2008年4月石油地球物理勘探第43卷 第2期
3河北省涿州市范阳路东方地球物理公司,5本文于8年月3日收到。讨论
地震勘探分辨率与信噪比谱的关系
———答云美厚“地震分辨力新认识”一文
李庆忠3
(东方地球物理公司;中国海洋大学)
李庆忠.地震勘探分辨率与信噪比谱的关系.石油地球物理勘探,2008,43(2):244～245
摘要 云美厚曾对笔者专著《走向精确勘探的道路》一书中阐述关于分辨率与信噪比有密切关系的论点提出质疑,他认定地震分辨率只与地震波的主频有关,而与地震波的信噪比无关。笔者认为有必要对这个问题进行澄
清。对同一地震资料而言,在不同的处理阶段其反射波的主频不是固定的,尤其是通过反褶积或者高通滤波的处理,人们可以轻易地把高频端的振幅譜提起来,即主频可以变高。如果没有噪声,通过脉冲反褶积可以把子波压缩成接近一个窄脉冲,可使分辨率达到任意高,可见认定地震分辨率只与地震波的主频有关的结论是不正
确的。此外应看到,地震分辨率是由地震数据的有效频宽决定的。
关键词 地震勘探 分辨率 主频 信噪比谱 有效频宽
《石油地球物理勘探》于2005年第5期上刊登了
云美厚的“地震分辨力新认识”一文[1](以下简称“新认
识”),该文对我在《走向精确勘探的道路》[2]一书中阐
述关于分辨率与信噪比有密切关系的论点提出质疑。
因此,我认为有必要对此加以进一步澄清。
(1)“新认识”一文,重新引入有些外国人使用的“分
辨率(Resolution)”与“分辨力(Resolvingpower)”两个概
念,这无助于勘探地球物理的具体分析工作。要知,外
国人对有些技术术语的叫法未必是合理的,我们不必照
抄。例如外国人将“子波”与“小波”统称为Wavelet,这
是很糟糕的,而我们中国人把它们分开翻译,以示区别,这很好呀。同理,外国人对“Resolution”与“Resolving
power”两个概念原本就说不太清楚,我们又何必非要釆
纳“分辨力”的说法呢?(2)“新认识”一文认为,地震分辨率等于地震波四
分之一视波长的准则是客观存在的一个标准,并且认
为地震分辨力与信噪比无关,这是极不恰当的。
视波长是由地震信号的主频决定的。对同一地震
资料而言,在不同的处理阶段其地震波的主频不是固
定的,野外原始记录的主频一般最低,随着不同的处理
环节,主频也在不断改变。那么,“新认识”文中说的客
观存在的分辨力所依据的主频到底指哪一个主频?大
家知道:通过反褶积或者高通滤波,人们可以轻易地
把高频端的振幅譜提起来,即主频就可以变高。如果没有噪声,通过脉冲反褶积可以把子波压缩成接近一
个窄脉冲,也就是说分辨率就可以任意升高,此时只取
决于釆样率的大小。
以上事实表明,有关地震分辨率与信噪比无关的
认识是不符合事实的。我认为造成这种错误认识的根
本原因可能在于“新认识”的作者没有明白“信噪比谱”
的基本概念。
如果“信噪比谱”很理想,即“有效频宽”(即信噪比
大于1的那些频率成分)很宽,那么人们可以把子波的
视周期通过反褶积将其压缩成接近一个窄脉冲,分辨
率就可以变高。但请注意:“滤波和反褶积都不改变每
个频率成分的信噪比”。因而人们通过反褶积虽然可
以轻而易举地把高频提升起来,但提升后的高频成分
如果信噪比小于1的话,非但不能提高分辨率,反而造
成地震剖面面貌变乱,或者说制造了“假分辨率”,导致
波阻抗反演结果的错误。
因此一般的处理人员为了不让地震剖面变乱,提
升高频端的幅度只能适可而止,子波也就只能压缩到
某一个程度就不能再改进。由此可见,限制着分辨率
提高的主要因素(或障碍)是高频端的信噪比谱,也就
是说,我在《走向精确勘探的道路》一书中表达的概念
是基本正确的,地震勘探的分辨率大小必然与信噪比
谱有关联。
(3)现今人们看到的原始单炮地震记录及处理过
8072712001 第43卷 第2期李庆忠:地震勘探分辨率与信噪比谱的关系245
程中的地震剖面,直到最终的偏移剖面,都是地震资
料在某一个频档上的表现形式,人们看到的都只是
“视觉分辨率”与“视觉信噪比”。在最终成果剖面上,只有当频档刚刚展宽到“有效频宽”时,才能获得最佳
的“视觉分辨率”与“视觉信噪比”。也就是说,地震剖
面的实际分辨率是由它的“有效频宽”所决定的,而有
效频宽又可以通过“分频扫描”对它进行具体分析。这
也是我们所提倡的、和人们普遍应用而行之有效的一
套分析方法。
可能“新认识”的作者认为信噪比谱是看不见、摸
不着的东西。似乎在问:如果知道哪儿是信号,哪儿是
噪声,就说明信号和噪声是可以分离开的,于是就不会
在信噪比的公式中再牵涉到信噪比了。其实(包括
Widess在内的)在信噪比的公式中牵涉到信噪比谱只
是一个理论的表达,并不意味着他已经准确知道了信
