李超 ，岳文正，金行林，李永權(quán)，張巖

（1.中國(guó)石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；2.中國(guó)石油大學(xué)北京市地球探測(cè)與信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；3.中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤(pán)錦124011；4.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安710201）

0 引 言

聲反射成像測(cè)井是適應(yīng)復(fù)雜地區(qū)勘探開(kāi)發(fā)的一種測(cè)井新技術(shù)，它利用陣列聲波測(cè)井中的反射波信息對(duì)井周地層界面、裂縫、溶洞、鹽丘等進(jìn)行成像［1－7］。該技術(shù)可以對(duì)井周?chē)鷶?shù)米到數(shù)十米范圍內(nèi)的地層構(gòu)造及地質(zhì)體進(jìn)行探測(cè)，其分辨率和探測(cè)深度介于常規(guī)聲波測(cè)井和井間地震之間［2］，該技術(shù)在復(fù)雜非常規(guī)儲(chǔ)層有較好的應(yīng)用效果［3－7］

國(guó)外在聲反射成像測(cè)井方面起步較早。Hornby在1989年利用從增加了記錄時(shí)間的陣列聲波數(shù)據(jù)中分離出反射波，首次將地震勘探的偏移方法應(yīng)用到聲波測(cè)井成像處理中，得到了井旁地層結(jié)構(gòu)變化的圖像［1］；Schlumberger公司于1998年推出BARS（Borehole Acoustic Reflection Survey）反射波成像測(cè)井儀［2］，2006年推出 Sonic Scanner儀器［8］，可進(jìn)行具有方位分辨能力的聲反射成像測(cè)量；Baker－Hughes公司相關(guān)研究基于傳統(tǒng)的多極子陣列聲波儀器XMACⅡ，開(kāi)發(fā)了聲反射成像處理軟件［9－10］；Tang等［11］進(jìn)行了偶極橫波反射波成像的研究，證明低頻偶極聲源具有的輻射指向性，使其反射波比單極縱波有更大的探測(cè)深度，且具有井旁反射體的方位識(shí)別能力。Baker－Hughes公司目前已將該技術(shù)應(yīng)用于評(píng)價(jià)非常規(guī)儲(chǔ)層的裂縫［7］，其徑向探測(cè)深度可達(dá)21m，而且SH反射波具有更高的信號(hào)幅度。該領(lǐng)域目前已成為聲反射成像測(cè)井的研究熱點(diǎn)。

