第7章-CFP偏移2.doc

7.2 应用实例自从1997年Berkhout教授提出CFP偏移的概念以来（Berkhout, A. J., 1997a; 1997b）， CFP偏移技术已经得到了飞速的发展。到目前为止，在叠前偏移、偏移速度建模、复杂地表静校正、层间多次波消除、观测系统优化、岩性成像及油藏动态监测和多分量地震偏移等方面都有CFP技术的应用。一基于CFP技术的叠前偏移CFP技术最初的应用就是叠前偏移成像，尤其是对地下复杂构造的叠前偏移具有较好的成像效果。它的成像原理是等时原理，它是通过激发聚焦和检波聚焦的双聚焦来实现的共聚型CFP偏移。图7-18给出了北海某地震资料的共聚型CFP叠前偏移剖面，图中白线是生成爆炸聚焦点（XFP）道集的位置。XFP道集是指同一横向位置处所有深度的聚焦点响应的集合。图7-18 北海某地震资料的CFP叠前偏移剖面，图中白线是生成XFP道集的位置二基于CFP技术的偏移速度分析与建模共聚型CFP偏移在实现过程中能够进行偏移速度分析与建模。一种建模方法是基于等时原理和DTS分析通过参数约束迭代反演进行速度估计；另一种方法是基于Radon域相位误差的对称性求取正确的聚焦算子，然后通过速度扫描或全局寻优估算偏移速度场。图7-19所示的是对北海某地震资料的偏移速度建模结果（使用了第一种速度建模方法）和偏移结果。图7-19a是叠加剖面，图7-19b是CFP法建模后的速度场，图7-19c是利用CFP法建模后的速度场进行共聚型CFP叠前偏移的结果。从图上我们可以看出：速度建模的效果非常好，而且建模结果与偏移结果非常吻合。三基于CFP技术的复杂地表静校正有时我们遇到的地震资料，由于复杂的地表覆盖层使资料的同相轴受到严重扭曲，这会严重影响速度建模和偏移的精度。用这种速度来表示近地表的速度常常存在较大误差，但可以利用CFP理论中的等时原理来求取近地表模型的聚焦算子。这样困扰静校正的许多问题就会得到解决。下面是两模型静校正的例子。图7-20是一复杂模型静校正前后的叠加结果。图7-20a是所用速度模型，箭头所指地方是所选的基准面，图7-20b是基于地表的水平叠加剖面，可图7-19a 叠加剖面图7-19b CFP法建模后的速度场图7-19c 利用CFP法建模后的速度场进行共聚型CFP叠前偏移的剖面以看到由于地表条件的影响使叠加效果很不理想。图7-20c是以A面为基准面做静校正后的叠加结果。图7-20d是以B面为基准面做静校正后的叠加剖面。从图中我们可以看到：做静校正后的叠加效果要比没有做静校正的效果好得多。图7-21是一含盐模型做静校正处理的例子，图7-21a是基于地表的叠前时间偏移剖面，图7-21b是把基准面重建到盐内的叠前时间偏移剖面。从图中我们可以清楚地看到：箭头所指同相轴得到了明显改善。图7-20a 速度模型图7-20b 基于地表的水平叠加剖面图7-20c 以A为基准面做静校正后的叠加结果 图7-20d 以B为基准面做静校正后的叠加结果 图7-21a 基于地表的叠前时间偏移剖面 图7-21b 把基准面重建到盐内的叠前时间偏移剖面四基于CFP技术的层间多次波消除CFP技术的核心思想就是将Kirchhoff积分法的一步偏移分为两步聚焦来完成，其中的第一步聚焦就是由炮记录（或共接收点道集）通过检波聚焦（或激发聚焦）获取CFP道集。基于CFP技术的层间多次波消除的思路是把炮记录用CFP道集来替代，这样消除地表多次波的迭代反演预测技术就可以应用到消除层间多次波上。即把地震观测面从地表延拓到产生多次波的地下反射层上或层间某一水平面上，从而可以预测层间多次波。以第一层为例，对第一层界面，其迭代反演公式为 （7-34）其中，为消除地表多次波后的波场数据；是第n次预测的在界面处获得的消除与界面有关的多次波后的一次波；是从外推至得到的波场，即CFP道集；为第n-1次预测的一次波从外推至处得到的波场，即第n-1次预测算子，开始预测时为CFP道集；为界面的层界面算子，层界面算子可以通过最小平方滤波求取。应注意的是：无论是CFP道集，还是各次预测算子，在应用于迭代反演公式前，都要切除预测层（上述讨论的预测层是第一层）及其以上各层的一次反射波。其原理如同在表层多次波消除中，炮记录或各次预测算子，在应用于迭代反演公式前，都要切除记录中的直达波一样。图7-22a为某实际地震资料没有消除多次波的叠加剖面，图7-22b为该资料消除层间多次波后的叠加剖面。对比图7-22a和7-22b，可以明显看到：记录中层见多次波得到了很好的压制。随后，各反射层上产生的多次波的消除方法同上，直到最深反射层为止。如果我们不是选择产生多次波的反射层（往往很难选取准确），而是选择对应的层间某一深度层进行分析，那么只需将每次的预测算子变为网格点道集的反因果部分即可。