CN101285892A - 宽频地震勘探方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够提高勘探的分辨能力的宽频地震勘探方法，包括以下步骤：在每个地震记录道布置单只检波器；利用布置在每个地震记录道上的所述单只检波器对人工震源所产生的地震反射波进行宽频采集；对由每个地震记录道的单只检波器宽频采集的多个地震反射波分别进行频谱均衡处理，然后进行水平叠加，以便得到各频率成分能量均衡的宽频带地震反射波；最后，用所述宽频带地震反射波显示的地震剖面与地质层位进行标定。本发明可以在查明油气田、煤田宏观地质构造的同时，查明薄地层(1－3米厚)的展布和小断层(1－3米落差)的具体状况。为油气田和煤田的勘探开发，提供了更为详尽的地震地质资料。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油、煤炭、建筑工程等地质勘探方法，特别是一种最常用的物理勘探法即宽频地震勘探方法。
背景技术
勘察石油及天然气田和煤田地质构造的最重要的物理勘探方法即地震勘探，它的技术方法从建国初期一直到20世纪90年代，主要都从国外引进。1992年初，中国石油天然气总公司在国内自主立项开发的“高分辨率地震勘探试验研究”取得了重要成果，曾获1997年国家科技进步二等奖。此后，在2002-2007年间，该项技术的发明人(河南油田退休职工)与北京华昌新业物探技术服务有限公司合作，从地震勘探的三大环节原始资料采集、原始资料处理、资料解释方法等方面潜心研究，取得更为重要的进展。使原始资料2.5秒以上时的有效频宽由常规地震的10--50HZ，增宽到10-150HZ，经宽频数据处理后的成果资料频宽达10-360Hz，视主频高达280-300Hz。
常规的地震勘探技术很难探明较小的地质体，比如1-3米落差的小断层。其主要原因是：
1、常规地震勘探，道(每炮接收120-2000道)记录采用12-36个检波器组合，人为地大力削减了反射波的高频成分，所接收到的反射几乎成了15-20HZ的简谐波。
2、采用是动圈式速度型检波器采集地震反射波，无法克服大地对反射波高频成分的严重吸收作用。
3、在常规数据处理中，将90HZ以上的反映细微地质体的信号全部认为是干扰波，予以彻底的切除。
4、常规地震勘探测线剖面或三维数据体，只有一个频段显示，如10-45HZ的频段显示，在2.5秒以上时，反射波只有20--40HZ，只能分辨60--40米厚的地层。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高勘探的分辨能力的宽频地震勘探方法，以便在查明油气田、煤田宏观地质构造的同时能查明薄地层(1-3米厚)的展布和小断层(1-3米落差)的具体状况。为油气田和煤田的勘探开发，提供了更为详尽的地震地质资料。
本发明的上述目的是这样实现的，一种宽频地震勘探方法，包括以下步骤：
1)在每个地震记录道布置单只检波器；
2)利用布置在每个地震记录道上的所述单只检波器对人工震源所产生的地震反射波进行宽频采集；
3)对由每个地震记录道的单只检波器宽频采集的多个地震反射波分别进行频谱均衡处理，然后进行水平叠加，以便得到各频率成分能量进一步均衡的宽频带地震反射波；
4)用所述宽频带地震反射波显示的地震剖面与地质层位进行标定。
其中，用所述宽频带地震反射波显示的地震剖面与地质层位进行标定的步骤包括：
4-1)将所述宽频带地震反射波分成具有相同低频截止频率的从窄频段到宽频段的多频段的地震反射波；该地震反射波显示地震剖面；
4-2)利用从所述窄频段到宽频段的逐步标定法，将各频段显示的地震剖面与地质层位进行标定。
其中，所述步骤4-2)包括：
4-2-1)用所述多个频段中最窄频段的地震反射波所显示的地震剖面与大套地质层位进行标定，控制较厚地层或较大地质体的展布；
4-2-2)然后，逐次用所述多个频段中从窄到宽的其它频段的地震反射波所显示的地震剖面与所述大套地质层位中的各较薄地质层位进行标定，直至得到较薄地层和细小地质体的展布。
