一种变偏移距VSP资料时差校正方法

摘要

本发明提供了一种变偏移距VSP资料时差校正方法，属于地震资料处理领域。本方法包括：(1)解编采集到的原始变偏移距VSP资料，得到三分量波场数据；(2)输入VSP观测井所在区域地面地震资料处理所用的浅层替换速度V替换和地震处理基准面高程Z基准面；(3)在各偏移距垂直分量z上分别拾取直达波初至时间得到时间-深度数据T0(n，Lk)；(4)计算单一偏移距内时差；(5)计算变偏移距间时差；(6)总时差校正；(7)校正误差分析；(8)结束。本发明提高了变偏移距VSP资料原始波场质量，为变偏移距VSP资料进一步有效应用提供准确的基础资料。

说明书

技术领域

本发明属于地震资料处理领域，具体涉及一种变偏移距VSP资料时差校正 方法。

背景技术

实际非零偏移距VSP观测受限于井中接收检波器级数，VSP观测需要多次提 升检波器并以群炮激发方式完成整个井段观测。以炸药震源、多井群炮方式激 发得到多个(变)偏移距VSP资料，波场时差校正主要涉及两个方面：①单偏 移距内：由于群炮激发井深、激发岩性、激发井高程及激发井偏移距变化等因 素影响，接收波场各深度点存在时差；②不同偏移距间：随偏移距的变化，地 表激发高程、浅层激发岩性环境等因素变化较大，不同偏移距间波场存在时差。 由于地质类和非地质类等诸多因素影响，对变偏移距VSP资料不进行时差校正 或者时差校正精度不足，都使得原始波场信息不同程度的失真，影响后续对变 偏移距VSP波场中反射波、转换波等信息的有效利用，影响查明井周构造细节 及储层问题的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种变偏移距VSP 资料时差校正方法，提高原始波场质量，为变偏移距VSP资料后续处理、有效解 释应用提供准确的基础资料。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种变偏移距VSP资料时差校正方法，包括：

(1)解编采集到的原始变偏移距VSP资料，得到三分量波场数据；

(2)输入VSP观测井所在区域地面地震资料处理所用的浅层替换速度V_替换和地震处理基准面高程Z_基准面；

(3)在各偏移距垂直分量(Z)上分别拾取直达波初至时间得到时间-深度数 据T₀(n，L_k)；

(4)计算单一偏移距内时差；

(5)计算变偏移距间时差；

(6)总时差校正：计算变偏移距各观测接收深度点的累计时差，并将得到 的累计时差值校正到相应偏移距的接收深度点的初至时间上，得到经过时差校 正后的变偏移距VSP三分量资料；

(7)校正误差分析：

在所述经过时差校正后的变偏移距VSP三分量资料上，抽取任一共深度点 的垂直分量道集，判断直达波的初至时间曲线随偏移距的变化是否符合时差变 化规律，如果是，则进入步骤(8)，如果否，则检查并重新输入误差点所在偏 移距的激发炮井的高程、井深、坐标数据这三个数据，然后返回步骤(4)；

(8)结束。

所述步骤(1)中的所述三分量波场数据包括VSP井坐标(x_w，y_w，z_w)、 井台高h_w、各偏移距激发炮点坐标和激发井深为这 四个数据。

所述步骤(4)是这样实现的：

首先，选定激发炮群的中心点，以该中心点的井口高程为该偏移距的统一 高程面；然后，将炮群内的激发炮点校正到激发中心点的井口高程面；

分别计算出激发炮点(i)到达相应接收点(k_i)直达波的旅程D₁及激发中心 点的井口高程面到达相应接收点(k_i)直达波的旅程D₂，再计算出旅程差D₁-D₂， 进一步计算出波到达同一接收点的旅程差产生的时差

其中，

$D_1(n_i,L_{k_i})=\sqrt{{(x_k-x_{n_i})}^2+{(y_k-y_{n_i})}^2+{((L_{k_i}-h_w)-(z_k{-z}_{n_i}+h_{n_i}))}^2}$

