地震勘探的分辨率概述

第三节 地震勘探分辨率
三、提高分辨率的途径
• • • • • • 1、选择合适的野外采集参数 2、采用反褶积或反演的方法 3、进行子波处理 4、做好地震偏移归位处理 5、提高速度分析的精度 6、采用井间地震等新方法、新技术
提高分辨率的途径之一 ：选择合 适的野外采集参数
• 1、胜利油田的四小二高：小药量、小井深激发、 小组合基距、小偏移距和高覆盖次数、高信噪 比接收。 • 2、大庆油田的四高四小一降低：高采样率、高 宽频带接收、高覆盖次数、高自然频率检波器； 小药量、小道距、小组合基距、小偏移距；降 低环境噪音。 • 3、克服高分辨率勘探中的误区：唯武器论、评 价野外记录质量的标准、小药量、组合、地面 耦合等； • 4、做好信号与噪音强度分析、降低高频环境噪 音。
横 向 分 辨 率 问 题
2
AB＝t/2*V =(T/2)/2*V =T*V/4= /4
h
B
菲涅尔带半径
OA h / 2 / 16
第三节 地震勘探分辨率
影响横向分辨率的主要因素： 1. 偏移孔径 (Aperture) － 这是决定横向分辨率的主要因素。通常偏移孔径越宽 , 可展现的地层倾角越陡 ,横向可分辨的距离越小 ,即横向 分辨率越高。 2.几何路径 (Geometry) －零偏移距道集横 向分辨率最高。 3.覆盖次数 (Fold) －多次覆盖可减少噪 音 ,进而可改进分辨率。4.采样率 (Sampling)－采样率越 小对分辨率的改进越有利。实践证明，采样率的不同对 合成空间子波宽度的影响几乎为零，但对偏移噪音有较 大的影响，采样率越小偏移噪音的压制效果越好。
信号及噪音在各个频率成分中的比例
新疆依南地区
胜利商河地区
地震剖面的信噪比影响了分辨率
回转波
图a 水平叠加时间剖面
图b 偏移叠加时间剖面
深度(米)
0~2
厚度(米)
2
地层及岩性
第四系表土、松砂、 壤土
层速度(m/s)
Q值
1.48
360
2~5
5~15 0~15 15~50 50~200 200~1000 1000~2000 2000~4000 4000~6000
地球物理勘探
地球物理系
王永刚
课程内容
• • • • • •
第1章 绪论 第2章 地震波运动学理论 第3章 地震资料采集方法与技术 第4章 地震波速度 第5章 地震资料解释的理论基础 第6章 地震资料构造解释
第5章 地震资料解释的理论基础
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节
地震剖面的特点 复杂界面反射波特点
测井 井间地震 VSP 地面地震
30m
30m 30
m
测井、井间地震、VSP、地面地震资料垂向分辨率对比
第三节 地震勘探分辨率
变井源距的三维 VSP观测方式，地 面或海面上炮点的 布置方式多种多样， 如规则网格、环状、 放射状等。
第三节 地震勘探分辨率
综合的多角 度3DVSP数 据体显示
第三节 地震勘探分辨率
第三节 地震勘探分辨率
Widess 模型与时间～振幅曲线
第三节 地震勘探分辨率
• 3、分来自百度文库率的定量表示 • (1) 纵向分辨率：h≥/4，可分辨； • (2) 横向分辨率：
f s Fn
R
Vav 2
t0 f m
• (3) Widess关于分辨率的定量表示：
R [ S ( f )COS ( f )df ] / S 2 ( f ) df
前三个影响因素的小结：
• 1.子波的带宽不变，若子波的主频增加或减小， 则分辨率不变； • 2.子波的主频不变，带宽增加或减小，则分辨 率亦增加或减小； • 3.换言之：带宽不变，若主频的增加或减小， 则倍频程减小或增加、相位数增加或减小， 分辨率都不变；倍频程不变，则相位数不变， 若主频增加或减小，则带宽亦增加或减小， 使分辨率随之增加或减小。倍频程OCT＝ [lg(f2/f1)]/(lg2)；如5、10、20为2个倍频程， 20、40、80也是2个倍频程。
