(第一講)高分辨率地震勘探

地震勘探新方法技術(shù)第一講：高分辨率地震勘探參考文獻(xiàn)李慶忠，走向精確勘探的道路——高分辨率地震勘探系統(tǒng)工程剖析，石油工業(yè)出版社，1993俞壽朋，高分辨率地震勘探，石油工業(yè)出版社，1993錢紹湖，高分辨率地震采集技術(shù)，中國地質(zhì)大學(xué)，1999何海漪,海上高分辨率地震技術(shù)及其應(yīng)用，地質(zhì)出版社，2001【思考題】（1）縱向分辨率和橫向分辨率的含義？（2）如何激發(fā)出高頻、寬頻的子波？（3）高分辨率勘探中，何為“四高四小”工作方法？（4）何為“三高”處理？

一、高分辨率地震勘探的意義

二、基本原理三、資料采集四、資料處理五、資料應(yīng)用六、總結(jié)七、思考題高分辨率地震勘探地震勘探新方法技術(shù)一、高分辨率地震勘探的意義

高分辨率地震的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)不限于分辨兩個相鄰的物體，而是為油氣勘探提供更多的、更精細(xì)的地質(zhì)信息。因此，對油氣勘探而言，地震分辨率是指精細(xì)而且正確反映地下地質(zhì)情況的能力；這種分辨能力是通過地震波同相軸的分離、組合、延伸、相互接觸關(guān)系、振幅、頻率變化而表現(xiàn)出對地下多個(不僅是兩個)地質(zhì)體的地層及其之間的關(guān)系、沉積相、巖性、含油氣性等對油氣勘探至關(guān)重要的地質(zhì)信息。因此，地震分辨率不僅僅是一個純物理概念，而是一個地球物理概念。一、高分辨率地震勘探的意義

高分辨率地震的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下方面：(1)精細(xì)的構(gòu)造解釋

由于分辨率的提高，地震剖面更清晰，小斷層、小幅度構(gòu)造、水道等細(xì)微的地質(zhì)現(xiàn)象都表現(xiàn)出來了，有利于精細(xì)的構(gòu)造解釋，如鶯歌海盆地LT31—2構(gòu)造，就是應(yīng)用高分辨率地震后在地層上傾方向發(fā)現(xiàn)一條深切谷，形成上傾方向的封閉，侵蝕面與地層界面共同形成一個背斜圈閉；在南海東部，曾應(yīng)用高分辨率地震尋找小幅度背斜，取得很好的效果；江漢、蘇北也應(yīng)用高分辨率地震解決了小斷層、小斷塊以至砂巖體的問題。一、高分辨率地震勘探的意義

一、高分辨率地震勘探的意義

高分辨率地震的優(yōu)越性：(2)含氣層的直接標(biāo)志——亮點(diǎn)和平點(diǎn)當(dāng)砂、泥巖的阻抗差別不大時，含氣層頂面將有亮點(diǎn)出現(xiàn)，而氣水界面處則應(yīng)有平點(diǎn)；但由于氣層頂面與氣水界面之間的距離一般都很小，特別是地層傾角較小時，常規(guī)地震是很難分辨的。地震分辨率提高后，就有可能同時得到亮點(diǎn)和平點(diǎn)反射。海洋石油總公司應(yīng)用亮點(diǎn)加平點(diǎn)的直接標(biāo)志，在鶯歌海盆地勘探天然氣時，鉆探4個構(gòu)造，成功率達(dá)100％，并應(yīng)用平點(diǎn)圈定氣田的含氣范圍，確定氣水界面，有效地減少了評價(jià)井?dāng)?shù)量，獲得巨大的成功。一、高分辨率地震勘探的意義

高分辨率地震的優(yōu)越性：(3)層序地層學(xué)及沉積相研究

由于分辨率的提高，一些原來復(fù)合的波分離了，原來很弱的波組加強(qiáng)了，反射同相軸也增多了，因而更清晰地表現(xiàn)了上超、下超等地層接觸關(guān)系，層序界面之間的內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)也更清楚，有利于層序地層學(xué)的精細(xì)解釋和沉積相分析。一、高分辨率地震勘探的意義