1998年，王乃星等［12］把聲波全波列測(cè)井記錄中的反射波信息分離并進(jìn)行了成像處理，計(jì)算了井外裂縫或聲阻抗界面的視傾角。針對(duì)聲反射成像測(cè)井的良好前景，陶果在2000年測(cè)井重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室會(huì)議上提出了聲反射成像測(cè)井研究的項(xiàng)目；2001年中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司立項(xiàng)遠(yuǎn)探測(cè)聲波成像測(cè)井方法與儀器研究。此后，國(guó)內(nèi)陸續(xù)開(kāi)始了系統(tǒng)的聲反射成像測(cè)井研究。2002年，薛梅、楚澤涵等［13－14］研究了源距及聲源頻率對(duì)全波列波形、頻譜和能量的影響，用幾何聲學(xué)的方法研究了各種反射波的到時(shí)、入射角以及信噪比，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，為聲反射儀器的源距及聲源設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)；2003年，車(chē)小花、喬文孝等［15－16］采用二維有限元法系統(tǒng)地研究了相控線陣輻射器的參數(shù)選擇對(duì)反射波的影響，以及等效相控接收陣技術(shù)在反射聲波成像測(cè)井中的應(yīng)用，2004年，他們用物理實(shí)驗(yàn)考察了不同傾角界面對(duì)反射波的影響［17］，所設(shè)計(jì)的相控線陣輻射器被國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)探測(cè)聲反射儀器所采用；2003年，李長(zhǎng)文等［18］探討了不同類(lèi)型裂縫反射波的傳播響應(yīng)特點(diǎn)和信號(hào)處理方法以及在裂縫評(píng)價(jià)中的應(yīng)用方法，為聲反射成像測(cè)井的解釋及應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；2004年，宋立軍等［19］對(duì)超長(zhǎng)源距聲反射波測(cè)井進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)遠(yuǎn)井界面進(jìn)行成像，證實(shí)了利用反射波探測(cè)徑向界面的可行性；2005年，針對(duì)幾何聲學(xué)分析方法缺乏動(dòng)力學(xué)參數(shù)及二維方法難以反映空間特性的不足，何峰江、陶果［20］對(duì)單極子和偶極子聲反射成像測(cè)井響應(yīng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，研究了單極子縱波反射波的信號(hào)提取方法，為儀器設(shè)計(jì)及信號(hào)處理奠定了基礎(chǔ)。中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司測(cè)井公司于2005年成功開(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)探測(cè)聲反射成像儀器，陶果等為其開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的處理軟件。近幾年遠(yuǎn)探測(cè)聲反射成像測(cè)井技術(shù)在中國(guó)華北、大慶等油田裂縫性儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［5］以及在塔里木縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［6］顯示了其優(yōu)于常規(guī)測(cè)井的特性，可以為后續(xù)勘探開(kāi)發(fā)提供有力的支持。針對(duì)單極縱波無(wú)方位分辨能力的不足，2010年，魏周拓［21］在國(guó)內(nèi)首次系統(tǒng)地對(duì)偶極聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射特征及反射聲場(chǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，證實(shí)了偶極橫波比單極縱波有更高的探測(cè)深度，同時(shí)具備方位識(shí)別能力；唐曉明等［22］總結(jié)了單井聲反射技術(shù)的進(jìn)展及偶極橫波聲反射技術(shù)相對(duì)于單極縱波的優(yōu)勢(shì)，并指出應(yīng)該從理論研究、儀器設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理等多方面做進(jìn)一步的工作；喬文孝等［23］總結(jié)了聲波測(cè)井尤其是相控聲波技術(shù)的發(fā)展，并指出采用相控組合圓弧陣技術(shù)是真正實(shí)現(xiàn)三維聲反射測(cè)井的希望。

國(guó)內(nèi)對(duì)單極縱波聲反射成像已經(jīng)做了大量細(xì)致的研究工作，也取得了很大的進(jìn)展，但由于單極子聲源及接收器無(wú)方位分辨能力，無(wú)法給出反射體方位信息，聲源頻率較高，探測(cè)深度也沒(méi)有低頻的偶極橫波大，使實(shí)際應(yīng)用受到一定限制，因此具有輻射指向性的偶極聲源乃至相控陣聲源及接收器是未來(lái)國(guó)內(nèi)儀器發(fā)展的重要方向，這也給數(shù)據(jù)處理帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)在這些方面也已經(jīng)進(jìn)行了初步研究［21－23］。

陶果等開(kāi)發(fā)的聲反射成像測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理軟件BARI（Borehole Acoustic Reflection Imager）可以對(duì)國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)探測(cè)聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及常規(guī)陣列聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理。我國(guó)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了聲反射測(cè)量?jī)x器及相關(guān)處理方法，并在實(shí)際應(yīng)用中為我國(guó)復(fù)雜油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)提供了有力支持。目前與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比所存在的差距主要體現(xiàn)在測(cè)井儀器、數(shù)據(jù)處理以及成像方法等方面。研究更高效的遠(yuǎn)探測(cè)儀器（偶極橫波儀器及相控陣儀器）及發(fā)展有效的數(shù)據(jù)處理方法（尤其是微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、復(fù)雜儲(chǔ)層成像方法）是我國(guó)能否利用好這一技術(shù)的關(guān)鍵。聲反射成像數(shù)據(jù)處理方法一般包括預(yù)處理、波場(chǎng)分離、動(dòng)校正、偏移疊加以及時(shí)深轉(zhuǎn)換等［1］，流程類(lèi)似地震數(shù)據(jù)處理，但反射信號(hào)一般很小，且常與井中模式波疊加在一起，所以常規(guī)方法在實(shí)際資料處理中往往不盡如人意。因此，有效壓制井壁滑行波，提取反射波和增強(qiáng)反射波信號(hào)是能否精確和有效成像的關(guān)鍵，對(duì)于反射波成像通常可以借鑒成熟的地震偏移疊加方法，但需要針對(duì)測(cè)井的特殊情況進(jìn)行改進(jìn)。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外聲反射成像測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理研究進(jìn)展的總結(jié)和分析，對(duì)其發(fā)展方向作出了展望。