3
10 15 35 150 800 1000 2000 2000
第四系砂土、粘土
第四系含水砂、土
600
1050
4.55
15.59
第四系上部 第四系下部 上第三系N 下第三系上部E3 下第三系下部E2 E1—EK过渡层
1800 2000 2300 2800 3500 4500
51.02 64.33 87.48 134.86 220.33 383.0
野外常规施工经脉冲反褶积后的水平叠加剖面
野外常规施工经两步法反褶积后的水平叠加剖面
提高分辨率的途径之三 ： 进行 子波处理
• 子波处理就是严格保持子波的振幅谱不变， 只改变子波的相位谱，使非零相位子波转化 为零相位子波。这是因为在相同振幅谱条件 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极值 正好对应于反射界面的位置。
提高分辨率的途径之四 ： 做好地震偏移归位处理
• 1、偏移归位主要提高横向分辨率； • 2、偏移的方法很多，如绕射扫描偏移、波动方程偏 移(有限差分法、Kirchhoff 积分法、频率～波数域法、 有限元法等)；叠前、叠后偏移；二维、三维偏移；时 间、深度偏移； • 3、时间偏移与深度偏移的本质区别是：The terms depth and time are used to distinguish those algorithms that handle lateral velocity variations and properly bend rays (depth migration) from those that do not (time migration).
地震勘探分辨率
反射界面真正空间位置确定
第三节 地震勘探分辨率 一、分辨率的定义与分辨率极限 二、影响分辨率的主要因素 三、提高分辨率的途径
第三节 地震勘探分辨率
一、分辨率的定义与分辨率极限
1、分辨率的定义 分辨能力(resolving power )是指区分两个靠近物体的 能力。度量分辨能力强弱的两种表示：一是距离表示， 分辨的垂向距离或横向范围越小，则分辨能力越强； 二是时间表示，在地震时间剖面上，相邻地层时间间 隔dt 越小，则分辨能力越强。 定义：时间间隔dt 的倒数为分辨率(resolution) 。 垂向分辨率是指沿地层垂直方向所能分辨的最薄地 层厚度。 横向分辨率是指横向上所能分辨的最小地质体的宽 度。
提高分辨率的途径之二 ：采用反 褶积或反演的方法
• 1、信噪比与分辨率往往是一对矛盾，提高 分辨率通常会降低信噪比。 • 2、反褶积和反演的方法很多，通常选用多 道反褶积方法和居于模型的反演方法。 • 3、在S/N<2的地区，提高S/N为主攻方向； 在S/N>2的地区，提高分辨率为主要目标； 在S/N>4的地区，可略微损失些S/N而设法提 高分辨率。
同极性与反极性双脉冲的分辨率
第三节 地震勘探分辨率
• 2、分辨率的极限 • (1) Rayleigh准则:两子波到达时差t≥T/2 可分 辨； • (2) Ricker 准则：两子波到达时间差t≥(子波 主极值两侧的两个最大陡度点的间距 ) 可分辨； • (3) Widess 准则： t<T/4或h在/8与/4之间， 合成波形的振幅与 t 近似成正比，可用合成 波形的振幅信息来估算薄层厚度，这一工作称 之为薄层解释原理。
2 0 0 Fn
R a / S ( f )df ； am 为子波的最大振幅 0
t s 2 m 2
Fn
Fn 为 Nyquest 为率；S(f)为振幅为；θ(f)为相位为
为于零相位子波：0 R 1
f s
第三节 地震勘探分辨率
二、影响分辨率的主要因素
• 1.子波的频率成分：＝V/F； h≥/4 • 2.子波的频带宽度Fb或延续时间d：Fb增加或 d减小，分辨率提高； • 3.子波的相位特征：从Widess公式得以证实； • 4.信噪比：S/N>2，分辨率较高； • 5.偏移成像的精度：与横向分辨率有关； • 6.岩石的吸收作用：振幅随旅行时增加而呈指 数规律衰减；吸收具有选频作用； • 7.表层影响：低速层的衰减很严重。