图7-22a 没有消除多次波的叠加剖面 图7-22b 消除层间多次波后的叠加剖面五基于CFP技术的保幅处理和AVP分析在CFP的AVO和AVP分析过程中，在正确速度-深度模型下，逆时聚焦算子和对应的聚焦点响应有相同的走时（走时是单程走时），即等时原理（时间域是等走时成像原理，Radon域是等截距时间成像原理）。然而，它们沿共走时曲线的振幅是不同的。沿逆时聚焦算子的振幅分布由传播过程中的总衰减和反射率向量的方向性给出。因此，网格点处依赖于角度的反射性质可以通过对每一炮检距（炮检距为单程炮检距）计算聚焦点响应和逆时聚焦算子之间的振幅比来定量分析。在时间域中，是基于最小平方原理计算振幅比。对每一炮检距，是响应和算子之间的零时间延迟互相关除以算子同相轴的零时间延迟自相关。而在线性Radon域中，则体现为逆时聚焦算子和其聚焦点响应的全互相关做Radon变换后的结果。第一节的图7-16和7-17给出的是基于CFP技术的AVP分析结果。可以看出：实际分析结果与理论结果吻合地非常好，这说明基于CFP技术进行AVP保幅处理是切实可行的，而且易于实现。另外，我们还可以看出：反射率函数（它是时间域中逆时聚焦算子和其聚焦点响应的全互相关）和反射系数函数（反射率函数的线性Radon变换）是一线性Radon变换对。而且振幅-射线路径参数（AVP）分析比AVO分析更适合于地震反射信息的描述和表征，尤其是包括超临界信息时更是如此。如果第二步聚焦等于激发聚焦（或检波聚焦），那么在双聚型偏移中的互相关结果就是网格点道集，对网格点道集进行线性Radon变换就得到了反射系数道集。也就是说对于AVP信息，要求CFP偏移是双聚型的。这给我们在CFP偏移的基础上进行全方位的AVO保幅处理提供了坚实的理论基础和简单易行的实现方法。由于双聚型的CFP偏移考虑了振幅随不同射线路径参数的变化情况和“采集痕迹”的影响，因而也是一种保幅处理的体现。图7-23是AVO分析的实例，箭头所指的是常规的共聚型CFP偏移剖面，其它与其垂直的剖面都是其对应的成像点处的AVP分析剖面。这样，解释人员在对常规偏移剖面进行解释的基础上可以对感兴趣的区域进行AVO属性解释。这也为地质属性的提取提供了非常可靠的地球物理依据。基于CFP技术的AVP分析是对地下某一反射层上的反射点随炮检距变化的全部体现。图7-24a就是某一反射层上反射点的AVP剖面图，从图上可以看出：在P=0时的振幅值是最大的，随着P值的增加振幅值减小。在大约P=(+/-)0.00035s/m时，出现了来自其它同相轴的干涉现象。在大约第10、110和285道处与P=0s/m相交的曲状同相轴是由于剩余多次波能量的影响所致，这易于解释为上覆反射是左倾的。在道号为160和275的地方有两个直线状同相轴，这是由于断层的影响所至。图7-24b是常规的AVO剖面，其纵轴不是射线路径参数而是偏移距。它是基于共中心点道集生成的分析剖面，从图上可以看出：振幅是CMP点和偏移距的函数。同样可以看到：在大约h=+/-2000米时出现了来自其它同相轴的干涉现象，这种干涉明显强于CFP-AVP分析剖面。剩余多次波能量的干涉效应隐约可见，断层的横向不连续性也出现了，但与AVP分析剖面相比没有那么明显。考虑到CFP-AVP分析剖面上的信息是来自所有炮点和检波点，与常规的AVO分析剖面相比较含有较少的干涉信息，基本消除了传播效应，且不需要正确的速度信息。因此AVP分析剖面更光滑，结果更可靠，算法更实用。根据AVO分析的近似定量关系：。其中A是截距剖面（法向入射反射系数），B（）是斜率（或梯度），是入射角，P是射线路径参数（水平慢度）。这样对振幅随偏移距变化的描述也可以有两种方式。图14和图15就是这两种描述方式的对比图。一般情况下，对AVO数据，需要估计目的层以上层的层速度信息以实现偏移距到的转化。而对于AVP数据，速度信息隐含在射线路径参数（）中，这样射线参数域可直接用于反射系数分析。从图7-24a和b以及图7-25a和b的对比分析可以看出：AVP分析结果的相干性、相关性、可靠性和实用性要明显好于AVO分析结果。总之，基于CFP技术的AVP分析可以适当消除传播效应，而且不需要正确的速度场，与常规的AVO分析相比，提供了更可靠的地震属性信息。六基于CFP技术的AVP分析与油气储层和油藏动态监测的关系常规AVO分析都具有一定的局限性。基于共炮集和共偏移距道集的AVO分析假定了介质是水平层状各向同性介质，所反映的是地下若干反射点的信息；基于共中心点道集的AVO分析做了水平层状介质的假定，除了要进行NMO校正外，在倾斜反射层情况下，还要进行DMO处理。