CN100383557C - 一种提高地震分辨率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气勘探开发领域中一种提高地震分辨率的方法。主要解决目前地震垂向分辨率低，应用地震资料识别薄层地层难的问题。该方法包括下述步骤：(1)用井中微测井法确定低速层、高速层的深度和速度以及近地表地震波频谱特征；(2)用垂直地震剖面处理方法分离掉高速层中地震记录中的虚反射波，用垂直地震剖面走廊叠加处理方法提高高速层处直达波地震记录的讯噪比；(3)利用褶积数学物理方程，求得近地表反褶积算子；(4)利用反褶积数学物理方程，求得高分辨率地震记录；(5)对高分辨率地震记录进行带通滤波及地质解释。利用本方法，地震视主频可达200Hz以上，提高了地震垂向分辨率，解决了目前地震勘探识别薄层地层难的问题。
Description
技术领域：
本发明涉及油气勘探开发领域中的一种方法，尤其是涉及地震勘探领域中的一种可以提高地震分辨率的方法。
背景技术：
地震记录是震源产生的地震子波传播到地下遇到反射界面反射回地面后被记录的结果。地震垂向分辨率决定于地震子波的主频，地震子波的主频受激发条件和传播条件的影响，地震炸药震源激发时炸药量增加或爆炸点地层疏松地震子波频散，将使得地震子波主频率低。地震子波在传播过程中会发生吸收、散射等衰减，地震子波不断地变形增长，尤其是地震子波在近地表传播时地震子波衰减及频散非常大，近地表每米的衰减量是高速层每米的500--1000多倍。近地表高程不同、地层岩性不同，地震波的衰减则不相同。目前的高分辨率野外采集和静校正、谱白化、子波反褶积、反Q滤波等处理技术对提高地震垂向分辨率有一定作用，但视主频仍只能提高到60Hz左右，不能满足油气勘探开发中识别薄层地层的需要。
发明内容：
为了克服现有的地震资料处理技术中存在的地震波视主频只能被提高到60Hz左右，不能满足油气勘探开发中识别薄层地层的需要的不足，本发明提供一种提高地震分辨率的方法，该种提高地震分辨率的方法具有可使地震视主频达到200Hz以上，提高了地震垂向分辨率，解决了目前地震勘探识别薄层地层难的问题。
本发明构思的出发点是将地面地震接收的地震波恢复到相当于高速层中小药量激发和低速层之下的高速层中接收的地震波，补偿近地表地震波衰减及频散等对地震波的影响，从而实现提高地震垂向分辨率的目的。
本发明的技术方案如下，即该种方法主要包括下述步骤：
(1)用井中微测井获得近地表垂直地震记录xi(t)，确定低速层、高速层的深度和速度以及近地表地震波频谱特征，其中x0(t)为i＝0时的近地表垂直地震记录曲线，其表示反映地面物理特征的地震记录，xn(t)为i＝n时的近地表垂直地震记录曲线，n为某一时刻，该曲线表示低速层之下某一基准面深度处高速层物理特征的地震记录；
(2)用垂直地震剖面处理方法分离掉高速层中xi(t)的虚反射波，用垂直地震剖面走廊叠加处理方法提高高速层处直达波xn(t)的讯噪比，对x0(t)地震记录进行静校正；
(3)建立井中微测井地震波在近地表传播的褶积数学物理方程：x0(t)＝xn(t)*s(t)，或X0(f)＝Xn(f)S(f)，求得近地表反褶积算子：s-1(t)＝xn(t)*x0 -1(t)，或S-1(f)＝Xn(f)X0 -1(f)，X0(f)为x0(t)的傅里叶变换，Xn(f)为xn(t)的傅里叶变换，s(t)为近地表褶积算子，S(f)是s(t)的傅里叶变换；
(4)用该近地表反褶积算子和地面地震记录，建立井中微测井周围地面地震记录的反褶积数学物理方程，求得高分辨率地震记录：w(t)＝g(t)*s-1(t)，或W(f)＝G(f)S-1(f)，式中g(t)为地面地震记录，G(f)是g(t)的傅里叶变换，w(t)为近地表反褶积地震波衰减的补偿后的结果，W(f)是w(t)的傅里叶变换；
(5)对求得的高分辨率地震记录进行带通滤波及地质解释。
在上述步骤(1)中的用井中微测井获得近地表垂直地震记录，可以是利用双井微测井获得近地表垂直地震记录，也可以是利用单井微测井获得近地表垂直地震记录，其中表示反映地面物理特征的地震记录x0(t)也可用常规地震勘探中的初至波代替。
在上述步骤(1)中的双井井中微测井获得一口近地表垂直地震记录-xi(t)(图1)的参数是，两井间隔4m，当潜水面深6m左右时，激发井深34m，激发点深度0.5-34m，激发点间隔1m，共33炮，用雷管做激发源，接收井深34m，接收点深度都是34m(如果潜水面深深度大，激发井、接收井深度要相应增大)，记录时间采样间隔0.25ms。0.5m激发的记录称为x0(t)，10.5m激发的记录称为xn(t)。其xi(t)的频谱特征是，x0(t)主能量频率范围要小(一般在10-100Hz)，x10(t)主能量频率范围要大(一般在30-1400Hz)。
