關于地震勘探原理ppt1第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三2一、引言

地震勘探技術成為勘探的主要物探技術，主要在于它精度高，隨著勘探目標復雜程度的增加（目標變小、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）：由折射地震法改進為反射法，出現(xiàn)了帶自動增益控制及RC電路濾波器的地震儀，開始使用組合檢波技術。第二次飛躍（50年代）：出現(xiàn)多次覆蓋技術，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)反褶積技術及速度濾波技術，出現(xiàn)數(shù)字地震儀及數(shù)字處理技術。第四次飛躍（70年代初）：出現(xiàn)偏移歸位成像技術。第五次飛躍（70年代后期）：出現(xiàn)三維地震勘探技術。第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三3

80年代里，各種各樣的子波處理技術、反褶積技術及千變?nèi)f化的波動方程偏移技術逐漸趨于完善，解釋方面由于成像技術的提高和三維數(shù)據(jù)體資料的極大豐富，大量的解釋工作過于繁重，于是出現(xiàn)了解釋工作站。地震勘探技術在石油工業(yè)中的作用從勘探發(fā)展到油藏特征描述，要完成這個任務，需要多學科的結合，并且要實現(xiàn)五個方面的轉變：（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首先應是提高地震勘探的分辨率，沒有足夠的分辨率，很難在儲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系統(tǒng)工程，它有很多環(huán)節(jié)。第3頁，共39頁，2023年，2月20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——擴大瞬時動態(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測量——實測炮點及檢波點的坐標（高程）Pre-processing預處理——作好靜校正Q-comp.大地吸收補償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)計反褶積（地表一致性反褶積）Vel.Anal.&NMORasid.statics速度分析，動校正，自動剩余靜校正迭代反復，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疊后譜白化或預測反褶積，展寬頻譜Refl.coeff.blueeffectcorrection對反射系數(shù)“蘭色效應”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——層位標定、砂層追蹤及厚度推算等等第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5二、分辨率的基本概念1.嚴格的分辨率定義要使兩個地震波完全分開，必須兩個子波脈沖的包絡完全分開，如果兩個子波的包絡連在一起，必然互相干涉，兩個波的振幅、頻率必然含糊不清。Knapp認為：垂向分辨率應該用地震子波脈沖的時間延續(xù)度來定義。子波延續(xù)長度很長，在常規(guī)的兩三千米勘探深度上，一個地震子波大概至少要振兩三下，時間延續(xù)度長達100—200ms（折合約為150—300m），壓縮成一個振動相位，則也往往要長達50—80ms（折合約為75—120m左右）。兩個波嚴格地可分辨，子波的包絡互相分開。

第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三62.不太嚴格的分辨率定義第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三

3．三種相位特征帶通子波的分辨率第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三4.頻帶上、下限與分辨率的關系(1)絕對頻寬將帶通子波通頻帶的下限稱為f1，上限稱為f2，則f2―f1稱為絕對頻寬B，即絕對頻寬:B=f2―f1。它決定了包絡的形態(tài)，對于零相位子波，包絡相同，分辨率相同。Knapp稱為：“頻移過程中子波包絡的不變性?！崩?0—40Hz的子波包絡與30—60Hz的包絡相同，但子波振動相位數(shù)卻不同。(2)相對頻寬

f2與f1相除稱為相對頻寬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，還是瘦的子波分辨率高，因此分辨率不能用倍頻程來衡量，只能用絕對頻寬來衡量。相對頻寬決定了子波的振動相位數(shù)，如圖14，零相位子波當相對頻寬低于1個倍頻程時，連續(xù)相位迅速增多。(3)視頻率(主頻)第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三5．不同頻寬子波對不同厚度砂巖層的反映好的分辨率不能光看絕對頻寬是多少，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，因為前者缺乏10―40Hz的低頻段（圖15~16），會使原砂層在波阻抗反演后形成砂層中央的阻抗值下陷，即絕對頻寬很寬的子波如果缺了低頻也不好。第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共39頁，2023年，2月20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的曲線雖然絕對頻寬很寬，但對模型的反映也很差，因為缺乏低頻。結論：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，那種丟掉低頻成分的，表面上看來主頻較高的分辨率是假分辨率。第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三三、分辨率與信噪比的關系以上討論的分辨率還沒有與信噪比聯(lián)系起來，信噪比是分辨率的基礎，分辨率是由信噪比所定義的。不少學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，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（見圖21）任何反褶積或單道褶積濾波都不會改變每一個頻率成分中的信噪比。（在褶積過程中，褶積算子對信號與噪聲一視同仁）那么為什么帶通濾波可以改進信噪比和視覺分辨率呢？帶通濾波和反褶積不能改變不能改變每一個頻率成分的信噪比例，但卻能改變視覺信噪比和視覺分辨率。第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三1.視覺信噪比(Visualsignal-to-NoiseRatio)2.視覺分辨率(VisualResolution)第21頁，共39頁，2023年，2月20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，反褶積后視覺信噪比降低了。視覺分辨率就是(a)、(c)中S的面積與長方形圖框面積之比，反褶積后視覺分辨率提高了。第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三

