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地球物理与信息工程学院物探系周辉第三章地震资料的地层岩性解释3-1地震资料的地层岩性解释概述3-2地震波速度资料的地层岩性解释3-3厚层反射波振幅信息的利用3-4薄层反射振幅的利用3-5地震波波形和频谱的利用3-6地震属性分析技术3-7地震模型技术3-8人机联作解释技术3-9地球物理资料的统计分析和综合解释3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.1、薄层的定义、研究意义和方法——(1)薄层的定义薄层是指某种岩性沉积厚度较小,在地震图件上无法区分沉积地层的顶底反射信息时所对应的地层厚度。这种意义下的薄层不仅要考虑地层本身绝对厚度的大小,还要考虑波长λ或频率f与波速v的大小。一般把地层厚度△hλ的称为厚层,把△h≤λ的称为薄层。零相位子波顶面反射底面反射顶底面反射顶底面反射的叠加3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.1、薄层的定义、研究意义和方法——(1)薄层的定义随着地震勘探技术的发展,薄层厚度的定义也不断变化。1973年,Widess用楔形模型理论地震响应研究薄层反射与Δh的关系,将Δh<λ/8定义为薄层,但没有说明调谐厚度。1975-1977年,Lindsey等先后引入了调谐厚度的概念,并提出了估算薄层厚度的方法,定义Δh≤λ/4为薄层。1982年,Kallweit利用可控震源的地震信息研究薄层响应的频谱后,提出地震分辨率的实际极限可用地震波的双程旅行时表示为△t=1/(1.4fu),fu为子波谱的上限频率。3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.1、薄层的定义、研究意义和方法——(1)薄层的定义薄层厚度的分辨率极限Δhmin与主频f、视波长λ及子波视周期T间的关系为Δhmin=λ/4=v/(4f)=vT/4=vΔtmin/2,Δtmin=T/23.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.1、薄层的定义、研究意义和方法——(2)研究薄层的意义在沉积岩地区,地层剖面大多呈薄互层组合。剖面对比过程中,对薄层的对比主要采用“波组”、“波系”的对比方法。相对厚地层而言,波组、波系是地震波在某一套薄互层之间相互干涉叠加的总体结果,而不是特定的某一单个薄层的反射。地层的厚度在横向上变化,地震响应也会有所变化,关键是掌握变化的特点和规律。即在勘探与薄层砂体有关的油气藏时,如何识别和解释是最重要的。作为用地震资料解释地层岩性的一项重要内容,薄层反射的研究得到了广泛的重视。研究薄层是地震勘探深入发展的需要,是地层岩性解释的重要内容。了解并掌握薄层的运动学、动力学特征,有利于实际资料的地层岩性解释。3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.1、薄层的定义、研究意义和方法——(3)研究薄层的方法研究薄层反射特点的方法可以用求解波动方程的动力学方法。考虑到地震勘探的实际情况并为使讨论的问题简单明了,通常采用简便而实用的方法,即从波动的叠加和干涉原理出发,通过分析薄层顶底界面的反射波叠加后的特点来说明薄层的存在对反射波的影响。它并不是真正讨论波动问题的动力学方法,但是利用这种方法讨论仍能得出关于薄层反射波的一些主要动力学特点(如振幅、频谱、波形特征等)的结论,并可以由此总结出一些反演问题的实用原则和方法,所以该方法被广泛采用。3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征为得出薄层反射的振幅、频率特性与薄层参数(如薄层厚度Δh,波速v等)以及地震子波的特征参数主频f0的关系,设置一个薄层模型进行定量讨论。薄层模型和P波入射时的各层反射、透射波3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征入射简谐波P1R1界面的反射波P11R1界面的透射波P12hP12入射到R2界面上产生反射波P122和透射波P123φ可以比较R2界面上P12与P122的相位得到,因为在R2界面上,两者的相位应当相等,得P122入射到R1界面上产生透过波P12213.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征根据动力学理论中垂直入射、反射情况下入射波、反射波和透射波之间的振幅关系,有hR+T=11221122112212123212111122121112132212122PPPPPPPPPPAAAAAzzzzzzAAAAAzzzzzzzz12322121324zzzzzzzzzz3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征不考虑多次波,介质I中接收到的反射波是P1和P1221之和h利用和,则22hv其振幅谱和相位谱为3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征在讨论厚层垂直入射、反射时,其反射系数只与界面两侧介质的波阻抗差有关,而与入射波的频率无关。然而,当波垂直入射到薄层界面时,在介质I中接收到的反射波的振幅与相位都是频率的函数。反射系数与界面两侧介质的波阻抗和入射波的频率都有关。薄层可视为一个滤波器。薄层的频率滤波特性与薄层的厚度和速度有关,也与薄层及其上下地层的波阻抗有关。3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征利用上述关系可以计算各类薄层的滤波特性。从地质特点分析,薄层的类型可分为韵律性薄层、递变性薄层以及多个韵律性薄层的组合(即薄互层)三大类。3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征韵律性薄层——薄层阻抗高于或低于上下介质的阻抗的薄层(δ0),Z1Z2Z3,或Z1Z2Z3。递变性薄层——薄层阻抗介于上下介质的阻抗之间的薄层(δ0),Z1Z2Z3,或Z1Z2Z3。12322121324zzzzzzzzzz3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(1)韵律薄层特征1)当薄层厚度h=λ/4(fτ=0.5)时,出现调谐性波形幅度增大,薄层的频率特性Q(f)有极大值,相位为零,反射波t0值不偏移。2)反射波强度随h的减小而衰减的速度很缓慢。当h=λ/40(fτ=0.05)时,振幅还有较大的值,无振幅趋于零的趋势。