[发明专利]一种突出转换波的VSP观测系统设计方法

说明书

技术领域

本发明属于石油工业中的地震勘探领域，具体涉及一种突出转换波的VSP观测系统设计方法。

背景技术

三维三分量地震勘探，由于它提供了比常规P波勘探更加丰富的信息，近年来一直备受关注。由于P波和PSV波具有不同的传播规律，怎样设计出一个兼顾P波和PSV波的观测系统一直是个不易解决的难题。在三维VSP勘探中，施工量和成本控制是设计观测系统必须要考虑的因素，通常要求一次性施工完成P波和PSV波(所述转换波就是指PSV波)的接收采集。常规的VSP观测系统设计是先按照P波勘探的需求来设计，然后采用补炮的方式对PSV波的能量给予一定补偿；或者虽然考虑了PSV波的有效入射角度，但是计算是基于平均速度模型或水平层状介质模型，对于共转换点(CCP)而言，其面元属性(叠加次数)仍然是不均匀的。

图1为相同接收点和激发点的P波和PSV波射线路径示意图，S为炮点，R为接收点，CRP为共反射点，CCP为共转换点，射线经过CCP点后以横波速度传播。S-CRP-R为P波射线路径，S-CCP-R为PSV波射线路径。

在遇到复杂介质的情况下，根据波动理论和射线传播规律，在VSP井中固定接收位置的情况下，要同时达到P波和PSV波的(目的层)面元属性均匀一致几乎是不可能的(图1说明采用相同的观测系统(P波和PSV波采用相同激发点和接收点)时，P波和PSV波的射线路劲大相径庭，CRP和CCP完全不在一起)，同一个接收点和CRP(CCP)点所对应的P波激发点和PSV激发点是分散和无序的。所以实际接收到的PSV波往往能量较弱，无法完成转化波勘探的任务，最后影响PS转换波的应用效果。

图2为相同接收点和CRP(CCP)(图2中把CRP和CCP放在一起，可以直观的看出：希望PSV波的共转换点CCP和P波的CRP落在一起的话，各自要求的激发点相去甚远。要用同一个观测系统来采集到合格的P波和PSV波是很困难的。)的P波和PSV波射线路径示意图，S1、S2为炮点，R1为地面接收点，R2为井中VSP接收点，CRP为共反射点，CCP为共转换点，S2-CRP-R1和S2-CRP-R2为P波射线路径，S1-CCP-R1和S1-CCP-R2为PSV波射线路径。图1和图2说明了由于不同的传播规律，用同一个观测系统，要同时获得质量良好的P波和PSV波具有很大困难。

三维三分量地震勘探中使用单一观测系统带来的问题：

根据波动理论，P波和PSV转换波具有不同的传播特性。由Zoeppritz方程可知：P波和PSV波的反射系数都随入射角的不同而变化，一般而言，P波的反射系数随入射角的增大而减小；PSV波的反射系数则在入射角处于某个范围内时相对较大。在入射角很小时，P波的反射系数很大，而PSV波的反射系数却接近为零。所以在实际的三维三分量VSP数据采集时，要用同一套观测系统方案，经过一次放炮来同时完成P波和PSV波的野外数据采集是极其困难的。实际的结果，往往是PSV波的能量比较弱，无法完成勘探任务。在PSV波能量不足的情况下，PSV波勘探可以用来判别岩性变化、油气运移等优点都无从谈起。

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，提供一种突出转换波的VSP观测系统设计方法，是一种三维VSP观测系统设计方法，使用一次施工完成P波和PSV波的数据采集，并兼顾了P波和PSV转换波的传播规律，增强了PSV转换波的能量，它解决了三维三分量勘探中普遍存在的PSV波能量偏弱、信息不足的问题，为更好的利用PSV波进行流体识别、裂缝判断等深度资料解释打下了基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种突出转换波的VSP观测系统设计方法，包括：

(1)根据勘探目的层的物性参数，求解Zoeppritz方程，获得目的层的P波反射系数和PSV波反射系数与入射角的关系；按反射系数的变化规律确定出目的层的P波的有效入射角度θ_P1-θ_P2和PSV波的有效入射角度θ_S1-θ_S2；

(2)按勘探任务和VSP采集设备的情况，确定井中检波器的摆放深度和间距；

(3)针对每个CCP面元，按任务要求的叠加次数，进行PSV波的接收点-CCP-炮点方向的射线追踪计算，并统计入射角在PSV波有效入射角度θ_S1-θ_S2内的炮点位置，生成PSV波炮点位置密度图；