有关万能高精度合成地震记录制作新方法的应用研究

2020-05-13 204 上传者：管理员

摘要：高精度的合成地震记录是井震联合统层的桥梁。从合成记录根本原理反射角度出发,提出了基于地震波理论,采用非褶积模型的万能高精度合成地震记录制作新方法,即子波反射叠加合成地震记录制作法。这种方法可以制作任意多、任意厚度的合成记录。这种任意厚度就是实际地下的任意地质界面。

关键词：
反射叠加
合成地震记录地震波理论
地质灾害
非褶积模型
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传统人工合成地震记录制作是基于褶积理论模型的[1]。设地震子波是s(t)，地震记录f(t)是地震子波s(t)与反射系数r(t)褶积的结果。

一说到褶积，就意味着反射系数必须是等间隔的，而等间隔的反射系数与实际地质界面并不是一一对应的，这样制作的合成地震记录的精度就会受影响。

在此基础上，提出了基于地震波理论，采用非褶积模型的万能高精度合成地震记录制作新方法——子波反射叠加合成地震记录制作法。这种方法可以制作任意多、任意厚度的合成记录。这种任意厚度就是实际地下的任意地质界面。

1、理论基础

地震记录上看到的反射波波形是地震子波在地下各反射界面上发生反射时形成的。反射波的振幅有大有小（决定于界面反射系数的绝对值）[2]、极性有正有负（取决于反射系数的正负）、到达时间有先有后（取决于反射界面的深度）的地震反射子波叠加的结果。

应用反射叠加这一最基础的原理，按一定的采样率制作合成地震记录。本文模型的采样间隔均为nms。

假定子波为雷克子波，不考虑波损与透射的影响，第K层的厚度为HK，速度为VK，那么子波到达第K层的时间为：

子波在T时刻发生了反射且在T时刻刚好到达地表h=0处，则第K个反射界面T时刻在地表H=0处的振幅值有贡献，其贡献值取决于T与第K个界面双程旅行时之差，应用这个差值确定在子波中的位置，利用子波的解析式求出子波在该差值时间（任意的、连续的）上的位移再乘上界面的反射系数即为第K个界面对合成记录T处的贡献值，将所有界面的贡献值累计求和即为合成记录总的位移值。那么第K层的反射在T时刻能够到达地表并对地表的振幅值有贡献其条件为：

式中:WL——子波的波长。

我们已经知道在T=2TK，则T时刻将要接收到第K层的反射；如果在T时刻2TK≤T≤2TK+WL，那么第K层对地表反射一直有贡献(如图1所示)。

图1反射法合成记录制作原理图

2、模型建立

2.1任意厚度模型

首先建立一套多层随机厚度模型[3]，包括受反射波叠加影响而不好分辨的砂泥薄互层，也包括能很好分辨的砂泥厚层，通过反射法利用40Hz雷克子波对该模型做正演，如图2所示，反射法正演结果与该模型匹配较好。

2.2楔状薄互层模型

图2反射法制作合成记录与反射系数对应关系

首先建立一个在泥岩中嵌入单层砂岩薄层楔状模型，两层泥岩间的砂岩厚度由零逐渐增大到波长的四分之一时间厚度处，即砂岩的厚度在最厚处（H）等于雷克子波的1/4波长（调谐厚度），其余厚度均小于1/4波长。我们在给定相同子波条件下，应用褶积与反射法两种方法对模型进行正演。

利用褶积对模型做的正演，如图4a所示，受调谐厚度作用的影响，模型地震响应特征在砂体最厚处振幅幅度达到最大，随后呈现幅度逐渐减薄的状态，并在模型1/4处砂体分辨达到极限；利用反射法对模型做正演，如图4b所示，其地震振幅响应也总体呈现减弱的状态，但变化比较平稳，在对于砂岩分辨能力，在模型1/2处分辨达到极限；通过对比分析发现，对于薄层砂岩分辨，反射法的正演分辨能力高于褶积正演方法的分辩能力。

图3砂岩楔状模型

图4单层砂岩薄层楔状模型的地震响应

3、应用实例

在某区块，利用反射法制作合成记录，与井间地震道进行对比。本次也是利用声波和密度曲线制作合成记录，分以下几部分完成：

（1）对声波和密度曲线进行多次的圆滑处理；

（2）对声波和密度进行中值滤波，去除曲线上的奇异点；

（3）对声波和密度按一定深度间隔重新采样，采样间隔一般为实际工区薄层的分辨率，这样做是因为一般测井曲线的采样间隔没有做到地质与地震界面的结合；

（4）将采样深度域数据转换成时间域数据；

（5）时间域数据按制作合成地震记录的时间间隔进行重采样，采样间隔一般与地震道数据保持一致；

（6）计算波阻抗，按时间间隔计算反射系数；

（7）与给定子波进行反射叠加制作合成地震记录。

某井目的层在深层，根据其分辨率深度域重采样的间隔给定9m。合成记录制作中所使用的子波为零相位雷克子波，从井旁地震道提取子波，确定其主频为25Hz。如图5所示，该井利用反射法与褶积法做合成记录，其中曲线I为褶积法所做合成记录，曲线Ⅱ为反射法所做合成记录，经对比分析，认为反射法合成记录与反射系数对应关系较好。为其它区块利用该法开展工作提供了理论依据。

图5工区实际地震合成记录对比

4、结论

（1）反射法可制作任意厚度、任意多层的合成记录，其地震响应与模型匹配较好；

（2）反射法与褶积法对比，其对薄层砂岩有更好的分辨能力；

（3）在实际工作应用中，该方法应用效果较好，为其它区块井震联合统层提供了很好的参考依据。

参考文献：

[1]陆基孟.地震勘探原理[M].东营:石油大学出版社,1993.

[2]靳玲,苏桂芝,刘桂兰,朱丕月,李磊,胡艳萍.合成地震记录制作的影响因素及对策[J].石油物探,2004,43(3):267-271.

[3]徐伟慕,郭平,胡天跃.薄互层调谐与分辨率分析[J].石油地球物理勘探,2013,48(5):750-757.

孙丽梅.高精度反射法制作合成记录及其应用[J].西部探矿工程,2020,32(05):61-63.

基金：国家科技重大专项(2011ZX05023-006-002).