一種突出轉(zhuǎn)換波的vsp觀測系統(tǒng)設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油工業(yè)中的地震勘探領域，具體涉及一種突出轉(zhuǎn)換波的VSP觀測系 統(tǒng)設計方法。
【背景技術】 [0002]
[0003] 三維三分量地震勘探，由于它提供了比常規(guī)P波勘探更加豐富的信息，近年來一 直備受關注。由于P波和PSV波具有不同的傳播規(guī)律，怎樣設計出一個兼顧P波和PSV波 的觀測系統(tǒng)一直是個不易解決的難題。在三維VSP勘探中，施工量和成本控制是設計觀測 系統(tǒng)必須要考慮的因素，通常要求一次性施工完成P波和PSV波（所述轉(zhuǎn)換波就是指PSV 波）的接收采集。常規(guī)的VSP觀測系統(tǒng)設計是先按照P波勘探的需求來設計，然后采用補 炮的方式對PSV波的能量給予一定補償；或者雖然考慮了PSV波的有效入射角度，但是計算 是基于平均速度模型或水平層狀介質(zhì)模型，對于共轉(zhuǎn)換點（CCP)而言，其面元屬性（疊加次 數(shù)）仍然是不均勻的。
[0004] 圖1為相同接收點和激發(fā)點的P波和PSV波射線路徑示意圖，S為炮點，R為接收 點，CRP為共反射點，CCP為共轉(zhuǎn)換點，射線經(jīng)過CCP點后以橫波速度傳播。S-CRP-R為P波 射線路徑，S-CCP-R為PSV波射線路徑。
[0005] 在遇到復雜介質(zhì)的情況下，根據(jù)波動理論和射線傳播規(guī)律，在VSP井中固定接收 位置的情況下，要同時達到P波和PSV波的（目的層）面元屬性均勻一致幾乎是不可能的 (圖1說明采用相同的觀測系統(tǒng)（P波和PSV波采用相同激發(fā)點和接收點）時，P波和PSV 波的射線路勁大相徑庭，CRP和CCP完全不在一起），同一個接收點和CRP(CCP)點所對應的 P波激發(fā)點和PSV激發(fā)點是分散和無序的。所以實際接收到的PSV波往往能量較弱，無法完 成轉(zhuǎn)化波勘探的任務，最后影響PS轉(zhuǎn)換波的應用效果。
[0006] 圖2為相同接收點和CRP(CCP)(圖2中把CRP和CCP放在一起，可以直觀的看出： 希望PSV波的共轉(zhuǎn)換點CCP和P波的CRP落在一起的話，各自要求的激發(fā)點相去甚遠。要 用同一個觀測系統(tǒng)來采集到合格的P波和PSV波是很困難的。）的P波和PSV波射線路徑 示意圖，S1、S2為炮點，R1為地面接收點，R2為井中VSP接收點，CRP為共反射點，CCP為共 轉(zhuǎn)換點，S2-CRP-R1和S2-CRP-R2為P波射線路徑，S1-CCP-R1和S1-CCP-R2為PSV波射線 路徑。圖1和圖2說明了由于不同的傳播規(guī)律，用同一個觀測系統(tǒng)，要同時獲得質(zhì)量良好的 P波和PSV波具有很大困難。
[0007] 三維三分量地震勘探中使用單一觀測系統(tǒng)帶來的問題：
[0008] 根據(jù)波動理論，P波和PSV轉(zhuǎn)換波具有不同的傳播特性。由Zoeppritz方程可知： P波和PSV波的反射系數(shù)都隨入射角的不同而變化，一般而言，P波的反射系數(shù)隨入射角的 增大而減?。籔SV波的反射系數(shù)則在入射角處于某個范圍內(nèi)時相對較大。在入射角很小時， P波的反射系數(shù)很大，而PSV波的反射系數(shù)卻接近為零。所以在實際的三維三分量VSP數(shù)據(jù) 采集時，要用同一套觀測系統(tǒng)方案，經(jīng)過一次放炮來同時完成P波和PSV波的野外數(shù)據(jù)采集 是極其困難的。實際的結(jié)果，往往是PSV波的能量比較弱，無法完成勘探任務。在PSV波能 量不足的情況下，PSV波勘探可以用來判別巖性變化、油氣運移等優(yōu)點都無從談起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術中存在的難題，提供一種突出轉(zhuǎn)換波的VSP 觀測系統(tǒng)設計方法，是一種三維VSP觀測系統(tǒng)設計方法，使用一次施工完成P波和PSV波的 數(shù)據(jù)采集，并兼顧了P波和PSV轉(zhuǎn)換波的傳播規(guī)律，增強了PSV轉(zhuǎn)換波的能量，它解決了三 維三分量勘探中普遍存在的PSV波能量偏弱、信息不足的問題，為更好的利用PSV波進行流 體識別、裂縫判斷等深度資料解釋打下了基礎。
[0010] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0011] 一種突出轉(zhuǎn)換波的VSP觀測系統(tǒng)設計方法，包括：
