技术领域
[0001] 本
发明属于波场成像领域，具体涉及三维VSP源检互换全波场成像方法。
背景技术
[0002] VSP(vertical Seismic Profile，垂直
地震剖面)是相对于地面地震剖面而言的，在地表设置
震源激发
地震波，在井内不同深度安置
检波器来记录地面震源所产生的地震
信号，研究井周围的地质情况。
[0003] 三维VSP技术是在地震
测井的
基础上发展起来的，结合了VSP方法和三维
地震勘探技术的优点，使测井与地震结合进行地质解释更加有据可循。由于三维VSP的波场路径不像地面反射地震波那样两次穿越地表低速层，因此三维VSP数据的主频、
信噪比、
分辨率都较高，在井旁构造精细成像、井旁
断层识别、井旁
地层岩性描述、地震波衰减、速度
各向异性、孔隙压
力预测和孔隙度估算等方面都取得了许多实际的应用效果。三维VSP的地震资料处理和成像技术，受到地区物理勘探界的重视。
[0004] 目前，三维VSP地震资料的成像方法主要是基于射线的Kirchhoff积分法和基于波场延拓的单程
波动方程的成像方法，三维VSP的全波场成像报道很少，三维VSP源检互换全波场成像未见报道。
[0005] 在地震资料全波场成像中，最重要的就是炮点侧全波场重建、检波点侧全波场重建以及计算效率问题。目前三维VSP地震资料全波场成像技术中，在炮点侧全波场重建方面技术成熟，在检波点侧波场重建和计算效率方面，存在以下缺点：
[0006] 1)检波点侧全波场重建困难且
精度低。三维VSP地震资料的检波点位于井中，由于成本和技术的限制，检波点数量非常少，且只能沿井轨迹(一条空间曲线)分布。可见，检波点在三维空间上对检波点波场的
采样严重不足，使用一条线上少量、不完全的检波点信息，只能重建检波点附近的部分波场，去重建整个三维检波点侧全波场是非常困难的，而且很难保证重建波场的
质量，势必会造成重建波场的巨大误差，从而影响VSP地震资料的全波场成像的效果。
[0007] 2)计算效率低。全波场成像是基于全波动方程延拓的成像方法，计算量较大，对计算效率要求较高。三维VSP地震资料的震源(炮点)位于地表，布置简单方便，数量多；而检波器(检波点)位于井中，需要专业的设备，数量少；一般炮点数量远大于检波点数量。在全波场成像时，使用炮为单位进行成像处理，原始VSP地震资料的炮集量多，所需的计算量大，因此，计算效率低。
发明内容
[0008] 发明目的：本发明针对上述
现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了三维VSP源检互换全波场成像方法。
[0009] 技术方案：三维VSP源检互换全波场成像方法，包括：
[0010] S1.获取原始三维VSP炮集地震数据并进行预处理，生成预处理后的三维VSP炮集地震数据；
[0011] S2.利用步骤S1生成的预处理后的三维VSP炮集地震数据，进行叠前速度分析和
叠前深度偏移，获取三维深度域层速度模型；
[0012] S3.利用步骤S1生成的预处理后的三维VSP炮集地震数据，进行源检互换，获得其对应的拟逆VSP炮集地震数据；
[0013] S4.利用步骤S2获得的三维深度域层速度模型和步骤S3获得的拟逆VSP炮集地震数据，逐一得到每个单炮的全波场成像结果，完成后即得到所有炮的全波场成像；
[0014] S5.对步骤S4得到的所有炮的全波场成像的结果进行去噪、
叠加，得到最终的全波场成像成果。
[0015] 进一步的，步骤S1中的原始三维VSP炮集地震数据包括采集的地震
波数据以及源检点的
位置信息。
[0016] 进一步的，步骤S1中的预处理包括：
[0017] S11数据解编：将采集到的原始三维VSP炮集地震数据转换为与
软件系统的相适应的内部数据格式；
[0018] S12噪声衰减：对经过步骤S11数据解编过的地震数据的噪音进行衰减，突出有效信号，提高信噪比；