第三节 地震勘探分辨率
y
(a)
偏移前后菲涅尔带范围的变化：(a)偏移前菲涅尔带 范围；(b)测线x方向偏移后范围；(c)测线y方向偏 移后范围；(d)三维偏移后范围。
提高分辨率的途径之五：提高 速度分析的精度
• 1、从分辨率定量表达式中可知，速度对纵、 横分辨率都有影响，速度分析精度的增加， 可改进动校正、偏移成像及层速度计算的质 量，进而提高了地震资料的分辨率； • 2、速度场的研究越来越被人们所重视，变 速成图、叠前深度偏移、油藏模拟等都要利 用。
横 向 分 辨 率 随 时 间 的 变 化 关 系
0.5
反射界面上有A、B、C、D 四处不同宽度的断开。A 处不同深度都不可分辨；0.5秒时B处可分辨；2.0秒以 下C处也难于分辨；而D处在各个深度都可以分辨。
提高分辨率的途径之六：采用 井间地震等新方法、新技术
井间地震示意图
界 面
透 射 波
直达波
反射波
井间地震技术的突出 优点是避开了表层的影 响；震源和接收器就在 介质中;可观测到多种类 型的波；井间地震资料 与地面地震资料联合使 用可减少反演过程中的 多解性。反VSP技术也 有类似的优越性。
第三节 地震勘探分辨率
Rayleigh准则和Ricker准则 基本子波与导数 图中（ a ）基本子波 ; （ b ）两子波到达时间差较小 , 不 能分辨;（c）时间差达到Ricker极限;（d）时间差达到 Rayleigh极限;（e）时间差较大，易分辨。
第三节 地震勘探分辨率
Widess 准则 ; （ a ）两个子波到达时间差小于 1/4 视周期，阴影部分表示两者之差；（b）表明两子波 之差形成的合成波形与子波时间导数一致。
第三节 地震勘探分辨率
5.偏移成像的精度(Imaging)－精确成像这是地 震资料处理所追求的目标。理论上讲 , 偏移可 以把菲涅尔带收敛成一个点 ,绕射波得到收敛, 但由于观测点密度的限制、噪音的存在以及 介质的不均匀等 , 这种理想的情况实际上是做 不到的。提高偏移成像的精度就是在实际条 件允许的情况下 , 最大限度地提高地震资料的 空间分辨率。
关于分辨率极限的小结
• 1 、上述三准则的适用条件是 :零相位子波； 子波的相位数少，主极值大而明显； • 2 、 Widess 准则是目前地震勘探中普遍采用 的分辨率极限，且为利用振幅信息研究薄层 厚度提供了理论依据； • 3 、薄层解释原理：在时间～振幅曲线上， 当h</4时，时差关系无法区分薄层顶底， 但合成波形的振幅与时间厚度 t近似成正比， 确定其线性函数关系，并经已知井厚度信息 的标定，实现薄层厚度估计。
在此把以上讨 论的影响分辨 率的三个因素 再综合考虑如 下，即在零相 位子波情况下， 子波的振幅谱 与分辨率有如 下关系，参见 左图。 分辨率与带宽、主频的关系; 图中 B 为频谱的绝对宽度，即 B=f2-f1 ； R=f2/f1为频谱的相对宽度
第三节 地震勘探分辨率
(1) 振幅谱绝对宽度越大，则子波延迟时间越短，即 分辨率越高； (2) 振幅谱绝对宽度不变，则不论主频如何变化，分 辨率不变； (3) 振幅谱绝对宽度不变，则主频越高、相对宽度越 小，分辨率与主频无关； (4) 振幅谱相对宽度不变，则子波的相位数不变，此 时主频越高，绝对宽度就越大，分辨率也越高； (5) 由此可见，决定分辨率高低的是振幅谱的绝对宽 度，而相对宽度决定子波的相位数，与分辨率没有直接 关系。
楔 形 地 质 模 型 的 地 震 响 应
下图为已知基本子波与同极性双脉冲和反极性双脉冲的 褶积结果,图中 r为基本子波主峰值两侧转折点间的时 差； R为基本子波波峰到波谷的时差；为双脉冲之 间的时差。当 >>R时，两个脉冲能很好地分开；当 <r或<R时,两个脉冲就不能分辨了。