其中，单只检波器是输出能量随地震反射波频率增加而提高的加速度检波器。
其中，加速度检波器是每倍频程输出能量增加6db的地震反射波检波器。
其中，步骤2)中的宽频采集包括：
利用所述加速度检波器提高地震反射波的高频成分；和/或
利用地震接收仪器中频谱均衡器均衡地震反射波的所有频率成分能量。该频谱均衡器可以是其陡度为12-18db、低截频值为3-240Hz的低截滤波器。
其中，所述的多个频段包括：10-40Hz频段；10Hz-80Hz的频段；10Hz-120Hz的频段；10Hz-180Hz的频段；10Hz-240Hz的频段；10Hz-300Hz的频段；以及10Hz-360Hz的频段。
其中，所述宽频带地震反射波的高频截止频率等于或大于400Hz。
其中，所述宽频带地震反射波的频带为10Hz至360Hz±10Hz。
其中，所述步骤3)还包括在对多个地震反射波进行水平叠加之后，进行去噪处理。
本发明的技术效果如下：宽频地震采集的原始资料通过拓宽频带和消除高频干扰的宽频处理后，使得反射波有效频宽增加到10-360HZ；这样使得经宽频数据处理的资料，多频段剖面或数据体联合解释成为可能，并且在解释宏观地质结构的同时，还可以解释较薄地层和较为细小的地质体，从而能够查明薄地层(1-3米厚)的展布和小断层(1-3米落差)的具体状况。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的宽频地震勘探方法的流程图；
图2是图1中所示用宽频带地震反射波显示的地震剖面与地质层位进行标定的步骤的流程图；
图3是图2中所示逐步定位法的流程图；
图4是显示本发明的地震反射波宽频采集和现有技术的地震反射波常规采集的频率域比较示意图；
图5是本发明的宽频数据处理和宽频资料解释的示意图；
图6是显示本发明的宽频地震剖面与地质层位进行标定的示意图。
具体实施方式
图1从整体上显示了本发明的宽频地震勘探方法，如图1所示，本发明的宽频地震勘探方法包括以下步骤：
1)在每个地震记录道布置单只检波器；
2)利用布置在每个地震记录道上的所述单只检波器对人工震源所产生的地震反射波进行宽频采集；
3)对由每个地震记录道的单只检波器宽频采集的多个地震反射波分别进行频谱均衡处理，然后进行水平叠加，以便得到各频率成分能量均衡的宽频带地震反射波；
4)用所述宽频带地震反射波显示的地震剖面与地质层位进行标定。
由于利用布置在每个地震记录道上的所述单只检波器采集地震反射波，因此可以消除常规地震勘探的地震记录道采用12-36个检波器组合采集地震反射波所带来的大力削减了反射波的高频成分的缺陷。
同时由于对地震反射波进行宽频采集和频率域能量均衡处理，从而展宽了地震反射波的频带，从而可以展现宽频所代表的薄地层和小断层。
图2显示了上述步骤4)的流程，从图2可以看见，步骤4)的用宽频带地震反射波显示的地震剖面与地质层位进行标定的步骤包括：
4-1)将所述宽频带地震反射波分成具有相同低频截止频率的从窄频段到宽频段的多频段的地震反射波(剖面)；
4-2)利用从所述窄频段到宽频段的逐步标定法，将所述频段显示的地震剖面与地质层位进行标定。
利用从所述窄频段到宽频段的逐步标定法是本发明重要特征之一，利用此特征可以逐步解释地质体存在的细节。
图3显示了上述步骤4-2)的流程，如图所示，该流程包括：
4-2-1)用所述多个频段中最窄频段的地震反射波所显示的地震剖面与大套地质层位进行标定，控制较大的地质体；
4-2-2)然后，逐次用所述多个频段中从窄到宽的其它频段的地震反射波所显示的地震剖面与所述大套地质层位中的各较薄地质层位进行标定，直至得到较细小的地质体。
本发明的单只检波器是输出能量随地震反射波频率增加而提高的加速度检波器，最好是每倍频程输出能量增加6db的地震反射波检波器。
上述步骤2)中的宽频采集包括：利用所述加速度检波器提高地震反射波的高频成分；
由于单只检波器是输出能量随地震反射波频率增加而提高的加速度检波器，因而可以提升高频成分的能量。当然，也可以利用地震接收仪器中的频谱均衡器对加速度检波器采集的地震反射波做进一步频率域能量均衡，以便使地震反射波的所有频率成分能量均匀一致。这样的频谱均衡器最好为陡度为12-18db、低截频值为3-240Hz的低截滤波器。
