和單程傳播時間，該聲速測井資 料已用地震測井資料校準；(2)利用VSP資料，通過初至拾取確定單程傳播時間和計算均方根速度。應該說明，計算曲線和實測曲線兩者總趨勢的差別是因為實測定中還包含有投射損失、吸收、散射和其他非波前擴散引起的能量的損失。局部的異?？赡苁怯捎谔坠芎偷貙玉詈喜涣荚斐傻摹８鶕?jù)VSP下行波實際估算振幅的方法有：第一個壓縮波的波谷；第一個壓縮波的波峰 一峰值；均方根振幅等。3)、振幅補償確定振幅衰減函數(shù)之后，可用其逆G(T)=1/D(T)作為增益函數(shù)來對球面擴散引起的振幅衰減作補償或校正，恢復vsp的“真”振幅。實際作振幅恢復處理時，vsp于常規(guī)地震剖面相比有些不同，其主要差

13、別在于：vsp初至下行波的記錄時間是單程的，上行反射波記錄時間是單程時間和雙程時間之間的某個時間；地面地震剖面記錄總是雙程時間。F(t)=G (T),當 0三 T三 T0F(t)=2G/g(T。)當 丁。三丁三 Tmax2上式表示下行直達波的增益恢復，下式表示上行反射波的增益恢復。4 )、最小二乘法經驗函數(shù)g(T)=ATn作增益恢復用最小二乘法確定 A、n的過程與常規(guī)地震剖面相同，即根據(jù)一系列振幅-時間數(shù)據(jù)對，作最小平方曲線擬合，數(shù)據(jù)來源是VSP下行直達波的資料。5)、干擾VSP資料中最主要的是近地表交混回響和井筒波。交混回響振幅隨時間衰減的速率與直 達波和反射波的速率不同，井筒波振幅基本上不

14、隨時間衰減。6)、振幅處理和子波整形的關系振幅處理時，利用經過子波整形的VSP資料一般比未經過子波整形的 VSP資料效果好，因此反過來，振幅分析也可以檢驗子波整形的效果。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。在VSP中，下行波隨著記錄深度的增加，旅行時增加，視速度為正號；上行波隨著記錄深度增加，旅行時間減少，視 速度為負號。VSP波場分離的特點主要包括：(1)下行波能量很強，上行波能量很弱。為了從方向已充分確定的下行波中，將被掩 蓋的微弱的上行波恢復出來，要求速度濾波器在非常窄的速度帶寬內，具有極為有效的抑制能力；(2)空間采樣點受井內條件的限制，點距往

15、往不規(guī)則，這給要求規(guī)則采樣的一些波場 分離方法的使用帶來困難；(3)實際操作中，希望參加速度濾波的道數(shù)盡可能少，一方面因為道數(shù)多時，傳播信 號的特性容易發(fā)生變化，另外一方面因為受成本和施工條件的限制?？偟恼f來，已出現(xiàn)的用于分離VSP上行波和下行波場的方法主要有：垂直疊加、多道速度濾波、F-K濾波、p域濾波、中值濾波、最佳組合濾波、最小二乘濾波等。1)、多道速度濾波多道速度濾波可能遇到的一個問題是波形隨時間變化，以及上行波和下行波信噪比不同對濾波效果的影響?？赡芘龅降牧硪粋€問題是為了避免假頻，要求很密的空間采樣間隔。2)、頻率-波數(shù)域濾波分離VSP的上行波和下行波也可以轉換到頻率 -波數(shù)域中進行

16、，并且可能有兩個明顯的 優(yōu)點：(1)當采樣合適時，頻率-波數(shù)域中的上行波和下行波將自動分離，互不重疊，下行波 位于正波數(shù)平面，上行波位于負波數(shù)平面，因此有可能更容易地衰減下行波而不壓制上行波。(2)利用快速傅氏變換后，計算時間可能減少。將原始剖面作二維傅式變換將時 -空域的數(shù)據(jù)變換到頻率-波數(shù)域中，這時下行波在正半 平面內，上行波在負半平面內； 對變換后的圖形作濾波處理，正半平面內的數(shù)據(jù)乘以小數(shù) (例如0.001 )使下行波衰減，負半平面的上行波不受影響；將變換后的數(shù)據(jù)在作二維傅氏變換 回到時-空域的結果，下行波已經衰減，上行波增強。除分離上行波和下行波外，還要求進一步區(qū)分同是上行波的反射P波

