地震勘探原理ppt

關(guān)于地震勘探原理ppt1第1頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三2一、引言

地震勘探技術(shù)成為勘探的主要物探技術(shù)，主要在于它精度高，隨著勘探目標(biāo)復(fù)雜程度的增加（目標(biāo)變小、隱蔽類型多），要求地震勘探有更高的精度，這就出現(xiàn)了高分辨率地震勘探。地震勘探的發(fā)展道路自始至終貫穿著勘探精度的不斷提高。地震勘探精度提高的五次飛躍

第一次飛躍（30年代）：由折射地震法改進(jìn)為反射法，出現(xiàn)了帶自動(dòng)增益控制及RC電路濾波器的地震儀，開(kāi)始使用組合檢波技術(shù)。第二次飛躍（50年代）：出現(xiàn)多次覆蓋技術(shù)，出現(xiàn)模擬磁帶記錄儀，地震剖面信噪比大幅度提高。第三次飛躍（60年代）：出現(xiàn)反褶積技術(shù)及速度濾波技術(shù)，出現(xiàn)數(shù)字地震儀及數(shù)字處理技術(shù)。第四次飛躍（70年代初）：出現(xiàn)偏移歸位成像技術(shù)。第五次飛躍（70年代后期）：出現(xiàn)三維地震勘探技術(shù)。第2頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三3

80年代里，各種各樣的子波處理技術(shù)、反褶積技術(shù)及千變?nèi)f化的波動(dòng)方程偏移技術(shù)逐漸趨于完善，解釋方面由于成像技術(shù)的提高和三維數(shù)據(jù)體資料的極大豐富，大量的解釋工作過(guò)于繁重，于是出現(xiàn)了解釋工作站。地震勘探技術(shù)在石油工業(yè)中的作用從勘探發(fā)展到油藏特征描述，要完成這個(gè)任務(wù)，需要多學(xué)科的結(jié)合，并且要實(shí)現(xiàn)五個(gè)方面的轉(zhuǎn)變：（1）二維三維（2）疊后疊前（3）聲波彈性波（4）各向同性各向異性（5）單一綜合今后的主要任務(wù)首先應(yīng)是提高地震勘探的分辨率，沒(méi)有足夠的分辨率，很難在儲(chǔ)層研究及油藏描述方面有所作為。高分辨率地震勘探是一個(gè)系統(tǒng)工程，它有很多環(huán)節(jié)。第3頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三4

高分辨率系統(tǒng)工程Shot激發(fā)——小藥量，小井深Sweep可控震源——變頻掃描，單車Gephone檢波——高頻檢波器（包括渦流式）Apparatus接收儀器——擴(kuò)大瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范閑，高頻提升Pre-ampli.前置放大——提高低截頻Array排列——縮小道距，縮小組合基距SampleRate采樣率——提高采樣率Environment環(huán)境——平靜的記錄環(huán)境，避免高頻噪音Survey測(cè)量——實(shí)測(cè)炮點(diǎn)及檢波點(diǎn)的坐標(biāo)（高程）Pre-processing預(yù)處理——作好靜校正Q-comp.大地吸收補(bǔ)償Deconvolution反褶積——儀器反褶積（反組合反熠積）——不能采用單道反褶積——兩步法統(tǒng)計(jì)反褶積（地表一致性反褶積）Vel.Anal.&NMORasid.statics速度分析，動(dòng)校正，自動(dòng)剩余靜校正迭代反復(fù)，甚至分頻處理P-wavefitting擬合t0道，求P波剖面，代替水乎疊加Post-stacksp.Wh疊后譜白化或預(yù)測(cè)反褶積，展寬頻譜Refl.coeff.blueeffectcorrection對(duì)反射系數(shù)“蘭色效應(yīng)”的校正Zero-phaseWavelet子波剩余相位校正——子波零相位化ImpedanceInversion反演成波阻抗或積分地震道Interpretation解釋——層位標(biāo)定、砂層追蹤及厚度推算等等第4頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三5二、分辨率的基本概念1.嚴(yán)格的分辨率定義要使兩個(gè)地震波完全分開(kāi)，必須兩個(gè)子波脈沖的包絡(luò)完全分開(kāi)，如果兩個(gè)子波的包絡(luò)連在一起，必然互相干涉，兩個(gè)波的振幅、頻率必然含糊不清。Knapp認(rèn)為：垂向分辨率應(yīng)該用地震子波脈沖的時(shí)間延續(xù)度來(lái)定義。子波延續(xù)長(zhǎng)度很長(zhǎng)，在常規(guī)的兩三千米勘探深度上，一個(gè)地震子波大概至少要振兩三下，時(shí)間延續(xù)度長(zhǎng)達(dá)100—200ms（折合約為150—300m），壓縮成一個(gè)振動(dòng)相位，則也往往要長(zhǎng)達(dá)50—80ms（折合約為75—120m左右）。兩個(gè)波嚴(yán)格地可分辨，子波的包絡(luò)互相分開(kāi)。