此外，上述步骤(1)中的用井中微测井获得近地表垂直地震记录，可以是指在不同激发点采用相同炸药量，也可以是指在相同激发点采用不同炸药量。
在上述步骤(2)中的直达波xn(t)是指高速层中讯噪比高的某一深度的记录，其中的用垂直地震剖面走廊叠加处理方法提高直达波xn(t)的讯噪比，是指用高速层的速度将...xn-2(t)、xn-1(t)、xn+1(t)、xn+2(t)...静校正到与xn(t)地震记录时间相同，然后将...xn-2(t)、xn-1(t)、xn(t)、xn+1(t)、xn+2(t)...叠加提高直达波xn(t)的讯噪比。在本步中对井中地震记录进行静校正是指将x0(t)与xn(t)之间的初至时间差去掉。例如x0(t)与xn(t)之间的初至时间相差20ms，则x0(t)＝x0(t-20)。
在上述步骤(3)中的X0(f)为x0(t)的傅里叶变换，Xn(f)为xn(t)的傅里叶变换是指x0(t)、xn(t)傅里叶变换前根据采样定理对x0(t)、xn(t)时间重采样，使其采样间隔与地面地震一致。例如1ms，这时用x0(t)、xn(t)的前70个采样点。
在上述步骤(4)中的井中微测井周围是几百米到几十公里以上的范围，地面高程或岩性变化大时范围要小，地面高程或岩性变化小时范围可以很大。井中微测井与井中微测井之间的近地表反褶积算子可以通过插值获得。
此外，在步骤(4)中的g(t)地面地震记录即可以是陆上地震勘探的地震记录，也可以是海上地震勘探的地震记录；所谓地面地震记录是指地面地震检波点地震记录，或检波点地震记录静校正后的结果，它既可以是指地面地震水平叠加后的地震剖面记录，也可以是指地面地震偏移后的地震剖面记录。应用该一种提高地震分辨率的方法处理后，进行常规动校正、叠加、偏移等处理。
在上述步骤(5)中的地质解释是指油气勘探开发中构造解释、层序地层学研究、储层预测、地震油气检测等。
本发明具有如下有益效果：由于该方法对地震波在近地表的巨大衰减及频散能进行有效的补偿，可使地震子波的延续时间大大地缩短，地震视主频可达200Hz以上，使地震垂向分辨大大地提高，可解决目前地震勘探识别薄层地层难的问题，对油气勘探开发中构造研究、层序地层学研究、储层预测、地震油气检测等都将有重大的意义。
附图说明：
附图1是应用本发明所获得的近地表垂直地震记录图表；
附图2是应用本发明获得的地震偏移剖面图表；
附图3是应用现有技术所获得的地震偏移剖面图表。
具体实施方式：
通过上文对本发明内容所做的描述及下面实施例的进一步说明，本领域的技术人员可以实现本发明的目的。然而，该实施例只是本发明的一部分，不能作为限制本发明的范围。
以下进行的提高地震分辨率的方法实验，其实施的目的是为了证明采用本发明的原理得到的地震剖面的地震垂向分辨率比常规地震剖面有很大幅度的提高。
根据本发明所述方法的步骤(1)，用双井井中微测井获得S地区一口近地表垂直地震记录-xi(t)，所获结果如图1所示。两井间隔4m，激发井深34m，激发点深度0.5-34m，激发点间隔1m，共33炮，用雷管做激发源，接收井深34m，接收点深度都是34m，记录时间采样间隔0.25ms。0.5m激发的记录称为x0(t)，10.5m激发的记录称为x10(t)。从测量结果得知该井区低速层深0.5--6m、低速层速度深度360m/s，高速层深度6--33m以上、高速层速度1700m/s，如图1所示。从测量结果的频谱分析得知x0(t)主能量范围在10-200Hz，x10(t)主能量范围在30-1400Hz。
根据本发明中所述的方法的步骤(2)，用垂直地震剖面处理方法分离掉xi(t)中的虚反射波。
根据本发明中所述的方法的步骤(2)，用垂直地震剖面走廊叠加处理方法，将x8(t)、x9(t)、x11(t)、x12(t)校正到与x10(t)时间相同，5道叠加提高10米井深处直达波x10(t)的讯噪比。将x0(t)静校正到与x10(t)时间相同，x0(t)＝x0(t-20)。
根据本发明中所述的方法的步骤(3)，建立井中微测井地震波在近地表传播的褶积数学物理方程X0(f)＝X10(f)S(f)，求得近地表反褶积算子S-1(f)＝X10(f)X0 -1(f)，(X0(f)、X10(f)傅里叶变换前x0(t)、x10(t)时间重采样，采样间隔1ms，用70个采样点)。