17、和反射S波。分離上行波的反射P波和反射S波的依據(jù)是視速度的大小不同。分離過程是：時-空域中原來的VSP資料，P和S分別是能量強的下行壓縮波和切變波，P1和S1分別能量弱的上行壓縮波和切變波，將原始資料作二維傅氏變換，將時-空域轉換成頻率-波數(shù)域，下行P和S波落在正波數(shù)空間，上行 P1和S1波落在負波數(shù)空間；除上行 壓縮波P1外，其余的部分都乘以一個小數(shù)因子，目的是壓制除上行波 P1以外的其它的能量；將處理過的資料在變換到時 -空域，除P1外，其余波都已經被壓制， 包括同是上行波的切變 波S1。頻率-波數(shù)域中分離上行波和下行波同樣要求空間采樣間隔足夠的密。頻率-波數(shù)域中分離上行波和下行波碰到的另

18、外一個問題是混合問題。這是由傅氏葉變換對的一個特性引起的， 即一個傅氏葉域中的窄函數(shù)將轉換為另一個域中的寬函數(shù)。例如時域的尖脈沖變換為頻率域中的一條直線；空間Z域的窄脈沖變換為波數(shù)域中擴展的波數(shù)譜；波數(shù)域中跨度窄的函數(shù)變換為空間Z域中寬的函數(shù)。當這一特性用于 F-K速度濾波時，由于F-K域因濾波而跨度變窄，再變回（ Z, T）域后，速度通帶內傳播的每一個波將延速度方向 空間混合平均，這種地震資料的空間混合就是Rieber混合?？臻g混合對F-K域的VSP速度濾波有兩個方面的作用，一方面速度通帶內傳播波的波形被平滑，道與道之間更加一致，因而通過相位對比追蹤弱的上行波變得更容易。另一方面， 空間混合

19、意味著確定 VSP同相軸在地層剖面上的起始和終止位置更加困難。減弱空間混合的一種有效辦法是用“窄阻”濾波代替“窄通”濾波。在實際操作中，常 先在（Z, T）域對VSP記錄作排齊處理，而后再變換到（F, K）域。這時下行直達波的譜表 現(xiàn)為零波數(shù)附近的狹窄條帶，因此很容易設計窄阻濾波將其衰減。這種方法，一方面濾波相應容易設計，一方面轉到（Z, T）域時可以減少空間混合。3）、p域濾波和P分別是（Z, T）平面中直線T= +PZ的截距和斜率。（，P）域分離上行波和下 行波依據(jù)的原理是：因為上行波和下行波視速度相反，在一P域他們分別成像于上半平面和下半平面，并且對于 Z-T域內的直線同相軸，能量可聚焦

20、到一點。如果選擇 -P平面中 的一部分（稱為窗），譬如平面上部或下部，作逆Radon變換，就可以使上行波和下行波分別重建，達到波場分離的目的。利用Radon變換在 -P域內分離VSP上行波和下行波的優(yōu)點是：（1）允許不均勻的檢波器點距（即不等的空間采樣間隔），因此，可以適應井內各種復雜的條件（例如，選擇明顯的波阻抗界面，避開檢波器與井壁耦合不良的井段等）。一般的速度濾波器要求規(guī)則的點距；（2）可以消除常規(guī)速度濾波引起的波阻抗差位移；（3）可以避免頻率-波數(shù)域中可能的假頻效應和速度濾波轉換函數(shù)的明顯的截斷影響。4）、中值濾波中值濾波的過程是（1）取以第j點為中心的n個樣值作為輸入；（2）對這n個

21、值按數(shù)值的大小順序重排；（3）取重排后n個數(shù)據(jù)中心位置的樣值作為該點的濾波輸出。中值濾波是一種非線性濾波，其濾波輸出不能表示為濾波系數(shù)與輸入數(shù)據(jù)序列褶積的一 個線性組合，也不能表示為濾波頻譜與輸入數(shù)據(jù)譜的相乘。當處理過程中包含有非線性濾波時，不能忽視其次序。這種非線性濾波特別適用于噪聲特性不很了解或者噪聲與信號頻譜范 圍重疊。中值濾波的特點可以用中值濾波對幾個簡單函數(shù)的濾波作用來說明：尖峰函數(shù)：中值濾波可以絕對的消除尖峰干擾，數(shù)值按增加的順序重新排列后，中間 位置的數(shù)值絕對不可能是峰值，峰值已被移到重排時窗的末端，因此濾波結果將絕對的消除尖峰。階梯函數(shù)：中值濾波可以使階梯函數(shù)通過，但不移動階梯

