NorSAR三维正演及观测系统设计

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辅助观测系统设计实例：
进一步，观测系统-2中，道距50米不变，线距扩大为200米 ，其他参数均不变，采用的观测系统模板如图。
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辅助观测系统设计实例：
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辅助观测系统设计实例：
从照明图中看出，线距的增加，整个地层面的照明强度均匀 性有所好转，主要是因为减弱了条带状采集印记，从而使照 明度均匀性变好。最大旅行时和最大振幅的分布相比较而言 ，条带状的采集印记明显减弱，均匀性变好。
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辅助观测系统设计实例：
断层附近没有射线击打，断层的存在产生阴影区，这与模型中T6层与断裂系统关系图相 吻合。 在断层意外的区域，射线的击打密度分布也不均匀，在高密度区域呈现网格式的分布。 最大旅行时的分布也受到断层的影响呈现不均匀的分布，在断层的上升盘下方旅行时都 偏小，但总的趋势与地层面的深度成正比例的关系，为西边小东边大。 最大振幅分布受断层的影响，分布不均匀，但在断层附近都呈现了较高的振幅值，能量 较强。 Houston——Beijing
1、观测系统设计中的应用
-目的： （1）降低勘探风险、提高勘探效率 (2) 提高采集质量 -具体设计目标：
(1)数值模拟技术有助于确定面元尺寸、最大及最小偏移距、 菲涅尔带、或偏移时窗、覆盖斜坡带、观测面大小等。因此利用 数值模拟技术可以进行野外观测系统设计和面向地质体的多次覆 盖次数分析。 (2)研究地震波穿过强波阻抗面时的运动学和动力学特征, 设 计震源的能量和频率。 (3)更好地研究地下介质的各向异性特征, 并在多波勘探中, 设计震源和接收点的偏振方向。
-各方法的优势与不足：
精度、效率、网格剖分、边界条件
-趋势：射线理论与波动方程理论结合；区域分解
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一、地震正演技术简介
（3）地震正演技术应用领域 -从勘探初期，到中期勘探，以及开发地震领域 -从辅助观测系统设计，到地质模型验证、储层分析等领域 1）二、三维野外观测系统设计 2）照明图分析 3）地质模型验证、辅助地震处理和解释 4）储层分析、开发地震
油气勘探中的地震正演技术
阿派斯科技（北京）有限公司 Apex Solution Inc. 2011年7月
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目 录
一、地震正演技术简述
二、勘探、开发中的地震正演技术
三、地震正演技术展望
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一、地震正演技术简述
1、地震正演技术现状 2、地震数值模拟技术主要方法 3、应用领域
辅助观测系统设计实例：
观测系统-2参数如下：
工区 XXXX
接收道距
接收线距 接收线数 单线道数
50m
100m 24条 120道
接收道数
激发点距 激发线距
2880道
50m 250m
束间滚动距
最大非纵距 最大炮检距 观测系统 面元尺寸 覆盖次数
200m
1225m 3217m 24L×4S×[2975-25-(50)-25-2975] 25m×25m 144次（12×12） Houston——Beijing
一维褶积 反射系数曲线 子波 地震道
!
