三維VSP振幅比與頻率比求取及意義的研究.doc

三維VSP振幅比與頻率比求取及意義的研究卞志彬1,劉明洋1,張小慧1,周波1,楊楠1,孫雷鳴2（1 成都理工大學(xué)，2 中海油能源發(fā)展特普地球物理分公司 廣東湛江 524057）（成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院，地球探測(cè)與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059）作者簡(jiǎn)介：卞志彬，（1984-），男，碩士，2011年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，現(xiàn)在從事油氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方面的工作；劉明洋（1986-），男，碩士，2011年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，現(xiàn)在從事三維多波(含VSP)資料聯(lián)合解釋方面的工作。E-mail:摘要：P波與SV波的振幅比剖面不僅直接反應(yīng)了縱波與轉(zhuǎn)換橫波之間的振幅大小與相位關(guān)系，而且反映了地下介質(zhì)的物性參數(shù),能幫助我們判斷地層間關(guān)系和巖性，有助于進(jìn)一步提高了巖性解釋的準(zhǔn)確性；同時(shí)，利用振幅比剖面還可以更清楚地解釋地層間的幾何接觸關(guān)系。因此，振幅比與頻率比有助于地震資料解釋準(zhǔn)確性,特別是輔助找油氣藏有著重要意義。本文介紹了波形壓縮與拾取同相軸兩種不同的方法，并利用拾取同相軸法計(jì)算P波與SV波振幅比與頻率比；分析了振幅比異常與頻率比異常，并探討了振幅比異常的地質(zhì)解釋。關(guān)鍵詞：拾取同相軸;波形壓縮;振幅比;頻率比;振幅比異常Pick-up and explore significance of three-dimensional VSP amplitude ratio and frequency ratioBian zhibing，Liu mingyang，Zhang xiaohui，Zhou bo，Yang nan，Sun leiming (College of Information Engineering of CDUT，Key lab of Earth Exploration & Information Technology of Ministry of Education, Chengdu 610059, China)Abstract: Not only P wave and SV amplitude ratio profile is a direct reflection of amplitude in the size and phase relationship for longitudinal wave and the converted shear wave, but also reflects the physical parameters of underground media, it can help us determine the relationship of the strat and lithology, and contribute to further improve the accuracy of lithology interpretation; At the same time, using the amplitude ratio profile can explain more clearly the geometric contact relationship between the strata. Therefore, Picking-up amplitude ratio and frequency ratio improves accuracy in Seismic Interpretation and especially assistant finding gas is of great significance. This article introduces two different ways of compressing waveform and picking up phase axis, and makes use of picking up phase axis to compute the amplitude ratio and frequency ratio of P wave and SV wave. Analysis of exceptions of amplitude ratio and frequency ratio, and discuss the geological interpretation of the related exception of amplitude ratio.Key words: extract phase axis; waveform compression; amplitude ratio; frequency ratio; exception of amplitude ratio0 前言振幅比(即縱波P與轉(zhuǎn)換波SV的絕對(duì)振幅平均能量的加權(quán)平均比值)與頻率比（即縱波P與轉(zhuǎn)換波SV的加權(quán)平均瞬時(shí)頻率比值）是地震資料中的重要參數(shù)1-2?？