(第一讲)高分辨率地震勘探

地震勘探新方法技术第一讲：高分辨率地震勘探参考文献1.李庆忠，走向精确勘探的道路——高分辨率地震勘探系统工程剖析，石油工业出版社，19932.俞寿朋，高分辨率地震勘探，石油工业出版社，19933.钱绍湖，高分辨率地震采集技术，中国地质大学，19994.何海漪,海上高分辨率地震技术及其应用，地质出版社，2001【思考题】（1）纵向分辨率和横向分辨率的含义？（2）如何激发出高频、宽频的子波？（3）高分辨率勘探中，何为“四高四小”工作方法？（4）何为“三高”处理？一、高分辨率地震勘探的意义二、基本原理三、资料采集四、资料处理五、资料应用六、总结七、思考题高分辨率地震勘探一、高分辨率地震勘探的意义高分辨率地震的意义远远不限于分辨两个相邻的物体，而是为油气勘探提供更多的、更精细的地质信息。因此，对油气勘探而言，地震分辨率是指精细而且正确反映地下地质情况的能力；这种分辨能力是通过地震波同相轴的分离、组合、延伸、相互接触关系、振幅、频率变化而表现出对地下多个(不仅是两个)地质体的地层及其之间的关系、沉积相、岩性、含油气性等对油气勘探至关重要的地质信息。因此，地震分辨率不仅仅是一个纯物理概念，而是一个地球物理概念。一、高分辨率地震勘探的意义高分辨率地震的优越性主要表现在以下方面：(1)精细的构造解释由于分辨率的提高，地震剖面更清晰，小断层、小幅度构造、水道等细微的地质现象都表现出来了，有利于精细的构造解释，如莺歌海盆地LT31—2构造，就是应用高分辨率地震后在地层上倾方向发现一条深切谷，形成上倾方向的封闭，侵蚀面与地层界面共同形成一个背斜圈闭；在南海东部，曾应用高分辨率地震寻找小幅度背斜，取得很好的效果；江汉、苏北也应用高分辨率地震解决了小断层、小断块以至砂岩体的问题。一、高分辨率地震勘探的意义一、高分辨率地震勘探的意义高分辨率地震的优越性：(2)含气层的直接标志——亮点和平点当砂、泥岩的阻抗差别不大时，含气层顶面将有亮点出现，而气水界面处则应有平点；但由于气层顶面与气水界面之间的距离一般都很小，特别是地层倾角较小时，常规地震是很难分辨的。地震分辨率提高后，就有可能同时得到亮点和平点反射。海洋石油总公司应用亮点加平点的直接标志，在莺歌海盆地勘探天然气时，钻探4个构造，成功率达100％，并应用平点圈定气田的含气范围，确定气水界面，有效地减少了评价井数量，获得巨大的成功。一、高分辨率地震勘探的意义高分辨率地震的优越性：(3)层序地层学及沉积相研究由于分辨率的提高，一些原来复合的波分离了，原来很弱的波组加强了，反射同相轴也增多了，因而更清晰地表现了上超、下超等地层接触关系，层序界面之间的内部反射结构也更清楚，有利于层序地层学的精细解释和沉积相分析。一、高分辨率地震勘探的意义如右图所示，高分辨率地震剖面上，上覆地层层层上超非常清楚，水道、前积的斜坡扇及其之间的关系也很清楚。而这些在常规地震剖面上是很难看出来的。一、高分辨率地震勘探的意义大庆油田物探公司通过岩心观察、测井资料的微相解释，对比分析高分辨率地震资料，发现高分辨率地震剖面上那些不规则的杂乱同相轴多数是地下沉积微相的反映，总结出一套根据高分辨率地震剖面同相轴的反射特征划分油层沉积微相的方法，取得较好的地质效果。一、高分辨率地震勘探的意义高分辨率地震的优越性：(4)岩性预测岩性预测的方法之二是根据反射特征属性参数如瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位等，或根据反演剖面的波阻抗特征来判断岩性，在有井标定的情况下，应用反演的波阻抗剖面判断岩性是比较准确的。一、高分辨率地震勘探的意义二、基本原理三、资料采集四、资料处理五、资料应用六、总结七、思考题高分辨率地震勘探二、基本原理1．垂向分辨率（1）用薄层顶底反射波能否被分开来讨论垂向分辨率在地表同一点所接收的薄层顶底两个反射波的时差△τ与波延续时间△t的比值的大小来定义。二、基本原理二、基本原理1．