第5頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三62.不太嚴(yán)格的分辨率定義第6頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第7頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三

3．三種相位特征帶通子波的分辨率第8頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三4.頻帶上、下限與分辨率的關(guān)系(1)絕對(duì)頻寬將帶通子波通頻帶的下限稱為f1，上限稱為f2，則f2―f1稱為絕對(duì)頻寬B，即絕對(duì)頻寬:B=f2―f1。它決定了包絡(luò)的形態(tài)，對(duì)于零相位子波，包絡(luò)相同，分辨率相同。Knapp稱為：“頻移過(guò)程中子波包絡(luò)的不變性?！崩?0—40Hz的子波包絡(luò)與30—60Hz的包絡(luò)相同，但子波振動(dòng)相位數(shù)卻不同。(2)相對(duì)頻寬

f2與f1相除稱為相對(duì)頻寬R，即R=f2/f1

或倍頻程數(shù)：OCT=3.32Log10(f2/f1)。倍頻程相同（即相對(duì)頻寬相同），波形是相同的，只是波形的胖瘦不同，因此分辨率不同。如：10—40HzB=30R=4胖20—80HzB=60R=4瘦，分辨率高

Knapp指出，倍頻程一樣，波形一樣時(shí)，還是瘦的子波分辨率高，因此分辨率不能用倍頻程來(lái)衡量，只能用絕對(duì)頻寬來(lái)衡量。相對(duì)頻寬決定了子波的振動(dòng)相位數(shù)，如圖14，零相位子波當(dāng)相對(duì)頻寬低于1個(gè)倍頻程時(shí)，連續(xù)相位迅速增多。(3)視頻率(主頻)第9頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第10頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第11頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三5．不同頻寬子波對(duì)不同厚度砂巖層的反映好的分辨率不能光看絕對(duì)頻寬是多少，還要看所占的頻段在哪里。如40―160Hz的寬頻不一定比10―80Hz的寬頻好，因?yàn)榍罢呷狈?0―40Hz的低頻段（圖15~16），會(huì)使原砂層在波阻抗反演后形成砂層中央的阻抗值下陷，即絕對(duì)頻寬很寬的子波如果缺了低頻也不好。第12頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第13頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第14頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三6.不同頻率有不同用處

40―50Hz的曲線頻帶太窄，根本不能反映砂層的存在，而40―160Hz的曲線雖然絕對(duì)頻寬很寬，但對(duì)模型的反映也很差，因?yàn)槿狈Φ皖l。結(jié)論：分辨率與頻寬成正比這句話雖然不錯(cuò)，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，那種丟掉低頻成分的，表面上看來(lái)主頻較高的分辨率是假分辨率。第15頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第16頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第17頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第18頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、分辨率與信噪比的關(guān)系以上討論的分辨率還沒(méi)有與信噪比聯(lián)系起來(lái)，信噪比是分辨率的基礎(chǔ)，分辨率是由信噪比所定義的。不少學(xué)者列出了在存在噪音條件下的分辨率公式，如Widess公式：

在有噪聲下分辨率：通常記錄道在中頻段（10—60Hz左右）信噪比較高，小于10Hz往往低頻面波占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而高頻60—100Hz往往又是由高頻干擾成分占統(tǒng)治地位。

有效頻寬：S/N大于1的部分（見(jiàn)圖21）任何反褶積或單道褶積濾波都不會(huì)改變每一個(gè)頻率成分中的信噪比。（在褶積過(guò)程中，褶積算子對(duì)信號(hào)與噪聲一視同仁）那么為什么帶通濾波可以改進(jìn)信噪比和視覺(jué)分辨率呢？帶通濾波和反褶積不能改變不能改變每一個(gè)頻率成分的信噪比例，但卻能改變視覺(jué)信噪比和視覺(jué)分辨率。第19頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第20頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.視覺(jué)信噪比(Visualsignal-to-NoiseRatio)2.視覺(jué)分辨率(VisualResolution)第21頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三圖(b)和圖(d)完全相同，即反褶積不改變信噪比譜。視覺(jué)信噪比就是(a)、(c)中S的面積與N所占的面積之比，反褶積后視覺(jué)信噪比降低了。視覺(jué)分辨率就是(a)、(c)中S的面積與長(zhǎng)方形圖框面積之比，反褶積后視覺(jué)分辨率提高了。第22頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三