22、函數(shù)的位置三角形函數(shù)：中值濾波對三角函數(shù)的平滑能力與濾波的跨度有關。當跨度是 3點時，中 值濾波只平滑三角形的頂點。方波函數(shù)：中值濾波對方波函數(shù)的平滑能力也與濾波的跨度有關。當方波的寬度為n時,為了完全平滑此方波脈沖，中值濾波的跨度至少需要2n+1個點。中值濾波在地震資料處理中有多種應用（例如，反褶積、脈沖估計、聲阻抗資料的統(tǒng)計編輯、多道速度濾波等)，用于VSP分離上行和下行波處理的過程：第一步，將初始數(shù)據(jù)按照使初至時間校正到相等的原則進行時移，使下行波沿垂直方向排齊；第二步，沿固定時間線，亦即沿垂直方向作中值濾波，這時垂直排齊的下行波得到增強， 傾斜穿過的上行波大大減弱，只要中值濾波跨度選的

23、合適，其能量可以大大的減弱。第三步，將中值濾波的結果按原來的時移時間反向時移。第四步，從初始數(shù)據(jù)中減去下行波?？缍仁侵兄禐V波一個很重要的參數(shù)。當需要濾去的傾斜同相軸偏離垂直方向的斜度較小時，應該選擇較大的跨度，反之，可選擇較小的跨度。因為前者相應于三角脈沖或方波脈沖 寬度較大的情況，后者相應于寬度較小的跨度。初至時間必須仔細地測定，如有可能應精確到0.5毫秒以內。如果初至時間不準，時移就不準，下行波就會排不齊， 對這種沒有很好排齊的資料作中值濾波，可能會產生很嚴重的噪聲。另外，在從初始數(shù)據(jù)中減去下行波時，也要求他們的時間必須互相完全對準，否則所得到的上行波將主要由噪聲控制，不能清楚地顯示出上行

24、波。對于彎曲界面和不均勻介質，為了使下行波垂直排齊，還應考慮一些其他因素：各深度道的波形應該一致。如果波形不一致，即使初至時間對準，其相位也不會相同， 中值濾波同樣達不到預期的效果。為使各道波形一致，應先做整形處理，并應注意，所選的整形方法應使同相軸的位置保持不變。深度方向檢波點點距的選擇，應使各道之間的波形變化不要太大。深度間隔仍應遵循采 樣定理。中值濾波之后仍要作帶通濾波。中值濾波的平滑作用與通常的平滑函數(shù)不同，數(shù)據(jù)經過 中值濾波之后，其輸出在隨機的位置上仍會出現(xiàn)小振幅的須狀峰值，使中值濾波具有某些鋸齒狀的外貌。這些小振幅通常稱為丁須狀噪聲。為了消除這些噪聲，在中值濾波之后仍要作帶通濾波。

25、當前所有VSP波場分離方法都有兩個主要缺點：(1)為了分離上行波和下行波，要求利用道間距很密的很多道。例如， F-K濾波需要全 部的道；(2)分離波場的同時，作了相干加強，但是相干加強應該獨立的分開進行。5)、最佳組合濾波設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，每次N道最佳組合濾波的過程：(1)在時間域內，以 N道中某一道作為參考道，其余各道相對于參考道分別時移T1,T2, T2, T3, Tn,使所有道上的希望信號排齊；(2)在頻率域內作最佳濾波(時域內經過時移的信號先要變換道頻率域)，濾波系數(shù)F根據(jù)是使誤差判斷函數(shù)最小而確定。(3)各道濾波結果求和

26、，作為輸出。轉換到時間域，這時不需要信號應該被最佳壓制。8、反褶積(作用是消除多次波)反褶積的主要內容包括：(1)利用下行波，計算反褶積算子，對下行波列作反褶積；(2)利用下行波提取的算子，對上行波列作反褶積；(3)利用VSP提取的反褶積算子，對地表記錄作反褶積。1)、下行波列反褶積VSP方法的一個重要優(yōu)點是利用VSP下行波可以觀測到比較理想的子波，因為：(1)檢波器安放在相對“安靜”的井內，受噪聲影響比較小；(2)記錄到下行波場信號能量強，通常比地面記錄到的弱的上行波能量強10-100倍，因此對地震子波估計也可能更精確；(3) VSP己錄下行波的位置就是產生上行波場的界面附近，因此有可能最好