處理時，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，而把S<N的部分最大程度地壓下去。第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三四、地層對高頻信號的吸收作用

由于地層的吸收作用高頻信號變?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，擴展頻帶的一個較難的課題是如何保護高頻信號。1．巖石吸收衰減的參數(shù)含義及公式第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共39頁，2023年，2月20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使吸收減小，即Q增大。（2）震源附近，波動振幅很強時，應變加大，顆粒間的內(nèi)摩擦作用加強，吸收強烈，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）測定頻率與Q值有關。（5）飽和度及液體性質(zhì)也會改變吸收的大小。縱波：干樣吸收量小，加水吸收增大，飽含水時吸收較大，這主要是因為孔隙中氣泡的形成增加了能耗。（6）孔隙中流體性質(zhì)。如粘度對吸收也有影響。第26頁，共39頁，2023年，2月20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建立一個經(jīng)驗公式即Q—Vp公式。第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三28（1）測定吸收衰減的方法及精度實驗室測定：受許多條件的限制，如疏松的或膠結不均勻的巖樣無法磨成規(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測定，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。野外實測：精度較高，但對于疏松地層難以測定。VSP在井中測量：誤差相當大，不能測準小層的吸收系數(shù)。根據(jù)野外實際反射記錄測定吸收系數(shù)：根據(jù)相鄰反射波振幅衰減比值計算；根據(jù)頻譜比的斜率；根據(jù)反射子波（或直達波初至）波形上升時間推算；子波模型法。測定所得的Q值只是大套地層的平均吸收系數(shù)，不能用它來研究較薄地層的物性及含油性。第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三29（2）Vp—Q經(jīng)驗公式

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

利用這個經(jīng)驗公式，可以在此基礎上，根據(jù)工區(qū)內(nèi)地層的Vp層速度剖面，建立一個大致符合實際的吸收衰減模型，從而研究高頻反射信息到底被衰減到什么程度，進而研究提高分辨率的具體對策。第29頁，共39頁，2023年，2月20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，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10—160Hz。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，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．我們應該“揚長避短”，盡量擴展有效頻寬。第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三對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．野外高頻干擾相對太強是我們的主要障礙，今后應埋好檢波器，并加強小面積的小組內(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)驗公式Q＝14vp2.2，

吸收量＝-27.3f／Q-1T(dB)

地震儀器的瞬時動態(tài)范圍不夠大，需要抬升高頻，壓制低頻。3．道內(nèi)組合時差和靜校正的誤差造成高頻損失嚴重。高頻截止信號fhc＝186/σ（σ為均方時差）4．動校正速度不準也造成高頻損失。高頻截止信號fhc＝600/ΔTmaxΔTmax為最大炮檢距處的總的動校誤差（單位：ms）。5．組合效應對高頻有效反射信息有壓制作用。組合基距大于25m時就嚴重。6．野外炮點位置不準，井口τ值時間不準等因素也會影響高頻信息的獲得。第31頁，共39頁，2023年，2月20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）處理過程中盡量拓寬有效頻寬。（3）最終體現(xiàn)在偏移剖面上，并轉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，這是實實在在地震資料本身達到的分辨率。第32頁，共39頁，2023年，2月20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。*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)，將測井資料詳情的垂向分辨率與地震勘探的資料結合起來，取長補短。第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三

3．假分辨率——視頻率雖高，但沒有用處。*色譜劃分的假象——一種誤解。*雙密度顯示法——波谷顯示更清楚，分辨率沒有變。*移展法——錯誤的辦法，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，共39頁，2023年，2月20日，星期三照顧高頻，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。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！3．對齊時間：作好靜校正及動校正，要上下一個樣點都不錯。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。6．零炮檢距：可用多項式擬合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形式。高分辨率資料處理原則要點第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三

高分辨率資料處理參考流程1．解編（如果是氣槍振源應加作氣槍信號反褶積）。2．球面擴散及吸收補償，乘以TeBT（B=0.1-0.2）。3．用程序檢查炮點偏移，以及統(tǒng)計τ值與井深及初至的關系，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。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．當激發(fā)、接收各道振幅相差很大時，應該加作“地表一致性振幅補償”。7．組合跨距大于25m時，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，當面波干擾很強時，應在室內(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“萬能去噪程序”來克服面波當然更好。第36頁，共39頁，2023年，2月20日，星期三10．速度譜及自動剩余靜校正。迭代2—3次。檢查初疊剖面。11．傾角較大而構造較復雜時加作DMO。12．擬合t0道剖面或P波