而基于共聚焦点（CFP）道集的AVP分析是通过激发聚焦和检波聚焦的双聚焦成像的双聚型实现AVP分析，它所表征的是地下一个反射点的信息。因此，储层中的CFP-AVP分析结果反映了油气储层的变化情况，并且与岩性、孔隙流体和储层参数建立了直接的定量关系。图7-23 AVO分析实例，箭头所指的是常规的共聚型CFP偏移剖面，其它与其垂直的剖面都是其对应的成像点处的双聚型CFP偏移剖面（CFP-AVP分析剖面）图7-24a CFP-AVP剖面图7-24b 常规AVO剖面图5-25a CFP-AVP属性剖面 图5-25b 常规AVO属性剖面基于CFP技术的AVP分析不但可以提供必要的属性剖面，而且还可以进行油藏的动态监测，所遵循的理论基础是CFP技术的AVP分析。对感兴趣的动态油藏，在油藏开发的前期对目标层位做油藏的AVP属性分析图，随着油藏开发的进行，可以采用同样的方式对目标层位做AVP属性分析。但是，这时的AVP属性剖面与前期的属性剖面相比在油藏发生变化的地方也随之变化。在归一化的前提下，将两个属性剖面相减即可得到油藏变化的属性剖面（属性差剖面），这可为油藏的动态监测提供可靠的地球物理依据。下面是北海的一个处理实例，图7-26是油藏开发前后期的叠加剖面。箭头所指的点是要进行动态监测的点。图7-27是这三个点开发前期和开发后期的AVP反射系数道集以及其前后期AVP反射系数道集之差。由图7-27我们可以看出：第一个点的变化不大，而第二个点和第三个点的变化比较大，这可从图7-27c中明显地反映出。图7-28是这一层上所有点的开发前后期的AVP分析剖面和开发前后期的AVP分析剖面之差。图7-28看起来就更直观、更方便、效果更明显。所以这就很好地证明了基于CFP技术的AVP属性分析可以更好地对油藏进行动态监测。开发后开发前 图7-26 油藏开发前后期的叠加剖面 图7-27 分析点的开发前后期的AVP系数之差 图7-28 该层上所有点的开发前后期的AVP系数之差七基于CFP技术的多分量地震偏移在单分量数据成像的基础上，Berkhout教授在1997年的SEG年会上发表了基于CFP技术进行多分量模型数据成像的文章，到2002年的SEG年会出现了基于CFP技术实现多分量实际资料处理的文章，由此拓宽了CFP技术在地震成像中的应用范围。在多分量数据的CFP偏移中，多分量数据所依赖的WRW模型本身的表达式发生了变化，其表达式如下： （7-34）其中 ，这样，对于不同类型的转换波，其CFP两步聚焦的过程也不同，这里不再叙述。下面是国外应用CFP技术实现多波成像的实例。图7-29a是某海上资料PP波的CFP偏移剖面，图7-29b是其PS波的CFP偏移剖面。从图上我们可以看出：两剖面上的主要反射层一一对应（如A层），多波成像的效果还是很好的。 图7-29a PP波的CFP偏移剖面 图7-29b PS波的CFP偏移剖面7.3 共聚焦点技术的展望CFP技术是近年来发展起来的一种新技术，它将Kirchhoff积分法的一步偏移通过两步聚焦来完成，因此它不但具有Kirchhoff法偏移本身的优点-计算速度快、容易实现，而且还有Kirchhoff法所不具备的优越性-基于等时原理的两步聚焦且可以检验所用速度的正确性和成像的聚焦性。因此它很快应用于偏移、速度分析、静校正、多次波压制以及多波成像等资料处理领域，这也正是它优越性的体现。随着地震资料处理技术的进一步发展，CFP技术的发展前景是非常广阔的，在现有的基础上，CFP技术将会向更深的层次发展，如三维CFP静校正和速度分析、三维CFP保幅叠前偏移、三维CFP-AVP分析和陆上复杂构造的CFP多波成像以及三维CFP多波成像等。CFP技术在这些方面的进一步发展将为地震资料处理技术的发展带来新的契机。如果应用软件的发展能跟上CFP技术本身的发展水平，那么，不久的将来CFP处理技术将会形成一套完整的地震处理系统，而且被更多的处理人员所采用。参考文献1. 李振春等. 共聚焦点偏移成像方法研究. 石油物探, 2003, No.1, 16212. 李振春等. 基于共聚焦点道集的叠前深度偏移及其应用. 石油大学学报, 2003, No.4, 27313. 李振春等. 共聚焦点道集偏移速度建模. 物探与化探, 2003, No.5, 4034064. 李振春等. 基于共聚焦点道集的偏移速度建模及其应用. CPS/SEG国际地球物理学术会议论文集, 20045. 刘玉莲, 李振春等. 