v波P與轉(zhuǎn)換橫波SV的振幅比直接反應(yīng)了縱波與轉(zhuǎn)換橫波之間的振幅大小與相位關(guān)系。同時(shí)，振幅比與地層的各向異性和應(yīng)力場(chǎng)異常以及含油氣性是緊密相關(guān)的，在較大程度上反映了地下介質(zhì)的物性參數(shù)2-5。由于儀器和地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素的存在，想獲取地下地質(zhì)信息 ，振幅比與頻率比等參數(shù)對(duì)研究和分析有關(guān)地質(zhì)剖面信息的異常搞清斷層情況以及巖性信息方面就顯得格外重要。本文采用拾取同相軸法求取疊后縱波P與轉(zhuǎn)換波SV振幅比與頻率比。1 振幅比與頻率比地質(zhì)解釋振幅比與頻率比是一種動(dòng)力學(xué)的參數(shù)比。不同的巖石以及含不同流體的巖石有著不同的彈性參數(shù)，這些不同的參數(shù)對(duì)縱、橫波有著不同的影響，從而引起地震縱、橫波反射振幅的差異。因此不同的巖性或相同的巖性在含油氣時(shí)，其縱、橫波反射振幅有著不同的特征，利用這種縱、橫波振幅差異可以進(jìn)行巖性預(yù)測(cè)和油氣檢測(cè)。由雙相與多相介質(zhì)地震波傳播理論可知1，當(dāng)?shù)貙雍?、水或氣后，P波速度降低，引起波阻抗變化，從而P波反射系數(shù)、振幅隨之發(fā)生變化。一般地，上下巖層的波阻抗差異越大，P波反射系數(shù)越大，振幅越大。而SV波是偏振波，它只能沿巖石骨架傳播，故它的傳播與流體無(wú)關(guān)，從而速度、波阻抗、反射系數(shù)及振幅均不發(fā)生變化或變化幅度很小，因此求振幅比與頻率比是鑒別地層含油氣水的有效措施。利用振幅比剖面還可以更清楚地解釋地層間的幾何接觸關(guān)系6，當(dāng)縱波P經(jīng)過(guò)含流體的介質(zhì)時(shí)，與不含流體的介質(zhì)相比能量、頻率衰減較快；而橫波SV一般只在巖石基質(zhì)中傳播，巖石基質(zhì)的結(jié)構(gòu)如空隙發(fā)育程度等對(duì)橫波傳播影響較大。由此出發(fā)，在目的層段在一定時(shí)間內(nèi)拾取了與能量、振幅、頻率等有關(guān)的地震屬性參數(shù)。通過(guò)分析比較P波與SV波的振幅比與頻率比，可以較好地反映目的層含油氣性。目的層含油氣性特征存在三種情況37-8：(1)若振幅比較高或頻率比較高且變化較穩(wěn)定，則目的層含油氣較差；(2)若頻率比變化比較穩(wěn)定或比較低時(shí)，則目的層含油氣一般；(3)若振幅比值相對(duì)較低而頻率比變化非常大，則目的層含油氣較好。2 振幅比求取方法2.1波形壓縮方法波型壓縮采用以下方法:例如，在波場(chǎng)分離后，如：P波層位在1000um至1500um，SV波則在850um至1850um。要使P波與SV波的同相軸相對(duì)應(yīng)，則需要對(duì)SV波進(jìn)行壓縮。在計(jì)算中4，為了避免“00”型的情況，求振幅比剖面時(shí)不能簡(jiǎn)單地計(jì)算垂直方向與水平方向位移振幅的比，否則在振幅比剖面圖中將布滿隨機(jī)的噪音干擾，程序可能會(huì)溢出。因此在計(jì)算振幅比、頻率比之前，得對(duì)數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)平滑處理。波場(chǎng) 分離2DFT變換2DFT變換地震記錄x(t)SV波振幅SV波頻率廝率目的層位拾取P-waveSV-wave目的層位拾取SV波型壓縮P波振幅P波頻率統(tǒng)計(jì)平滑統(tǒng)計(jì)平滑計(jì)算振幅比計(jì)算頻率比圖1 用波形壓縮法提取振幅比與頻率比 2.2拾取同相軸法拾取同相軸法不同于波型壓縮方法，主要是通過(guò)在目的層位拾取同相軸數(shù)據(jù)后，然后進(jìn)行二維離散傅里葉變換，拾取P波和SV波的同相軸的數(shù)據(jù)，然后再求取P波與SV波振幅比與頻率比，同相軸法拾取振幅比與頻率比程序設(shè)計(jì)流程圖見：2DFT變換波場(chǎng) 分離2DFT變換地震記錄x(t)P波同相軸拾取計(jì)算振幅比目的層位拾取P-wave目的層位拾取SV-waveP波振幅SV波頻率SV波同相軸拾取計(jì)算頻率比SV波振幅P波頻率圖2 用拾取同相軸法提取振幅比與頻率比2.3振幅比異常的地質(zhì)解釋振幅比與頻率比是在完成兩種剖面的同相軸對(duì)比后，在一定時(shí)間段內(nèi)計(jì)算兩種波的振幅比。