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地震勘探原理


(1)5―135Hz 及 10―160Hz 最好。 (2)10―80Hz 也不错,只要砂层是孤立的,就能分辨开。但对 6m、3m 砂层描绘得过胖而 没有棱角。 (3)10―23Hz 及 10―40Hz 曲线进一步圆滑,没有棱角,正峰宽度几乎相等,厚度也就成一 致的了,同时负峰明显增强,10―23Hz 的曲线连原砂层也似乎变薄了。 (4)40―50Hz 曲线更差,看不到与砂层的关系。 (5)20―66Hz 及 40―160Hz 曲线对原砂层反映很差,40―160Hz 曲线(B=120Hz)按分辨 率定义来说分辨率很高,但由于缺乏低频,反映 10m 以上砂层的能力很差,此曲线对 21m 至 60m 砂层都出现中央波阻抗值下陷。
以上讨论的分辨率还没有与信噪比联系起来,信噪比是分辨率的基础, 分辨率是由信噪比所定义的。不少学者列出了在存在噪音条件下的分辨率公 2 式,如Widess公式: 在有噪声下分辨率:
pa


A ( f )df s

[ As ( f ) 2 AN ( f ) 2 ]df
公式中累加号是从零加到
图(b)和图(d)完全相同,即反 褶积不改变信噪比谱。 视觉信噪比就是(a)、(c)中S 的面积与N所占的面积之比, 反褶积后视觉信噪比降低了。
视觉分辨率就是(a)、(c)中S
的面积与长方形图框面积之 比,反褶积后视觉分辨率提
高了。
处理时,是否把滤波及反褶积(包括谱白
化)作得很好,完全决定于它是否能够把信噪
通频带的中心频率 f c 决定了视频率 f p (或称主频),即 f p f c
1 ( f 2 f1 ) 。 2
主频就是我们眼睛看到的剖面上同相轴的胖瘦程度。因此较宽的频带才能解决分辨率问题。
5.不同频宽子波对不同厚度砂岩层的反映
好的分辨率不能光看绝对频宽是多少,还要看所占的频段在哪里。
1.视觉信噪比(Visual signal-to-Noise Ratio)
A ( f )R VISNR A ( f )R
x x
S
(f) (f)
其中:Ax(f)是信号加噪音道,即地震道 x(t)的振幅谱。
N
R s ( f ) 是频域含信比: RS ( f )
AS ( f ) AS ( f ) AN ( f )
及数字处理技术。 第四次飞跃(70年代初):出现偏移归位成像技术。
第五次飞跃(70年代后期):出现三维地震勘探技术。
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80年代里,各种各样的子波处理技术、反褶积技术及千变万化的波动 方程偏移技术逐渐趋于完善,解释方面由于成像技术的提高和三维数据体
资料的极大丰富,大量的解释工作过于繁重,于是出现了解释工作站。
通常记录道在中频段(10—60Hz左右)信噪比较高,小于10Hz往往低频 面波占据优势,而高频60—100Hz往往又是由高频干扰成分占统治地位。 有效频宽:S/N大于1的部分 (见图21) 任何反褶积或单道褶积滤波都不会改变每一个频率成分中的信噪比。( 在褶积过程中,褶积算子对信号与噪声一视同仁) 那么为什么带通滤波可以改进信噪比和视觉分辨率呢? 带通滤波和反褶积不能改变不能改变每一个频率成分的信噪比例,但却 能改变视觉信噪比和视觉分辨率。
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高分辨率系统工程
Shot 激发——小药量,小井深 Sweep 可控震源——变频扫描,单车 Gephone 检波——高频检波器(包括涡流式) Apparatus 接收仪器——扩大瞬时动态范闲,高频提升 Pre-ampli. 前置放大——提高低截频 Array 排列——缩小道距,缩小组合基距 Sample Rate 采样率——提高采样率 Environment 环境——平静的记录环境,避免高频噪音 Survey 测量——实测炮点及检波点的坐标(高程) Pre-processing 预处理——作好静校正 Q-comp. 大地吸收补偿 Deconvolution 反褶积——仪器反褶积(反组合反熠积) ——不能采用单道反褶积 ——两步法统计反褶积(地表一致性反褶积) Vel. Anal. & NMO Rasid. statics 速度分析,动校正,自动剩余静校正 迭代反复,甚至分频处理 P-wave fitting 拟合t0道,求P波剖面,代替水乎叠加 Post-stack sp. Wh 叠后谱白化或预测反褶积,展宽频谱 Refl.coeff.blue effect correction 对反射系数“兰色效应”的校正 Zero-phase Wavelet 子波剩余相位校正——子波零相位化 Impedance Inversion 反演成波阻抗或积分地震道 Interpretation 解释——层位标定、砂层追踪及厚度推算等等
6.不同频率有不同用处
在时间域,当子波的主瓣宽度(半周期)和砂层的时间厚度相一致时,褶积后, 输出振幅达到最强,否则振幅要变弱。显然,被增强的砂层厚度大致为 1/4 视波 长。 (图 17-19)
1 v Δ H= v T 4 4f