1 波場(chǎng)分離方法研究進(jìn)展

聲反射成像測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與常規(guī)地震數(shù)據(jù)有2大區(qū)別。①反射信號(hào)的幅度比井壁滑行波通常小得多，數(shù)值模擬結(jié)果表明P－P反射波在一定源距以后介于滑行縱波和滑行橫波之間，其余情況反射波與井壁滑行波重疊較多［2，20］。當(dāng)反射波與滑行波重疊時(shí)，用常規(guī)的濾波方法很難提取反射波，需要進(jìn)行后續(xù)處理。②由于井孔測(cè)井的特殊情況，涉及到上下滑行波的分離［1］。因此，自從這種測(cè)井新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生之后，人們一直在研究有效的波場(chǎng)分離方法。

1.1 國(guó)外研究進(jìn)展

Hornby于1989年首次從全波列數(shù)據(jù)中提取了反射波信號(hào)，并對(duì)井旁構(gòu)造進(jìn)行了成像處理［1］。該全波列數(shù)據(jù)采用了較長(zhǎng)的采樣時(shí)間（20ms），儀器為單發(fā)（單極子）12收，分別對(duì)模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，把滑行波當(dāng)作噪音，將共接收道集變換到頻率－波數(shù)域（F－K域），依據(jù)上下傾方向的波數(shù)正負(fù)不同，以及滑行波與反射波的視速度差異進(jìn)行濾波，成功分離出了反射P波和S波，并提出轉(zhuǎn)換波應(yīng)該有更進(jìn)一步的應(yīng)用潛力［1］。該方法被廣泛應(yīng)用，但對(duì)于滑行波和反射波疊加以及地層垂向速度變化劇烈的情況，效果并不理想，這是由于這2種情況下反射波和滑行波在F－K域會(huì)部分重疊，利用視速度差異往往將部分反射波去除。

Esmersoy等設(shè)計(jì)了一種聲反射測(cè)井儀器BARS（Borehole Acoustic Reflection Survey），在水平井中利用反射波追蹤地層界面位置［2］；Chang等［24］全面介紹了該儀器；Yamamoto等［25］采用了一種新的處理方法，從BARS陣列聲波數(shù)據(jù)中提取了反射波信號(hào)，該方法使用一個(gè)反褶積因子，對(duì)不同道集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以聚焦反射波和直達(dá)波，再進(jìn)行速度濾波和模式波消除，在碳酸鹽巖地層中的垂直井中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，偏移成像結(jié)果與其他資料（正交偶極各向異性、斯通利波反射系數(shù)、微電阻率掃描）吻合；2000年，Yamamoto等［26］利用BARS聲反射測(cè)井儀器在水平井清晰識(shí)別了井眼周?chē)貙拥纳舷陆缑嬉约暗卣馃o(wú)法識(shí)別的小斷層，證明了聲反射成像測(cè)井在水平井的應(yīng)用可以提供比地震資料更加細(xì)致的井旁構(gòu)造信息。

Coates等［3］詳細(xì)研究BARS儀器在井眼位置識(shí)別、井眼與蓋層位置關(guān)系、裂縫特征描述、油氣界面成像的應(yīng)用，指出其分辨率可達(dá)0.5m、探測(cè)深度可達(dá)10～15m，并認(rèn)為其更適用于水平井，但是作者未具體說(shuō)明反射波提取方法，只是指出根據(jù)反射波和噪聲的時(shí)差差異進(jìn)行濾波。

Chabot等［27－28］使用斯倫貝謝公司的 DSI儀器（Dipole Sonic Imager）的全波列數(shù)據(jù)，利用 Pro－MAX處理軟件在共發(fā)射記錄下使用徑向?yàn)V波消除了S和ST波干擾，為了更有效地提取反射波信號(hào)，對(duì)濾波方式進(jìn)行了改進(jìn)，使用了徑向傾角濾波消除S、ST及反射ST波，對(duì)斜井下的實(shí)測(cè)陣列聲波數(shù)據(jù)資料進(jìn)行了上述處理，得到了井周的聲反射成像圖，效果明顯。