Time
*
Time
Time
Time
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快速叠前深度偏移成像（SimPLI）：
• Simulated Prestack Local Imaging • Prestack Depth Migration (PSDM)模拟 • SimPLI: – 叠前深度偏移剖面 – 3D空间褶积 – 考虑了三维照明、分辨率和入射角等对成像的影响
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二、勘探、开发中的地震正演技术
（1）观测系统设计关键技术
复杂地表观测系统设计：复杂构造模型构建 大规模三维正演模拟技术 照明图分析技术
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二、勘探、开发中的地震正演技术
（2）照明图分析技术
-分析观测系统对成像的影响 -分析上覆介质对目的层成像的影响 -分析构造、岩性、反射面几何形状对成像的影响 -分析地震处理参数对成像的影响
照明分析-偏移孔径
照明分析-旅行时
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二、勘探、开发中的地震正演技术
-照明图组合分析技术
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二、勘探、开发中的地震正演技术
（3）玫瑰图分析技术
Azimuth
Offset
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二、勘探、开发中的地震正演技术
（3）玫瑰图分析技术
照明矢量
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2）从成像角度分析观测系统
反射系数
海洋3D
海底观测
一维褶积
广角观测系统
VSP观测
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2）从成像角度分析观测系统
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3）地震子波对成像的影响
[K]
120 Hz
模型 (Vp)
反射系数
0 Hz
Spectrum
辅助观测系统设计实例：
三维观测系统-2模板
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辅助观测系统设计实例：
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辅助观测系统设计实例：
断层的存在会产生阴影区，与模型中T6层与断裂系统的关 系图相吻合。 在断层外的区域，射线的击打密度分布相比观测系统-1使 的照明图均匀度有较大提高，整体比较均匀。在均匀分布区域 呈现条状式的分布。 最大旅行时的分布相比有较大变化，除断层的影响区域外 ，整体分布均匀，总的趋势与地层面的深度成正比例的关系， 同时呈现了一定的条带状特征。 最大振幅的分布除了断层的影响外，整体分布均匀，特别 是在断层附近受到影响的区域，相比观测系统-1有了较大改善 ，振幅值与旅行时的分布呈现一一对应的关系，由深至浅，能 量逐渐变强，也有条带分布的特征。
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一、地震正演技术简述
-波动理论：
有限差分、有限元、区域分解等 规则网格、空变网格 完全弹性、非均质、各向异性、粘弹性、双相介质
-射线理论：几何射线理论
理论基础：在高频近似条件下，地震波场的主能量沿着射线轨迹传播。 试射法、弯曲法，波前面构建：运动学、动力学射线追踪 具体算法：Vidale法、VAN Trier法、WFRT法、最短路径法、惠更斯波前面法、慢 度匹配法 高斯射线束理论、旁轴射线、马斯洛夫渐进理论
60道
360道 100m 150m 300m
最大炮检距
观测系统 面元尺寸
2376m
6L×3S×[2350-0-(50)-50-2975] 50m×25m
覆盖次数
30次（3×10）
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辅助观测系统设计实例：
观测系统-1模板
三维正演
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辅助观测系统设计实例：
一、地震正演技术简述
3、主要应用领域
观测系统设计 与照明分析
l
设计最佳地震采集系统，以获得地下目标地 质体最佳成像。
地震处理，解释、 地质模型验证
l l
l
储层构造、属性，调谐厚度,井震关系等。 测试地震处理、成像参数 地质模型验证、辅助地震解释 基于岩石物理模型，通过地震数据，辅助潜 在储层的解释、地质属性预测
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实例：辅助观测系统设计实例
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辅助观测系统设计实例：
观测系统评估： 工区在1999年进行了三维地震勘探，采用的观测系统-1如下：
工区 XXXX
接收道距
接收线距 接收线数
50m
100m 6条
单线道数
接收道数 激发点距 激发线距 束间滚动距
地震观测 子波 模型 建立模型 数据 成像处理 PSDM成像
SimPLI算子
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照明矢量分析
-照明图无法提供成像分辨率信息，需要照明矢量。 -照明矢量：目的层反射点处，波场的波数矢量图。
方位角 倾角
水平反射面