如右圖所示，高分辨率地震剖面上，上覆地層層層上超非常清楚，水道、前積的斜坡扇及其之間的關(guān)系也很清楚。而這些在常規(guī)地震剖面上是很難看出來的。一、高分辨率地震勘探的意義

大慶油田物探公司通過巖心觀察、測井資料的微相解釋，對比分析高分辨率地震資料，發(fā)現(xiàn)高分辨率地震剖面上那些不規(guī)則的雜亂同相軸多數(shù)是地下沉積微相的反映，總結(jié)出一套根據(jù)高分辨率地震剖面同相軸的反射特征劃分油層沉積微相的方法，取得較好的地質(zhì)效果。一、高分辨率地震勘探的意義

高分辨率地震的優(yōu)越性：(4)巖性預(yù)測巖性預(yù)測的方法之二是根據(jù)反射特征屬性參數(shù)如瞬時振幅、瞬時頻率、瞬時相位等，或根據(jù)反演剖面的波阻抗特征來判斷巖性，在有井標(biāo)定的情況下，應(yīng)用反演的波阻抗剖面判斷巖性是比較準(zhǔn)確的。一、高分辨率地震勘探的意義

二、基本原理三、資料采集四、資料處理五、資料應(yīng)用六、總結(jié)七、思考題高分辨率地震勘探地震勘探新方法技術(shù)二、基本原理

1．垂向分辨率

（1）用薄層頂?shù)追瓷洳芊癖环珠_來討論垂向分辨率在地表同一點(diǎn)所接收的薄層頂?shù)變蓚€反射波的時差△τ與波延續(xù)時間△t的比值的大小來定義。二、基本原理

二、基本原理

1．垂向分辨率

a)△t一定，增加△τ，使得△t<△τ：橫波勘探b)△τ一定，減小△t，使得△t<△τ：壓縮子波（反褶積、分頻補(bǔ)償） 當(dāng)△t=△τ時：△h=V△t/2=nT*V/2=nλ*/2 n為相位數(shù)二、基本原理

1．垂向分辨率

（2）用薄層的振幅響應(yīng)來討論垂向分辨率楔狀模型：

二、基本原理

1．垂向分辨率

（2）用薄層的振幅響應(yīng)來討論垂向分辨率調(diào)諧振幅：當(dāng)楔狀模型厚度較大時，上下界面初至相反的反射子波在時間上可分辨；隨著厚度變小，兩波逐漸靠攏，△t=T*/2，兩波必然同相疊加，使復(fù)合波的合成振幅比單個子波增大一倍。△h=V△τ/2=VT*/2/2=λ*/4

調(diào)諧厚度：調(diào)諧振幅對應(yīng)的地層厚度為λ*/4，此厚度為調(diào)諧厚度。

定義：調(diào)諧振幅對應(yīng)的地層的調(diào)諧厚度定義為垂向分辨率。二、基本原理

1．垂向分辨率（3）用時間域雷克子波的褶積模型來討論垂向分辨率（a）零相位子波的概念主周期的寬度b：最大振幅兩側(cè)極小值之間的時間長度。主瓣：主周期內(nèi)的波形旁瓣：主周期外的波形主峰振幅：主周期內(nèi)的最大振幅影響子波分辨率的三個因素：主波峰：寬度越窄，分辨能力越高邊峰比：比值越小，越有利于分辨邊側(cè)振蕩：它的振幅越小，越能提高分辨率二、基本原理

1．垂向分辨率（3）用時間域雷克子波的褶積模型來討論垂向分辨率（b）雷克子波的參數(shù)

子波的寬度（主周期）：b子波的半寬度（波峰到波谷的時差）：b/2峰值頻率（振幅譜中振幅極大值對應(yīng)的頻率）：fp波的優(yōu)勢頻率（主周期的倒數(shù)）：fb子波主周期內(nèi)波形兩個拐點(diǎn)的時間間隔：tR頻帶寬度：頻譜分析圖二、基本原理