Li等［9］對(duì)阿特拉斯公司的 XMAC（Elite）儀器在斜井中采集到的全波列數(shù)據(jù)進(jìn)行了聲反射成像處理，使用VSP的處理方法分別對(duì)模擬和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理共分8步，其中波場(chǎng)分離包括高通濾波、觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)置、初至拾取、中值濾波、F－K濾波、傾角中值濾波和時(shí)窗選擇，最后將得到的反射波信號(hào)進(jìn)行偏移處理，獲得了清晰的地層界面圖像；同時(shí)指出，井眼傾角越大，探測(cè)深度越大，但受其他因素影響也越多，合適的反褶積處理會(huì)改善這種情況。

Tang［29］針對(duì)單極子聲反射成像無(wú)方位識(shí)別能力的不足，于2004年提出了一種指向性的測(cè)量方法進(jìn)行單井聲反射成像，測(cè)量方式采用偶極聲源和偶極接收器以及偶極聲源和單極接收器（或相反）2種方式進(jìn)行測(cè)量，采用了四分量或者兩分量數(shù)據(jù)的縱波反射波進(jìn)行成像，不僅獲得了反射界面的傾角信息，還獲得了方位信息。為了克服儀器旋轉(zhuǎn)的影響，首先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到固定坐標(biāo)系下，再利用帶通濾波消除低頻干擾（單極聲源的ST波或偶極聲源的低頻彎曲橫波），指出可以根據(jù)反射波和直達(dá)波的傳播路徑不同，使用F－K濾波或者F－K濾波和中值濾波結(jié)合分離上、下行反射波，分別進(jìn)行偏移得到反射界面圖像，之后根據(jù)不同的儀器結(jié)構(gòu)采用不同的反演方法，再確定反射界面的傾角和方位，并指出偶極儀器具有的低頻特性，使其縱波比單極縱波有更高的探測(cè)深度，并且具有方位識(shí)別能力。

Al Rougha等［30］使用傳統(tǒng)的聲波測(cè)井儀器，針對(duì)共發(fā)射道集，使用自適應(yīng)濾波提取出了反射波。Haldorsen 等［31］使用Sonic Scanner儀器進(jìn)行BARS模式測(cè)量，詳細(xì)說(shuō)明了這種濾波方法，分別對(duì)儀器8個(gè)周向的共發(fā)射道集進(jìn)行2D自適應(yīng)預(yù)測(cè)誤差濾波（Adaptive Interference Cancelling，AIC），通過(guò)濾掉全波中的P波、S波和ST波得到反射波；Maia等［32］使用Sonic Scanner對(duì)水下水平井進(jìn)行BARS鉆桿輸送測(cè)量，采用了同樣的波場(chǎng)分離處理方法，但是都未給出濾波器的具體含義。該方法由于是針對(duì)共發(fā)射道集，又是一種自適應(yīng)速度濾波［32］，當(dāng)反射波和滑行波視速度差異不大或疊加在一起時(shí)效果并不好。

Tang等［33－34］針對(duì)陣列反射波成像的問(wèn)題，分析了反射波的傳播特征，提出了一種新的思路分離反射波和滑行波，通過(guò)將接收器陣列中其他位置處接收器波形進(jìn)行時(shí)移、疊加預(yù)測(cè)另外一個(gè)接收器波形，選取合適的慢度值，把預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)比較，利用最優(yōu)化方法可求取各種滑行波慢度，然后再利用最小二乘法估計(jì)出滑行波頻譜，將其從總的波形頻譜中減去得到反射波。分離時(shí)，使用共發(fā)射道集獲得下行反射波，共接收道集獲得上行反射波。Tang［11］于2009年針對(duì)單極縱波反射波成像無(wú)方位識(shí)別能力的不足，提出了使用偶極橫波進(jìn)行反射波成像的方法，從四分量的正交偶極數(shù)據(jù)（XX、XY、YX、YY）中提取了SH和SV反射波，并進(jìn)行了偏移成像，很好地確定了地層走向，同時(shí)指出SH反射波效果更好。

