地震勘探的分辨率

地球物理系王永剛地震資料解釋的理論基礎(chǔ)地球物理勘探目前一頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)課程內(nèi)容

第1章緒論第2章地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)理論第3章地震資料采集方法與技術(shù)第4章地震波速度

第5章地震資料解釋的理論基礎(chǔ)第6章地震資料構(gòu)造解釋目前二頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)第5章地震資料解釋的理論基礎(chǔ)第一節(jié)地震剖面的特點(diǎn)

第二節(jié)復(fù)雜界面反射波特點(diǎn)第三節(jié)地震勘探分辨率

第四節(jié)反射界面真正空間位置確定

目前三頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)第三節(jié)地震勘探分辨率

一、分辨率的定義與分辨率極限二、影響分辨率的主要因素三、提高分辨率的途徑目前四頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)一、分辨率的定義與分辨率極限1、分辨率的定義分辨能力(resolvingpower

)是指區(qū)分兩個(gè)靠近物體的能力。度量分辨能力強(qiáng)弱的兩種表示：一是距離表示，分辨的垂向距離或橫向范圍越小，則分辨能力越強(qiáng)；二是時(shí)間表示，在地震時(shí)間剖面上，相鄰地層時(shí)間間隔dt越小，則分辨能力越強(qiáng)。定義：時(shí)間間隔dt的倒數(shù)為分辨率(resolution)

。垂向分辨率是指沿地層垂直方向所能分辨的最薄地層厚度。橫向分辨率是指橫向上所能分辨的最小地質(zhì)體的寬度。第三節(jié)地震勘探分辨率

目前五頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)楔形地質(zhì)模型的地震響應(yīng)目前六頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)下圖為已知基本子波與同極性雙脈沖和反極性雙脈沖的褶積結(jié)果,圖中r為基本子波主峰值兩側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)間的時(shí)差；R為基本子波波峰到波谷的時(shí)差；為雙脈沖之間的時(shí)差。當(dāng)>>R時(shí)，兩個(gè)脈沖能很好地分開；當(dāng)<r或<R時(shí),兩個(gè)脈沖就不能分辨了。同極性與反極性雙脈沖的分辨率

目前七頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)2、分辨率的極限(1)Rayleigh準(zhǔn)則:兩子波到達(dá)時(shí)差t≥T/2可分辨；(2)Ricker準(zhǔn)則：兩子波到達(dá)時(shí)間差t≥(子波主極值兩側(cè)的兩個(gè)最大陡度點(diǎn)的間距)可分辨；(3)Widess準(zhǔn)則：t<T/4或h在/8與/4之間，合成波形的振幅與t近似成正比，可用合成波形的振幅信息來估算薄層厚度，這一工作稱之為薄層解釋原理。第三節(jié)地震勘探分辨率

目前八頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)Rayleigh準(zhǔn)則和Ricker準(zhǔn)則基本子波與導(dǎo)數(shù)圖中（a）基本子波;（b）兩子波到達(dá)時(shí)間差較小,不能分辨;（c）時(shí)間差達(dá)到Ricker極限;（d）時(shí)間差達(dá)到Rayleigh極限;（e）時(shí)間差較大，易分辨。目前九頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)Widess準(zhǔn)則;（a）兩個(gè)子波到達(dá)時(shí)間差小于1/4視周期，陰影部分表示兩者之差；（b）表明兩子波之差形成的合成波形與子波時(shí)間導(dǎo)數(shù)一致。第三節(jié)地震勘探分辨率

目前十頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)關(guān)于分辨率極限的小結(jié)1、上述三準(zhǔn)則的適用條件是:零相位子波；子波的相位數(shù)少，主極值大而明顯；2、Widess準(zhǔn)則是目前地震勘探中普遍采用的分辨率極限，且為利用振幅信息研究薄層厚度提供了理論依據(jù)；3、薄層解釋原理：在時(shí)間～振幅曲線上，當(dāng)h</4時(shí)，時(shí)差關(guān)系無法區(qū)分薄層頂?shù)?，但合成波形的振幅與時(shí)間厚度t近似成正比，確定其線性函數(shù)關(guān)系，并經(jīng)已知井厚度信息的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)薄層厚度估計(jì)。目前十一頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)Widess模型與時(shí)間～振幅曲線第三節(jié)地震勘探分辨率

目前十二頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)3、分辨率的定量表示(1)縱向分辨率：h≥/4，可分辨；(2)橫向分辨率：