1．垂向分辨率（3）用時間域雷克子波的褶積模型來討論垂向分辨率（c）瑞雷準(zhǔn)則（RayleighsCriterion）

把b/2值稱為垂向分辨率的極限。t=b/2=1/(2.6fp)fb=1/bfp=0.77fb△h=V*t/2=V/（4fb）=λb/4二、基本原理

1．垂向分辨率（3）用時間域雷克子波的褶積模型來討論垂向分辨率（d）雷克準(zhǔn)則（RickersCriterion）把tR值稱為時間分辨率的極限tR

=1/(3.0fp)tR

=1/(2.3fb)△h=tRV/2=λb/4.6二、基本原理

1．垂向分辨率

二、基本原理

1．垂向分辨率分辨率與信噪比任何地震資料都是以一定的信噪比為基礎(chǔ)的，沒有一定的信噪比，地震信號淹沒在噪音之中，就不可能解決任何地質(zhì)問題，更談不上什么分辨率了。前面的討論，都是假設(shè)無噪聲情況下的分辨率，實(shí)際資料總是有噪音的，所以實(shí)際分辨率總是比理論計(jì)算的分辨率低一些。二、基本原理

1．垂向分辨率分辨率與信噪比

對于有噪音情況下的地震分辨率，前人已有較多的論述，且大多數(shù)是基于Widess的定義；但計(jì)算總能量時，包括了地震信號的能量和噪音的能量。這樣，總能量增加了，信號主極值能量與總能量之比就小了，即分辨率降低了。假設(shè)無噪情況下的分辨率為Po，則信噪比為R時的分辨率為：

P＝

可見，信噪比越高，越接近無噪分辨率Po。

二、基本原理

1．垂向分辨率

以上僅是理論上的討論，實(shí)際工作中，對信噪比的定量計(jì)算、對分辨率的定量計(jì)算都是不大現(xiàn)實(shí)的；理論公式也不盡合理，如假設(shè)信噪比為0．5，信號已完全淹沒在噪音中，這樣的地震資料是不能解決任何地質(zhì)問題的，但按理論計(jì)算，P＝Po／5，還有一定的分辨率；這顯然是不合理的。理論上的討論是為了強(qiáng)調(diào)信噪比的重要性，不能為了提高分辨率而降低信噪比；為了正確處理信噪比與分辨率的問題，還是要從噪音分析人手，具體問題具體解決。

二、基本原理

2．橫向分辨率地震波橫向分辨最小地質(zhì)體的寬度。第一菲涅爾帶：相距1/4主波長的兩個波陣面上限定的一個范圍。第一菲涅爾帶的半徑：1/2第一菲涅爾帶，橫向所能分辨的最小距離，即水平分辨率。一、高分辨率地震勘探的意義

二、基本原理三、資料采集四、資料處理五、資料應(yīng)用六、總結(jié)七、思考題高分辨率地震勘探地震勘探新方法技術(shù)三、資料采集

1．震源：激發(fā)出高頻、寬頻炸藥震源非炸藥震源 2．采集系統(tǒng)較大的動態(tài)范圍較小的時間采樣率高頻檢波器三、資料采集

3．采集參數(shù)最大炮檢距道距：小道距

組合參數(shù)：組合形式、組合個數(shù)、組內(nèi)距、基距偏移距和覆蓋次數(shù)：避開面波、n=30

4．四高四小：高時間采樣率、高寬頻帶接收、高 次覆蓋、高檢波器頻率；小道距、小偏移距、小組合基距、小藥量激發(fā)。一、高分辨率地震勘探的意義

二、基本原理三、資料采集四、資料處理五、資料應(yīng)用六、總結(jié)七、思考題高分辨率地震勘探地震勘探新方法技術(shù)四、資料處理

1．疊前高分辨率資料處理

a.提高信噪比：壓制相干噪聲和隨機(jī)噪聲四、資料處理

b.疊前反Q濾波（Q補(bǔ)償）：保護(hù)和拓寬低頻 做好速度分析和動靜校正：高分辨率高精度速度分析、高保真高精度速度分析。高分辨率地震資料不能沒有低頻，沒有低頻的高分辨率是假高分辨率，會造成地質(zhì)解釋的誤解和反演的錯誤，同時降低了地震剖面的可解釋性。其實(shí)，拓寬低頻能更有效地提高地震資料的分辨率，