處理時(shí)，是否把濾波及反褶積（包括譜白化）作得很好，完全決定于它是否能夠把信噪比譜中S>N的那部分最大地提起來(lái)，而把S<N的部分最大程度地壓下去。第23頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、地層對(duì)高頻信號(hào)的吸收作用

由于地層的吸收作用高頻信號(hào)變?nèi)醵灰捉邮盏?，為了提高地震勘探分辨率，需要把接受頻帶盡量較寬些，擴(kuò)展頻帶的一個(gè)較難的課題是如何保護(hù)高頻信號(hào)。1．巖石吸收衰減的參數(shù)含義及公式第24頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三第25頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三262．影響巖石吸收特性的因素（1）溫度與壓力的增大會(huì)使吸收減小，即Q增大。（2）震源附近，波動(dòng)振幅很強(qiáng)時(shí)，應(yīng)變加大，顆粒間的內(nèi)摩擦作用加強(qiáng)，吸收強(qiáng)烈，Q很小。（3）不同的巖性吸收量不同。吸收量由小到大依次為：灰?guī)r泥巖砂巖孔隙形狀及裂縫發(fā)育程度也極大地影響Q值的變化。（4）測(cè)定頻率與Q值有關(guān)。（5）飽和度及液體性質(zhì)也會(huì)改變吸收的大小?？v波：干樣吸收量小，加水吸收增大，飽含水時(shí)吸收較大，這主要是因?yàn)榭紫吨袣馀莸男纬稍黾恿四芎摹＃?）孔隙中流體性質(zhì)。如粘度對(duì)吸收也有影響。第26頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三273.地層吸收衰減的總規(guī)律

主要搞清大套地層在總體上的吸收系數(shù)的大規(guī)律在地震勘探的頻率范圍內(nèi)（5—300Hz），在應(yīng)變較小、低耗散條件下，在砂泥巖為主的地層剖面中，地層又基本上飽和含水的條件下，品質(zhì)因數(shù)Q隨頻率的變化很小，而且吸收衰減主要決定于地層巖石的致密程度，愈致密的巖石其Q值愈大。地層致密程度往往與縱波傳播速度Vp有著某種聯(lián)系。因此在地層吸收Q值與縱波傳播速度Vp建立一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式即Q—Vp公式。第27頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三28（1）測(cè)定吸收衰減的方法及精度實(shí)驗(yàn)室測(cè)定：受許多條件的限制，如疏松的或膠結(jié)不均勻的巖樣無(wú)法磨成規(guī)則形狀；溫度、壓力及含流體情況不容易模擬真正的地下情況；巖樣小，只能用超聲波頻率段來(lái)測(cè)定，所用頻率往往是數(shù)千赫的高頻，而與地震勘探中的頻段不一樣。野外實(shí)測(cè)：精度較高，但對(duì)于疏松地層難以測(cè)定。VSP在井中測(cè)量：誤差相當(dāng)大，不能測(cè)準(zhǔn)小層的吸收系數(shù)。根據(jù)野外實(shí)際反射記錄測(cè)定吸收系數(shù)：根據(jù)相鄰反射波振幅衰減比值計(jì)算；根據(jù)頻譜比的斜率；根據(jù)反射子波（或直達(dá)波初至）波形上升時(shí)間推算；子波模型法。測(cè)定所得的Q值只是大套地層的平均吸收系數(shù)，不能用它來(lái)研究較薄地層的物性及含油性。第28頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三29（2）Vp—Q經(jīng)驗(yàn)公式

Q不是Vp的簡(jiǎn)單函數(shù)，但總的衰減規(guī)律是Vp愈大，Q愈大。李氏經(jīng)驗(yàn)公式：式中，縱波速度用km/s作單位。于是同時(shí)可知

利用這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，可以在此基礎(chǔ)上，根據(jù)工區(qū)內(nèi)地層的Vp層速度剖面，建立一個(gè)大致符合實(shí)際的吸收衰減模型，從而研究高頻反射信息到底被衰減到什么程度，進(jìn)而研究提高分辨率的具體對(duì)策。第29頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三五、高分辨率采集、處理要求及原則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(shí)，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(cuò)，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(duì)于查明地下5m到30m厚度的砂層來(lái)說(shuō)，最重要的頻段是10—160Hz。6．對(duì)于查明大套灰?guī)r頂部的臺(tái)階狀波阻抗的情況來(lái)說(shuō)，需要一個(gè)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(gè)頻率成分的信噪比例，但能改變視覺(jué)信噪比與視覺(jué)分辨率。9．我們應(yīng)該“揚(yáng)長(zhǎng)避短”，盡量擴(kuò)展有效頻寬。第30頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三對(duì)采集方面的要求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(duì)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(lái)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Q＝14vp2.2，