[0012] (1)根據(jù)勘探目的層的物性參數(shù)，求解Zoeppritz方程，獲得目的層的P波反射系 數(shù)和PSV波反射系數(shù)與入射角的關系；按反射系數(shù)的變化規(guī)律確定出目的層的P波的有效 入射角度eP1- 9P2和PSV波的有效入射角度eS1-eS2;
[0013] (2)按勘探任務和VSP采集設備的情況，確定井中檢波器的擺放深度和間距；
[0014] (3)針對每個CCP面元，按任務要求的疊加次數(shù)，進行PSV波的接收點-CCP-炮點 方向的射線追蹤計算，并統(tǒng)計入射角在PSV波有效入射角度0 S1- 0S2內(nèi)的炮點位置，生成 PSV波炮點位置密度圖；
[0015] (4)根據(jù)步驟⑶得到的PSV波炮點位置密度圖，確定PSV波的炮點密度和炮點排 列方式，即為PSV波炮線排列；
[0016] (5)針對每個CRP面元，按任務要求的疊加次數(shù)，進行P波的接收點-CRP-炮點方 向的射線追蹤計算，并統(tǒng)計入射角在P波有效入射角度eP1-eP2內(nèi)的炮點位置，生成P波炮 點位置密度圖；
[0017] (6)根據(jù)步驟（5)得到的P波炮點位置密度圖，在步驟⑷得到的PSV波的炮點密 度和炮點排列方式的基礎上，確定P波補充炮的炮點密度和炮點排列方式，即為P波補充炮 線排列；
[0018] (7)步驟（4)得到的PSV波炮線排列和步驟（6)得到的P波補充炮線排列，以及步 驟（2)得到的接收排列方式構成最終的VSP觀測系統(tǒng)。
[0019] 所述步驟（1)中的所述物性參數(shù)包括目的層上下介質(zhì)的密度和縱橫波速度。
[0020] 所述步驟（1)中按反射系數(shù)的變化規(guī)律確定出目的層的有效入射角度是這樣實 現(xiàn)的：
[0021] P波的有效入射角度是這樣確定的：
[0022] 確定出P波反射系數(shù)與入射角關系曲線上，反射系數(shù)下降到最高點的65%時的零 界點，反射系數(shù)高于該值的范圍對應的角度就定為p波的有效入射角度eP1- 9 P2;
[0023]PSV波的有效入射角度是這樣確定的：
[0024] 確定出PSV波反射系數(shù)與入射角關系曲線上，反射系數(shù)下降到最高點的80%時的 零界點，反射系數(shù)高于該值的范圍對應的角度就定為PSV波的有效入射角度0sl-0s2。
[0025] 所述步驟⑷中，PSV波的炮點數(shù)確定為工區(qū)總炮數(shù)的60%;炮線距為常規(guī)炮線距 的二分之一，炮間距的確定按公式：炮間距=總炮數(shù)X60% /總的炮線長度。
[0026] 所述步驟（5)中，對于PSV炮點位置密度圖中已經(jīng)包含的炮點，不再重復統(tǒng)計。
[0027]所述步驟（6)中P波補充炮點數(shù)和步驟（4)中確定的PSV波的炮點數(shù)之和小于等 于工區(qū)總炮數(shù)。
[0028] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所設計的三維VSP觀測系統(tǒng)，突出 了PSV轉(zhuǎn)換波的能量，它解決了三維三分量勘探中普遍存在的PSV波能量偏弱、信息不足的 問題，為更好的利用PSV波進行流體識別、裂縫判斷等深度資料解釋打下了基礎。
【附圖說明】
[0029] 圖1是相同炮點和接收點的P波和PSV波射線路徑示意圖。
[0030] 圖2是相同接收點和CPR(CCP)的P波和PSV波射線路徑示意圖。
[0031] 圖3是入射角與反射系數(shù)關系圖。
[0032] 圖4是PSV波炮點位置密度圖。
[0033] 圖5是PSV炮點密度和炮線排列圖。
[0034] 圖6是PSV波炮點密度圖、PSV炮線圖及P波炮點位置疊后圖。
[0035] 圖7是PSV波炮線排列及P波補充炮線排列圖。
[0036] 圖8是利用本發(fā)明方法得到的最終炮線排列方案。
[0037] 圖9是P波的反向射線追蹤示意圖。
[0038] 圖10是PSV波的反向射線追蹤示意圖。
[0039] 圖11是本發(fā)明方法的步驟框圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述：
[0041] 本發(fā)明該方法根據(jù)P波和PSV波的不同傳播規(guī)律，提出了一套基于目的層的三維 VSP觀測系統(tǒng)設計方法，它解決了三維三分量勘探中普遍存在的PSV波能量偏弱、信息不足 的問題，為更好的利用PSV波進行流體識別、裂縫判斷等深度資料解釋打下了基礎。
[0042] 如圖11所示，本發(fā)明的設計流程和實現(xiàn)步驟如下：
[0043] 1.根據(jù)勘探目的層的物性參數(shù)（目的層上下介質(zhì)的密度和縱橫波速度），求解 Zo印pritz方程，獲得目的層的P波反射系數(shù)和PSV波反射系數(shù)與入射角的關系，如圖3所 示，按反射系數(shù)的變化規(guī)律（大多數(shù)情況下是指"P波的反射系數(shù)隨入射角的增大而減?。?PSV波的反射系數(shù)