27、的描述井旁地層剖面的多種關系。利用VSP下行波提取子波的主要困難是表層地震能量交混回響的影響。因此，下行波既 不是一個脈沖，也不是一個簡單的子波，而是一個復雜的波列。為了衰減跟在下行直達波后 面的尾巴，得到經過壓縮的短的子波脈沖，從而較好的估計子波，首先計算自相關，而后作預測反褶積。在操作過程中，算子長度和延遲時間 是兩個重要的參數(shù)，適當選擇這兩個參數(shù)， 可以在相當?shù)某潭壬细纳茐嚎s的效果。下行波列傳到地層中之后，因為每個相繼的地層對能量的混響，波列尾巴更長，波形更 復雜。利用上述預測反褶積方法可以改善整個下行波記錄外貌，特別是消除長周期的多次波(地表資料反褶積一般只能壓制較短周期的多次波)。所

28、以這種預測反褶積又常稱為下行波列反褶積。而利用下行波估計子波往往和利用下行波計算反褶積相關聯(lián)。2)、下行波提取的算子對上行波反褶積如果下行波列預測反褶積能消除下行波后面的多次波，那么同樣的算子也能消除上行波后面的多次波。記錄上的多次波來自不同的層，重復時間各不相同，延遲時間適于衰減某種類型多次波 的算子對于具有更長延遲時間的多次波可能不起作用。因此整個地層剖面上的多次波可以分別地進行研究。3)、VSP提取得算子對地面地震記錄的反褶積下行波列穿過產生混響的表層后變化很大， 這個波列實際上可以看成是震源信號和表層 混響算子(表層看成是一個濾波器) 的褶積。另外，表層對于穿過表層到達地表的反射波的

29、影響，也可用同樣的混響算子表示。 因此，如果我們可以從下行初至波中消除震源信號的影 響，則剩下的就可以近似地作為表層混響算子。 這樣我們就可以利用對混響的了解設計一個 良好的去混響算子。步驟如下：(1)計算VSP下行波的自相關；(2)通過預測反褶積，盡可能地消除海水層混響的影響；(3)對剩余的資料再作自相關；(4)計算一個可消除其他其他多次波的反褶積算子；(5)利用此算子對地面地震記錄作反褶積，消除海水混響以外的多次波；(6)再作預測反褶積，消除海水層混響。利用VSP提取的反褶積算子對地表記錄作反褶積，除用于消除地表記錄上的混響外，也 能提高分辨率，使波形整形，提高整個地面地震記錄的質量。4)

30、、提取反褶積算子時，VSP記錄道的選擇有幾種不同的情況(1)當求出的算子用于 VSP下行波列反褶積和上行波列反褶積時，考慮到下行多次波 和上行多次波隨深度的變化，希望每道都用本道求出的反褶積算子作反褶積，因此，每一道都被選擇求算子；(2)當求出的算子用于地面地震資料的反褶積時，考慮到下行波隨深度的變化，希望只用統(tǒng)一的一個反褶積算子，因此，常將經過排齊處理后的下行波全部相加，或選取較好的一段相加，利用求和道計算反褶積算子；(3)當目的是研究子波隨深度的演化時，在淺部計算反褶積算子，并將此算子用于所 有深度的記錄。9、垂直求和疊加為了進一步增強上行波，衰減下行波，提高信噪比，并為了VSP資料更好的

31、與井旁的地 面地震剖面對比，常進行垂直求和處理。1)、局部垂直疊加和時間加權的垂直疊加這種處理類似于地面地震資料處理中的混波，首先將經過上行波和下行波場分離及反褶積處理的資料排齊，而后按下面的公式進行疊加：c1 N crSj(t)- Si k(t)* fi(t)N i i其中：Sj(t)第J個深度點的輸出；Si(t)第i個深度點的信號輸入；匕一濾波函數(shù)；N 一濾波(或混波)道數(shù)K=J-(N+1) /2當濾波函數(shù)等于單位脈沖時，混波的權系數(shù)為常數(shù)1,疊加的輸出即輸入的平均值。濾波函數(shù)和濾波道數(shù)的選擇取決于：信噪比的局部變化，上行波的相干程度、頻率成分、要求的空間分辨率等因素。局部垂直疊加的輸出仍

32、為多道記錄。2)、累積求和1 J Sj(t)JSi(t) Aj(t)J i 1Sj(t)深度點J的累積求和輸出；Si (t)深度點i的信號輸出；AJ (t)用于補償累積求和中同相軸數(shù)目的函數(shù)，平衡輸出的幅度。這種求和方法的優(yōu)點是：信噪比明顯的改善，地下深處振幅很小的反射波能得到增強，可以使VSP與井旁地面地震資料更有效的聯(lián)系。缺點是：因為求和跨越的距離太大，不能反映反射波形向上傳播過程中的變化。分辨率降低。累積求和的輸出也是多道記錄。3)、垂直求和(又稱上疊加)這種處理方法是：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，得到一個輸出道，輸出資料為單道。這一處理以及上面的處理都以假設地層

