利用双井微测井资料估算近地表Q值

初至记录的样点少, 导致峰值频率很高。本文在频 谱分析过程中使用了离散傅里叶变换, 采用先计算 质心频率, 再转换为峰值频率的办法[ 7] , 保证了峰值 频率的稳定。图 5 为采用大庆油田长垣 B2X 工区 11 口双井微测井数据估算的近地表等效 Q 值的平 面图, Q 值趋势与表层地质调查结果吻合。
图 1 双井微测井施工示意图
在图 1 中, 选择相邻两炮 i 和 j , 假设第 j 炮所
在深度界面以上地层的品质因子为 Q 2, 以下地层的
品质因子为 Q1。对于每一炮, 选取一道质量好的地
面接收道和井底接收道, 这样便得到四道地震初至
记录。设 f 1 和 f 3 是井底检波器记录地震初至信号
的峰值频率, f 2 和 f 4 是地面检波器记录地 震初至
* 黑龙江省大庆市大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 163712。Em ail: dqyu cy@ 163. com 本文于 2010 年 4 月 7 日收到, 最终修改稿于同年 11 月 25 日收到。
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石油地球物理勘探
201Байду номын сангаас 年
深度间隔( 一般情况下深层间隔为 1m, 浅层间隔为 0. 5m) 用雷管在井中激发, 一直移到井口( 图 1) 。由于 采用井底和地面两种检波器接收, 因此对一些解释参 数( 如速度、潜水面深度) 可以互相印证。通过双井微 测井可以比较准确地了解测试点潜水面深度、近地表 速度结构, 从而优化激发点的最佳位置, 还可以定性 分析地震波在近地表的吸收衰减情况。
考虑到炮点与检波器深度相近时, 地震射线与 检波器的夹角增大, 垂直埋设的检波器接收到的地 震振幅是减小的, 此时为真振幅在垂直方向上的投 影, 但接收的振动特性不变( 峰值频率不变) , 因此使 用峰值频率变化法计算 Q 值不受射线非垂 直入射 的影响, 也不受球面扩散振幅衰减的影响。峰值频 率的精度直接影响了表层Q值的精度, 由于微测井
现有的地震数据处理系统通过地表一致性振幅 补偿和地表一致性反褶积, 用以补偿近地表吸收造成 的振幅衰减和频率降低, 但是校正的理论方法是定性 的, 难以在时间、频率和空间三个域内有效地消除近 地表影响[ 3] 。同时这两种补偿方法将近地表吸收和 衰减引起的振幅和波形变化分开考虑, 尤其是忽略了 表层吸收造成的相位影响, 会降低地震分辩率。
信号的峰值频率。由峰值频谱频移法估算 Q 值公
式[ 6] 可得
Q1 =
t1 f
1f
2 m2
2(
f
2 m2
-
f
2 1
)
( 1)
Q2 =
t2 f
2f
2 m2
2(
f
2 m2
-
f
2 2
)
( 2)
式中: t 1, t 2 分别为第 j 炮震源子波到达井底检波器
和地面检波器的旅行时; f m2 为第 j 炮震源 子波的
4 利用近地表 Q 值做反 Q 滤波
将上述方法求得的近地表等效 Q 值用于反 Q 滤波处 理, 在 频 率 域 通 过 波 场 延 拓 实现 反 Q 滤 波[ 7 ] 。反 Q 滤波因子的频率响应是全通的, 没有高 截频的副作用, 而且高频稳定, 相位补偿合理, 运算 效率高。图 6 为大庆长垣 F 区反 Q 滤波前、后的单 炮记录, 由图中可见: 在反 Q 滤波前, 由于近地表对 地震波能量的吸收衰减, 造成不同道间振幅和频率 的变化, 第 141~ 171 道 振幅明 显减弱, 频率 降低 ( 图 6a) ; 经反 Q 滤波, 波组特征的相对关系保持很 好, 噪声也没有明显增加, 波形横向一致性、相位一 致性均得到改善( 图 6b) 。图 7 为反 Q 滤波前、后振 幅谱, 由图中可见, 反 Q 滤波后地震信号频带拓宽, 主频提高, 表明经过地震波能量的补偿, 提高了地震 资料分辨率。
式( 5) , 便可计算出两个界面之间的层间 Q 值。在
近地表地震波能量的衰减补偿中, 主要应用高速层
顶界面以上等效 Q 值; 在野外采集施工井深设计以
及利用多个微测井资料进行近地表 Q 值横向插值
则要使用层间 Q 值。
由于初至测量误 差和初至波波形可能受到污
染, 引起峰值频率测量误差, 会导致 个别点 Q 值估 算出现偏差, 因此需要利用中值滤波方法剔除有明 显偏差的分层 Q 值和等效 Q 值, 从而获得该微测井 点的近地表 Q 值。
2011 年 2 月
处理技术
第 46 卷 第 1 期
文章编号: 1000- 7210( 2011) 01- 0089- 92
