CN109521463B - 确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法及系统，确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法包括：获取岩石的岩石微相；获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数；基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能；建立所述弹性应变能与所述岩石微相的关系。确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法能够为在近地表火成岩发育的复杂地区的地震采集施工设计中优选最佳激发岩性，获得理想的地震资料，具有物理基础和量化指标，明显提高地震资料品质，同时可节省野外试验的成本，简单方便，易于推广。

Description

确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法及系统
技术领域
本发明属于岩石物理与地震勘探采集技术设计方法研究领域，更具体地，涉及一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法及系统。
背景技术
在地震勘探中，获得优良品质的地震资料是非常重要的，是地震勘探成功的基础。随着勘探开发程度的不断提高，勘探地质目标越来越复杂，表层的地震地质条件越来越差，导致地震资料品质不尽人如意。地震采集采用炸药作为勘探的激发方式时，除了炸药本身(如药量)的因素外，激发岩性和位置是非常重要的因素。
众所周知，表层岩性和结构对地震波的激发起着重要作用，地震单炮记录品质的好差与岩性密切相关。在不同的岩性中激发，单炮记录品质差异很大。然后，即使在相同的岩性中激发，由于含水性的不同等因素差异，单炮记录也有所不同。一般而言，硬度高、密度大、速度高的介质是最好的激发岩性。目前，地震采集的激发参数选择主要依靠单点激发效果常规分析来确定。在激发位置(井深)的方法，一般采用在表层结构充分调查的基础上，对工区按表层条件和特性分区分带，然后，逐个选择炮点位置并设计其井深。以上这些原则，对于复杂地表结构，尤其近地表火成岩发育地区，难以获得，缺乏理论依据。成本高。
在地震采集设计中急需一种具有明确物理含义的物理量和量化标准。
因此有必要研发一种根据岩石微相和岩石弹性应变能来确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法及系统。
发明内容
本发明提出了一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法及系统，确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法能够根据岩石微相和岩石弹性应变能来确定地震激发最佳岩性，为在近地表火成岩发育的复杂地区的地震采集施工设计中优选最佳激发岩性，获得理想的地震资料。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面提供了一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法，所述确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法包括：
获取岩石的岩石微相；
获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数；
基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能；
建立所述弹性应变能与所述岩石微相的关系。
根据本发明的另一方面提供了一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的系统，所述确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
获取岩石的岩石微相；
获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数；
基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能；
建立所述弹性应变能与所述岩石微相的关系。
本发明的有益效果在于：利用岩石本身的弹性应变能特性，优选最佳地震激发岩性，具有物理基础和量化指标，明显提高地震资料品质，同时可节省野外试验的成本，简单方便，易于推广。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明一个实施方式的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法流程图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的XW地区近地表岩性结构剖面图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的XW近地表火成岩的岩性-弹性应变能-岩相柱状图。
图5a示出了根据本发明的一个实施例的溢流相火成岩中部岩性激发的单炮记录示意图。
图5b示出了根据本发明的一个实施例的胶泥岩性激发的单炮记录示意图。
图5c示出了根据本发明的一个实施例的溢流相火成岩下部岩性激发的单炮记录示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施方式1
图1示出了根据本发明一个实施方式的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法流程图。如图1所示，在该实施方式中，根据本发明的一方面提供了一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法，包括：
获取岩石的岩石微相；
获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数；
基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能；
建立所述弹性应变能与所述岩石微相的关系。
该确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法能够根据岩石微相和岩石弹性应变能来确定地震激发最佳岩性，为在近地表火成岩发育的复杂地区的地震采集施工设计中优选最佳激发岩性，获得理想的地震资料。
下面详细说明根据本发明的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法的具体步骤。
在一个示例中，获取岩石的岩石微相。
