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反褶积干涉成像及其在随钻地震 数据处理中的应用
黄伟传１， 葛洪魁１， 王宝善１， 王兆明２
（ 北京 １ 北京 １ ） １．中国地震局地球物理研究所 ， ０ ０ ０ ８ １； ０ ０ ０ ８ ３ ２．中国石油勘探开发研究院 ，
摘 要 随钻地震是石油工程领域的一项新技 术 ， 是 利 用 钻 头 破 岩 的 连 续 随 机 振 动 信 号 进 行 钻 前 预 测， 通常需要利 用钻头震源函数与地面记录互相关进行处理 ， 而 地 下 数 千 米 震 源 函 数 的 获 取 难 度 很 大， 成为制约随钻地震技术的一 个关键问题 ． 反褶积干涉成像是在互相关基础上发展起来的 ， 可以利用 随 机 噪 音 获 得 地 震 台 站 间 的 格 林 函 数 ， 对地下 同时这种方法不依赖于震源函数信息 ． 本文回顾 了 干 涉 成 像 的 发 展 历 程 ， 分析了互相关干涉和 构造和速度结构成像 ， 反褶积干涉的原理 、 方法和特点 ， 结合随钻地震数据处理需要 ， 结合实例 分 析 了 反 褶 积 干 涉 应 用 于 随 钻 地 震 数 据 处 理 的前景 ， 为发展新型随钻地震技术提供了重要参考信息 ． 关键词 反褶积 ， 干涉成像 ， 互相关 ， 随钻地震 ， 数据处理 ： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ ２ ９ ０ ３． ２ ０ １ ０． ０ ３． ０ ３ ２ 中图分类号 Ｐ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ６ ３ １ 文献标识码 Ａ ｊ９ ５ ２源自地 球 物 理 学 进 展
２ ５卷
０ 引 言
随钻 地 震 （ 是石 ＳＷＤ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃ Ｗｈ ｉ ｌ ｅＤ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ） 油工程领域中的一 项 先 进 技 术 ， 它利用钻头旋转破 岩振动作震源 ， 进 行 地 层 探 测， 从 而 实 现 钻 前 预 测， 对于安全高效钻井 施 工 具 有 重 要 意 义 ． 由于钻头振 动为连续随机信号 ， 处理方法为利用由钻柱顶端传 与地面 感器记录到的参考 信 号 提 取 钻 头 震 源 函 数 ， 测线上记录到的信 号 作 互 相 关 处 理 ， 获取从地层中 图１ ） 传播的直达波和反射波信息 （ ．
第２ ５卷 第３期 页码 ： ） ２ ０ １ ０年 ６月（ ９ ５ １～９ ５ ６
地 球 物 理 学 进 展
Ｐ Ｒ Ｏ Ｇ Ｒ Ｅ Ｓ Ｓ Ｉ Ｎ Ｇ Ｅ Ｏ Ｐ ＨＹ Ｓ Ｉ Ｃ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ５，Ｎ ｏ ． ３ Ｊ ｕ ｎ ｅ２ ０ １ ０
黄伟传 ， 葛洪魁 ， 王宝善 ， 等． 反褶 积 干 涉 成 像 及 其 在 随 钻 地 震 数 据 处 理 中 的 应 用． 地 球 物 理 学 进 展， ： ２ ０ １ ０， ２ ５（ ３） ９ ５ １～９ ５ ６， ： ／ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ ２ ９ ０ ３． ２ ０ １ ０． ０ ３． ０ ３ ２． ｊ Ｈ ｕ ａ ｎ ｅ Ｈ Ｋ， Ｗ ａ ｎ 犲 狋犪 犾． Ｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｎ ｄｉ ｔ ｓａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｔ ｏｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃｗ ｈ ｉ ｌ ｅｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ａ ｔ ａ ｇ Ｗ Ｃ，Ｇ ｇ Ｂ Ｓ， ｙａ ｐ ｐ ｇｄ ） ， （ ） ： ： ／ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ． 犘 狉 狅 狉 犲 狊 狊 犻 狀犌 犲 狅 犺 狊．（ ｉ ｎＣ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ２ ０ １ ０， ２ ５ ３ ９ ５ １～９ ５ ６， Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ ２ ９ ０ ３． ２ ０ １ ０． ０ ３． ０ ３ ２． ｐ ｇ ｊ 犵 狆 狔
１ 干涉成像技术的发展
在１ ９ ７ ６年， Ｃ ｌ ａ ｅ ｒ ｂ ｏ ｕ ｔ就 通 过 分 析 一 维 模 型 的 发现通过互相关处理可以得 介质反射和透射特 征 ，
１］ ， 到地层反射响应特征 ［ Ｗ ａ ｅ ｎ ａ ａ ｒ又根据格 林函 数 ｐ
的互易性理论 ， 进行了严格的证明 ， 地震干涉成像在 任意介质中都是成 立 的 ． 干涉测量一般是指通过研 究信号对之间的干 涉 现 象 ， 从它们之间的差异中获 在 得信息的方法 ． １ ９ ８ ７年 Ｃ ｏ ｌ ｅ为 了 证 明 这 个 猜 想 ，
收稿日期 ２ ０ ０ ９ ０ ９ ２ ０； ０ １ ０ ０ １ １ ５． 修回日期 ２ 基金项目 国家 “ ” 计划项目 “ 随钻地震技术研究 ” （ ） 和中央级公益性科研院所基本科研业务专项项目（ 联 ８ ６ ３ ２ ０ ０ ６ ＡＡ ０ ６ Ａ １ ０ ８ Ｄ Ｑ Ｊ Ｂ ０ ８ Ｂ １ ５） 合资助 ． 作者简介 黄伟传 ， 博士 ， 从事地震资料的处理和解释研究工作 ． （ ： １ ９ ６ ９ 年生 ， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｓ ｕ ｃ ｕ ｎ ２ ０ ０ ３＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ）
上 发 展 起 了 一 种 新 型 成 像 技 术—反 褶 积 干 涉 成 像． 反褶积干涉成像的一个显著优点是不需要震源函数 信息 ， 特别适合于随钻地震数据处理 ． 本文 系 统 介 绍 了 干 涉 成 像 原 理 与 方 法 ， 对比分 析了反褶积干涉和 互 相 关 干 涉 特 点 ， 结合实例探讨 了将反褶积干涉成像方法用于随钻地震资料处理的 为发展新型随钻地震技术提供重 优点和发展前景 ， 要的参考信息 ．