Hirabayashi等［35］于2008年針對(duì) AIC濾波和中值及速度濾波的缺點(diǎn)（視速度小于直達(dá)P波時(shí)被消除，平行井軸同相軸變?nèi)酰┨岢隽艘环N參數(shù)反演方法，首先通過(guò)波形分解表達(dá)式，估計(jì)傳播函數(shù)參數(shù)和復(fù)慢度，利用表達(dá)式重構(gòu)波形，使重構(gòu)的波形與原始波形誤差最小反演出P、S、ST波慢度，再分別重構(gòu)出3種波的波場(chǎng)，從輸入波形中去掉重構(gòu)波形，就可得到反射波，再用估計(jì)的視速度進(jìn)行濾波，可以進(jìn)一步壓制殘余干擾。通過(guò)實(shí)際資料處理，較常規(guī)方法（AIC濾波）可以明顯提高成像質(zhì)量。但該方法仍存在不足，比如反射波中存在殘余斯通利波，傳播函數(shù)比較簡(jiǎn)單等。Hirabayashi等［36］2010年使用Schoenberg的滑動(dòng)邊界條件模擬了裂縫的聲波響應(yīng)，研究結(jié)果顯示裂縫的存在會(huì)使得反射波幅度更強(qiáng)，使用上述處理方法提取S－S反射波，通過(guò)偏移成像，獲得了井眼延伸裂縫的傾角信息。

1.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

王乃星等［12］對(duì)長(zhǎng)源距全波列測(cè)井資料進(jìn)行波場(chǎng)分離，提取了反射波信息，進(jìn)行了偏移成像。利用地震資料處理中的橢圓法原理計(jì)算了井外的裂縫或聲阻抗界面的視傾角，但未說(shuō)明波場(chǎng)分離方法。

2003年，車(chē)小花等［15］通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果和物理實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行分析和處理，驗(yàn)證了中值濾波的可行性，但中值濾波對(duì)于復(fù)雜井眼條件以及地層速度變化較大的情況適應(yīng)性不好，很難分離同相軸平行井軸的反射波，且對(duì)波形有一定的改造作用。2005年，何峰江［20，37］提出了基于雙樹(shù)復(fù)小波變換（DTCWT）和慢度時(shí)間相關(guān)法（STC）的多尺度相關(guān)法，該方法結(jié)合小波變換的多尺度分解特性可以識(shí)別微弱的反射波信號(hào)，借助不同尺度上的STC處理結(jié)果判斷有用信號(hào)所處的區(qū)域，通過(guò)將該尺度道集上的其他區(qū)域置0得到反射波信號(hào)。利用該方法對(duì)數(shù)值模擬及實(shí)測(cè)波形進(jìn)行處理，結(jié)果顯示該方法具有明顯的優(yōu)越性。2010年，范宜仁等［38］利用該方法對(duì)XMAC全波數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，提取了反射縱波，結(jié)果證明了該方法處理常規(guī)陣列聲波數(shù)據(jù)的能力。2011年，王兵等［39］比較了該方法和F－K濾波以及參數(shù)估計(jì)法在波場(chǎng)分離中的差異，對(duì)比分析表明該方法較其他2種方法具有明顯的優(yōu)越性。通過(guò)采用不同的疊加速度，成功分離出了反射縱波和反射橫波，該方法為國(guó)內(nèi)聲反射成像測(cè)井的反射波提取開(kāi)辟了一條新途徑。

何峰江［20］還提出以Ridgelet為基礎(chǔ)，對(duì)高分辨Radon變換進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了反射波信號(hào)的識(shí)別和提取。Modified Ridgelet變換能夠容易地從共中心點(diǎn)道集和共炮點(diǎn)道集中直接提取反射波信號(hào)，但是Modified Ridgelet變換還不太實(shí)用，對(duì)于幅度偏小的反射波信號(hào)處理效果欠佳，需要在提高Radon變換的精度和計(jì)算速度方面做進(jìn)一步的工作；由于陣列聲波測(cè)井接收間距較小、接收陣列個(gè)數(shù)有限，在時(shí)距曲線上反射波通常表現(xiàn)為直線，因此，雙曲型的Radon變換對(duì)實(shí)際資料處理的適應(yīng)性并不好。

魏周拓等［40］數(shù)值模擬了具有井旁裂縫的井孔聲場(chǎng)響應(yīng)，針對(duì)數(shù)值模擬數(shù)據(jù)采用線性預(yù)測(cè)方法對(duì)共發(fā)射道集進(jìn)行處理，有效提取了反射縱波信號(hào)。處理過(guò)程中針對(duì)上、下行反射波特點(diǎn)，分別采用不同的陣列組合進(jìn)行上、下行波分離，結(jié)果表明，不同的陣列組合可以更有效地提取反射波。