噪比谱。我在文献[2]中的理论分析也是采用已知的
信号加上已知的噪声模型道所得的结果。此结果有理
论上的指导意义。
诚然,求准信噪比谱不是一项容易的事。过去人
们使用互相关除以自相关的办法求取信噪比谱,精度
不是很高。1993年我们提出采用“分频扫描”的方法
就可以直观地判断各频带范围的信噪比,后来为我国
物探界普遍使用。我认为这是分析信噪比谱、确定“有
效频宽”,以及判断记录好坏的最重要的标准。
此外,“新认识”的作者可能对资料处理不熟悉,仅
从解释人员手里的剖面来认识问题,于是便认为剖面
上有一点噪声不要紧,主频起主要作用。
(4)关于分辨率的定义,近年来大家争论比较多,过去文献上说的“Resolution”及“Resolvingpower”都
是人们生硬地照搬光学仪器的分辨率及分辨力而得来
的。瑞利准则使用了两个雷克子波相隔一个过零点距
离相加的办法,这实际上不能代表一个砂层的厚度,因
为砂层顶和底的反射系数是相反的,相加时应该把第
二个雷克子波振幅倒过来。而对光学望远镜,人们只
要求它能把两颗星分开就行,没有正负之分。可见,研
究地震勘探的分辨率比研究光学仪器的分辨率要复杂
得多。
在实际应用中,大家发现四分之一视波长的定义
已经不能说明问题了,所以,我在2007年《岩性油气田
勘探》[3]一书第六章中作了详细讨论,表达了我对分辨
率的观点。主要的意思是,两个雷克子波相加的做法
不能解决我们地震勘探面临的砂泥岩互层的条件下表
达分辨率的问题。 有时候地下1m厚的砂岩是可以识别的,而在砂
泥岩互层的条件下,有的30～50m的厚砂层组却由于
前后子波的相互干涉反而识别不出来。所以我认为应
当从统计概率的角度来认识地震勘探的分辨率的定
义。惟一的办法是通过砂泥岩互层理论模型的测试,
来分析分辨率是什么情况。笔者通过大量理论模型的
测试,得到一个初步结论:垂向分辨率的定义以1/8视
波长为最合适,此时在砂泥岩互层的条件下,波阻抗反
演对砂层分布的推断有70%以上的符合率。如果定
义垂向分辨率为1/16视波长,那么波阻抗反演的符合
率要大大降低。
(5)在地震勘探中只有通过各种压噪手段,才能改
变地震资料中某些频率的原始信噪比。但彻底地压制
噪声是极困难的。各种压制规则干扰波的程序在压制
干扰波的同时,也可能损害一部分有效反射波。例如
F2K滤波就是这样。
提高地震资料分辨率的主要努力方向应是改进高
频端的信噪比。高频部分的干扰波往往具有随机干扰
的特性,通常使用的RNA(FXDECON)是个强大的压
噪程序,它可以把随机干扰压制到6～10倍,但是剩下
来的1/6至1/10的部分就是“道间相干”的“假信号”,它们与真信号无法区别,难以在后续处理中消除掉。
如果某一个高频范围的原始信噪比小于1/10,则一般
在室内处理过程中是无能为力的。可见通过室内处理
的压噪手段想扩展“有效频带”的能力也是有限的。有
人说通过“三高”处理,可使3s处的反射波主频达到
100Hz,这纯粹是在制造假分辨率。
当然,在改进RNA模块保留对高频信号的真实
性方面,还是有很大潜力的,例如国九英、周兴元的
FX算子频域外推方法[4]及朱生旺的思路[5]还是很不
错的方法,今后还应加以改进,这是拓展高频信噪比谱
的一个正确途径。
以上请大家读一读,并加以批评指正。
参考文献
[1] 云美厚,丁伟.地震分辨力新认识.石油地球物理勘探,2005,40(5):603～608[2] 李庆忠.走向精耕勘探的道路———高分辨率地震勘探系统工程剖析.北京:石油工业出版社,1994[3] 李庆忠,张进.岩性油气田勘探———河道砂储集层的研究方法.青岛:中国海洋大学出版社,2006[4] 国九英等.f2x,y域随机噪声衰减.石油地球物理勘探,1995,30(2):207～215[5] 朱生旺信号方向约束噪声压制石油地球物理勘探,6,3(3)3～(本文编辑任敦占)
8..199142429: Vol.43 No.2AbstractsⅨ
lizationandismajorclientofoffshoreoilseismic
explorationcontractor.Thefutureoffshoreoil
seismicexplorationindustrywillbefacedwiththe
issueoftalentshortageandcompetition.Thepa2
peralsosummarizedthebusinessmodelofoffshore
oilseismicexplorationcontractorsabroadfromas2
setsoperation,capitaloperationandstrategyalli2
ance.