$D_2(n_i,L_{k_i})=\sqrt{{(x_k-x_{n_0})}^2+{(y_k-y_{n_0})}^2+{(\left(L_{k_i}{-h}_w\right)-(z_k-z_{n_0}))}^2}$

x_w，y_w，z_w为观测井井口地面坐标，h_w为井台高；为第n 个偏移距，第i个激发炮点的坐标，为激发井深；为激发炮 群中心点的井口坐标。

井中观测深度点：以井口为0开始起算的电缆长度，计为L_k(k＝1，……N)，N 为VSP观测设计的最大观测点，井中各观测深度点的坐标可计为 (x_k，y_k，L_k-h_w)。

n为偏移距序列，为第n个偏移距，第i个激发炮点到达相应接 收深度点(k_i)直达波的旅程，为第n个偏移距激发中心点井口平面到 达相应接收深度点(k_i)直达波的旅程；

当观测井为直井时，各观测深度点x_k＝x_w，y_k＝y_w；当观测井为斜井时，各 观测深度点的x_k，y_k通过井斜数据计算得到。

所述步骤(5)是这样实现的：

各单一偏移距经过第(4)步的校正后，已经将各偏移距校正到各自的激发 炮群中心点的井口平面；

以VSP观测井区域地面地震资料处理基准面为基准，将各炮群中心点的井 口平面高程校正到该基准面，计算各炮群中心点的井口平面高程与地震资料处 理基准面的高程差，并利用替换速度计算出各偏移距需要校正的时差：

ΔT_n为第n个偏移距炮群中心点井口高程产生的时差，Z_基准面为地面地 震资料处理基准面高程。

所述步骤(6)是这样实现的：

ΔT_总(n，L_k)为第n个偏移距接收深度L_k需要校正的累计时差；

通过下式将累计时差直接校正到拾取的直达波初至时间：

T(n，L_k)＝T₀(n，L_k)+ΔT_总(n，L_k)

T₀(n，L_k)为校正前第n个偏移距的的各观测深度点直达波初至时间，T(n，L_k) 为校正后第n个偏移距的的各观测深度点直达波初至时间。

所述步骤(7)中的所述判断直达波的初至时间曲线随偏移距变化是否符合 时差变化规律是这样实现的：

如果连续的3个偏移距的初至时间点能够连成一段光滑的曲线，且任一共 深度点垂直分量道集上所有初至时间点能够连成一光滑曲线，则符合时差变化 规律，如果上面两个条件中有一条不满足，则判断为不符合时差变化规律。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过单偏移距内和变偏移距间两 步完成时差校正，提高了变偏移距VSP资料原始波场质量，为变偏移距VSP资 料进一步有效应用提供准确的基础资料。经实际多个方位变偏移距VSP资料方 法验证，效果明显。

附图说明

图1是本发明方法的步骤框图。

图2是实施例中和顺5井Y1线25个偏移距相对高程变化图。

图3是实施例中Y1线原始(未时差校正)930、900、850、800、700米 共深度点垂直分量道集。

图4是实施例中Y1线时差校正后930、900、850、800、700米共深度点 垂直分量道集。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

实际变偏移距VSP观测波场，由于受激发高程、浅层激发岩性、激发井深、 炮群内激发井偏移距差等地质类和非地质类因素影响，波场存在时差信息失真， 本发明方法通过计算单偏移距内各观测深度点时差并校正和计算不同偏移距间 的时差并校正两步完成对变偏移距VSP资料的波场校正，提高变偏移距VSP资 料波场质量，为变偏移距VSP资料进一步处理、应用提供准确的基础资料。

如图1所示，对已采集的变偏移距VSP数据，计算时差并校正，通过以下 技术步骤实现：

(1)解编采集到的原始变偏移距VSP资料，得到三分量波场数据；所述三 分量波场数据包括VSP井坐标(x_w，y_w，z_w)、井台高h_w、各偏移距激发炮点坐 标和激发井深为这四个数据。