2 偏移疊加方法研究進(jìn)展

偏移的目的是將傾斜反射歸位到它們真正的地下位置，并使繞射波收斂，得到真實(shí)的構(gòu)造圖像。偏移過(guò)程中一個(gè)重要的問(wèn)題是速度模型的選取，通常可以根據(jù)聲波測(cè)井資料方便得到。然而對(duì)于各向異性地層不僅僅存在速度的垂向變化，還存在速度的橫向變化，選用一個(gè)常速進(jìn)行處理，無(wú)法適應(yīng)地下真實(shí)情況。Tang等［41］的研究表明將聲波測(cè)井得到的井壁滑行波速度轉(zhuǎn)換為各向異性軸向速度偏移可以改善成像結(jié)果的準(zhǔn)確性。

偏移疊加方法一般借鑒比較成熟的地震數(shù)據(jù)處理方法。針對(duì)聲波測(cè)井的特殊情況，采用效果較好的疊前偏移方法，并作適當(dāng)調(diào)整。目前應(yīng)用在聲反射成像測(cè)井中的偏移方法：①?gòu)V義Radon變換法偏移；②Kirchhoff積分偏移；③改進(jìn)的F－K偏移方法；④等效偏移距偏移方法。疊加方法主要是根據(jù)陣列時(shí)差及界面傾角進(jìn)行［33］，或是按道集數(shù)據(jù)質(zhì)量加權(quán)的變權(quán)垂直疊加［42］，然后時(shí)深轉(zhuǎn)換，最后得到深度域的成像剖面。以上偏移疊加理論方法在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中已有大量說(shuō)明，這里僅介紹國(guó)內(nèi)外在聲反射成像測(cè)井中所用方法以及存在的問(wèn)題。

2.1 GRT偏移

Hornby［1］于1989年首次把地震數(shù)據(jù)處理中的偏移方法引入聲反射成像處理中，使用廣義Radon變換（GRT－Generalized Radon Transform）對(duì)濾波后數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再進(jìn)行共中心點(diǎn)疊加提高反射波質(zhì)量和壓制噪音，獲得了清晰的井旁構(gòu)造圖像。Yamamoto等、Al Rougha等、Maia等、Haldorsen等、Hirabayashi等針對(duì)不同儀器所采集的數(shù)據(jù)，使用GRT偏移方法得到井旁裂縫（或地層）的圖像。值得注意的是，Al Rougha等［30］、Haldorsen等［31］、Maia等［32］分別采用周向分布4個(gè)和8個(gè)接收器的陣列數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)深度點(diǎn)每個(gè)方位都進(jìn)行聲反射成像處理，之后把不同方位數(shù)據(jù)進(jìn)行方位聚焦，得到井徑向探測(cè)深度3～15m［30－32］、井周向分辨率90°（4個(gè)接收器）或45°（8個(gè)接收器）的剖面，能表征地層反射界面或裂縫方位。這種技術(shù)對(duì)研究地質(zhì)體（裂縫、溶洞等）在井外延伸距離及方位特性有重要意義，可以在一定程度上解決目前應(yīng)用的反射縱波成像無(wú)方位識(shí)別能力的問(wèn)題。

2.2 Kirchhoff積分偏移

Kirchhoff積分偏移是基于波動(dòng)方程積分解的一種偏移方法，它利用Kirchhoff繞射積分公式把分散在地表各個(gè)地震道上來(lái)自地下同一個(gè)繞射點(diǎn)的能量匯聚在一起，置于地下相應(yīng)的繞射點(diǎn)上，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)傾角限制，網(wǎng)格剖分靈活，缺點(diǎn)是難以對(duì)復(fù)雜構(gòu)造進(jìn)行精確成像，它同時(shí)包括時(shí)間偏移方法和深度偏移方法，目前在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用。

Esmersoy等［2］使用疊前Kirchhoff偏移處理波場(chǎng)分離后的數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移成像，準(zhǔn)確計(jì)算了井眼軌跡和地層界面之間的位置關(guān)系，指出其在水平井中有著廣泛的應(yīng)用前景。Coates等、Li等、Tang等都利用這種方法進(jìn)行了偏移成像處理［3，9，11，33］，都獲得了井旁地質(zhì)構(gòu)造圖像。

