频散曲线地震勘探论文范文

1地震勘探面波的频散特征

在垂向非均匀介质中，瑞雷波的同一频率分量可以不同的速度传播，呈现多模式现象，速度最低的模式为基阶模式，其它模式为高阶模式。地震面波集中在5～20Hz频带范围内，大部分能量都集中于基阶模式，频散曲线高频分量表征低降速带的浅层结构信息，低频部分表征低降速带的深层结构信息。

2地震面波反演表层结构流程

巨厚戈壁区利用地震面波反演表层结构时，首先需要结合测量资料及数字地质露头资料，分析地震采集测线的地表类型和岩性特征，预测测线是否适合采用地震面波反演表层结构；然后分析单炮的面波属性，包括能量、频谱、信噪比特征，分析面波的发育程度及展布特征。根据面波的属性特征，使用面波提取程序或处理系统，选取合适的参数，提取面波信号，保证面波的完整性；利用提取的面波信号，选取适当的频散计算方法，对面波信号进行频散分析，建立地震面波的f-v频散曲线；根据频散曲线的展布特征，采用自适应迭代的加权阻尼最小二乘法[2]，对其进行解释，得到近地表地层的厚度、速度值；分析解释结果是否合理，如果不合理，重新建立频散曲线，如果合理，利用频散解释结果反演巨厚戈壁区近地表的表层结构。

3地震单炮面波信息的提取

传统的地震数据处理技术，普遍将面波作为强干扰进行压制滤除，处理的原则是在尽量保证反射波面貌的前提下压制面波，常用的方法有F-K法、拉东变换法等。利用地震面波反演表层结构时，需要尽可能保证面波的完整性，可用小波包变换与F-K变换相结合的方法提取面波信号[3]。在图4a中，巨厚戈壁区地震单炮的面波与反射波、折射波等信号叠加在一起，提取面波信号后，对面波进行频谱分析，频带为3~20Hz，主频为12Hz。根据面波的能量、频谱、信噪比特征，对面波进行选择性切除，选取适合进行频散分析的面波区域，如图4b所示。

4地震面波反演表层结构参数

4.1地震面波频散计算方法面波频散有三种常用的计算方法：F-K法、拉东变换法和MASW法。（1）F-K法将时域信号变换到频率波数域，面波各模式传播速度存在差异，时间域中叠加在一起的信号被分离开，进而提取频散曲线。（2）拉东变换法把时间-空间域中的面波记录进行拉东变换，面波的相速度分量被分离开，对时间截距变量进行Fourier变换，在f-p域获取每个相速度对应的频率值，最后，求取面波频散曲线。（3）MASW法将波场不同偏移距的同相位叠加，极大值点连线对应面波的频散曲线。三种计算方法的优缺点分析：F-K法计算简单，F-K域面波能量集中，但在进行石油地震面波频散计算时，需要空间插值，人为因素较为突出；拉东变换法理论上对地震信号进行拉东变换后，每一个同相轴的面波能量聚焦到一个点，但在实际资料处理中，面波结构比较复杂，能量变换成带弧度的轴，实用性不强；MASW法综合了上述两种方法的优点，计算后面波能量聚焦较好，不同频率分量的面波较好地分离，但是计算方法较为复杂。对图4b的面波信号采用MASW法进行频散计算，如图6示，不同频率分量的面波被有效地分离开，速度随频率的变化特征即频散特征突出。面波主要分量分布在3~20Hz，与面波频谱分析结果相吻合。面波能量集中于基阶模式，高阶模式的面波分量能量较弱而且分散。图5中面波频散谱能量极大值点的连线为频散曲线，如图6所示。频散曲线的形态表征岩性变化趋势，曲线的拐点表征岩性波阻抗界面，两个相邻拐点之间的横向距离表征一层岩层的厚度。

4.2地震面波频散曲线的解释频散曲线提取后，利用权重自适应迭代阻尼最小二乘法，对频散曲线进行解释，得到每一层的厚度和横波速度，如表1所示。根据横波与纵波的转换关系，计算出每层的纵波速度。反演表层结构的参数包括低降速层的厚度、低降速层的速度以及高速层的速度。根据地质调查分析，该区纵波速度2000m/s以上的地层为高速层。将纵波速度在2000m/s以下的N层地层厚度相加，即为低降速层的厚度H=H1+H2+…+HN，其中，HN为第N层地层的厚度。低降速层的速度V=H/(H1/V1+H2/V2+…+HN/VN)，其中VN第N层地层的纵波速度。在图4a所示单炮激发点位置进行超深微测井调查，采用井中激发地面接收的采集方式，钻井深度130m，12道单只检波器接收，激发间距为：井深1~10m时，激发间距为1m，井深10~90m时，激发间距为4m，井深90~130m时，激发间距为2m。解释结果为：低降速层的总厚度H=104.6m，低降速层的平均速度V=1206m/s，高速层的速度为2328m/s。频散曲线反演后，将反演结果与微测井解释成果进行对比分析，计算出低降速层厚度、平均速度、高速层速度的误差值及误差百分比如表2所示。

5反演表层结构

选取塔里木盆地库车山前带一条二维地震勘探测线，地表类型为戈壁砾石堆积，测线长度为4560m，地表海拔相对高差42m，炮点距120m，接收点距10m，共采集单炮39炮。对每一炮地震数据进行面波频散分析计算，得到每个炮点位置的表层结构参数，利用所有炮点的表层结构参数，反演整条测线的表层结构，如图7所示。

6结论

针对巨厚戈壁区表层结构反演难题，提出了利用油气地震勘探资料的面波信号反演表层结构的方法，对塔里木盆地山前构造带巨厚戈壁区的地震单炮面波进行提取并频散计算，解释出用于反演表层结构的参数值，反演结果与超深微测井解释成果相吻合。在巨厚戈壁区进行地震勘探时，可以采用面波反演与层析反演相结合的方法建立表层结构，避免打超深微测井增加的巨额成本，又可以约束单一层析反演方法的多解问题，提高静校正计算精度，具有较好的应用前景。

作者：张向权陈学强吕景峰周小伟单位：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司