四、資料處理

c.不疊加或少道疊加方法 采用處理方法確實(shí)能提高分辨率。擬合剖面的頻率明顯高于常規(guī)疊加。在沒有足夠高的信噪比的情況下，采用少道疊加方法也能得到較好效果。四、資料處理

近道15道疊加的結(jié)果及其頻譜和全部60道疊加的結(jié)果及頻譜。從圖分析對比可見，對于低頻信號，兩者差別不大，如實(shí)線箭頭所示；對于高頻信號，兩者差別較大，左圖中復(fù)合波明顯分開(如虛線箭頭所示)，而右圖則不能分開，是分辨率較低的表現(xiàn)四、資料處理

2．疊后分辨率資料處理疊后譜白化處理：分頻處理、時頻分析子波整形反褶積高信噪比處理（高保真去噪）振幅頻率補(bǔ)償

四、資料處理

2．疊后分辨率資料處理偏移處理（二維疊前深度偏移）

四、資料處理

2．疊后分辨率資料處理偏移處理（三維疊前深度偏移）

四、資料處理

2．疊后分辨率資料處理偏移處理（三維疊前深度偏移）

四、資料處理

2．疊后分辨率資料處理偏移處理（三維疊前深度偏移）

四、資料處理

地震成果剖面的質(zhì)量控制可包含兩個方面：一是目測法檢查，包括檢查處理流程的合理性，觀看剖面偏移歸位的情況，看信噪比、被組特征等；二是做分頻掃描，通過分頻掃描可以了解地震的分辨率，同時也可了解剖面的信噪比及其隨頻率變化的情況。四、資料處理

好的高分辨率地震剖面應(yīng)具備以下條件：(1)剖面信噪比較高，主要同相軸能可靠地追蹤；(2)波組特征清楚，沒有明顯的延續(xù)相位；(3)頻率成分豐富，既有低頻的反射，也有高頻反射，盡管他們可能連續(xù)性較差；(4)偏移正確，沒有明顯的劃弧現(xiàn)象，沒有明顯的過偏移或欠偏移現(xiàn)象；(5)具有較寬的頻譜，且有豐富的低頻成分，10Hz的振幅不小于—6dB；在有效頻寬范圍內(nèi)沒有明顯的噪音，對于高分辨率地震來說，高截止頻率應(yīng)達(dá)到80—100Hz左右。

一、高分辨率地震勘探的意義

二、基本原理三、資料采集四、資料處理五、資料應(yīng)用六、總結(jié)七、思考題高分辨率地震勘探地震勘探新方法技術(shù)五、資料應(yīng)用

1．高分辨率資料的解釋2．高辨率資料的應(yīng)用（巖性勘探及儲層橫向預(yù)測） 尋找小幅度構(gòu)造、地層巖性圈閉3. 利用薄層的振幅效應(yīng)，確定儲集層的厚度調(diào)諧振幅解釋圖六、資料應(yīng)用

3. 利用薄層的振幅效應(yīng)，確定儲集層的厚度調(diào)諧振幅解釋圖六、資料應(yīng)用

4. 砂體追蹤六、資料應(yīng)用

5. 確定油水分界面【總結(jié)1】提高分辨率的基本概念1．要提高勘探精度必須在提高信噪比的同時，努力提高分辨率。2．頻帶愈寬分辨率愈高，零相位子波分辨率最高。3．分辨率與頻寬成正比這句話雖然不錯，但是并不能光看頻寬數(shù)值愈大愈好，還要注意不要丟掉低頻成分。

4．不同的頻率成分有不同的用處，缺了那一部分都不成。5．對于查明地下5m到30m厚度的砂層來說，最重要的頻段是l0一160Hz.【總結(jié)1】提高分辨率的基本概念6．對于查明大套灰?guī)r頂部的臺階狀波阻抗的情況來說，需要一個很寬的頻帶。7．信噪比是分辨率的基礎(chǔ)，分辨率是由信噪比所定義的。8．帶通濾波和反褶積不能改變每一個頻率成分的信噪比例，但能改變視覺信噪比與視覺分辨率。9．我們應(yīng)該“揚(yáng)長避短”。盡量擴(kuò)展有效頻寬?！究偨Y(jié)1】提高分辨率的基本概念對采集方面的要求過去的“四小、兩高、兩絕招”還是繼續(xù)有效的。影響高頻端頻譜展不寬的原因(在采集方面)有：(1)野外高頻干擾相對太強(qiáng)是我們的主要障礙，今后應(yīng)埋好檢波器，并加強(qiáng)小面積的小組內(nèi)距組合，此外要以高頻回放記錄來作質(zhì)量控制檢查。(2)大地吸收作用使高頻損失太大，經(jīng)驗(yàn)公式