Tang等［33］針對(duì)陣列測(cè)井下的反射波成像的問(wèn)題分析了反射波的傳播特征，首先提取反射波直接進(jìn)行Kirchhoff深度偏移，偏移后得到真實(shí)的傾角α（界面與井眼夾角），再對(duì)波場(chǎng)分離數(shù)據(jù)分別按道集疊加（根據(jù)時(shí)差），再進(jìn)行偏移成像，可以明顯改善成像質(zhì)量。除了對(duì)縱波進(jìn)行偏移成像，Tang等［11］針對(duì)橫波反射波同樣使用了Kirchhoff偏移方法，成像結(jié)果表明，該成像方法可以得到井旁地層走向信息。

2.3 改進(jìn)的F－K偏移方法

Zheng等［10］為了適應(yīng)陣列聲波測(cè)井的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)Stolt提出的F－K偏移方法進(jìn)行了改進(jìn)，使用共發(fā)射道集數(shù)據(jù)。改進(jìn)后的疊前F－K偏移方法具有無(wú)傾角限制、一次處理大量數(shù)據(jù)、偏移后可直接分離出上、下行波場(chǎng)數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。該方法不足之處是地層速度變化時(shí)很難準(zhǔn)確對(duì)井旁地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行成像。

魏周拓等［43］對(duì)傳統(tǒng)的F－K偏移進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)處理XMACⅡ?qū)嶋H測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)證實(shí)了該方法對(duì)于識(shí)別井旁地層界面的有效性和可靠性。

2.4 等效偏移距偏移方法

等效偏移距偏移是依據(jù)散射理論，將地下界面上的每一點(diǎn)都看成是散射點(diǎn)，將疊前數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)換成以等效偏移距、時(shí)間為變量的共散射點(diǎn)數(shù)據(jù)體，采用等效偏移距偏移方法成像。該方法分2步，第1步是形成共散射點(diǎn)道集；第2步是應(yīng)用簡(jiǎn)化的克?；舴蚍e分公式針對(duì)上述道集進(jìn)行偏移，以及濾波、動(dòng)校正，最后疊加完成偏移成像［44］。

Chabot等［27］使用全波列數(shù)據(jù)進(jìn)行單井聲反射成像。介紹了一種類(lèi)似地震數(shù)據(jù)處理的波形處理流程，將DSI測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)抽取為共散射點(diǎn)道集（CSP道集為雙邊道集，以反映上、下傾方向不同反射）進(jìn)行等效偏移距偏移獲得井旁地層圖像。2002年，他又對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)［28］，包括進(jìn)行道均衡以使各道所有時(shí)間的振幅一致，采用更適合于井孔的等效偏移距參數(shù)，以及用于NMO校正更好的速度模型，對(duì)斜井實(shí)際資料進(jìn)行處理，達(dá)到了很好的效果。

張鐵軒等［45］使用等效偏移距方法也進(jìn)行了聲反射成像測(cè)井的反射波偏移。結(jié)果顯示，與常規(guī)疊后深度偏移相比，等效偏移距方法有較高的疊加次數(shù)，并且對(duì)較低信噪比的井旁構(gòu)造成像同樣有效。

2.5 其他問(wèn)題

關(guān)于各向異性地層偏移速度的選取，Tang等［41］分析了TI介質(zhì)地層對(duì)聲反射成像測(cè)井圖像質(zhì)量的影響，認(rèn)為對(duì)于遠(yuǎn)井眼反射波，反射角很小，可認(rèn)為速度v為T(mén)I軸的速度，通過(guò)對(duì)比常速偏移和TI軸向速度偏移圖像，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用常速度偏移得到的界面角度比實(shí)際模型角度（與井的夾角）大，這是由于偏移速度過(guò)大所致，因此，對(duì)該類(lèi)情況應(yīng)用TI軸向速度可得到較好的成像結(jié)果，通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的處理也證實(shí)了這一結(jié)果。但對(duì)于近井眼界面反射波，由于反射角較大，速度v的選擇仍需進(jìn)一步研究。

