地震分辨率
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地震资料分辨率计算方法我折腾了好久地震资料分辨率计算方法,总算找到点门道。
说实话,这事儿刚开始的时候,我完全是两眼一抹黑,瞎摸索。
我一开始就知道这肯定不是个简单事儿,但也得硬着头皮上啊。
我试过从基本理论入手,就像搭积木一样,我以为把那些关于地震波的基础理论知识拼凑起来就能找到计算方法。
比如说,我把地震波传播速度、波长这些概念翻了个遍,想着找到它们和分辨率的直接联系。
可是呢,这就像是在一团乱麻里找线头,越扯越乱。
信号频谱分析我也没少做,我把地震资料的信号用各种工具分析频谱,本以为能直接得出分辨率相关的结果,可算出来的数据乱七八糟,根本没法用,当时真的特别沮丧,感觉自己完全是在做无用功。
后来我又想到从现有的地震数据集中找规律。
我就整天盯着那些数据看,想找到不同分辨率下数据呈现出的特征有什么不同。
我对比了好多组数据,这个过程真的是又枯燥又考验耐心。
我发现一些地震波反射的特征可能和分辨率有点关系,就像有些反射如果是清晰连续的,那分辨率可能就高一点,要是模糊间断的,分辨率可能低。
但这也只是非常模糊的一个判断,离真正能准确计算还差得远呢。
再后来,我尝试结合时间和空间方面的因素来计算。
在空间上,不同位置的地震波信号特点不一样,这个比较好理解,就像在不同的地方看风景,看到的东西当然不同。
我把一块空间区域内的地震波数据做平均处理,想得到这个区域整体的分辨率特性。
在时间上呢,因为地震波是随着时间传播的,不同时刻的波之间有一定的关系,我就试着分析这种随时间变化的关系来推断分辨率。
折腾好久之后啊,我听到一个比较靠谱的方法。
就是先确定地震波主频率,这个就像是找一群人里最有代表性的那个人或者最核心的一个东西。
通过对大量地震资料的统计,找到这个主频率之后,根据一个叫做瑞利准则的东西(这个准则其实我也不是理解得特别透彻,但大概就是有这么一个关系)来计算分辨率。
公式什么的看起来挺吓人,但是如果把每个参数当作是做菜时的调料用量,主频率就像是主要食材,按照一定的比例混合起来就能得出分辨率的计算结果。
地震分辨率计算公式
地震分辨率分为垂向分辨率和横向分辨率。
一、垂向分辨率。
1. 瑞利准则(Rayleigh Criterion)下的垂向分辨率公式。
- 垂向分辨率(理论上的极限)Δ h=(λ)/(4),其中λ为地震波波长。
- 地震波波长λ=(v)/(f),这里v是地震波在地下介质中的传播速度,f是地震波频率。
- 所以垂向分辨率Δ h = (v)/(4f)。
2. 实际应用中的垂向分辨率公式。
- 在实际地震勘探中,垂向分辨率常表示为Δ h = (v)/(2f),这是考虑到实际情况对理论公式的一种近似修正。
二、横向分辨率。
1. 瑞利准则下的横向分辨率公式。
- 横向分辨率Δ x=(v)/(2f)√(frac{h){z}},其中h是反射层深度,z是菲涅尔带半径(z=(v)/(2f))。
- 简化后Δ x=(v)/(2f)√((h){frac{v)/(2f)}}=√(frac{vh){f}}。
2. 其他近似公式。
- 有时也会采用Δ x = (λ)/(2)(类似于垂向分辨率的瑞利准则形式,但这里是横向情况),同样λ=(v)/(f),所以Δ x=(v)/(2f),这是一种较为简单的近似计算横向分辨率的公式,在一些定性分析或初步估算时可能会用到。
地震资料提高分辨率处理技术在研究地区的应用地震是地球内部能量的释放,也是地球表面最常见的自然灾害之一。
地震对人类社会和自然环境都会造成严重的危害,因此对地震的研究和监测显得尤为重要。
地震勘探是地震研究的重要手段之一,而地震资料的分辨率则是地震勘探中的关键技术之一。
提高地震资料的分辨率处理技术在研究地区的应用,对于地震预测、震害评估和灾害应对都具有极其重要的意义。
地震资料的分辨率指的是地震波数据中可以分辨出的最小空间或时间尺度。
低分辨率的地震资料往往难以准确地显示地下结构和地震波在地下的传播路径,影响了对地下地质构造的认识和对地震灾害的预测。
提高地震资料的分辨率处理技术成为地震勘探的重要课题之一。
地震资料提高分辨率处理技术的核心是信号处理和成像技术。
信号处理技术包括数字滤波、模型剖面拟合、时间频率分析等,能够提取地震波中的有用信息并将噪声信号进行滤除,从而提高地震资料的清晰度和精度。
成像技术包括地震逆时偏移成像、多次波叠加成像、波场外推成像等,能够根据地震资料的波形特征和传播规律进行地下结构成像,实现对地下地质构造和地震灾害特征的准确展示。
提高地震资料的分辨率处理技术能够准确地展示地下地质构造。
地震波在地下的传播是受到地下介质的影响的,不同的地质构造对地震波的传播会产生不同的影响。
通过提高地震资料的分辨率处理技术,地震研究人员可以更清晰地观测到地下的地质构造,如断裂带、岩层结构、地下水体等,从而深入了解地下地质构造和演化规律。