Keywords:offshoreoilseismicexploration,busi2
nessmodel,market,contractor,development
tendency,influencefactor
FengLian2yong,Y305,SchoolofBusinessAdmin2
istration,ChinaUniversityofPetroleum,Chang2
pingDistrict,BeijingCity,102249,China
Talkaboutdoublerisksofseismicinterpretation.Fu
Jing2ping.OGP,2008,43(2):238～243
Inrecent20years,seismicexplorationhasbe2
comethemaintechniquethatismostlypaidatten2
tioninoil/gasexplorationfield.Varietiesofinter2
pretationsoftwareandimagingsoftwarearecon2
tinuouslyrenewed;andinteractiveplatformand
relativedatabasearecontinuouslyimproved.Be2
causeofrichresourceconditions,dependenceofin2
terpretersontheseresourcesbecomesstrongerand
stronger,andreasonablethoughtandriskcon2
sciousnessaregraduallyweakened.Thepaperana2
lyzedindetailtherisksinvolvedinseismicdataand
ofinterpreter’squality,talkedaboutthedialectical
relationshipbetweenthetechniqueapproacheand
interpretiveidea,andpresentedthreesuggestions
onthatbases:(1)strengtheningtheintegrativeim2
provementofinterpretersthemlelvesandreducing
theriskofinterpretedresultsinmaximum;
(2)strengtheningthetrainingofbasicskills,dis2
sectingconnotationofseismicinterpretationtech2niques;(3)regularlyorirregularlyconvening
meetingstalkingaboutpapersandargumentsof
seismicinterpretationspecialists,promotinginter2
pretationtaletnts.
Relationshipbetweenresolutionofseismicexplora2
tionandspectrumofS/Nratio.LiQing2zhong.
OGP,2008,43(2):244～245
Mr.YunMei2houhasquestionedaboutthe
argumentofcloserelationshipbetweenresolution
andS/Nratioexpoundedinmybook“Roadtoward
PreciousExploration”andconsideredthatseismic
resolutionisonlyrelativetodominantfrequency
andirrelativetoS/Nratioofseismicwaves.The
authorconsideredthatit’snecessarytoclarifythe
issue.Asconcernstosameseismicdata,thedomi2
nantfrequencyofreflectionsisnotfixedindiffer2
entprocessingstages,especiallyaftertheprocess2
ingofdeconvolutionandhigh2passfiltering.The
peoplecaneasilyraisetheamplitudespectrumat
high2frequencyend,whichmeansthedominant
frequencycanbebecomehigher.Ifthereisnot
noise,thewaveletcanbecompressedintonarrow
pulseafterpulsedeconvolution,whichmakesthe
resolutionreachashigheraspossible,it’sclear
thattheconclusionconsideringtheseismicresolu2
tionisonlyrelativetodominantfrequencyofseis2
micwavesisnotcorrect.Meanwhile,itshould
clarifythattheseismicresolutionisdeterminedby
usefulfrequencybandwidthofseismicdata.
Keywords:seismicexploration,resolution,domi2
nantfrequency,S/Nratiospectrum,usefulfre2
quencybandwidth
LiQing2zhong,BGP,ZhuozhouCity,HebeiProv2
ince,072751,China
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