（ 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃ Ｗｈ ｉ ｌ ｅＤ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ Ｓ ＷＤ） ｉ ｓａｎ ｅ ｗｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｌ ｉ ｅ ｄｉ ｎｔ ｈ ｅｆ ｉ ｅ ｌ ｄｏ ｆｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ． Ｉ ｔｕ ｓ ｅ ｓｔ ｈ ｅｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ Ｓ ｇ ｇ ｙａ ｐ ｐ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｍｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｔ ｏｍ ａ ｋ ｅｂ ｉ ｔｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔｂ ｒ ｏ ｓ ｓ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎｔ ｈ ｅｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆｔ ｈ ｏ ｕ ｓ ａ ｎ ｄ ｓｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙｃ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｗ ａ ｖ ｅｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｄ ｅ ｄｏ ｎｔ ｈ ｅｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ．Ｔ ｈ ｅｋ ｅ ｓ ｓ ｕ ｅｏ ｆｔ ｈ ｅＳ ＷＤｉ ｓｈ ｏ ｗｔ ｏｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎｔ ｈ ｅｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｇ ｙｉ ， ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｔｓ ｕ ｃ ｈａｄ ｅ ｔ ｈｗ ｈ ｉ ｃ ｈｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｓｔ ｈ ｅｗ ｉ ｄ ｅａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆＳ ＷＤ．Ｔ ｈ ｅｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ｐ ｐ ｐ ｙ ｐ ， ’ ｂ ａ ｓ ｅ ｄｏ ｎｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓａ ｎ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｈ ａ ｔｃ ａ ｎｂ ｅｕ ｓ ｅ ｄｉ ｎＳＷＤ． Ｉ ｔｄ ｏ ｅ ｓ ｎ ｔｎ ｅ ｅ ｄｔ ｈ ｅｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄ ｇ ｙｔ ’ ， ｃ ａ ｎｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅＧ ｒ ｅ ｅ ｎ ｓ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｐ ａ ｉ ｒ ｓｂ ｔ ｈ ｅ ａ ｍ ｂ ｉ ｅ ｎ ｔ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ａ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｆ ｙ ｇ ｙｐ ｐ ｙｏ ｔ ｈ ｅｓ ｕ ｂ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ．Ｉ ｔｃ ａ ｎｅ ｌ ｉ ｍ ｉ ｎ ａ ｔ ｅｔ ｈ ｅｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓｏ ｆｔ ｈ ｅｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅａ ｎ ｄｇ ｅ ｔｇ ｏ ｏ ｄｉ ｍ ａ ｅｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ．Ｔ ｈ ｉ ｓｐ ａ ｅ ｒｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｓｔ ｈ ｅ ｇ ｐ ， ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓｏ ｆ ｔ ｈ ｅｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｄａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｎ ｄｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｓｏ ｆ ｔ ｈ ｅｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄ ｐ ｙ ｙ ｙａ ｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ．Ｗ ｉ ｔ ｈａ ｎｅ ｘ ａ ｍ ｌ ｅｏ ｆｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｔ ｏｔ ｈ ｅ ＳＷＤ ｄ ａ ｔ ａ ｙ ｐ ｙａ ｐ ｐ ， ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｉ ｔｄ ｅ ｍ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓｔ ｈ ｅｇ ｒ ｅ ａ ｔｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌｏ ｆｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｎＳ ＷＤ，ａ ｎ ｄｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ｇ ｙｉ ｐ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｆ ｏ ｒｎ ｅ ｗｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓｏ ｆＳ ＷＤ． ｇ ｙｄ ｐ ， ， ， ， 犓 犲 狑 狅 狉 犱 狊 ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃｗ ｈ ｉ ｌ ｅｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｄ ａ ｔ ａｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｄ ｙ ｇ ｇ 狔