增强砂层的厚度与加强频率的关系(v=3000m/s) 厚度(m) 75 37.5 25 18.8 12.5 9.4 7.5 6.2 4.7 频率(Hz) 10 20 30 40 60 80 100 120 160 如希望搞清楚厚度为 60m 的砂层,f1 必须达到 10Hz,否则如图 16 中曲线 20—66Hz,不能反 映出 60m 的砂层,但它可以勉强反映 30m 的砂层。又如要正确反映出 6m 的砂层(包括它的 宽度和波阻抗值) 则需要 f2 达到 120Hz, , 如图 16 中曲线 3 反映 6m 很好, 而曲线 4 即 10—80Hz 的阻抗值就偏小,厚度也偏大。在以上七个砂层的模型中,每个砂层几乎是孤立的,这种情况 当然比较简单,有时 10—30Hz 曲线似乎也反映得不错,但是当砂泥岩互层比较复杂时,频宽 就十分重要了。
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二、分辨率的基本概念
1. 严格的分辨率定义
要使两个地震波完全分开,必须两个子波脉冲的包络完全分开,如果两 个子波的包络连在一起,必然互相干涉,两个波的振幅、频率必然含糊不清 。 Knapp认为:垂向分辨率应该用地震子波脉冲的时间延续度来定义。 子波延续长度很长,在常规的两三千米勘探深度上,一个地震子波大概 至少要振两三下,时间延续度长达100—200ms(折合约为150—300m),压
计算结果不可靠。
2.视觉分辨率(Visual Resolution)
3 f N , 其数目为 m 个。 4 Ax ( f ) Axo(f)是信号加噪音地震道的归一化振幅谱(令其最大值为 1)即 Axo ( f ) Ax max ( f ) VIRS 1 Axo ( f ) RS ( f ) m
地震勘探技术在石油工业中的作用从勘探发展到油藏特征描述,要完 成这个任务,需要多学科的结合,并且要实现五个方面的转变:
(1)二维
(2)叠后 (3)声波 (4)各向同性 (5)单一
三维
叠前 弹性波 各向异性 综合
今后的主要任务首先应是提高地震勘探的分辨率,没有足够的分辨率,
很难在储层研究及油藏描述方面有所作为。高分辨率地震勘探是一个系统 工程,它有很多环节。
4.频带上、下限与分辨率的关系
(1)绝对频宽 将带通子波通频带的下限称为f1,上限称为f2,则f2―f1称为绝对频宽B,即绝对频 宽: B= f2―f1 。 它决定了包络的形态,对于零相位子波,包络相同,分辨率相同。 Knapp称为:“频移过程中子波包络的不变性。”例如10—40Hz的子波包络与30— 60Hz的包络相同,但子波振动相位数却不同。 (2)相对频宽 f2与f1相除称为相对频宽R,即 R= f2/f1 或倍频程数:OCT=3.32Log10(f2/f1)。 倍频程相同(即相对频宽相同),波形是相同的,只是波形的胖瘦不同,因此分辨率 不同。 如: 10—40Hz B=30 R=4 胖 20—80Hz B=60 R=4 瘦,分辨率高 Knapp指出,倍频程一样,波形一样时,还是瘦的子波分辨率高,因此分辨率不 能用倍频程来衡量,只能用绝对频宽来衡量。相对频宽决定了子波的振动相位数,如 图14,零相位子波当相对频宽低于1个倍频程时,连续相位迅速增多。 (3)视频率(主频)
探精度的不断提高。 地震勘探精度提高的五次飞跃 第一次飞跃(30年代): 由折射地震法改进为反射法,出现了带自动增益控 制及RC电路滤波器的地震仪,开始使用组合检波技术。 第二次飞跃(50年代):出现多次覆盖技术,出现模拟磁带记录仪,地震剖 面信噪比大幅度提高。
第三次飞跃(60年代):出现反褶积技术及速度滤波技术,出现数字地震仪
40―50Hz的曲线频带太窄,根本不能反映砂层的存在,而40―160Hz的曲 线虽然绝对频宽很宽,但对模型的反映也很差,因为缺乏低频。 结论:分辨率与频宽成正比这句话虽然不错,但是并不能光看频宽数值愈大 愈好,还要注意不要丢掉低频成分,那种丢掉低频成分的,表面上看来主频 较高的分辨率是假分辨率。
三、分辨率与信噪比的关系
所以 z R =22m
以上公式假定了地震子波是理想的雷克子波。 在上述分辨厚度时,相邻两个雷克子波的过零点互相重合。 最小相位子波和混合相位子波可分辨厚度更差。 Rayleigh 指出: “一个反射波的分辨率的极限是 1/4 波长。 ” Nhomakorabea6
3.三种相位特征带通子波的分辨率
(1)子波的分辨率与频宽有关 (2)随着频带加宽,子波的连续振动相位数逐渐减少,并且主峰漫漫变窄,变尖锐,即分辨率逐渐变高。 (3)在相同频带范围的子波中,以零相位子波的分辨率为最高,而实际子波是混合相位的。 (4)在频带窄的时候,最小相位及混合相位子波与零相位的波形差别不大。但是当频宽在一个倍频程以上 时差别就大了。如零相位的 10—80 及 10—160Hz 的子波分辨率相当好,一个正峰十分突出,而最小相位 子波变成正负相间的一个强头部,后面跟着一串振荡波形,而混合相位子波,表现为一个高频的头部和后 面拖着一个低频的长长的尾巴,分辨率就降低了。
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