地震資料解釋基礎地層巖性解釋薄層振幅

1、地球物理與信息工程學院物探系周 輝第三章 地震資料的地層巖性解釋31 地震資料的地層巖性解釋概述32 地震波速度資料的地層巖性解釋33 厚層反射波振幅信息的利用34 薄層反射振幅的利用35 地震波波形和頻譜的利用36 地震屬性分析技術37 地震模型技術38 人機聯(lián)作解釋技術39 地球物理資料的統(tǒng)計分析和綜合解釋3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.1、薄層的定義、研究意義和方法（1）薄層的定義薄層是指某種巖性沉積厚度較小，在地震圖件上無法區(qū)分沉積地層的頂?shù)追瓷湫畔r所對應的地層厚度。這種意義下的薄層不僅要考慮地層本身絕對厚度的大小，還要考慮波長或頻率 f 與波速 v 的大小。一般把地層厚度h

2、的稱為厚層，把h的稱為薄層。零相位子波頂面反射 底面反射 頂?shù)酌娣瓷漤數(shù)酌娣瓷涞寞B加3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.1、薄層的定義、研究意義和方法（1）薄層的定義 隨著地震勘探技術的發(fā)展，薄層厚度的定義也不斷變化。 1973年，Widess 用楔形模型理論地震響應研究薄層反射與h 的關系，將 h/ 8 定義為薄層，但沒有說明調諧厚度。 1975-1977年，Lindsey等先后引入了調諧厚度的概念，并提出了估算薄層厚度的方法，定義 h /4 為薄層。 1982年，Kallweit 利用可控震源的地震信息研究薄層響應的頻譜后，提出地震分辨率的實際極限可用地震波的雙程旅行時表示為t= 1/

3、(1.4 fu)，fu 為子波譜的上限頻率。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.1、薄層的定義、研究意義和方法（1）薄層的定義 薄層厚度的分辨率極限 hmin 與主頻 f、視波長 及子波視周期 T 間的關系為 hmin=/4=v/(4f) =vT/4=v tmin /2, tmin= T/23.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.1、薄層的定義、研究意義和方法（2）研究薄層的意義 在沉積巖地區(qū)，地層剖面大多呈薄互層組合。剖面對比過程中，對薄層的對比主要采用“波組”、“波系”的對比方法。相對厚地層而言，波組、波系是地震波在某一套薄互層之間相互干涉疊加的總體結果，而不是特定的某一單個薄層的反射

4、。 地層的厚度在橫向上變化，地震響應也會有所變化，關鍵是掌握變化的特點和規(guī)律。即在勘探與薄層砂體有關的油氣藏時，如何識別和解釋是最重要的。作為用地震資料解釋地層巖性的一項重要內容，薄層反射的研究得到了廣泛的重視。 研究薄層是地震勘探深入發(fā)展的需要，是地層巖性解釋的重要內容。了解并掌握薄層的運動學、動力學特征，有利于實際資料的地層巖性解釋。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.1、薄層的定義、研究意義和方法（3）研究薄層的方法 研究薄層反射特點的方法可以用求解波動方程的動力學方法?？紤]到地震勘探的實際情況并為使討論的問題簡單明了，通常采用簡便而實用的方法，即從波動的疊加和干涉原理出發(fā)，通過分析

5、薄層頂?shù)捉缑娴姆瓷洳ǒB加后的特點來說明薄層的存在對反射波的影響。它并不是真正討論波動問題的動力學方法，但是利用這種方法討論仍能得出關于薄層反射波的一些主要動力學特點（如振幅、頻譜、波形特征等）的結論，并可以由此總結出一些反演問題的實用原則和方法，所以該方法被廣泛采用。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征 為得出薄層反射的振幅、頻率特性與薄層參數(shù)（如薄層厚度 h，波速 v 等）以及地震子波的特征參數(shù)主頻 f0 的關系，設置一個薄層模型進行定量討論。薄層模型和P波入射時的各層反射、透射波3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征入射簡諧波P1R1界

