頻散曲線地震勘探論文范文

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1地震勘探面波的頻散特征

在垂向非均勻介質(zhì)中，瑞雷波的同一頻率分量可以不同的速度傳播，呈現(xiàn)多模式現(xiàn)象，速度最低的模式為基階模式，其它模式為高階模式。地震面波集中在5～20Hz頻帶范圍內(nèi)，大部分能量都集中于基階模式，頻散曲線高頻分量表征低降速帶的淺層結(jié)構(gòu)信息，低頻部分表征低降速帶的深層結(jié)構(gòu)信息。

2地震面波反演表層結(jié)構(gòu)流程

巨厚戈壁區(qū)利用地震面波反演表層結(jié)構(gòu)時，首先需要結(jié)合測量資料及數(shù)字地質(zhì)露頭資料，分析地震采集測線的地表類型和巖性特征，預(yù)測測線是否適合采用地震面波反演表層結(jié)構(gòu)；然后分析單炮的面波屬性，包括能量、頻譜、信噪比特征，分析面波的發(fā)育程度及展布特征。根據(jù)面波的屬性特征，使用面波提取程序或處理系統(tǒng)，選取合適的參數(shù)，提取面波信號，保證面波的完整性；利用提取的面波信號，選取適當(dāng)?shù)念l散計算方法，對面波信號進(jìn)行頻散分析，建立地震面波的f-v頻散曲線；根據(jù)頻散曲線的展布特征，采用自適應(yīng)迭代的加權(quán)阻尼最小二乘法[2]，對其進(jìn)行解釋，得到近地表地層的厚度、速度值；分析解釋結(jié)果是否合理，如果不合理，重新建立頻散曲線，如果合理，利用頻散解釋結(jié)果反演巨厚戈壁區(qū)近地表的表層結(jié)構(gòu)。

3地震單炮面波信息的提取

傳統(tǒng)的地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)，普遍將面波作為強(qiáng)干擾進(jìn)行壓制濾除，處理的原則是在盡量保證反射波面貌的前提下壓制面波，常用的方法有F-K法、拉東變換法等。利用地震面波反演表層結(jié)構(gòu)時，需要盡可能保證面波的完整性，可用小波包變換與F-K變換相結(jié)合的方法提取面波信號[3]。在圖4a中，巨厚戈壁區(qū)地震單炮的面波與反射波、折射波等信號疊加在一起，提取面波信號后，對面波進(jìn)行頻譜分析，頻帶為3~20Hz，主頻為12Hz。根據(jù)面波的能量、頻譜、信噪比特征，對面波進(jìn)行選擇性切除，選取適合進(jìn)行頻散分析的面波區(qū)域，如圖4b所示。

4地震面波反演表層結(jié)構(gòu)參數(shù)

4.1地震面波頻散計算方法面波頻散有三種常用的計算方法：F-K法、拉東變換法和MASW法。（1）F-K法將時域信號變換到頻率波數(shù)域，面波各模式傳播速度存在差異，時間域中疊加在一起的信號被分離開，進(jìn)而提取頻散曲線。（2）拉東變換法把時間-空間域中的面波記錄進(jìn)行拉東變換，面波的相速度分量被分離開，對時間截距變量進(jìn)行Fourier變換，在f-p域獲取每個相速度對應(yīng)的頻率值，最后，求取面波頻散曲線。（3）MASW法將波場不同偏移距的同相位疊加，極大值點連線對應(yīng)面波的頻散曲線。三種計算方法的優(yōu)缺點分析：F-K法計算簡單，F(xiàn)-K域面波能量集中，但在進(jìn)行石油地震面波頻散計算時，需要空間插值，人為因素較為突出；拉東變換法理論上對地震信號進(jìn)行拉東變換后，每一個同相軸的面波能量聚焦到一個點，但在實際資料處理中，面波結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，能量變換成帶弧度的軸，實用性不強(qiáng)；MASW法綜合了上述兩種方法的優(yōu)點，計算后面波能量聚焦較好，不同頻率分量的面波較好地分離，但是計算方法較為復(fù)雜。對圖4b的面波信號采用MASW法進(jìn)行頻散計算，如圖6示，不同頻率分量的面波被有效地分離開，速度隨頻率的變化特征即頻散特征突出。面波主要分量分布在3~20Hz，與面波頻譜分析結(jié)果相吻合。面波能量集中于基階模式，高階模式的面波分量能量較弱而且分散。圖5中面波頻散譜能量極大值點的連線為頻散曲線，如圖6所示。頻散曲線的形態(tài)表征巖性變化趨勢，曲線的拐點表征巖性波阻抗界面，兩個相鄰拐點之間的橫向距離表征一層巖層的厚度。

4.2地震面波頻散曲線的解釋頻散曲線提取后，利用權(quán)重自適應(yīng)迭代阻尼最小二乘法，對頻散曲線進(jìn)行解釋，得到每一層的厚度和橫波速度，如表1所示。根據(jù)橫波與縱波的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計算出每層的縱波速度。反演表層結(jié)構(gòu)的參數(shù)包括低降速層的厚度、低降速層的速度以及高速層的速度。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查分析，該區(qū)縱波速度2000m/s以上的地層為高速層。將縱波速度在2000m/s以下的N層地層厚度相加，即為低降速層的厚度H=H1+H2+…+HN，其中，HN為第N層地層的厚度。低降速層的速度V=H/(H1/V1+H2/V2+…+HN/VN)，其中VN第N層地層的縱波速度。在圖4a所示單炮激發(fā)點位置進(jìn)行超深微測井調(diào)查，采用井中激發(fā)地面接收的采集方式，鉆井深度130m，12道單只檢波器接收，激發(fā)間距為：井深1~10m時，激發(fā)間距為1m，井深10~90m時，激發(fā)間距為4m，井深90~130m時，激發(fā)間距為2m。解釋結(jié)果為：低降速層的總厚度H=104.6m，低降速層的平均速度V=1206m/s，高速層的速度為2328m/s。頻散曲線反演后，將反演結(jié)果與微測井解釋成果進(jìn)行對比分析，計算出低降速層厚度、平均速度、高速層速度的誤差值及誤差百分比如表2所示。

5反演表層結(jié)構(gòu)

選取塔里木盆地庫車山前帶一條二維地震勘探測線，地表類型為戈壁礫石堆積，測線長度為4560m，地表海拔相對高差42m，炮點距120m，接收點距10m，共采集單炮39炮。對每一炮地震數(shù)據(jù)進(jìn)行面波頻散分析計算，得到每個炮點位置的表層結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用所有炮點的表層結(jié)構(gòu)參數(shù)，反演整條測線的表層結(jié)構(gòu)，如圖7所示。

6結(jié)論

針對巨厚戈壁區(qū)表層結(jié)構(gòu)反演難題，提出了利用油氣地震勘探資料的面波信號反演表層結(jié)構(gòu)的方法，對塔里木盆地山前構(gòu)造帶巨厚戈壁區(qū)的地震單炮面波進(jìn)行提取并頻散計算，解釋出用于反演表層結(jié)構(gòu)的參數(shù)值，反演結(jié)果與超深微測井解釋成果相吻合。在巨厚戈壁區(qū)進(jìn)行地震勘探時，可以采用面波反演與層析反演相結(jié)合的方法建立表層結(jié)構(gòu)，避免打超深微測井增加的巨額成本，又可以約束單一層析反演方法的多解問題，提高靜校正計算精度，具有較好的應(yīng)用前景。

作者：張向權(quán)陳學(xué)強(qiáng)呂景峰周小偉單位：中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司