33、是水平反射層為前提，并且上行波都是按雙程時間排齊。因該強調的說明，在排齊上行波的同時，上行多次反射波也被排齊，為了壓制多次波， 在垂直求和之前，應先作反褶積，消除一次波后面的尾巴。4)、限制的垂直求和限制的垂直求和又稱前走廊疊加、走廊疊加和切除疊加。為了使垂直求和的 VSP資料上只含有上行一次反射波，人們注意到，VSP剖面?？捎靡粭l線AB將整個剖面分成兩個區(qū)域，區(qū)域A,主要是一次波，只有很少的多次波；區(qū)域B,含有大量的多次波，只有很弱的一次波。 如果只對A區(qū)域作垂直求和，疊加道中將主要包含一 次波，這種與地面剖面切除類似的VSP的切除疊加就是所謂的限制的垂直疊加，亦即走廊疊 加。AB線位置的選

34、擇是影響求和效果的主要因素，選擇的原則是一方面保留一次反射波，一方面切除掉多次波和噪聲，實際操作時AB線的位置往往要通過反復試驗才能確定。走廊切除剖面(廊內)、走廊切除剖面(廊外)是更經常采用走廊迭加方法，參加迭加 資料的區(qū)域除前走廊外， 還包括剖面深處的一個走廊， 從而使井底以下的反射也出現(xiàn)在求和 道中，切除以后不求和，直接顯示切除以后的多道記錄，從而可同時看出原來資料的情況。10、最大相干濾波最大相干濾波又稱為跟蹤濾波。為什么要設計這種最大相干濾波：當放置VSP檢波器的井穿過傾角不同的反射界面時，或者當井旁有地層中斷等繞射點時，記錄的上行波長可能非常復雜，例如某些傾斜層反射波太弱，難以見到

35、，某些繞射波太強， 掩蓋其他同相軸的特征，另一些繞射波又可能為其他強波所淹沒。但是這些同相軸之間有一個重要的差別，就是他們各自具有不同的視速度。因此，為了準確的解釋這些同相軸， 最好先通過速度濾波將他們分離，而后根據(jù)需要，再將各次分離的結果，經過振幅平衡，顯示在一張圖上，這就是最大相干濾波的概念。最大相干濾波的步驟：(1)分離上行和下行波場，采用F-K濾波或者中值濾波等任意一種辦法；(2)對分離后的上行波場，進行多道速度濾波和掃描，即選擇一系列只增強某一速度 范圍同相軸的圖幅。多道速度濾波的方法有很多種，例如，時-空域的多道速度濾波；F-K域的濾波，統(tǒng)計中值濾波等，可以根據(jù)實際情況選用。(3)

36、為了將N幅按不同速度分別增強的同相軸的主要特征統(tǒng)計顯示在一張圖上，先對 每幅加不同的固定增益，使他們的最大振幅相同，而后將他們合在一起。應該說明，這種統(tǒng)計顯示已不反映原來資料的振幅關系，相反，會使人對反射系數(shù)的大 小和繞射波強度產生假的印象。10、傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)從總體上完全描述了地層剖面的全部聲學特征，因為噪聲不存在時，傳遞函數(shù) 與線性系統(tǒng)得脈沖響應相同。 傳遞函數(shù)對地震資料解釋意義很大，因為利用它可以避免對波場和地層剖面之間的相互關系作仔細的錯綜復雜的分析。當假設平面縱波法線入射到水平層狀介質的地層剖面的條件下，如果輸入是進入剖面頂面的入射波列，則有兩個傳遞函數(shù)， 對應的有兩個輸出： 一個

37、是從地層剖面地面出射的透射 波列；另一個是經底界面反射傳到地面的上行波列。傳遞函數(shù)也常通過傅氏變換從時間域等價的轉換到頻率域中考慮，這時時域中的褶積變?yōu)轭l域中的相乘，并且傳遞函數(shù)的振幅普有時能更清楚的顯示地層剖面的性質。11、波阻抗測井曲線的估算利用VSP資料也可估算作為深度函數(shù)的地層波阻抗測井曲線，并且因為VSP可以在有意義的反射層序列附近測定反射波場， 及較精確地了解震源子波， 因而估算阻抗更容易， 估算 的結果也更精確和可靠。根據(jù)VSP資料估算波阻抗，在實際中遇到的主要困難是測量誤差和隨機噪聲的干擾。一種常用的方法是利用經過上行波和下行波分離、反褶積、垂直求和，并保持振幅的VSP上行波資