Zhu等［46］使用Sonic Scanner對(duì)水平井進(jìn)行BARS測(cè)量，處理結(jié)果顯示了聲反射測(cè)井中的AVA（Amplitude Variation with Incident Angle）現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)MF（遠(yuǎn)單極）和ML（低單極）圖像在某處出現(xiàn)特殊現(xiàn)象，MF在某深度之前有圖像，之后沒(méi)有；ML在該深度之前沒(méi)有，之后有微弱圖像顯示。通過(guò)建立相似的2D地質(zhì)模型進(jìn)行模擬，證實(shí)了實(shí)際數(shù)據(jù)中存在的問(wèn)題，MF和ML在圖像中都有振幅極性轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象發(fā)生，通過(guò)對(duì)比傾角變化及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這是由于AVA現(xiàn)象的存在，而且MF和ML由于源距不同，傾斜角度變化不同（MF大、ML?。?，導(dǎo)致極性變化也有差別，AVA現(xiàn)象提供了一個(gè)間接方法證實(shí)油藏頂界面，為井的定位提供了有效信息。

逆時(shí)偏移是基于完整的波動(dòng)方程，在成像中無(wú)傾角限制，不僅可以針對(duì)一次波成像，還可以對(duì)回轉(zhuǎn)波、棱鏡波、鬼波和其他多次波成像。與克?；舴蚍e分法偏移和單程波動(dòng)方程偏移相比，其成像結(jié)果更好、信噪比更高、復(fù)雜地質(zhì)體邊界更清晰，是目前地震勘探偏移成像的前沿技術(shù)［47］，缺點(diǎn)是計(jì)算量較大。最新的研究［48］表明其在聲反射成像測(cè)井中的初步應(yīng)用顯示了很好的效果。

3 結(jié) 論

（1）波場(chǎng)分離仍然是數(shù)據(jù)處理研究的重點(diǎn)，國(guó)外從最初的F－K濾波發(fā)展到現(xiàn)在的多種方法，主要是以線性預(yù)測(cè)理論為基礎(chǔ)的分離方法。國(guó)內(nèi)除了以上方法外，最新技術(shù)是以小波變換和STC方法結(jié)合的多尺度相關(guān)法。目前各種波場(chǎng)分離方法仍存在一定缺點(diǎn)，對(duì)于微小的反射波信號(hào)很難完全分離，尤其是復(fù)雜地層條件下的反射波提取更加困難，因此，需要進(jìn)一步研究比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展新方法或結(jié)合多種方法進(jìn)行綜合處理。

（2）偏移疊加方法基本上是采用地震數(shù)據(jù)處理中的方法，但要針對(duì)反射波測(cè)井的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（小炮檢距、小接收間距、高頻率、上下行反射波等）進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；偏移速度的選取是一個(gè)重要問(wèn)題，對(duì)于一般地層只需選取常規(guī)聲波測(cè)井的縱（橫）波速度即可，對(duì)于強(qiáng)各向異性地層可近似取各向異性對(duì)稱(chēng)軸的速度。逆時(shí)偏移是復(fù)雜介質(zhì)成像處理的一個(gè)方向，但其偏移速度模型的選取仍需深入研究。

（3）隨著測(cè)量方式及儀器的發(fā)展，聲反射測(cè)井的含義在發(fā)生變化，數(shù)據(jù)處理方式也在變化。從最初的縱波反射波的測(cè)量，到現(xiàn)在偶極橫波反射波的測(cè)量，近年來(lái)的研究已證明偶極橫波反射波有更高的探測(cè)深度和信噪比，而且具有一定的方位識(shí)別能力，不僅可以得到反射界面傾角，還可以判斷界面走向等。該方法的研究可以拓展目前多極子聲波測(cè)井儀器的應(yīng)用范圍，為更高效的儀器開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。另外，利用相控陣技術(shù)進(jìn)行聲場(chǎng)定向輻射和接收的三維聲反射測(cè)量方法也在研究中，這也對(duì)未來(lái)三維數(shù)據(jù)處理提出了新的要求。

（4）目前聲反射成像測(cè)井處理結(jié)果只能給出井旁地質(zhì)構(gòu)造的幾何信息，而地面地震包含多種反演及屬性提取方法，因此，該方面需進(jìn)一步研究。這就要求能夠模擬復(fù)雜介質(zhì)條件下的反射波場(chǎng)，以便獲得較好的反演方法。

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