[0019] S13振幅补偿；对经过步骤S12噪声衰减的地震数据进行振幅补偿，用于对地震波在传播中产生的波场扩散和吸收衰减的振幅补偿；
[0020] S14反褶积：对经过步骤S13振幅补偿的地震数据进行反褶积处理，用于数据去气泡以及压缩子波。
[0021] 进一步地，步骤S4中，得到每个单炮的全波场成像结果包括以下步骤：
[0022] S41、基于声学全波动方程，进行单个炮点侧全波场重建和检波点侧全波场重建，获得重建的炮点侧波场和检波点侧波场，其中：
[0023] 重建的炮点侧波场和检波点侧波场中均包含所有可能出现的一次反射波场、多次波场、绕射波场、回转波场；
[0024] S42对步骤S41获得的重建的炮点侧波场和检波点侧波场，进行照明补偿并应用成像条件，得到单炮的全波场成像结果。
[0025] 有益效果：本发明公开的三维VSP源检互换全波场成像方法具有以下有益效果：
[0026] 三维VSP源检互换全波场成像方法，解决了炮点侧、检波点侧全波场的高精度重建问题和计算效率低的问题，改善了成像效果，不仅节省了计算时间，还提高了计算效率，实现了三维VSP地震资料的高效、高精度成像。
附图说明
[0027] 图1为本发明公开的三维VSP源检互换全波场成像方法的
流程图；
[0028] 图2a为源检互换前原始VSP观测系统的示意图；
[0029] 图2b为源检互换前的VSP炮点与检点全波场重建示意图；
[0030] 图2c为检互换后的拟逆VSP观测系统示意图；
[0031] 图2d为源检互换后三维VSP炮点与检点全波场重建示意图；
[0032] 图3a为三维VSP观测系统的示意图；
[0033] 图3b为三维VSP观测系统的平面示意图；
[0034] 图3c为图3b方框处的局部放大图；
[0035] 图4a为三维VSP单炮炮集记录(ffid＝1)；
[0036] 图4b为三维VSP单炮炮集记录(ffid＝10)；
[0037] 图4c为三维VSP单炮炮集记录(ffid＝20)；
[0038] 图5a为源检互换后的拟逆VSP单炮炮集记录(ffid＝60)；
[0039] 图5b为源检互换后的单炮炮集记录(ffid＝90)；
[0040] 图5c为源检互换后的单炮炮集记录(ffid＝120)；
[0041] 图5d为源检互换后的单炮炮集记录(ffid＝180)；
[0042] 图6a为单炮全波场成像结果(ffid＝60)；
[0043] 图6b为单炮全波场成像结果(ffid＝90)；
[0044] 图6c为单炮全波场成像结果(ffid＝120)；
[0045] 图6d为单炮全波场成像结果(ffid＝180)；
[0046] 图7为全波场成像最终成果的示意图。具体实施方式：
[0047] 下面对本发明的具体实施方式详细说明。
[0048] 如图1所示，三维VSP源检互换全波场成像方法，包括：
[0049] S1.获取原始三维VSP炮集地震数据并进行预处理，生成预处理后的三维VSP炮集地震数据；
[0050] S2.利用步骤S1生成的预处理后的三维VSP炮集地震数据，进行叠前速度分析和叠前深度偏移，获取三维深度域层速度模型；
[0051] S3.利用步骤S1生成的预处理后的三维VSP炮集地震数据，进行源检互换，获得其对应的拟逆VSP炮集地震数据；
[0052] S4.利用步骤S2获得的三维深度域层速度模型和步骤S3获得的拟逆VSP炮集地震数据，逐一得到每个单炮的全波场成像结果，完成后即得到所有炮的全波场成像；
[0053] S5.对步骤S4得到的所有炮的全波场成像的结果进行去噪、叠加，得到最终的全波场成像成果。
[0054] 进一步的，步骤S1中的原始三维VSP炮集地震数据包括采集的地震波数据以及源检点的位置信息。
[0055] 进一步的，步骤S1中的预处理包括：
[0056] S11数据解编：将采集到的原始三维VSP炮集地震数据(segy格式或segd格式)转换为与软件系统的相适应的内部数据格式(包括但不限于omega格式或cgg格式)；