38、料，采用與地表地震資料波阻抗反演相類似的方法，由反射振幅變化估算波阻抗?？紤]到誤差和噪聲，人們往往采用迭代的方法，根據(jù)最小平方推測，逐步修改估算的波阻抗，使其最佳逼近真實的波阻抗。另一種常用的方法是通過反射傳遞函數(shù)估算阻抗測井曲線，其要點是：(1)由VSP資料計算反射波傳遞函數(shù)；（2）假設傳遞函數(shù)的主要“波”峰和“波”谷對應于波阻抗的變化；（3）確定一起始的波阻抗值，根據(jù)傳遞函數(shù)的幅值變化計算波阻抗的變化；（4）將每個波阻抗變化都加到前面的波阻抗值上，得到一條通過傳遞函數(shù)估算的新的 波阻抗曲線。12、零相位反褶積零相位：能量集中在中間的子波稱為零相位子波。零相位子波的分辨能力較高，零相位子波的

39、優(yōu)點主要表現(xiàn)在：（1）在相同帶寬下，零相位子波的旁瓣比最小相位子波的小，也可理解為能量集中在 較窄的時間范圍內，所以分辨力高。（2）零相位脈沖反射時間出現(xiàn)在零相位子波峰值處，而最小相位子波的脈沖反射時間 出現(xiàn)在子波起跳處，后者的計時極不準確。（3）零相位子波對薄層的分辨能力要高于最小相位子波對薄層的分辨能力。零相位反褶積：1、功能轉換非零相位子波的 VSP剖面為零相位子波的剖面。2、原理1）、求零相位反褶積的反褶積因子在VSP記錄上取一個時窗，對時窗內的地震信號作FFT,得到信號的譜的實部和虛部。再由實部和虛部求得信號的振幅譜，并通過HILBERT變換由振幅譜的對數(shù)求出其相位譜。相位譜與其負號

40、相加得到零相位，從而得到零相位反褶積算子的譜，再作反FFT,得到零相位反褶積因子。2）、作零相位反褶積信號與零相位反褶積算子褶積得到零相位子波的VSP記錄的輸出。第三節(jié)其他處理1、偏移距VSP資料的處理偏移距VSR斜井VSP和移動震源VSP處理和解釋為圖像重建。偏移距VSP （包括斜井和移動震源）相對于零偏距VSP的主要特征表現(xiàn)在：偏移距 VSP是二維觀測，它可以作為一小段地震剖面（又稱局部地震剖面），用很高的垂向和橫向分辨率給出井旁一段距離的構造和巖性變化；而典型的零偏移距 VSP原則上是一維觀測，只探測沿井柱菲涅爾帶內的地層變化，不能了解井旁的構造和地層巖性變化。除此之外，偏移距 VSP因

41、為震源布置靈活，因此，更便于利用透射波的動力學特征直接圈定石油儲層和其他有 意義的地質特征，也便于記錄橫波和轉換波，利用多次波綜合研究巖性。偏移距VSP的處理和解釋，對于構造解釋來說， 主要涉及的問題是：（1）反射點的位置 不好確定，它隨接受器深度和旅行時的變化而變化（垂直方向和水平方向都改變）；（2）速度剖面在橫向變化。1）、地下反射點的分布反射射線路經和反射界面上反射的位置（反射點）如果層分的足夠細，這些反射點的軌跡是一條光滑的曲線。另外，隨著界面深度增加，反射點非線性地從井柱離開，最后趨于震源和井之間的中間線。隨著反射界面深度的增加，一個震源 -檢波器對的地下反射點軌跡是一條曲線，多個震

42、 源-檢波器對應的地下反射點是一簇曲線。當震源和檢波器的幾何布置不同時，這一簇曲線有不同的分布，他們反映這種觀測布置所能勘探的地下范圍。偏移距VSP觀測的反射點，當界面隨深度增加時， 每一條反射點軌跡線都趨向于中間位 置。因而，隨著深度的增加，中間地帶的反射層空間采樣變得越來越密（反射點密度增加）。這種不規(guī)則采樣可以看成是一個缺點也可以看成是一個優(yōu)點，因為通過適當?shù)恼鹪春蜋z波器布置，我們有可能用極精細的分辨率勘探我們所希望的地下某一特定部分。從反射點曲線簇我們可以看到，直接位于井底以下的部分沒有被照明，存在一個盲區(qū)。因此，這種幾何布置對于直接研究井底以下的構造是不合適的，其主要應用必然是對井旁