(2)输入VSP观测井所在区域地面地震资料处理所用的浅层替换速度V_替换和地震处理基准面高程Z_基准面(这两个数据由委托VSP测井工程的一方提供)。

(3)在各偏移距垂直分量Z上分别拾取直达波初至时间得到时间-深度数 据T₀(n，L_k)；

(4)计算单一偏移距内时差：首先，选定激发炮群的中心点(对应图1中 的各偏移距激发炮群中心点井口坐标以该中心点的井 口高程为该偏移距的统一高程面；然后，将炮群内的激发炮点校正到激发中心 点的井口高程面。

分别计算出激发炮点(i)到达相应接收点(k_i)直达波的旅程D₁及激发中心 点的井口高程面到达相应接收点(k_i)直达波的旅程D₂，再计算出旅程差D₁-D₂， 进一步计算出波到达同一接收点的旅程差产生的时差(即图1中的)

观测井井口地面坐标(x_w，y_w，z_w)，井台高h_w米。

第n个偏移距，第i个激发炮点的坐标，激发井深为激发炮群中心点的井口坐标

井中观测深度点：以井口为0开始起算的电缆长度，计为L_k(k＝1，……N)，N 为VSP观测设计的最大观测点，井中各观测深度点的坐标可计为 (x_k，y_k，L_k-h_w)。

$D_1(n_i,L_{k_i})=\sqrt{{(x_k-x_{n_i})}^2+{(y_k-y_{n_i})}^2+{((L_{k_i}-h_w)-(z_k{-z}_{n_i}+h_{n_i}))}^2}$

$D_2(n_i,L_{k_i})=\sqrt{{(x_k-x_{n_0})}^2+{(y_k-y_{n_0})}^2+{(\left(L_{k_i}{-h}_w\right)-(z_k-z_{n_0}))}^2}$

n为偏移距序列，为第n个偏移距，第i个激发炮点到达相应 接收深度点(k_i)直达波的旅程，为第n个偏移距激发中心点井口平 面到达相应接收深度点(k_i)直达波的旅程。

为第n个偏移距内各相应接收深度点需要校正的时差。V_替换是浅层替换速度。

当观测井为直井时，各观测深度点x_k＝x_w，y_k＝y_w；当观测井为斜井时，各 观测深度点的x_k，y_k可通过井斜数据计算得到。

(5)计算变偏移距间时差：各单一偏移距经过第(4)步的校正，已经将 各偏移距校正到各自的激发炮群中心点的井口平面。至此，变偏移距间波场时 差主要是各偏移距激发炮群中心点的井口平面高程差产生的。

以VSP观测井区域地面地震资料处理基准面为基准，将各炮群中心点的井 口平面高程校正到该基准面，计算各炮群中心点的井口平面高程与地震资料处 理基准面的高程差，并利用替换速度计算出各偏移距需要校正的时差。

ΔT_n为第n个偏移距炮群中心点井口高程产生的时差，Z_基准面为地面地 震资料处理基准面高程。

(6)总时差校正：计算变偏移距各观测接收深度点的累计时差，将得到的 累计时差值校正到相应偏移距的接收深度点的初至时间。

ΔT_总(n，L_k)为第n个偏移距接收深度L_k需要校正的累计时差。将累计时差加 载到处理系统，完成原始波场时差校正，进一步对校正后波场数据进行处理解 释。

将累计时差直接校正到拾取的直达波初至时间，以下式进行计算

T(n，L_k)＝T₀(n，L_k)+ΔT_总(n，L_k)