在一个示例中，获取岩石的岩石微相包括：在近地表采集的岩石样本进行地质岩相鉴定，观察和分析岩石的物相和显微结构，确定岩石微相。
在一个示例中，获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数。
在一个示例中，获取岩石的最大应变参数包括：对近地表岩心样品加工成圆柱体样品，进行静力学测试，获得弹性模量和全应力应变曲线，确定岩石的最大应变参数。
在一个示例中，基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能。
在一个示例中，获取岩石的弹性应变能具体公式为：
Figure BDA0001413850540000051
其中，E为弹性模量，ε为岩石破裂前的最大应变，W为弹性应变能。
具体地，地震波激发传递过程是炸药爆炸产生的能量，在爆炸空腔中爆炸能快速衰减，少部分传递到地层中产生质点振动能量。由于地层岩石本身的性能不同，不同岩石/岩性在外力作用下可接收或者传递能量的能力也不同。这种能力我们称之为岩石的弹性应变能。
在一个示例中，还包括：基于所述弹性应变能与所述岩石微相的关系，通过最大弹性应变能准则，确定最佳激发岩性。
具体地，按照最大弹性应变能准则，确定最佳激发岩性。弹性应变能越大，表示岩石可以传递质点振动能量的能力越强，产生的地震信号越强，该处的地震激发岩性最佳。比如近地表火成岩溢流相，中部亚相的W大于 1，上部亚相、下部亚相的W都小于1，表明火成岩溢流相中部亚相为最佳地震激发岩性，只要在该亚相进行激发，可以获得好的地震资料。
实施方式2
在该实施方式中，根据本发明的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的系统，包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
获取岩石的岩石微相；
获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数；
基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能；
建立所述弹性应变能与所述岩石微相的关系。
在一个示例中，获取岩石的弹性应变能具体公式为：
Figure BDA0001413850540000061
其中，E为弹性模量，ε为岩石破裂前的最大应变，W为弹性应变能。
在一个示例中，获取岩石的岩石微相包括：在近地表采集的岩石样本进行地质岩相鉴定，观察和分析岩石的物相和显微结构，确定岩石微相。
在一个示例中，获取岩石的最大应变参数包括：对近地表岩心样品加工成圆柱体样品，进行静力学测试，获得弹性模量和全应力应变曲线，确定岩石的最大应变参数。
在一个示例中，还包括：基于所述弹性应变能与所述岩石微相的关系，通过最大弹性应变能准则，确定最佳激发岩性。
实施例
图2示出了根据本发明的一个实施例的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法流程图。图3示出了根据本发明的一个实施例的XW地区近地表岩性结构剖面图。图4示出了根据本发明的一个实施例的XW近地表火成岩的岩性-弹性应变能-岩相柱状图。图5a示出了根据本发明的一个实施例的溢流相火成岩中部岩性激发的单炮记录示意图。图5b示出了根据本发明的一个实施例的胶泥岩性激发的单炮记录示意图。图5c示出了根据本发明的一个实施例的溢流相火成岩下部岩性激发的单炮记录示意图。
如图2-图5c所示，以XW地区为例，XW地区在近地表火成岩发育，发育有多期火山运动。在10KM的测线在多个点位、每个点位钻取50米的岩心样品，进行火成岩岩相分析，观察岩石孔隙结构、薄片分析，物性分析。该火山岩岩性为玄武岩，属溢流相，结合岩石组构可划分上部亚相、中部亚相和下部亚相，并建立表层结构剖面(图3)。对样品进行岩石力学特征和全应力应变曲线测试，获取样品的弹性模量和最大应变参数，最后确定弹性应变能，结合取心岩性柱状描述，绘制岩性-弹性应变能-岩相柱状图(图4)。溢流相火成岩中部亚相弹性应变能最大(大于1)，为地震激发的最佳岩性，比在胶泥和溢流相火成岩下部和上部激发的实际地震资料(图5) 品质好。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取岩石的岩石微相；
获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数；
基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能；
建立所述弹性应变能与所述岩石微相的关系；
获取岩石的弹性应变能具体公式为：
Figure FDA0002446187000000011
其中，E为弹性模量，ε为岩石破裂前的最大应变，W为弹性应变能；
基于所述弹性应变能与所述岩石微相的关系，通过最大弹性应变能准则，确定最佳激发岩性。
2.根据权利要求1所述的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法，其特征在于，获取岩石的岩石微相包括：在近地表采集的岩石样本进行地质岩相鉴定，观察和分析岩石的物相和显微结构，确定岩石微相。
3.根据权利要求2所述的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的方法，其特征在于，获取岩石的最大应变参数包括：对近地表岩心样品加工成圆柱体样品，进行静力学测试，获得弹性模量和全应力应变曲线，确定岩石的最大应变参数。
4.一种确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的系统，其特征在于，所述系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
获取岩石的岩石微相；
获取岩石的弹性模量及全应力应变曲线，进而获取岩石的最大应变参数；
基于所述弹性模量及所述最大应变参数，获取岩石的弹性应变能；
建立所述弹性应变能与所述岩石微相的关系；获取岩石的弹性应变能具体公式为：
Figure FDA0002446187000000021
其中，E为弹性模量，ε为岩石破裂前的最大应变，W为弹性应变能；
基于所述弹性应变能与所述岩石微相的关系，通过最大弹性应变能准则，确定最佳激发岩性。
5.根据权利要求4所述的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的系统，其特征在于，获取岩石的岩石微相包括：在近地表采集的岩石样本进行地质岩相鉴定，观察和分析岩石的物相和显微结构，确定岩石微相。
6.根据权利要求5所述的确定火成岩近地表最佳地震激发岩性的系统，其特征在于，获取岩石的最大应变参数包括：对近地表岩心样品加工成圆柱体样品，进行静力学测试，获得弹性模量和全应力应变曲线，确定岩石的最大应变参数。
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