(3)Widess關(guān)于分辨率的定量表示：第三節(jié)地震勘探分辨率

目前十三頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)

二、影響分辨率的主要因素1.子波的頻率成分：＝V/F；h≥/42.子波的頻帶寬度Fb或延續(xù)時(shí)間d：Fb增加或d減小，分辨率提高；3.子波的相位特征：從Widess公式得以證實(shí)；4.信噪比：S/N>2，分辨率較高；5.偏移成像的精度：與橫向分辨率有關(guān)；6.巖石的吸收作用：振幅隨旅行時(shí)增加而呈指數(shù)規(guī)律衰減；吸收具有選頻作用；7.表層影響：低速層的衰減很嚴(yán)重。第三節(jié)地震勘探分辨率

目前十四頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)前三個(gè)影響因素的小結(jié)：1.子波的帶寬不變，若子波的主頻增加或減小，則分辨率不變；2.子波的主頻不變，帶寬增加或減小，則分辨率亦增加或減?。?.換言之：帶寬不變，若主頻的增加或減小，則倍頻程減小或增加、相位數(shù)增加或減小，分辨率都不變；倍頻程不變，則相位數(shù)不變，若主頻增加或減小，則帶寬亦增加或減小，使分辨率隨之增加或減小。倍頻程OCT＝[lg(f2/f1)]/(lg2)；如5、10、20為2個(gè)倍頻程，20、40、80也是2個(gè)倍頻程。目前十五頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)在此把以上討論的影響分辨率的三個(gè)因素再綜合考慮如下，即在零相位子波情況下，子波的振幅譜與分辨率有如下關(guān)系，參見左圖。分辨率與帶寬、主頻的關(guān)系;圖中B為頻譜的絕對寬度，即B=f2-f1；R=f2/f1為頻譜的相對寬度目前十六頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)(1)振幅譜絕對寬度越大，則子波延遲時(shí)間越短，即分辨率越高；(2)振幅譜絕對寬度不變，則不論主頻如何變化，分辨率不變；(3)振幅譜絕對寬度不變，則主頻越高、相對寬度越小，分辨率與主頻無關(guān)；(4)振幅譜相對寬度不變，則子波的相位數(shù)不變，此時(shí)主頻越高，絕對寬度就越大，分辨率也越高；(5)由此可見，決定分辨率高低的是振幅譜的絕對寬度，而相對寬度決定子波的相位數(shù)，與分辨率沒有直接關(guān)系。第三節(jié)地震勘探分辨率

目前十七頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)信號及噪音在各個(gè)頻率成分中的比例目前十八頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)新疆依南地區(qū)勝利商河地區(qū)地震剖面的信噪比影響了分辨率目前十九頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)回轉(zhuǎn)波圖a水平疊加時(shí)間剖面圖b偏移疊加時(shí)間剖面目前二十頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)深度(米)厚度(米)地層及巖性層速度(m/s)Q值0~22第四系表土、松砂、壤土3601.482~53第四系砂土、粘土6004.555~1510第四系含水砂、土105015.590~1515

15~5035第四系上部180051.0250~200150第四系下部200064.33200~1000800上第三系N230087.481000~20001000下第三系上部E32800134.862000~40002000下第三系下部E23500220.334000~60002000E1—EK過渡層4500383.0目前二十一頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)三、提高分辨率的途徑1、選擇合適的野外采集參數(shù)2、采用反褶積或反演的方法3、進(jìn)行子波處理4、做好地震偏移歸位處理5、提高速度分析的精度6、采用井間地震等新方法、新技術(shù)第三節(jié)地震勘探分辨率

目前二十二頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)提高分辨率的途徑之一：選擇合適的野外采集參數(shù)1、勝利油田的四小二高：小藥量、小井深激發(fā)、小組合基距、小偏移距和高覆蓋次數(shù)、高信噪比接收。2、大慶油田的四高四小一降低：高采樣率、高寬頻帶接收、高覆蓋次數(shù)、高自然頻率檢波器；小藥量、小道距、小組合基距、小偏移距；降低環(huán)境噪音。3、克服高分辨率勘探中的誤區(qū)：唯武器論、評價(jià)野外記錄質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)、小藥量、組合、地面耦合等；4、做好信號與噪音強(qiáng)度分析、降低高頻環(huán)境噪音。目前二十三頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)