利用双井微测井资料估算近地表 Q 值
于承业* 周志才
( 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江大庆 163712; 大庆油田有限责任公司钻探工程公司地球物理勘探一公司, 黑龙江大庆 163357)
品质因子 Q 本身 反映了地表层的岩石物理特 性, 用反 Q 滤波可以在时间、频率和空间三个域内 有效地消除近地表影响, 尤其是对地震信号相位的 影响, 但表层 Q 值的求取一直是研究难点。Nizare 等利用折射波和反射波的振幅和频率变化, 基于表 层模型反演的方法, 估算近地表 Q 值[ 4] 。裴江云等 利用面波衰减的 Q 模型, 反演出近地表的 Q 值, 并 通过反 Q 滤波, 提高了地震资料的分辨率[ 5] 。但是 上述两种方法求取的表层 Q 值精度不够, 不能满足 高精度地震勘探的需要。
-
f
2 4
)
( 4)
t4 + t5 Qeff
=
t4 Q2
+
t5 Q1
( 5)
式中: t3 为第 i 炮震源子波到达井底检波器的旅行 时; f m1 为第 i 炮震源子波的峰值频率; f 3 和 f 4 分 别为井底的接收信号和地面接收信号的峰值频率; t 4 和 t 5 分别为第 i 炮震源子波到达分界面的旅行时 和从分界面到达地面检波器的旅行时。
本文应用双井微测井资料中地面检波器和井底 检波器接收的信号峰值频率变化规律, 通过建立和 求解 Q 值方程组, 获得了高精度近地表 Q 值, 可用 于高精度地震成像补偿处理。
2 双井微测井近地表 Q 值估算方法 原理
双井微测井观测方法是在测试点钻深度为40~ 50m 的( 根据近地表低速带厚度情况) 两口浅井, 一口 为激发井, 另一口为接收井, 两口井的横向间隔约为 5m。在地面围绕激发井井口埋置一些检波器, 并在 接收井的井底插入井下检波器。从井底开始, 以一定
峰值频率。
第 i 炮激发的子波要经过 Q 1 和 Q2 两个层, 才
能到达地面接收检波器, 因此令震源子波到达地面
检波器过程中的等效 Q 值为 Q eff 。对于第 i 炮, 有
Q1 =
t3 f
3f
2 m1
2(
f
2 m1
-
f
2 3
)
( 3)
Q eff =
( t4 +
t5 )
f
4f
2 m1
2( f
2 m1
Q2 =
f
2 1
f
2
t2
(
f
2 3
f
4 t6
-
f
3f
2 4
t3
)
+
f
1f
2 2
f
2 3
f
4
t1
t5
2[
(
f
2 1
-
f
2 2
)
(
f
2 3
f
4 t6
-
f
3f
2 4
t3
)
+
f
1f
2 2
t1
(
f
2 3
-
f
2 4
)
]
( 6)
Q1 =
f
2 3
f
4 t 6 Q2
-
f
3f
2 4
t
3
Q2
2Q2 (
f
2 3
-
f
2 4
)
3 用实际双井微测井记录计算近地表 Q值
实际资料采用大庆油田长垣工区采集的 11 口 双井微测井记录, 每口井 50 炮, 井深 40m , 采用 24 道接收, 在地面围绕激发井井口埋置检波器, 地面布
第 46 卷 第 1 期
于承业等: 利用双井微测井资料估算近地表 Q 值
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设 23 道, 6 道为一组, 呈扇形排列, 偏移距分别为 2, 3, 4m , 第 23 道为 井底 道。在 0~ 10m、10~ 20m、 22~ 40m 深 度范 围内 激发 点间 隔分 别 为 0. 5, 1, 2m, 震源采用全井每炮 2 发铜制雷管激发。数据采 样率为 0. 25ms, 道长为 125m s, 两口井的横向间隔 为 5m, 野外记录格式为 SEG2。图 2为共炮点数据 集, 图 3、图 4分别为地面检波器、井底检波器接收的 地震记录, 两者均为在地面 23 道中选择的能量强、 频带宽记录。由图 3 和图 4 可以看出, 随着激发井 深度减小, 地面记录的主频发生变化( 图 3) , 井底检 波器接收的地震记录主频逐渐降低, 且井底检波器 记录的极性与地面记录的极性相反( 图 4) 。
-
f
2 3
f
4 t5
( 7)
式( 6) 、式( 7) 中: t6 = t4 + t5 ; Q 1 为第 j 炮所在界面
以下层的等效 Q 值; Q 2 为第 j 炮所在界面以上层
的等效 Q 值。计算所有相邻炮点, 可求得所有界面
到地面之间的等效 Q 值。如图 1 所示, 如果求得了
第 j 炮 和 第 i 炮 所 在 界 面 以上 层 的 Q 值, 利 用