6、面的反射波P11R1界面的透射波P12hP12入射到R2界面上產生反射波P122和透射波P123可以比較R2界面上P12與P122的相位得到，因為在R2界面上，兩者的相位應當相等, 得P122入射到R1界面上產生透過波P12213.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征 根據(jù)動力學理論中垂直入射、反射情況下入射波、反射波和透射波之間的振幅關系，有hR+T=11221122112212123212111122121112132212122PPPPPPPPPPAAAAAzzzzzzAAAAAzz zz zz zz1 2322121324z zzzzzzzzz3.4 薄層反射波

7、振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征不考慮多次波，介質 I 中接收到的反射波 是P1和P1221之和h利用 和 ，則22h v其振幅譜和相位譜為3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征 在討論厚層垂直入射、反射時，其反射系數(shù)只與界面兩側介質的波阻抗差有關，而與入射波的頻率無關。然而，當波垂直入射到薄層界面時，在介質 I 中接收到的反射波的振幅與相位都是頻率的函數(shù)。反射系數(shù)與界面兩側介質的波阻抗和入射波的頻率都有關。薄層可視為一個濾波器。薄層的頻率濾波特性與薄層的厚度和速度有關，也與薄層及其上下地層的波阻抗有關。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的

8、類型和主要特征 利用上述關系可以計算各類薄層的濾波特性。從地質特點分析，薄層的類型可分為韻律性薄層、遞變性薄層以及多個韻律性薄層的組合（即薄互層）三大類。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征韻律性薄層薄層阻抗高于或低于上下介質的阻抗的薄層(Z2Z3，或 Z1Z3。遞變性薄層薄層阻抗介于上下介質的阻抗之間的薄層(0) ，Z1Z2Z3，或 Z1Z2 0時， Q(f)=|1+ |。2414220.5hfffvvTv| |=|=3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（1）韻律薄層特征/2050100150200250300350400450500-

9、1.5-1-0.500.511.5-/20=-0.96相位超前相位滯后 當f0.5時，波形的相位具有超前特性。25Hz=0.02f=0.5時，相位為零，反射波 t0 值不偏移。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（1）韻律薄層特征3) 頻率特性相當于一個帶通濾波器。該濾波器的主頻f0隨h而變化。 愈小，f0 愈高，其相互關系為 =-0.962f0= 3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（1）韻律薄層特征 4) 薄層的頻率特性Q(f)f 具有周期性，以 f=1為周期。02f= N2當 f=N 時，輸出極?。划?f=N+1/2 時，輸出極大。

10、| |=|=3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（1）韻律薄層特征韻律薄層反射疊加的結果是對低頻及高頻成分有壓制作用，接收到的薄層反射波的中頻成分得到相對加強。05010015020025030035040045050000.511.5= =0.0.02s02s= =0.0.04s04s| |=|=3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（1）韻律薄層特征設Vl=V3=2000m/s，V2=3000m/s, 密度相同，當 0.0133s0.0267s 時，相當?shù)谋雍穸葹?20mh0(1) 當薄層厚度 h=/4 (f=0.5) 時，反射波振幅

11、為極小，Q(f) 有極小值。03.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（2）遞變薄層特征0 相位有突變，反射波極性發(fā)生轉換。反轉點位置與有關。0100200300400500600700-1.5-1-0.500.511.5/2-/2=1=2.5/2-/2111cos 20,arccos2ff 反轉點位置(=1)：3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（2）遞變薄層特征0(2)當薄層厚度h0=1/2-/2=2.53.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.2、薄層的類型和主要特征（2）遞變薄層特征 (3)在0f=2T（約等于子波的延續(xù)時間），地層的頂

12、底反射可以分開，但極性相反。屬于厚層反射的范疇。(2) 當?shù)貙雍穸戎鸩綔p小時，兩個反射波開始重疊形成一個復合波。每個反射獨立的信息越來越少，頂、底反射波合成的信息越來越多。當層厚為/4時，合成振幅達到最大，此時的地層厚度就是所謂的調諧厚度。 要使薄層頂?shù)追瓷洳ǖ暮铣烧穹_到最大，應有2b/(vT)=/2的關系，由此可得到薄層厚度b=/4 。222 sinsindtbRATvT 2sin1bvT3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（1）振幅與地層厚度的關系(3）當?shù)貙雍穸刃∮?8時，只存在頂、底反射波的合成信息，而沒有單獨特點的信息。周期變短，振幅減小，b 減小減