吸收量＝-27.3f／Q-1T(dB)

地震儀器的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍不夠大，需要抬升高頻，壓制低頻。3．道內(nèi)組合時(shí)差和靜校正的誤差造成高頻損失嚴(yán)重。高頻截止信號(hào)fhc＝186/σ（σ為均方時(shí)差）4．動(dòng)校正速度不準(zhǔn)也造成高頻損失。高頻截止信號(hào)fhc＝600/ΔTmaxΔTmax為最大炮檢距處的總的動(dòng)校誤差（單位：ms）。5．組合效應(yīng)對(duì)高頻有效反射信息有壓制作用。組合基距大于25m時(shí)就嚴(yán)重。6．野外炮點(diǎn)位置不準(zhǔn)，井口τ值時(shí)間不準(zhǔn)等因素也會(huì)影響高頻信息的獲得。第31頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三分辨率的基本概念

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>1的頻帶寬度。（1）首先取決于各頻率成分的野外接收原始信噪比。（2）處理過(guò)程中盡量拓寬有效頻寬。（3）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(gè)視周期，分辨厚度為四分之一視波長(zhǎng)，這是實(shí)實(shí)在在地震資料本身達(dá)到的分辨率。第32頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三2．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）*Ll—NORM（L1模反褶積）*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。以上各種方法可獲得有效頻寬以外的分辨率，但它們是多解的。你愿意精確到幾米都能做到，但只是諸多可能解答中的一個(gè)。*高水平的視分辨率是BCI方法（或ROVIM，PARM)，即寬帶約束反演。它從井出發(fā)，將測(cè)井資料詳情的垂向分辨率與地震勘探的資料結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。第33頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三

3．假分辨率——視頻率雖高，但沒(méi)有用處。*色譜劃分的假象——一種誤解。*雙密度顯示法——波谷顯示更清楚，分辨率沒(méi)有變。*移展法——錯(cuò)誤的辦法，分辨率不能人為制造。*濾去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。第34頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三照顧高頻，統(tǒng)一波形，對(duì)齊時(shí)間，抬信壓噪，展寬頻帶，零炮檢距，從井出發(fā)，零相位化，爭(zhēng)取最大有效頻寬。1．照顧高頻：在整個(gè)處理過(guò)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(shí)間的對(duì)齊。這主要需采用兩步法反褶積（作AVO時(shí)可用地表一致性反褶積），還有反Q濾波等。千萬(wàn)不要用單道反褶積！3．對(duì)齊時(shí)間：作好靜校正及動(dòng)校正，要上下一個(gè)樣點(diǎn)都不錯(cuò)。只有波形一致，時(shí)間對(duì)齊了，才能使用去噪手段。4．抬信壓噪：在不損害信號(hào)（尤其是高頻信號(hào)）的基礎(chǔ)上，盡量使用各種去噪手段，來(lái)提高各頻段中的信噪比。傾角平緩時(shí)，盡量使用相鄰道信息來(lái)抬信壓噪。5．展寬頻帶：要用分頻掃描調(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(guò)反褶積或譜白化盡量拉平抬升起來(lái)。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(duì)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。高分辨率資料處理原則要點(diǎn)第35頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三

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(hào)反褶積）。2．球面擴(kuò)散及吸收補(bǔ)償，乘以TeBT（B=0.1-0.2）。3．用程序檢查炮點(diǎn)偏移，以及統(tǒng)計(jì)τ值與井深及初至的關(guān)系，糾正錯(cuò)誤。4．調(diào)查研究：?jiǎn)闻诔椴?，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。5.作高程、野外靜校正，或折射靜校。檢查靜校問(wèn)題可用共炮檢距初至波剖面。要求精度高時(shí)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(shí)，應(yīng)該加作“地表一致性振幅補(bǔ)償”。7．組合跨距大于25m時(shí)，需采用反組合反褶積（τ—p域或空間域）。8．反Q濾波。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(shí)，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。采用“萬(wàn)能去噪程序”來(lái)克服面波當(dāng)然更好。第36頁(yè)，講稿共39頁(yè)，2023年5月2日，星期三10．速度譜及自動(dòng)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(shí)加作DMO。12．?dāng)M合t0道剖面或P波