由于P波速度與地層中孔隙性巖石的骨架、孔隙度、孔隙中流體的性質(zhì)有關(guān)，而轉(zhuǎn)換波速度只與巖石骨架有關(guān)。一般情況下，在含氣地層中，P波的反射振幅變?nèi)?，而SV波的反射振幅正常，這樣縱、橫波的振幅比與頻率比出現(xiàn)異常，這種異常反射特征，我們通常解釋為氣藏反射5。此處（A區(qū)）含油氣可能性較大 （a）波場(chǎng)分離前的地震記錄 （b）分離后的P波 （c）分離后的SV波圖3 原波場(chǎng)及分離后的波場(chǎng)A 區(qū) 頻 率 比 較 大 的 地 方A 區(qū) 振 幅 比 較 小 的 地 方A區(qū)A區(qū) （a） P波與SV波振幅比（二維顯示） （b） P波與SV波頻率比（二維顯示）圖4 振幅比與頻率比（二維顯示）A區(qū)A區(qū) （a） P波與SV波振幅比（三維顯示）（b） P波與SV波頻率比（三維顯示）圖5振幅比與頻率比（三維顯示）在上面圖中：圖 3（a）是三維VSP（Vertical Seismic Profiling）原始資料，（, 道長(zhǎng)為30，2000個(gè)采樣點(diǎn)的VSP地震記錄），圖 3（b）和圖3（c）用波場(chǎng)分離后的P波、SV波。圖4（a）與圖5（a）分別是拾取的同相軸的振幅比的二維與三維顯示剖面，圖4（b）與圖5（b）分別是拾取的同相軸的頻率比的二維與三維顯示剖面。在圖4（a）與圖4（b）中，等值線顏色較深的為振幅比、頻率比異常部分；在圖5（a）與圖5（b）中，凸起的錐形為振幅比、頻率比異常部分。所謂正異常是P波與SV波在振幅比剖面上顯示的反射層位表現(xiàn)為一致，它指示的是垂直速度與橫向速度變化反映相同的地質(zhì)層位5-8。正異常中的反射表示該界面是一個(gè)大的地質(zhì)界面，而非巖性界面。所謂負(fù)異常則是P波與SV波在振幅比剖面上顯示的反射層位反相或存在相位錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生一般分布在水平剪應(yīng)力異常帶上，由于剪應(yīng)力對(duì)P波傳播沒(méi)有影響，卻使得SV波的傳播加快或減慢而產(chǎn)生與P波的相位差在地質(zhì)上，剪應(yīng)力異常帶一般對(duì)應(yīng)于斷裂發(fā)育帶或巖性相變帶。在VSP資料中，一般含氣的密度比含水砂巖的密度小的多8。從圖4（a）與圖 5（a）可知A區(qū)的振幅比比較低，而圖4（b）與圖 5（b）頻率比非常大，故此處（圖 3（a）所示區(qū)域）含油汽的可能性非常高。3 結(jié)論與展望1）、振幅比和頻率比參數(shù)在揭示砂巖含氣具有一定的識(shí)別能力，可用于巖性解釋,對(duì)識(shí)別含氣構(gòu)造具有明顯的作用。用拾取同相軸法求取P波與SV波的振幅比與頻率比，是一種深層油氣有利區(qū)帶的預(yù)測(cè)是新一輪油氣勘探的重要手段，進(jìn)一步提高了巖性解釋的準(zhǔn)確性。2）、大多數(shù)含氣或含油都是薄層，薄層中波的干涉使儲(chǔ)積層許多地震特性不明顯，儲(chǔ)積層內(nèi)與儲(chǔ)積層上的各種因素能影響振幅異常，從而使振幅異常檢測(cè)油氣聚積技術(shù)帶來(lái)一定困難。因此，利用振幅比剖面解釋含油氣性必須綜合考慮地震、地質(zhì)條件。對(duì)于振幅比剖面的地質(zhì)解釋今后仍然需要進(jìn)一步加以探討和研究。參考文獻(xiàn)1Thornesen，L.Converted wave reflection seismology over inhomogeneous anisotropic mediaJGeophysics，1 999，64(5)：6786902高如曾.多層振幅比法的應(yīng)用J.石油地球物理勘探 , 1982,2(3)：48523王建民，楊冬，魏修成等.多分量地震資料預(yù)測(cè)松遼盆地興城地區(qū)深層火山巖與有利含氣帶J.地球物理學(xué)報(bào), 2007，50(6)：191419214高如曾. 振幅比法直接找氣的嘗試和效果J.石油地球物理勘探 , 1980,1(1)：36505寧書年, 吳志勤, 王赟等.疊前Kirchhoff積分偏移法縱橫波振幅比剖面的拾取與應(yīng)用J. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2004,33(5)：4954976張艷麗, 劉洋.轉(zhuǎn)換