上述多个频段可以包括：10-40Hz频段；10Hz-80Hz的频段；10Hz-120Hz的频段；10Hz-180Hz的频段；10Hz-240Hz的频段；10Hz-300Hz的频段；以及10Hz-360Hz的频段。但本发明不限于此，本技术领域的技术人员还可以根据需要选取其它频段。
上述宽频带地震反射波的高频截止频率等于或大于400Hz。宽频带地震反射波的视主频为10Hz至360Hz±10Hz。
另外，在对地震反射波进行水平叠加之后，还可以进行去噪处理。
本发明的地震资料宽频采集具有三方面的特点：
1.1单个检波器采集，有效避免了人为地损害反射波的高频成分。
1.2检波器的机电传感器是加速度型的，每倍频程提升6db的能量。有效的补偿反射波在大地中传播时高频成分被吸收的情况。
1.3采集系统中的频谱均衡技术。使宽频带地震信号在进入24位存储单元之前，使高频成分(200hz以上)和低频成分(10hz，它的能量大于前者60db以上。)能量初步均衡。
此三项技术特点能有效的把原始记录2.5秒以上时的反射波主频由常规的15-30HZ，提升到60-120HZ。频宽由10-35HZ提升到10-150HZ(以频谱分析图上振幅值的50％计)。
图4是宽频采集与常规采集原始记录及频谱分析比较图，其中图a显示了本发明的宽频记录频谱，图b显示了常规采集记录频谱。从图4可以看出，本发明明显展宽了地震反射波的频带。
从图4中可以发现，宽频采集的地震反射波的低频、高频成分的能量仍然是不十分均衡的，因此还需要在进行宽频数据处理中进一步均衡。
本发明的宽频数据处理首先最为重要的是把高频成分和低频成分(10-400Hz)的能量差别进一步均衡，另一重要的方法是采用不损害反射波动力学特征的去噪方法来抑制高频噪声(目前的处理方法有多种去噪软件视具体情况选用)。由于以上技术，宽频处理结果使反射波视主频15-300HZ振幅能量均衡，频宽达10-360HZ。同一条测线剖面或三维数据体可以不同频宽显示，如10-40，10-80，10-120，……10-360HZ等，用于多地质目标的联合解释。图5显示了宽频数据处理的情况，其中图中的a对应于10-40hz频段；b对应于10-120hz频段；c对应于10200hz频段；d对应于10-360hz频段。
在进行宽频数据处理后，本发明利用从窄频段到宽频段逐步标定技术，对宽频地震资料进行解释。
首先，采用多频段(如10-40，10-80，10-120，……10-360HZ等)多剖面与钻探地质层位进行层位标定(包括1-2米薄层的标定)。然后首先解释较窄频带的剖面或数据体，确定较厚地层(大套地层)的展布，在其控制下，再解释较宽频带的剖面或数据体，追踪确定较薄地层(1-3米)展布。
更具体地说，宽频采集的原始资料经宽频数据处理之后，高、低频地震波能量进一步均衡，信噪比进一步提高，视觉可以直接识别、对比、追踪240-300HZ的地震反射波，在100m之内有20-30个地震反射波，对于它所代表的地质层位，有难以准确标定之嫌疑。为此发明了宽频地面剖面与钻探地质层位，由窄频段到高频段逐步标定的新技术。即由10-40HZ，10-80HZ，10-120HZ……10-360HZ……10-400HZ等分别与钻探地质层位标定，依据窄频段较低频波及所对应的层位，来控制约束较宽频段的尖脉冲波波动所对应的薄地层解释。
标定确认了低频波(窄频剖面)和高频波(宽频剖面)之后，分别在个剖面或数据体进行对比、追踪、圈定范围等解释工作。低频波反映的是宏观的地质构造。而宽频波反映是较小的地质体和较薄的地层展布。
图6是利用标定进行宽频资料解释的情形，图中1是超声波测井曲线；2是地质录井；3是合成记录；4是不同频宽地震记录剖面。
在图6中，10-40Hz剖面上的T(8、9)和T(10、11)是低频(35Hz)波，能大致反映被包拢在内的更高频波的展布方向。图中10-160Hz剖面上T8、T9，和T10、T11是由10-40Hz剖面上的T(8、9)和T(10、11)分辨而来的。这样的解释方法保证了宽频尖脉冲波的解释不会迷失方向。