13、小層層厚厚| |線線的的長長度度等等于于雙雙程程旅旅行行時時222 sinsindtbRATvT 2sinbvT3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度 （1）振幅與地層厚度的關系 上述三點中除調諧厚度外，其余均為Widess研究得到的?！罢{諧厚度”的概念是奈德爾等人在1975年提出的。奈德爾注意到當?shù)貙雍穸鹊扔?4時，振幅出現(xiàn)最大；小于/4時，復合波形的形狀沒有變化，而振幅隨厚度的減薄繼續(xù)變小。也就是說，當?shù)貙雍穸刃∮?4以后，在合成振幅信息中依然包含著地層厚度的信息。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（2）估算薄層厚度1)均勻地

14、層中夾有一個尖滅薄砂層的地質模型振幅與時差關系調諧厚度調諧厚度頂面、 底面反射3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（2）估算薄層厚度1)均勻地層中夾有一個尖滅薄砂層的地質模型當?shù)貙雍穸却笥谡{諧厚度時，視時差（最大波峰與最大波谷之間的時差）隨地層厚度的增加呈線性變化，此時視時差可以代替真時差（薄層頂?shù)追瓷洳ǖ碾p程旅行時差），相對振幅（最大波峰與最大波谷的幅度差）逐漸趨于一個穩(wěn)定值；振幅與時差關系調諧厚度振幅趨于穩(wěn)定時差趨于線性變化3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（2）估算薄層厚度1)均勻地層中夾有一個尖滅薄砂層的地質模型當?shù)貙雍?/p>

15、度小于調諧厚度時，視時差基本為一常數(shù)，而相對振幅則隨地層厚度的變薄近似呈線性方式減??；當?shù)貙雍穸鹊扔谡{諧厚度時，相對振幅達到最大，且該點的視時差厚度與地層的真實厚度相同。振幅與時差關系調諧厚度振幅趨于穩(wěn)定時差趨于線性變化3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（2）估算薄層厚度2)薄層頂?shù)追瓷湎禂?shù)符號相反、數(shù)值不等的地質模型與前例模型的時間-振幅曲線對照來看，頂?shù)追瓷湎禂?shù)比值改變的主要影響是使相對振幅值減小，但相對振幅曲線的形態(tài)不變。因此，也可以得出反射系數(shù)符號相反，數(shù)值相等時的結論。振幅與時差關系3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度

16、（2）估算薄層厚度3)薄層頂?shù)追瓷湎禂?shù)符號相同的地質模型 頂?shù)變蓚€反射波波峰之間的時差變化規(guī)律與反射系數(shù)異號模型一樣；振幅的變化是從層厚較大時對應的單個子波的振幅值先減小到極?。ù藭r對應于調諧厚度，可從兩個同極性子波相差半周期的合成波形看出），然后又逐漸增大，并在零厚度時達到某個最大值。振幅3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（2）估算薄層厚度需明確：子波的旁瓣對時間-振幅曲線有一定影 響 。 圖 a 是 主 頻 為35Hz的雷克子波，旁瓣很小，相對振幅-地層厚度曲線比較平滑；圖b和c是不同通頻帶的零相位帶通子波所得到的相對振幅-地層厚度曲線，該曲線具有“振蕩”

17、現(xiàn)象；圖d是從實際資料中提取的子波所得到的相對振幅-地層厚度曲線，該曲線也有“振蕩”現(xiàn)象。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（3）定量解釋主要步驟 模型計算及其討論所得到的認識和結論提供了直接根據(jù)地震振幅估算薄層厚度的途徑，但其估算精度與許多因素有關。長期的生產實踐積累了一定的工作經(jīng)驗：1)利用已知的地質、鉆井、測井資料，選用合適的零相位子波，制作高精度的合成地震記錄，定性地確認地震剖面上用于定量解釋的目標薄層的地震響應。這是薄層厚度定量估算的基礎工作。2)進行一些必要的處理，使薄層反射在地震剖面上有較好的顯示，如提高信噪比和分辨率及子波整形處理等。這是薄層厚