基于有限差分走时计算的Kirchhoff叠前深度偏移. CPS/SEG北京国际地球物理学术会议论文集, 20046. Berkhout A J. Seismic migration: Imaging of acoustic energy by wavefield extrapolation. third edition: Elsevier Science Publ. Co. Inc., Chapter, 1985, 1852447. Berkhout A J. Pushing the limits of seismic imaging. Part: Prestack migration in terms of double dynamic focusing. Geophysics, 1997a, 62, 9379538. Berkhout A J. Pushing the limits of seismic imaging. Part: Integration of prestack migration, velocity estimation, and AVO analysis. Geophysics, 1997b, 62, 9549699. Berkhout A J and Verschuur D J. CFP-approach to multicomponent imaging. 70th Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 2000, 77477710. Berkhout A J and Verschuur D J. Seismic imaging beyond depth migration. Geophysics, 2001, 66(6): 1895191211. Bolte J F B and Verschuur D J. Velocity independent CFP redatuming: strategy for subsalt imaging. Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 200112. Houck R T. Quantifying the uncertainty in an AVO interpretation. Geophysics, 2002, 67, 11712513. Kabir M M N and Verschuur D J. Velocity analysis of complex surface using common focus point technology. Ann. Internat. Mtg , Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 199714. Kabir M M N and Verschuur D J. A constrained parametric inversion for velocity analysis based on CFP technology. Geophysics, 2000, 65(4): 1210122215. Kelamis P G. The CFP-approach to complex near surface problems. Saudi Aramco and Delft University of Technology, January 20, 200016. Kelamis P G et al. CFP-based redatuming: Synthetic and field data examples. Soc. Expl. Geophys., Expended abstracts, 41417. Kelamis P G., Saudi Armaco. Velocity-independent datuming of seismic data. Ann. Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 199918. Kelamis P G., Saudi Aramco. Data-driven internal multiple attenuation-Applications and issues on land data. 72th Ann. Internat. Mtg , Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 200219. Thorbecke J W. Common Focus Point Technology (Ph.D. Thesis). Delft Univer