因此，此发明在保留常规地震勘探能力的同时，极大地扩展了地震勘探勘察薄地层、小断层的能力。
相对于现有技术，本发明具有以下技术特点：
宽频采集技术极大限度的拓宽了原始资料的有效频宽，较常规方法拓宽了3倍。确切的保护了反射波的动力学特征。为直接检测矿藏的地质形态，提供丰富的原始信息；
宽频处理技术进一步使10-400HZ的地震反射波信息达到能量均衡，有效的剔除了高频干扰，提高了高频端的信噪比，有效频带较常规的提高8-10倍；
宽频资料的解释技术，结合钻探地质资料，解释1-2米的薄地层的空间展布。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种宽频地震勘探方法，包括以下步骤：
1)在每个地震记录道布置单只检波器；
2)利用布置在每个地震记录道上的所述单只检波器对人工震源所产生的地震反射波进行宽频采集；
3)对由每个地震记录道的单只检波器宽频采集的多个地震反射波分别进行频谱均衡处理，然后进行水平叠加，以便得到各频率成分能量进一步均衡的宽频带地震反射波；
4)用所述宽频带地震反射波显示的多频段地震剖面与地质层位进行标定。
2、根据权利要求1所述的宽频地震勘探方法，其中用所述宽频带地震反射波显示的地震剖面与地质层位进行标定的步骤包括：
4-1)将所述宽频带地震反射波分成具有相同低频截止频率的从窄频段到宽频段的多频段的地震反射波；
4-2)利用从所述窄频段到宽频段的逐步标定法，将所述频段显示的地震剖面与地质层位进行标定。
3、根据权利要求2所述的宽频地震勘探方法，其中所述步骤4-2)包括：
4-2-1)用所述多个频段中最窄频段的地震反射波所显示的地震剖面与大套地质层位进行标定，控制较厚地层或较大地质体展布；
4-2-2)然后，逐次用所述多个频段中从窄到宽的其它频段的地震反射波所显示的地震剖面与所述大套地质层位中的各较薄地质层位进行标定，直至得到较薄地层和较小地质体的展布。
4、根据权利要求1所述的宽频地震勘探方法，其中单只检波器是输出能量随地震反射波频率增加而提高的加速度检波器。
5、根据权利要求4所述的宽频地震勘探方法，其中加速度检波器是每倍频程输出能量增加6db的地震反射波检波器。
6、根据权利要求4或5所述的宽频地震勘探方法，其中步骤2)中的宽频采集包括：
利用所述加速度检波器提高地震反射波的高频成分；和/或
利用地震接收仪器中的频谱均衡器均衡地震反射波的所有频率成分能量。
7、根据权利要求6所述的宽频地震勘探方法，其中所述地震接收仪器中的频谱均衡器为低截滤波器，其陡度为12-18db，其低截频值为3-240Hz。
8、根据权利要求1-3任一项所述的宽频地震勘探方法，其中所述的多个频段包括：10Hz-80Hz的频段；10Hz-120Hz的频段；10Hz-180Hz的频段；10Hz-240Hz的频段；10Hz-300Hz的频段；以及10Hz-360Hz的频段。
9、根据权利要求1-3任一项所述的宽频地震勘探方法，其中所述宽频带地震反射波的高频截止频率等于或大于400Hz；以及所述宽频带地震反射波的频带为10Hz至360Hz±10Hz。
10、根据权利要求1所述的宽频地震勘探方法，其中所述步骤3)还包括在对多个地震反射波进行水平叠加之后，进行去噪处理。
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| CN117687094A (zh) * | 2023-11-14 | 2024-03-12 | 中国地震局地球物理研究所 | 一种估计情景地震高概率宽频带地震动的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101285892B (zh) | 2010-12-08 |
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