18、度定量估算不可缺少且非常重要的工作。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（3）定量解釋主要步驟 子波處理：野外實際激發(fā)的子波一般為非零相位子波，而零相位子波因其旁瓣小、分辨率高，對薄層的解釋和顯示比較有利。同時，實際地質剖面中的薄層不一定正好等于地震波波長的1/4，在地震剖面上薄層反射振幅就不會太強。通過子波處理，有意識地改變子波的主頻，就有可能使某種子波的波長的1/4與層厚匹配，從而得到明顯的調諧振幅。 因此，子波處理有兩個目的：一是使薄層反射易于識別；二是借助于調整子波主頻的過程，幫助確立與薄層的調諧厚度對應的值，進一步估算薄層的實際厚度。3.4 薄層反射波

19、振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（3）定量解釋主要步驟3)利用選好的子波以及地質、鉆井、測井資料中估算的薄層頂?shù)椎姆瓷湎禂?shù)，制作薄層模型的合成地震剖面，再制作本工區(qū)的時間-振幅解釋圖板。圖板中振幅值的比例尺，應當考慮用井旁地震道的實際振幅值與合成地震剖面上對應道的振幅值的比值作為標定因子，對圖板上的振幅值進行標定。這樣進行的振幅-層厚度的定量解釋才有較高的精度。4)從實際地震剖面上檢測出要解釋的薄層反射的時差值和相對振幅值，利用時間-振幅解釋圖板換算出薄層厚度。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄層厚度（3）定量解釋主要步驟利用薄層反射振幅定量解釋流

20、程圖#3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性 實際的沉積巖盆地中，其巖性剖面上大多數(shù)是以薄層組合的形式出現(xiàn)的，因此進一步研究薄互層反射波的運動學和動力學特征有著重大的現(xiàn)實意義。（1）等厚薄互層的反射特征層厚以雙程時間t表示，砂巖速度3200m/s，泥巖速度2800m/s，采用零相位子波，子波周期16ms3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性（1）等厚薄互層的反射特征 同一地質模型表現(xiàn)出的反射波特征為波形相似、振幅相近的重復振動（時間方向比較）；不同單層厚度的模型之間，其反射特征差別較大（橫向比較）；隨著組內單層厚度的增加，合成記錄的波形逐

21、漸接近子波波形。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性（1）等厚薄互層的反射特征 通過研究，薄互層反射特征大致可歸納為三種情況： 1)較均勻介質中的薄互層可以產生具有一定能量、近似于厚層反射波（稱為單波）波形的復合反射波，單層厚度的時間不可分辨，而相對振幅可分辨。msms3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性2)較均勻介質中單層厚度很薄，物性差異較小，組厚度較薄的互層組可產生不等周期，不等振幅、逐漸衰減的復合連續(xù)振動。組厚度的時間不可分辨，振幅能量可分辨。（1）等厚薄互層的反射特征0.6 MHz123456789材料Vp(m/s)Vs(m

22、/s)Den(g/cc)硬鋁634031302.77環(huán)氧樹脂260012051.183.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性（1）等厚薄互層的反射特征3)單層厚度很薄，層數(shù)很多，物性差異很大的薄層組產生波形穩(wěn)定、振幅能量強，近似于單波的復波，單層厚度不易分辨。透射波3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性（1）等厚薄互層的反射特征 概括上述三種情況可知：薄互層的單層厚度不可分辨或不易分辨，但相對振幅或振幅能量是可分辨的。也就是說，通過相對振幅及振幅能量的分析，是能夠識別出薄層并進行解釋。3.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性（1）等厚薄互層的反射特征 圖為薄互層內反射振幅與t/T的關系，反映互層內反射波的復合振幅隨互層組內單層厚度的 變 化 而 變 化 的 規(guī) 律 。 當t/T=O.25時，互層組的復合振幅值較?。划攖/T=O.5時，互層組的復合振幅值最大，此時相當于調諧厚度所對應的調諧振幅；當t/T0.5時，互層組的復合振幅值又隨t/T的增大而減小，在最大振幅值的0.25附近變化。薄層厚度（以雙程垂直旅行時t表示）子波周期T=16ms第一負相位振幅值0.250.500.751.000.00歸一化反射振幅03.4 薄層反射波振幅信息的利用3.4.4、薄互層反射波的振幅特性（