基于地震干涉法的时移VSP数据波场重构及成像

In this study, we propos the method used for time-lapse of multi-component VSP data set and the effective method used for time-lapse of active combined with passive seismic data. We also establish a complete and comprehensive evaluation system for monitoring of CO2 storage. In order to monitor the distribution and migration of CO2, VSP→SSP transform is used for constructing time-lapse SSP data set, it can be used for effectively expanding the range of time-lapse seismic. In order to detect CO2 leaks due to rock fractures and faults, VSP→SWP transform is used for construction of time-lapse SWP multi-wave. We can obtain target-oriented high-precision time-lapse monitoring under complex near-surfce conditions. and predict changes in fracture by shear-wave splitting. The high-resolution of PS converted wave can be used for improving the quality of imaging and obtaining lithologic attribution. We establish the flow of technology for imaging and time-lapse monitoring of passive VSP data. We also provide an effective implementation plan for joint of active data set and passive data set. In this project, we also carry out the study of wavefield reconstruction and optimal matching of reconstructed data from active and passive data set.

从监测CO2封存安全性的时移VSP（垂直地震剖面）数据出发，本课题提出基于地震干涉理论的多分量VSP数据的时移监测技术流程以及主动源与被动源联合时移监测的有效实施方案，并为CO2安全封存的监测建立完整的综合评价体系。为监测地下CO2的运移，利用VSP→SSP变换构建时移SSP（地表地震剖面）数据，有效扩大时移监测范围。为探测可能导致CO2泄漏的断层及岩石裂隙，利用VSP→SWP变换构建时移多波SWP（单井地震剖面）数据，不但能实现面向目标的高精度时移监测，还可以利用横波分裂现象预测裂缝发育的变化情况，而PS波的高分辨率特性及其提供的额外信息，能进一步提高成像精度并获得岩性属性信息。基于被动源地震干涉法，能为被动源VSP数据建立成像处理及时移监测的技术流程，并为时移VSP的主动源及被动源联合勘探提供一种新的技术思路。课题还将开展波场重构的改进方法、主动源与被动源重构数据的优化匹配等方法研究。

从监测CO2封存安全性的时移VSP（垂直地震剖面）数据出发，基于Radon域虚震源法实现将多波时移VSP数据重构成多种类型的虚拟地震炮集，建立监测CO2地质封存安全性的综合处理评价体系。研究实现了Radon域多算法联合虚震源法，将时移VSP数据构建成时移虚拟SSP（地表地震剖面）数据，利用多次波信息，有效扩大时移监测范围，用于监测CO2的运移和分布情况。基于弹性波干涉理论和Radon域虚震源法，将多波时移VSP数据转化为虚拟多波时移SWP（单井地震剖面）数据，变换后的观测系统更接近地质目标体，不但可以有效避开复杂近地表条件的影响，还能对高陡构造进行高分辨率的反射纵波及反射转换波偏移成像，用于探测因长期向地下充注CO2而可能形成的岩石裂隙及断层等导致CO2泄漏的危险因素，及时预警CO2的潜在泄漏风险。将多井时移VSP数据重构为虚拟时移井间地震数据，在无需井下激发震源的条件下，就可以利用构建的井间初至波波场反演井间介质的速度场，用于监测CO2运移和分布引起的速度场变化。研究实现了多波井间时移地震数据的多波场联合尾波干涉检测技术，用于快速检测由CO2注入或泄漏引发的地下介质速度变化，划定速度变化的深度范围，该方法计算效率高，对可能存在的CO2泄漏问题可以提供快速预警，并能很好的用于CO2封存安全性的长期监测。对于被动源地震测量，研究中基于被动源地震干涉理论，从井中检波器接收的被动源数据中提取出虚拟VSP炮集。利用被动源数据中提取的虚拟时移SSP炮集对监测CO2封存安全进行时移分析。还实现了对被动源数据的直接偏移成像，采用全波场分离归一化成像条件，提高被动源数据的成像质量。本项目研究有助于推动VSP数据波场重构的发展，对利用多波时移VSP数据监测CO2地质封存安全性有重要的推广借鉴意义，为时移VSP提供更广阔的应用前景，也为被动源数据的成像处理提供了可借鉴的技术思路。