吸收量＝-27.3fQ-1T(dB)

地震儀器的瞬時動態(tài)范圍不夠大。需要拾升高頻，壓制低頻?！究偨Y(jié)1】提高分辨率的基本概念對采集方面的要求(3)道內(nèi)組合時差和靜校正的誤差造成高頻損失嚴(yán)重。高頻截止信號(σ為均方時差)(4)動校正速度不準(zhǔn)也造成高頻損失。高頻截止信號為最大炮檢距處的總的動校誤差(單位：ms)(5)組合效應(yīng)對高頻有效反射信息有壓制作用。組合基距大于25m時情況就嚴(yán)重。

(6)野外炮點(diǎn)位置不準(zhǔn)，井口r值時間不準(zhǔn)等因素也會影響高頻信息的獲得?！究偨Y(jié)2】分辨率的基本概念(1)真分辨率——地震資料本身所達(dá)到的分辨率。它是由有效頻寬所決定的。有效頻寬即信噪比大于1的頻帶寬度。·首先取決于各頻率成分的野外接收原始信噪比。·處理過程中盡量拓寬有效頻寬。·最終體現(xiàn)在偏移剖面上，并轉(zhuǎn)化為各種波阻抗剖面的胖瘦程度(如Seislog，Velog，PIVT，積分地震道)。分辨能力約為半個視周期，分辨厚度為四分之一視波長，這是實(shí)實(shí)在在地震資料本身達(dá)到的分辨率。

【總結(jié)2】分辨率的基本概念(2)視分辨率——追求地震有效頻寬以外的分辨率的努力和嘗試。．Delog(最大似然反褶積)·L1一NORM(L1模反褶積積)．SLIM(地震巖性模擬)·GLI(廣義線性反演)，·最大熵伯格反褶積·最小熵反褶積．頻譜拓寬(用自回歸法推低頻及最小熵法推高頻)等等。以上各種方法可以獲得有效頻寬以外的分辨率，但它們是多解的。【總結(jié)2】分辨率的基本概念(2)視分辨率——追求地震有效頻寬以外的分辨率的努力和嘗試。你愿意精確到幾米多能做到，但只是諸多可能解答中的一個。·高水平的視分辨率是：

BCI方法，即寬帶約束反演。稀疏脈沖波阻抗反演模擬退火法波阻抗反演上述方法從井出發(fā)，將測井資料詳情的垂向分辨率與地震勘探的資料結(jié)合起來，取長補(bǔ)短。

.小波時頻分析【總結(jié)2】分辨率的基本概念

(3)假分辨率——視頻率雖高，但沒有用處?！どV劃分的假象——一種誤解?！るp密度顯示法——波谷顯示更清楚，分辨率沒有變?！ぷV移展法?！e誤的辦法，分辨率不能人為制造?！V去30Hz以下的“高頻剖面”——失去低頻段的剖面，視頻率似乎是高了，但頻譜反而窄了。

【總結(jié)3】高分辨率資料處理原則要點(diǎn)

[原則]

照顧高頻，統(tǒng)一波形，對齊時間，抬信壓噪，展寬頻帶，零炮檢距，從井出發(fā)，零相位化，爭取最大有效頻寬。[說明]1．照顧高頻：在整個處理過程中要照顧高頻，分頻處理更好。2．統(tǒng)一波形：激發(fā)、接收的子波波形要統(tǒng)一，否則胖瘦不一樣的波形談不上時間的對齊。這主要需采用兩步法反褶積(作AVO時可用地表一致性反褶積)，還有反Q濾波等。千萬不要用單道反褶積！【總結(jié)3】高分辨率資料處理原則要點(diǎn)

