[发明专利]一种确定地层岩性和孔隙流体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，具体是一种利用三分量垂直地震剖面(VSP)采集到的纵波、转换横波信息反演获得井旁地层的纵波、横波反射系数，再反演得到井旁纵、横波阻抗进而确定地层岩性和孔隙流体的方法。

背景技术

垂直地震剖面(VSP)是一项非常年轻的地震勘探技术。常规的垂直地震剖面(VSP)大致的处理过程包括道编辑、波场分离(上下行波分离)、走廊叠加、偏移和反演。这些处理技术面对的都是纵波波场。近年来，随着多波多分量地震勘探技术的发展，多波多分量垂直地震剖面(VSP)采集和处理技术也发展很快，它和以前的垂直地震剖面(VSP)技术不同的就是在采集中使用三分量检波器，不只能得到纵波信号，还可采集得到转换波波场。这样得到的地震信息就更丰富了。其处理流程和常规的垂直地震剖面(VSP)处理相比，就是在波场分离这个步骤要分离出下行纵波，上行反射纵波，上行转换横波和下行转换横波。常规的反演技术是利用波的运动学特征，只考虑单一的一种波入射到反射界面会发生透射和折射的情况，还没有考虑到波在传播过程中发生转换的情况。因此，如果只是使用常规的反演模块，就无法利用转换横波波场，也不能提供横波波阻抗的变化。

地震波阻抗是地层的速度和密度的乘积。不同的地层(如泥岩和砂岩)密度不同，地震波传播速度不同，波阻抗的变化范围就有差异。另外，地层孔隙中流体性质的变化(油、气、水)也会造成地震波速度的变化(具体反映在孔隙中含气时地震纵波速度减小，横波速度变化不大)。因此波阻抗的大小变化反映的是地层速度和密度的变化，也就能间接的反映地层岩性的变化和孔隙流体性质的变化。

在地震勘探中经常利用反演算法获得地层的波阻抗，进而对地层的岩性、孔隙度发育情况和孔隙中流体的性质进行判别。

上述常规地震反演是利用地面地震的纵波资料和测井资料进行反演来获得地下的纵波波阻抗信息。得到的是波阻抗时间域剖面，缺少深度信息的约束。这就造成了速度和深度的不确定性。同时地震数据有限的频带范围和分辨率严重影响了反演结果的分辨率，不能满足对地层进行岩性和孔隙流体性质识别的要求。

利用VSP下行纵波和上行纵波数据，在已有的速度模型的约束下反演得到波阻抗信息。这种方法利用了VSP数据既有时间域标尺，又有深度，不存在速度的多解性，提高了反演结果的可靠性；另外，由于VSP数据在地面激发，在井中采集，资料的频带范围宽、分辨率高，这就使得反演结果的分辨率大大提高了。但是这种方法只考虑了地震纵波在地层中的透射和折射情况，只使用了地震纵波，无法得到横波的波阻抗，也不能满足对地层进行岩性和孔隙流体性质识别的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种利用不同类型的地震波波场(下行纵波，上行反射纵波，上行转换横波，下行转换横波)反演出介质的纵、横波波阻抗从而确定地层岩性和孔隙流体的方法。

本发明目的是采用以下技术步骤：

1)在地面人工激发地震纵波，向下传播，形成下行纵波；下行纵波在传播过程中遇到反射界面(地层岩性变化造成波阻抗变化，使得地层分界面相当于地震波的反射界面)发生反射和折射，形成上行纵波和下行纵波；另外由于地震纵波并不是垂直入射到反射界面上，在入射时就要发生波的转换，形成转换横波，横波也在这个反射界面发生反射和折射，形成上行横波(反射横波)和下行横波(透射横波)。这样就形成了四种不同类型的地震波波场。在井中不同深度放置三分量地震波接收器(两两相互垂直，可接收质点振动方向不同的地震波场)接收地震波场记录三分量VSP地震波波场；

2)对三分量VSP地震数据进行波场分离、走廊叠加和频带拓宽，得到零井源距的地震波场(下行纵波波场，上行反射纵波波场，上行转换横波波场，下行转换横波波场)；

3)利用(2)步骤处理得到的下行纵波波场(即入射纵波)，上行反射纵波波场，上行转换横波波场，下行转换横波波场计算每个深度采样点各种类型的地震波波场的透射纵波：

透射纵波＝入射纵波+反射纵波+转换横波-透射转换横波

4)根据下式计算纵横波速度比：