fτ-0时,Q(f)=|1+δ|。δ02414220.5hfffvvTv|δ|=3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(1)韵律薄层特征π/2050100150200250300350400450500-1.5-1-0.500.511.5-π/20δ=-0.96相位超前相位滞后当fτ0.5时,波形的相位具有超前特性。25Hzτ=0.02fτ=0.5时,相位为零,反射波t0值不偏移。3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(1)韵律薄层特征3)频率特性相当于一个带通滤波器。该滤波器的主频f0随h而变化。τ愈小,f0愈高,其相互关系为δ=-0.962πf0τ=π3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(1)韵律薄层特征4)薄层的频率特性Q(f)—fτ具有周期性,以fτ=1为周期。δ02πfτ=N2π当fτ=N时,输出极小;当fτ=N+1/2时,输出极大。|δ|=3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(1)韵律薄层特征韵律薄层反射叠加的结果是对低频及高频成分有压制作用,接收到的薄层反射波的中频成分得到相对加强。δ005010015020025030035040045050000.511.5τ=0.02sτ=0.04s|δ|=3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(1)韵律薄层特征设Vl=V3=2000m/s,V2=3000m/s,密度相同,当0.0133sτ0.0267s时,相当的薄层厚度为20mh40m,算得的薄层频率特性如下图。δ=-0.9620m40m24m30m3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(1)韵律薄层特征厚度进一步减小时的薄层频率特性3m4m6m7.5m3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(2)递变薄层特征——δ0(1)当薄层厚度h=λ/4(fτ=0.5)时,反射波振幅为极小,Q(f)有极小值。δ03.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(2)递变薄层特征——δ0相位有突变,反射波极性发生转换。反转点位置与δ有关。0100200300400500600700-1.5-1-0.500.511.5π/2-π/2δ=1δ=2.5π/2-π/2111cos20,arccos2ff反转点位置(δ=1):3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(2)递变薄层特征——δ0(2)当薄层厚度hλ/4时,Q(f)值增大,逐渐过渡到薄层的上下界面合并的单界面状态,相位特性由滞后恢复到零。0100200300400500600700-1.5-1-0.500.511.5π/2-π/2δ0δ=1π/2-π/2δ=2.53.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(2)递变薄层特征(3)在0fτ0.5范围内,滤波特性相当于一个低通滤波器,随h的增加,主频f0朝低频方向移动。(4)Q(f)-fτ曲线也以fτ=1为周期。当fτ=N时,出现极大;当fτ=N+1/2时,出现极小。δ03.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(3)薄互层砂泥岩薄互层是典型的多个韵律性薄层的组合。反射系数序列r(t)={1000-10001000-1}的振幅谱为05010015020025000.511.522.533.540250Hz05010015020025030035040045050000.511.522.533.540250Hz序列r(t)={10000-1000010000-1}的振幅谱为采样间隔1ms125Hz125Hz0420423.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(3)薄互层把薄互层作为一个整体来研究,波场特点为:(1)单层厚度达1m以上的多个薄互层也可形成较强的反射波。(2)反射波振幅谱为多个峰值谱。这是薄互层的一个显著特点,借此可鉴别薄互层。05010015020025030035040045050000.511.522.533.540250Hz125Hz04205010015020025030035040045050000.511.522.533.540250Hz125Hz042(3)薄互层组内的物性差异、层数及反射系数数值的变化对反射波特性有明显的影响。反射系数或物性差异决定了反射波的幅度大小,层数的增加使Q(f)主极值区变窄、次极值个数增多。2层薄层3层薄层r(t)={10000-1000010000-1}r(t)={10000-100001}3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(3)薄互层(4)薄层间距d与薄层厚度τ之比值L对Q(f)的峰值点数及频谱周期fτ都有明显的影响。只有L为整数时,Q(f)的周期才有fτ=1的现象。r(t)={1000-10001000-1}05010015020025000.511.522.533.540250125042500Hz27505010015020025030035040045050000.511.522.533.540250125042500Hz275r(t)={1000-100001000-1}(5)薄互层组的顶底界面(指组界面,不是其内部界面)是决定该薄互层组反射特征的主要因素。d=2τddτττ=4ms,fτ=1,f=250Hz1MHz0.6MHz123456789材料Vp(m/s)Vs(m/s)Den(g/cc)硬铝634031302.77环氧树脂260012051.183.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.2、薄层的类型和主要特征——(3)薄互层频散现象3.4薄层反射波振幅信息的利用3.4.3、利用反射振幅估算薄层厚度—(1)振幅与地层厚度的关系在研究
本文标题:04地震资料解释基础-地层岩性解释3薄层振幅
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