[說明]3．對齊時間：作好靜校正及動校正，要上下一個樣點(diǎn)都不錯。注意：只有波形一致，時間對齊了，才能使用去噪手段。4．抬信壓噪：在不損害信號(尤其是高頻信號)的基礎(chǔ)上，盡量使用各種去噪手段，來提高各頻段中的信噪比。傾角平緩時，盡量使用相鄰道信息來拾信壓噪。5．展寬頻帶：要用分頻掃描來調(diào)查各頻段在各處理階段的信噪比的實(shí)際情況，并將信噪比大于1(能看到同相軸影子)的頻帶，通過反褶積或譜白化盡量拉平抬升起來。

【總結(jié)3】高分辨率資料處理原則要點(diǎn)

[說明]6．零炮檢距：可用多項(xiàng)式擬合t0道，最好用“剔除擬合法”求縱波正入射剖面，或用AVO流程求P波剖面。

7．從井出發(fā)：對反射系數(shù)有色成分作補(bǔ)償糾正，檢查極性，試求子波，正確確定低頻分量，作好波阻抗標(biāo)定工作。8．零相位化：作好子波剩余相位校正。9．阻抗反演：波阻抗反演是高分辨率資料處理的最終表達(dá)形式。

【總結(jié)4】高分辨率資料處理參考流程

1．解編(如果是氣槍振源應(yīng)加作氣槍信號反褶積)。2．球面擴(kuò)散及吸收補(bǔ)償，乘以3．用程序檢查炮點(diǎn)偏移，以及統(tǒng)計(jì)r值與井探及初至的關(guān)系，糾正錯誤。4．調(diào)查研究：單炮抽查，搞清干擾波類型，以便采取克服干擾的措施；調(diào)查激發(fā)、接收頻譜及能量的穩(wěn)定性；單炮分頻掃描，掌握各頻段的原始信噪比?！究偨Y(jié)4】高分辨率資料處理參考流程

5.作高程、野外靜校正，或折射靜校。檢查靜校問題可用共炮檢距初至波剖面。要求精度高時加作“地表一致性相位校正”。6．當(dāng)激發(fā)、接收各道振幅相差很大時，應(yīng)該加作“地表一致性振幅補(bǔ)償”。7．組合跨距大于25m時，需采用反組合反褶積(r一p域或空間域)。8．反Q濾波?！究偨Y(jié)4】高分辨率資料處理參考流程

9．兩步法反褶積：第一步在炮集中作；第二步在共檢集中作。組合距縮小之后，當(dāng)面波干擾很強(qiáng)時，應(yīng)在室內(nèi)加以壓制，可在炮集及共檢集中各增加一次三道組合，以克服面波干擾。10．速度譜及自動剩余靜校正。迭代2—3次。檢查初疊剖面。11．傾角較大而構(gòu)造較復(fù)雜時加作DM0。12．?dāng)M合t0道剖面或P波剖面——代替水平疊加。“剔除擬合法”效果更好。多次波不嚴(yán)重時可用Avo流程的P波剖面?！究偨Y(jié)4】高分辨率資料處理參考流程

13·用好去噪手段RNA，VIZIR等。爭取改善高頻端的信噪比譜。注意使用合理的相干道數(shù)N。14.疊后反褶積。作預(yù)測反褶積或譜白化，爭取最大的有效頻寬。事先應(yīng)重新檢查一次分頻掃描。掌握實(shí)際有效頻寬的范圍。15．對反射系數(shù)有色成分作補(bǔ)償，使子波頻譜進(jìn)一步白化。

【總結(jié)4】高分辨率資料處理參考流程

16.剩余相位校正，爭取子波零相位化。選擇復(fù)合程度較小的波形上開時窗，才能取得好效果。17．偏移：注意用正確的偏移速度。使用NMO速度平滑后求得偏移速度。18．波阻抗反演或積分地震道。[注：]海上資料不需作兩步法反褶積，但應(yīng)采用統(tǒng)計(jì)反褶積。

【總結(jié)5】地震剖面的好壞標(biāo)準(zhǔn)

(1)信噪比方面——掌握好對噪音壓制的分寸。．壓而不死沒有明顯的蚯蚓或炕席現(xiàn)象?！せ疃粊y沒有