根据本发明中所述的方法的步骤(4)，用该近地表反褶积算子和地面地震记录，建立井中微测井周围SX线地震测线的偏移剖面记录的反褶积数学物理方程，求得SX线地震测线偏移剖面的高分辨率地震记录W(f)＝G(f)S-1(f)。G(f)是SX线偏移剖面g(t)的傅里叶变，g(t)的时间采样间隔1ms。对W(f)反傅里叶变换获得近地表反褶积地震波衰减及频散补偿后的结果w(t)。对w(t)进行带通滤波可获得反映不同地质特征的结果。
应用该方法后对地震波在近地表的巨大衰减及频散等进行了有效的补偿，使地震子波的延续时间大大地缩短，应用该方法获得的地震剖面w(t)地震视主频达240Hz，如图2中所示，而原SX地震剖面g(t)的地震视主频如图3中所示仪有55Hz，图2中所示资料与已知探井资料吻合较好，因此该方法使地震垂向分辨率大大地提高，解决了目前地震勘探识别薄层地层难的问题，在用该方法处理中剖面上断层、折皱等构造特征清楚，上超、前积、河道等层序地层学现象明显，对地震储层预测、地震油气检测等都有重大的意义。
需要说明的是目前地面地震时间采样间隔只有1ms，根据奈奎斯特采样定理，能记录的地震频宽最大是500Hz，本实施例获得视主频达240Hz的地震剖面效果是非常好的。要进一步提高地震分辨率则需要将地面地震时间采样间隔提高到0.5ms、0.25ms。
Claims (1)
1.一种提高地震分辨率的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
(1)用井中微测井获得近地表垂直地震记录xi(t)，确定低速层、高速层的深度和速度以及近地表地震波频谱特征，其中x0(t)为i＝0时的近地表垂直地震记录曲线，其表示反映地面物理特征的地震记录，xn(t)为i＝n时的近地表垂直地震记录曲线，n为某一时刻，该曲线表示低速层之下某一基准面深度处高速层物理特征的地震记录；
(2)用垂直地震剖面处理方法分离掉高速层中xi(t)的虚反射波，用垂直地震剖面走廊叠加处理方法提高高速层处直达波Xn(t)的讯噪比，对X0(t)地震记录进行静校正；
(3)建立井中微测井地震波在近地表传播的褶积数学物理方程，即x0(t)＝xn(t)*s(t)，或X0(f)＝Xn(f)S(f)，求得近地表反褶积算子：s-1(t)＝xn(t)*x0 -1(t)，或S-1(f)＝Xn(f)X0 -1(f)，其中X0(f)为x0(t)的傅里叶变换，Xn(f)为xn(t)的傅里叶变换，s(t)为近地表褶积算子，S(f)是s(t)的傅里叶变换；
(4)用该近地表反褶积算子和地面地震记录，建立井中微测井周围地面地震记录的反褶积数学物理方程，求得高分辨率地震记录，即w(t)＝g(t)*s-1(t)，或W(f)＝G(f)S-1(f)，式中g(t)为地面地震记录，G(f)是g(t)的傅里叶变换，w(t)为近地表反褶积地震波衰减的补偿后的结果，W(f)是w(t)的傅里叶变换；
(5)对求得的高分辨率地震记录进行带通滤波及地质解释；
步骤(1)中的用井中微测井获得近地表垂直地震记录，可以是利用双井微测井获得近地表垂直地震记录，也可以是利用单井微测井获得近地表垂直地震记录，其中表示反映地面物理特征的地震记录x0(t)也可用常规地震勘探中的初至波代替；
步骤(1)中的双井井中微测井获得一口近地表垂直地震记录-xi(t)的参数是，两井间隔4m，当潜水面深6m左右时，激发井深34m，激发点深度0.5-34m，激发点间隔1m，用雷管做激发源，接收井深34m，接收点深度都是34m，如果潜水面深深度大，激发井、接收井深度要相应增大，记录时间采样间隔0.25ms，0.5m激发的记录称为x0(t)，10.5m激发的记录称为xn(t)，其xi(t)的频谱特征是，x0(t)主能量频率范围一般在10-100Hz，x10(t)主能量频率范围一般在30-1400Hz；
步骤(1)中的用井中微测井获得近地表垂直地震记录，可以是指在不同激发点采用相同炸药量，也可以是指在相同激发点采用不同炸药量；
步骤(2)中的直达波xn(t)是指高速层中讯噪比高的某一深度的记录，其中的用垂直地震剖面走廊叠加处理方法提高直达波xn(t)的讯噪比，是指用高速层的速度将…xn-2(t)、xn-1(t)、xn+1(t)、xn+2(t)…静校正到与xn(t)地震记录时间相同，然后将…xn-2(t)、xn-1(t)、xn(t)、xn+1(t)、xn+2(t)…叠加提高直达波xn(t)的讯噪比，在本步中对井中地震记录进行静校正是指将x0(t)与xn(t)之间的初至时间差去掉，例如x0(t)与xn(t)之间的初至时间相差20ms，则x0(t)＝x0(t-20)；
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