水平分辨率： 2pai / DKX 垂直分辨率： 2pai / DKZ
10 Hz
20 Hz
30 Hz
40 Hz
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4）入射角度对成像的影响
反射系数: 35°-45° Reflectivity : 15 00 05 °-25 -05 -15 反射系数: 25 °-35 °°
[K] 算子 35° -45° [K] 算子 :: : 25 [K] Filter 00° 05 15 °-35 -05° -15 -25 °
储层分析
l
开发地震
l
基于精细属性模型、饱和度及压力等，预测 、分析生产过程中储层地震属性的变化。 Houston——Beijing
二、勘探、开发中的地震正演技术
1、观测系统设计 2、地震资料处理 3、辅助地震解释、地质模型验证 4、储层分析 5、开发地震
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二、勘探、开发中的地震正演技术
P-impedance
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一、地震正演技术简述
地震正演技术应用领域拓展图示
地球物理学 地质学 油藏工程
地震数据采集
数据处理
地震解释
储层建模
油气藏开发 效益
观测系统设计、
照明分析 地震资料处理 地震成像
模型辅助解释
岩石物理模型
储层分析 四维地震模型 油藏监测
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照明图分析
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照度图及照明振幅的概念
y
炮点 检波点 面元
x
z
照度:
反射点 单反射点振幅 Ai
N P 面元面积
N反射点
单反射点振幅 Ai
照明振幅:
Aຫໍສະໝຸດ Baidu
A
i 1
N
i
面元面积
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二、勘探、开发中的地震正演技术
照明分析-点击图（Hit Map） 照明分析-振幅变化（SMA）
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辅助观测系统设计实例：
为了进一步分析观测系统主要参数的变化对资料成像的影响 ，我们在观测系统-2的基础上，对道距和线距做一些改变，并进行 照明图等分析。 首先，将道距由原来的50米，缩小为25米，其他参数保持 不变，来分析道距的缩小对成像的影响。同时为保证变化前后资料 的可对比性，需要覆盖次数保持不变，因此，单线道数增加为240 道，采用的观测系统模板如图。
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一、地震正演技术简述
1、油气勘探、开发的要求 -勘探目标：越来越复杂 -勘探精度：越来越高 地震数值模拟技术： -应用越来越广； -复杂介质波场传播理论的研究； -计算方法研究：高效、高精度
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一、地震正演技术简述
2、地震数值模拟技术现状
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辅助观测系统设计实例：
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辅助观测系统设计实例：
从照明图中看出，道距的减少，检波点密度的增加，增强了整 个地层面的照明强度，均匀性变得更好，但是照明图中的条带 状采集印记此时变成了网格状，在inline方向的条带特征增强 。最大旅行时和最大振幅的分布相比较而言，没有明显的改变 ，但在inline方向上，已经有了条带特征的趋势。
（1）复杂介质波场传播理论：层状介质、非水平介质、粘弹性 介质、各向异性介质、双相（多相）介质 （2）数值计算方法： 射线方法：两点射线追踪、波前面构建；射线束 波动方程 混合算法
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一、地震正演技术简述
-计算方法、计算精度、运算效率的提高； -波前面构建技术：动力学射线追踪，稳健、高效。大规模三维模型正演； -粘弹性、各向异性模型； -岩石物理模型技术：储层分析 -射线理论+波动方程理论
（4）PSDM快速生成技术在观测系统设计中的应用
• Norsar公司研究 • 可建立非均质、各向异性、粘弹性模型。 • 是观测系统设计、地震成像、地震解释、储层分析和时 移地震研究的工具。
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快速叠前深度偏移成像（SimPLI）与一维褶积模型
一维褶积模型: 快速 + 简单，适合水平层状模型 模拟叠后时间偏移剖面
求和
最终SimPLI成像 – 20 Hz
SimPLI成像： 35°-45° SimPLI SimPLI成像 Image: : 25 ° 00 05 15 -35 °-25 -05 -15 °° Houston ——Beijing
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辅助观测系统设计实例：
叠前时间偏移成像分析 利用地质模型直接得到叠前深度偏移成像，对以上几种观测 系统做叠前成像效果的分析。
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辅助观测系统设计实例：
观测系统-1的PSDM
观测系统-2的PSDM
观测系统-2，道距25米的PSDM
—— Beijing 观测系统-2，线距Houston 200米的 PSDM