43、的調查。2）、VSPCD的加（又稱水平疊加）為了消除偏移距的影響和減少多解性，要求將每一樣值校正到與其對應的反射點位置， 這相當于一個變換，即將每個深度道每個記錄時間的樣值從深度-時間坐標的空間（即（Z,t ）變換到反射點偏移距-反射點深度（或雙程垂直時間）坐標的空間（即（ x,y ）或（x,T）空 間）。其中從t到T相當于地表地震記錄的動校正。1 22V. Xo ztGA V2t2 x21 y 2 （A z）（A z） X Xo 2A式中：V-平均速度tG 一直達波旅行時t ti t2 一反射波旅行時Xo 震源偏移距Z 檢波器深度 A 一兩倍界面深度減Z （x,y ）反射點坐標 如果深度y改

44、用雙程垂直時間 T代替，則有：2y （A z） = V V這時（z,t ）空間的點將轉換到（x,T ）空間.為了使VSPCD嘮換的結果便于與通常的地震剖面對比，并為了利用采樣數(shù)據(jù)的“冗余性”提高信噪比，在變換之后要作疊加，這種疊加稱之為水平疊加。其基本概念如下：假設變換的結果是（x,T）空間，我們可以按一定的間隔將其分成很多小塊。通常T方向的間隔可仍取采樣間隔A t, x方向的間隔則根據(jù)情況選擇。如果（ z,t ）空間的樣點轉換以后落在 某一結點（也稱為 CDP點）附近，則此樣點就屬于此 CDP點，如果若干個樣點轉換以后都落 在該點附近，則他們一起組成共反射點樣集，樣集內的所有樣值疊加后，就成

45、為一個樣值， 作為該CDP點疊加的結果；每個 CDP點樣值，都這樣疊加，就作出VSPCD剖面。與地面地震資料相比，這里的小塊或結點范圍類似于共反射點面元，但是按共反射點面元構成共反射點道集，疊加結果是一個疊加道， 而這里按結點構成的是共反射點樣集，疊加結果只是一個樣值。另外，因為反射點分布密度不均勻，落在各小塊內的樣點數(shù)不等，所以疊加次數(shù)不均 勻，是一種變疊加次數(shù)疊加。增加AX,疊加次數(shù)會增加，但橫向分辨率隨之降低，小塊寬度A X的選擇，還應考慮使塊內信號之間的時差不超過1/3或1/4周期。實際進行VSPCD嘮換和疊加時，可以有幾種不同的作法。 例如，可以邊變換、邊疊加， 即逐道取每個時間的樣

46、值，算出相應得反射點坐標，并把此樣值加到該反射點所在的塊內。再如，可以分兩步進行，先逐道將每個樣值換算到雙程垂直時間(相當于動校正)，而后再橫向將每個樣值換算到反射點位置，并在該反射點塊內疊加。3)、偏移處理為什么要進行偏移處理？在地面地震剖面處理中， 當放射界面傾角較大時， 水平疊加不能使反射層正確成像，因而要作偏移處理，使反射點歸位，VSPCD喳加和地面資料的 CDP疊加一樣，也是以水平地層的模型假設為前提， 當傾角較大時，成像構造也會發(fā)生畸變，因此也需要作偏移處理，使 構造正確地成像。VSPCDPft加后，水平界面的可以正確成像，傾斜界面的成像位置向下傾方向移動，只 有與井相交的位置是準

47、確的。我們可以利用與井相交的界面位置對偏移作控制。如何作偏移？利用人機聯(lián)作制作地質模型的迭代方法。先根據(jù)測井資料或地面地震資料假設一個初始模型，而后用射線追蹤法作 VSPCD電換，根據(jù)原來記錄上同相軸的波至時間和模型射線追 蹤所求的波至時間兩者的差，對模型作修改。這一過程，反復的進行，直到二者滿意地一致。 修改模型時，采取剝層法，從淺到深，逐層修改。最終模型取得后，再用一次射線追蹤方法 作VSPCDB!加，所得的剖面即偏移剖面。剩下仍然不理想的問題主要表現(xiàn)為波形發(fā)生畸變， 估計這是由于 VSPCD轉換過程和迭加次數(shù)不夠引起的。優(yōu)點是：(1)解釋員在模型約束范圍內進行控制，使模型不超出比較合理的