[0057] S12噪声衰减：对经过步骤S11数据解编过的地震数据的噪音进行衰减，突出有效信号，提高信噪比；
[0058] S13振幅补偿；对经过步骤S12噪声衰减的地震数据进行振幅补偿，用于对地震波在传播中产生的波场扩散和吸收衰减的振幅补偿；
[0059] S14反褶积：对经过步骤S13振幅补偿的地震数据进行反褶积处理，用于数据去气泡以及压缩子波。
[0060] 进一步地，步骤S4中，得到每个单炮的全波场成像结果包括以下步骤：
[0061] S41、基于声学全波动方程，进行单个炮点侧全波场重建和检波点侧全波场重建，获得重建的炮点侧波场和检波点侧波场，其中：
[0062] 重建的炮点侧波场和检波点侧波场中均包含所有可能出现的一次反射波场、多次波场、绕射波场、回转波场；
[0063] S42对步骤S41获得的重建的炮点侧波场和检波点侧波场，进行照明补偿并应用成像条件，得到单炮的全波场成像结果。
[0064] 图2a～2d是本发明的三维VSP源检互换前后，炮点、检点全波场重建示意图。
[0065] 图2a是原始VSP(源检互换前)观测系统示意图,炮点(符号∨)在起伏的地表上，检波点(符号Δ)在井中。
[0066] 图2b是源检互换前的VSP炮点、检点全波场重建示意图，炮点(∨)侧重建的全波场的波前为同心圆弧(只显示了地表内的波场)；检波点(Δ)侧重建的波场的波前为各检波点波场(虚线同心圆弧)的叠加，可以看出只能重建检波点集附近的波场(各圆弧的外切线，用实线表示)，不能重建整个空间的全波场。
[0067] 图2c是源检互换后的拟逆VSP观测系统示意图，炮点(∨)在井中，检波点(Δ)在起伏的地表上。
[0068] 图2d是源检互换后三维VSP炮点、检点全波场重建示意图。炮点(∨)重建的全波场的波前为同心圆是完全的；检波点(Δ)位于起伏地表，检波点重建的波场的波前为各检波点波场(虚线同心圆弧)的叠加，为各同心圆的外包络线(实线表示)，可以看出检波点侧波场也能很好的重建。
[0069] 图3a～3c是本发明应用三维VSP地震资料的地质模型和观测系统。
[0070] 图3a显示了三维VSP观测系统的炮点和检波点的空间位置,炮点位于地表，检波点位于井中。
[0071] 图3b是三维VSP观测系统的平面显示图(图中“×”为炮点，“·”为检波点)。
[0072] 图3c是图3b的局部放大图。从图3a～3c可以看出，三维VSP观测系统的炮点位于起伏地表上，炮点以井口为中心，按射线分布，共36条炮线，炮线间的夹
角为10度，每条炮线25个炮点，共900个炮点；检波点位于井中，沿斜井的井轨迹布置，共200个检波点。
[0073] 图4a～4c是本发明使用的三维VSP地震资料的炮集数据，共900个炮集，每炮200道，图4a是炮号为1的单炮记录，图4b是炮号为10的炮集记录,图4c是炮号为20的炮集记录。
[0074] 图5a～5d是本发明使用的源检互换之后得到的拟逆VSP地震资料的炮集数据。图5a为炮号为60的炮集，图5b是炮号为90的炮集，图5c为炮号为120的炮集，图5d为炮号为180的炮集。源检互换后的地震资料共包含200个炮集数据，每炮包含25个排列，每个排列25道接收，每炮共计900道。源检互换后，炮点数量由900降为200，每炮的接收点数由200增加到
900，源检互换后的三维VSP全波场成像不仅精度高，同时节省了计算时间，提高了计算效率。
[0075] 图6a～6d是利用拟逆VSP地震资料、三维地质模型和观测系统进行全波场成像的单炮结果。图6a为炮号为60的单炮全波场成像结果，图6b为炮号为90的单炮全波场成像结果，图6c为炮号为120的单炮全波场成像结果，图6d为炮号为180的单炮全波场成像结果。图6a～6d显示了检波点在地表、炮点在井中不同深度的炮集，对整个三维模型成像的影响和贡献。
[0076] 图7是所有炮全波场成像叠加的成像结果。
[0077] 上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