垂向分辨率a)△t一定，增加△τ，使得△t△τ：横波勘探b)△τ一定，减小△t，使得△t△τ：压缩子波（反褶积、分频补偿）当△t=△τ时：△h=V△t/2=nT*V/2=nλ*/2n为相位数二、基本原理1．垂向分辨率（2）用薄层的振幅响应来讨论垂向分辨率楔状模型：二、基本原理1．垂向分辨率（2）用薄层的振幅响应来讨论垂向分辨率调谐振幅：当楔状模型厚度较大时，上下界面初至相反的反射子波在时间上可分辨；随着厚度变小，两波逐渐靠拢，△t=T*/2，两波必然同相叠加，使复合波的合成振幅比单个子波增大一倍。△h=V△τ/2=VT*/2/2=λ*/4调谐厚度：调谐振幅对应的地层厚度为λ*/4，此厚度为调谐厚度。定义：调谐振幅对应的地层的调谐厚度定义为垂向分辨率。二、基本原理1．垂向分辨率（3）用时间域雷克子波的褶积模型来讨论垂向分辨率（a）零相位子波的概念主周期的宽度b：最大振幅两侧极小值之间的时间长度。主瓣：主周期内的波形旁瓣：主周期外的波形主峰振幅：主周期内的最大振幅影响子波分辨率的三个因素：主波峰：宽度越窄，分辨能力越高边峰比：比值越小，越有利于分辨边侧振荡：它的振幅越小，越能提高分辨率二、基本原理1．垂向分辨率（3）用时间域雷克子波的褶积模型来讨论垂向分辨率（b）雷克子波的参数子波的宽度（主周期）：b子波的半宽度（波峰到波谷的时差）：b/2峰值频率（振幅谱中振幅极大值对应的频率）：fp波的优势频率（主周期的倒数）：fb子波主周期内波形两个拐点的时间间隔：tR频带宽度：频谱分析图二、基本原理1．垂向分辨率（3）用时间域雷克子波的褶积模型来讨论垂向分辨率（c）瑞雷准则（RayleighsCriterion）把b/2值称为垂向分辨率的极限。t=b/2=1/(2.6fp)fb=1/bfp=0.77fb△h=V*t/2=V/（4fb）=λb/4二、基本原理1．垂向分辨率（3）用时间域雷克子波的褶积模型来讨论垂向分辨率（d）雷克准则（RickersCriterion）把tR值称为时间分辨率的极限tR=1/(3.0fp)tR=1/(2.3fb)△h=tRV/2=λb/4.6二、基本原理1．垂向分辨率二、基本原理1．垂向分辨率分辨率与信噪比任何地震资料都是以一定的信噪比为基础的，没有一定的信噪比，地震信号淹没在噪音之中，就不可能解决任何地质问题，更谈不上什么分辨率了。前面的讨论，都是假设无噪声情况下的分辨率，实际资料总是有噪音的，所以实际分辨率总是比理论计算的分辨率低一些。二、基本原理1．垂向分辨率分辨率与信噪比对于有噪音情况下的地震分辨率，前人已有较多的论述，且大多数是基于Widess的定义；但计算总能量时，包括了地震信号的能量和噪音的能量。这样，总能量增加了，信号主极值能量与总能量之比就小了，即分辨率降低了。假设无噪情况下的分辨率为Po，则信噪比为R时的分辨率为：P＝可见，信噪比越高，越接近无噪分辨率Po。2011RP二、基本原理1．垂向分辨率以上仅是理论上的讨论，实际工作中，对信噪比的定量计算、对分辨率的定量计算都是不大现实的；理论公式也不尽合理，如假设信噪比为0．5，信号已完全淹没在噪音中，这样的地震资料是不能解决任何地质问题的，但按理论计算，P＝Po／5，还有一定的分辨率；这显然是不合理的。理论上的讨论是为了强调信噪比的重要性，不能为了提高分辨率而降低信噪比；为了正确处理信噪比与分辨率的问题，还是要从噪音分析人手，具体问题具体解决。二、基本原理2．横向分辨率地震波横向分辨最小地质体的宽度。第一菲涅尔带：相距1/4主波长的两个波阵面上限定的一个范围。第一菲涅尔带的半径：1/2第一菲涅尔带，横向所能分辨的最小距离，即水平分辨率。一、高分辨率地震勘探的意义二、基本原理三、资料采集四、资料处理五、资料应用六、总结七、思考题高分辨率地震勘探三、资料采集1．震源：激发出高频、宽频炸药震源非炸药震源2．采集系统较大的动态范围较小的时间采样率高频检波器三、资料采集3．采集参数最大炮检距道距：小道距组合参数：组合形式、组合个数、组内距、基距偏移距和覆盖次数：避开面波、n=304．