T₀(n，L_k)为校正前第n个偏移距的的各观测深度点直达波初至时间， T(n，L_k)为校正后第n个偏移距的的各观测深度点直达波初至时间，校正后的直 达波初至时间表现了各偏移距真实的时间关系，可进一步加以利用，即将累计 时差加载到处理系统，加载到要处理的数据道头里，再进行后续的波场直达波 初至趋势分析，判断并进行误差分析，时差对初至校正是对输出处理系统的 T₀(n，L_k)的校正，就不需要再判断，校正后得到各偏移距真实的时间关系数据用 于计算各偏移距纵波速度，可以提高VSP后续成像处理的速度模型精度。

(7)校正误差分析。在时差校正后的变偏移距VSP三分量资料上进行：

先将累计时差加载到如PROMAX处理系统该处理项目的空间属性中，通过一 个应用模块，加载到要处理的三分量数据道头里，这样加载处理后实际数据的 时差都已得到校正。

抽取任一共深度点的垂直分量道集，分析直达波的初至时间曲线随偏移距 变化是否符合时差变化规律(任一共深度点的垂直分量道集，偏移距从小到大 排列，直达波的初至时间随偏移距增大而增大的曲线，变偏移距资料，一般偏 移距等距离增加，由于地层岩性因素影响，时间不是等间隔增大，但趋势是增 加的。连续的3个偏移距的初至时间点就可以连成一段光滑的曲线，任一共深 度点垂直分量道集上多个初至时间点可以连成一曲线，如果校正正确，所有初 至时间点可以连成一光滑曲线，如果某一点不在曲线上，就可以判断该点时差 可能出现了误差。)，进行校正误差分析，并与校正前相对应的共深度点垂直分 量直达波初至时间比较，若出现校正量不足或校正量过大(任一共深度点垂直 分量道集上多个初至时间点连成一条曲线，如果某一点不在曲线上，在曲线上 方是校正量过大，在曲线下方是校正量过小。)，重新检查误差点所在偏移距的 高程、井深等原始资料(对应图1中从判断框返回到最开始的两个框的箭头。 野外测量记录的高程、井深、坐标等数据在现场已得到确认，使用中不作修改。 检查原始资料时，检查误差点所在偏移距的野外记录数据，包括：所有激发炮 井的高程、井深、坐标数据有没有输入(程序)错误。再一次输入程序重新计 算。)，再进行(4)-(6)计算步骤，校正后再分析，直至时差准确校正。

下面通过一个实施例来说明本方法的技术效果：

以和顺5井变偏移距VSP资料为例。和顺5井变偏移距VSP观测深度300-930 米，Y1线是和顺5井其中一个方位的变偏VSP观测，偏移距从40-1000米变化， 偏移距间隔40米，共25个偏移距，每个偏移距由4炮独立激发完成，每一组 炮群内偏移距在设定偏移距-6～10米内变化，图2是Y1线25个偏移距相对高 程变化图，相对高程差最大有150米。图3是抽取的930、900、850、800、700 米原始共深度点垂直分量道集，可以看到随偏移距变化，受激发高程、浅层激 发岩性、激发井深、激发炮井偏移距变化等地质类和非地质类因素影响，直达 波初至曲线呈无规则的跳跃波动，波场存在时差信息失真。

对原始三分量波场数据进行时差校正后，可以在共深度点垂直分量道集上 分析时差校正的效果，图4是抽取的时差校正后930、900、850、800、700米 共深度点垂直分量道集，可以看到时差校正后垂直分量道集上直达波随偏移距 变化初至时间曲线呈一定的趋势增长，可与时差校正前的原始相应道集图2进 行对比，分析表明两步法静校正可有效解决变偏VSP静校正问题。

本发明是变偏移距VSP资料原始波场时差校正方法，通过单偏移距内时差 计算和变偏移距间时差计算两步完成时差校正，提高了变偏移距VSP资料原始 波场质量，为变偏移距VSP资料进一步有效应用提供准确的基础资料。该方法 以野外实测资料为基础，无需迭代和求解大型方程组，计算占用计算机资源少、 计算量小。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形， 而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是 优选的，而并不具有限制性的意义。