提高分辨率的途徑之二：采用反褶積或反演的方法1、信噪比與分辨率往往是一對矛盾，提高分辨率通常會降低信噪比。2、反褶積和反演的方法很多，通常選用多道反褶積方法和居于模型的反演方法。3、在S/N<2的地區(qū)，提高S/N為主攻方向；在S/N>2的地區(qū)，提高分辨率為主要目標(biāo)；在S/N>4的地區(qū)，可略微損失些S/N而設(shè)法提高分辨率。目前二十四頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)野外常規(guī)施工經(jīng)脈沖反褶積后的水平疊加剖面

目前二十五頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)野外常規(guī)施工經(jīng)兩步法反褶積后的水平疊加剖面目前二十六頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)提高分辨率的途徑之三：進(jìn)行子波處理子波處理就是嚴(yán)格保持子波的振幅譜不變，只改變子波的相位譜，使非零相位子波轉(zhuǎn)化為零相位子波。這是因?yàn)樵谙嗤穹V條件下，所有不同相位特征的子波中，零相位子波的分辨率最高，而且零相位子波的主極值正好對應(yīng)于反射界面的位置。目前二十七頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)

提高分辨率的途徑之四：

做好地震偏移歸位處理1、偏移歸位主要提高橫向分辨率；2、偏移的方法很多，如繞射掃描偏移、波動(dòng)方程偏移(有限差分法、Kirchhoff積分法、頻率～波數(shù)域法、有限元法等)；疊前、疊后偏移；二維、三維偏移；時(shí)間、深度偏移；3、時(shí)間偏移與深度偏移的本質(zhì)區(qū)別是：Thetermsdepthandtimeareusedtodistinguishthosealgorithmsthathandlelateralvelocityvariationsandproperlybendrays(depthmigration)fromthosethatdonot(timemigration).目前二十八頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)第三節(jié)地震勘探分辨率

偏移前后菲涅爾帶范圍的變化：(a)偏移前菲涅爾帶范圍；(b)測線x方向偏移后范圍；(c)測線y方向偏移后范圍；(d)三維偏移后范圍。(a)y目前二十九頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)

提高分辨率的途徑之五：提高速度分析的精度1、從分辨率定量表達(dá)式中可知，速度對縱、橫分辨率都有影響，速度分析精度的增加，可改進(jìn)動(dòng)校正、偏移成像及層速度計(jì)算的質(zhì)量，進(jìn)而提高了地震資料的分辨率；2、速度場的研究越來越被人們所重視，變速成圖、疊前深度偏移、油藏模擬等都要利用。目前三十頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)

提高分辨率的途徑之六：采用井間地震等新方法、新技術(shù)井間地震示意圖

井間地震技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是避開了表層的影響；震源和接收器就在介質(zhì)中;可觀測到多種類型的波；井間地震資料與地面地震資料聯(lián)合使用可減少反演過程中的多解性。反VSP技術(shù)也有類似的優(yōu)越性。反射波透射波直達(dá)波界面目前三十一頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)測井井間地震地面地震VSP30m30m30m第三節(jié)地震勘探分辨率

測井、井間地震、VSP、地面地震資料垂向分辨率對比目前三十二頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)變井源距的三維VSP觀測方式，地面或海面上炮點(diǎn)的布置方式多種多樣，如規(guī)則網(wǎng)格、環(huán)狀、放射狀等。第三節(jié)地震勘探分辨率

目前三十三頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)第三節(jié)地震勘探分辨率

綜合的多角度3DVSP數(shù)據(jù)體顯示目前三十四頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)菲涅爾帶半徑橫向分辨率問題AB＝t/2*V=(T/2)/2*V=T*V/4=/4第三節(jié)地震勘探分辨率

Bhh目前三十五頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)影響橫向分辨率的主要因素：1.偏移孔徑(Aperture)－這是決定橫向分辨率的主要因素。通常偏移孔徑越寬,可展現(xiàn)的地層傾角越陡,橫向可分辨的距離越小,即橫向分辨率越高。2.幾何路徑(Geometry)－零偏移距道集橫向分辨率最高。3.覆蓋次數(shù)(Fold)－多次覆蓋可減少噪音,進(jìn)而可改進(jìn)分辨率。4.采樣率(Sampling)－采樣率越小對分辨率的改進(jìn)越有利。實(shí)踐證明，采樣率的不同對合成空間子波寬度的影響幾乎為零，但對偏移噪音有較大的影響，采樣率越小偏移噪音的壓制效果越好。第三節(jié)地震勘探分辨率

目前三十六頁\總數(shù)三十八頁\編于十九點(diǎn)5.偏移成像的精度(Imaging)－精確成像這是地震資料處理