四高四小：高时间采样率、高宽频带接收、高次覆盖、高检波器频率；小道距、小偏移距、小组合基距、小药量激发。一、高分辨率地震勘探的意义二、基本原理三、资料采集四、资料处理五、资料应用六、总结七、思考题高分辨率地震勘探四、资料处理1．叠前高分辨率资料处理a.提高信噪比：压制相干噪声和随机噪声四、资料处理b.叠前反Q滤波（Q补偿）：保护和拓宽低频做好速度分析和动静校正：高分辨率高精度速度分析、高保真高精度速度分析。高分辨率地震资料不能没有低频，没有低频的高分辨率是假高分辨率，会造成地质解释的误解和反演的错误，同时降低了地震剖面的可解释性。其实，拓宽低频能更有效地提高地震资料的分辨率，四、资料处理c.不叠加或少道叠加方法采用处理方法确实能提高分辨率。拟合剖面的频率明显高于常规叠加。在没有足够高的信噪比的情况下，采用少道叠加方法也能得到较好效果。四、资料处理近道15道叠加的结果及其频谱和全部60道叠加的结果及频谱。从图分析对比可见，对于低频信号，两者差别不大，如实线箭头所示；对于高频信号，两者差别较大，左图中复合波明显分开(如虚线箭头所示)，而右图则不能分开，是分辨率较低的表现四、资料处理2．叠后分辨率资料处理叠后谱白化处理：分频处理、时频分析子波整形反褶积高信噪比处理（高保真去噪）振幅频率补偿四、资料处理2．叠后分辨率资料处理偏移处理（二维叠前深度偏移）四、资料处理2．叠后分辨率资料处理偏移处理（三维叠前深度偏移）四、资料处理2．叠后分辨率资料处理偏移处理（三维叠前深度偏移）四、资料处理2．叠后分辨率资料处理偏移处理（三维叠前深度偏移）四、资料处理地震成果剖面的质量控制可包含两个方面：一是目测法检查，包括检查处理流程的合理性，观看剖面偏移归位的情况，看信噪比、被组特征等；二是做分频扫描，通过分频扫描可以了解地震的分辨率，同时也可了解剖面的信噪比及其随频率变化的情况。四、资料处理好的高分辨率地震剖面应具备以下条件：(1)剖面信噪比较高，主要同相轴能可靠地追踪；(2)波组特征清楚，没有明显的延续相位；(3)频率成分丰富，既有低频的反射，也有高频反射，尽管他们可能连续性较差；(4)偏移正确，没有明显的划弧现象，没有明显的过偏移或欠偏移现象；(5)具有较宽的频谱，且有丰富的低频成分，10Hz的振幅不小于—6dB；在有效频宽范围内没有明显的噪音，对于高分辨率地震来说，高截止频率应达到80—100Hz左右。一、高分辨率地震勘探的意义二、基本原理三、资料采集四、资料处理五、资料应用六、总结七、思考题高分辨率地震勘探五、资料应用1．高分辨率资料的解释2．高辨率资料的应用（岩性勘探及储层横向预测）寻找小幅度构造、地层岩性圈闭3.利用薄层的振幅效应，确定储集层的厚度调谐振幅解释图六、资料应用3.利用薄层的振幅效应，确定储集层的厚度调谐振幅解释图六、资料应用4.砂体追踪六、资料应用5.确定油水分界面【总结1】提高分辨率的基本概念1．要提高勘探精度必须在提高信噪比的同时，努力提高分辨率。2．频带愈宽分辨率愈高，零相位子波分辨率最高。3．分辨率与频宽成正比这句话虽然不错，但是并不能光看频宽数值愈大愈好，还要注意不要丢掉低频成分。4．不同的频率成分有不同的用处，缺了那一部分都不成。5．对于查明地下5m到30m厚度的砂层来说，最重要的频段是l0一160Hz.【总结1】提高分辨率的基本概念6．对于查明大套灰岩顶部的台阶状波阻抗的情况来说，需要一个很宽的频带。7．信噪比是分辨率的基础，分辨率是由信噪比所定义的。8．带通滤波和反褶积不能改变每一个频率成分的信噪比例，但能改变视觉信噪比与视觉分辨率。9．我们应该“扬长避短”。尽量扩展有效频宽。【总结1】提高分辨率的基本概念对采集方面的要求过去的“四小、两高、两绝招”还是继续有效的。影响高频端频谱展不宽的原因(在采集方面)有：(1)野外高频干扰相对太强是我们的主要障碍，今后应埋好检波器，并加强小面积的小组内距组合，此外要以高频回放记录来作质量控制检查。(2)大地吸收作用使高频损失太大，经验公式吸收