48、范圍之外；(2)解釋員在每一迭代周期中可控制模型修改量的大小，調節(jié)收斂的速度。對于移動震源 VSP提出另一種VSPCDP1加偏移方法，其原理與上述類似，首先用測井 資料或地震資料假設一個初始模型，而后用射線追蹤和模型攝動相結合求出合理可靠的模 型，而后根據(jù)確定的模型再次利用射線追蹤作VSPCD迭加偏移。主要的問題仍然是波形畸變。VSP偏移的一些特殊困難是：(1)穿過VSP檢波器排列的(垂直)速度剖面可能劇烈的變化，因而使偏移算子的設 計和應用復雜化；VSP的震源和檢波器不重合，甚至不在一條直線上，因而偏移處理需要同時考慮 入射波場和反射波場；(3)經驗表明，在VSP資料上有SV和P兩種繞射波，

49、為了正確的偏移，要求有兩種速 度剖面。因此，必須有某種方法區(qū)分P波和SV波；VSP資料數(shù)據(jù)量少，利用統(tǒng)計效應有困難。4)、偏移距VSP遇到的問題偏移距VSP和斜井VSP等二維觀測雖然顯示出很大的潛力，但也遇到一些問題，除圖像偏離、波形畸變以外，還包括：(1)高頻損失。因為傳播路徑增長，局部聲阻抗變化引起散射等，使剖面中高頻成分 受到損失；(2)波型轉換。因為入射角隨偏移距增加而增大，因而容易產生波型轉換，使記錄的 波場復雜化(當然，從另一個方面看，如果目的是利用轉換波，這又是一個有利條件)(3)折射效應。當檢波器放在高速層上面的低速層內時，有可能產生“首波”，他們在適當?shù)臈l件下比直達波先到達檢

50、波器。為了避免首波干擾， 往往在設計階段先計算所謂“臨界震源偏移距”（即波以臨界角入射到高速層的震源偏移距），并以此作為震源允許的最大偏移距。采用下傾放炮的方法可以增大震源允許的最大偏移距；（4）速度不匹配。零偏移距 VSP按垂直路徑的旅行時提取白速度和非零偏移距VSP按傾斜路徑的旅行時提取的速度往往不一致，因此使處理發(fā)生困難。但傾斜路徑分層比較細， 并且利用兩種路徑速度之差，有可能估計速度各向異性。2、三分量VSP資料的處理檢波器在井中不同深度隨機地推考靠于不同方位，并且人們無法從儀器上知道記錄時檢波器軸的取向。這是當前利用三分量資料識別不同偏振特性波（例如，P波、SV波、SH波）的主要困難

51、，也是三分量VSP資料處理的中心課題。1）、水平分量定向的方法假設前提：從P波震源傳到井下檢波器的第一個直達波，其質點運動方向和波的傳播方向一致，都是在由震源和井確定的平面內，這種直達P波的偏振是線性的，它在水平面內的投影也是直線。根據(jù)這一假設，人們就可用直達波偏振方向在水平面內的投影作為參考，測出三軸檢波器觀測時水平分量的相對位置，并可將觀測的水平分量的信號轉換到以直達P波偏振方向在水平面內投影為參考的一致坐標系。觀測的水平分量（X和Y）轉換到以HP （第一個P波的水平投影）為參考的一致坐標系 （X1和Y1）的圖形。轉換公式為：X1=X*COSA+Y*SINAY1=-X*SINA+Y*COS

52、A式中A為X與HP的夾角，又稱為直達 P波的偏振角度，它是水平分量定向處理中需要 確定的量。（2）矢端曲線和能量準則矢端曲線是一種表示直達波水平分量取向的直觀圖示方法。檢波器在某一深度觀測的定向前的兩個水平分量記錄，以A T=1毫秒為間隔取值，順序的取一對樣值（X, 丫）。將這些樣值，按坐標點在圖上，連成曲線，就畫出該矢端曲線。 矢端曲線的所有點不完全在一條直 線上，看起來有些視橢圓極化（線性偏振理論上所有點應在一條直線上），這是由于續(xù)至波的干擾和誤差等原因造成。（3）能量加權的瞬時方位直方圖隨Xi, Yi而變得矢端曲線也可以用瞬時能量Ri和瞬時方位角 A寫出，即R2 Xi2 Yi2tgA =yi 為如果作出能量對 A的直方圖，圖上也會有一個峰值，峰值對