地震资料提高分辨率处理技术能够提高地震预测的准确性。
地震预测是地震研究的一个重要方向,而地震资料的分辨率决定了地震波的观测精度和信息获取的有效性。
通过提高地震资料的分辨率处理技术,可以更准确地获取地震波的传播路径和能量释放的位置,从而提高地震预测的准确性和可靠性。
地震资料提高分辨率处理技术能够促进地震灾害的影响评估和灾害应对。
地震灾害对于人类社会和自然环境都具有严重的破坏性,因此加强对地震灾害的影响评估和灾害应对显得十分重要。
原文地址:地震分辨率及薄层反射率反演(译文)Seismic Resolution and Thin-Bed Reflectivity Inversion Satinder Chopra, John Castagna, Oleg Portniaguine 著曹鉴华译引言自从上世纪30 年代地震方法引入石油勘探后,石油地球物理学家一直在要求拓宽地震资料的频带宽度以便获得较高的分辨率。
事实上,地震分辨率是从地震资料中获取更多地层信息的关键,而且在过去的十年左右变得越来越重要。
地震分辨率包括两部分:纵向分辨率和横向分辨率。
纵向分辨率指的是分辨两个相近反射界面对应地层厚度的能力,而横向或者空间分辨率则是区分和识别两个相邻反射轴对应地质体边界的能力。
在利用地震资料解释局部细微特征时两种分辨率都显得很重要。
考虑到在地震资料处理过程中可以采用偏移手段来减小菲涅尔带半径从而提高横向分辨能力,所以这里我们重点探讨一下纵向分辨率。
纵向分辨率通常情况下,如果地震子波主频在30HZ左右,25米厚的储层在地震剖面上是不会有对应的顶底反射界面的。
采用这种地震资料对于构造类目标识别可能不会有太大影响,但地质目标大部分都在10 米以下或者更薄。
为了分析这类目标体,由此提出了很多提高地震资料频率的方法。
传统的经验大多来源于30 年前Widess(1973 )年提出来的观点。
Widness 认为入/8为分辨率的极限,其中入为波长。
如果存在噪音或者是随着子波在地下传播范围增大,这个结论变为入/4直到现在地球物理学家还引为真理。
由此可见,波长是分辨率的决定性因素,而波长又与速度和频率有关。
对于速度我们是无法改变,它还是随深度增加而增大,那在Widess 模型中关键因素就是频率了。
因此,为了从地震数据中获取更丰富的反射信息,我们做了很多工作,首先从地震数据采集阶段开始,如对现场参数、地震震源和信号记录质量等进行优化,然后在处理阶段尝试拓宽频谱宽度。
超高分辨率地震技术的应用超高分辨率地震技术是一种新兴的技术,它可以让我们更加深入地了解地球的内部结构和地壳变化情况。
这项技术已经被广泛应用于石油勘探、地质探测、地震预警等领域。
1、超高分辨率地震技术的原理超高分辨率地震技术是利用地震波在不同介质中传播速度差异造成的反射和折射,通过记录反射和折射波的强度和到达时间,推算地下介质的结构和物性。
这种技术需要利用多个地震检波器实时采集地震数据,通过复杂的数据处理和成像算法,构建出地下结构的三维图像。
2、超高分辨率地震技术在石油勘探中的应用超高分辨率地震技术在石油勘探中被广泛应用,它不仅可以有效的确定油气藏的位置和储量,也可以提高勘探的成功率。
在石油勘探中,超高分辨率地震技术可以帮助我们确定油气藏的精确位置,更好地理解沉积层的结构和属性,发现隐蔽的油气藏,从而提高勘探的成功率。
3、超高分辨率地震技术在地质勘探中的应用超高分辨率地震技术在地质勘探中也有着广泛的应用。
通过扫描地下岩层的结构和属性,可以更好地了解岩层的形成和演化过程,深入研究地球内部的构造和演化,发现重要的地质构造和矿床信息,为地质勘探提供科学依据。
4、超高分辨率地震技术在地震预警中的应用超高分辨率地震技术在地震预警方面也有着重要的应用。
通过分析地震波传播路径和速度,可以实时监测地震活动的情况,及时发出预警信息,减少和避免地震灾害的发生。
近年来,由于技术水平的不断提高,超高分辨率地震技术在地震预警中的应用已经取得了一定的成果。
5、超高分辨率地震技术的前景展望随着科技的不断发展和技术水平的不断提高,超高分辨率地震技术的应用范围还将不断扩大。
未来,这项技术将更多地应用于石油勘探、地质探测、地震预警等领域,进一步探索地球的内部结构和地质变化规律。
同时,超高分辨率地震技术也将成为未来地震监测和地震预警的重要手段,为人类防范和减轻地震灾害带来更大的帮助。
地震勘探的高分辨率技术编者按本文是石油科技情报研究所为石油部大庆科委提供的专题咨询调研项目之一,信号波峰幅值平方主要是针对松辽盆地油气勘探中存在的实际问题,搜集了一些国外有关的技术资料编写而成,对于我国其它探区也具有一定参考价值。
在我国各大探区,譬如说,松辽盆地的油气勘探中,不论是浅层薄泥砂互层、“三小”(小背斜、小断块,小砂体)构造还是深层古潜山构造、基岩断裂带、大三角洲砂体等隐蔽油气藏的勘探皆迫切需要提高地震法纵(垂)、横向的分辨能力。
在调研近十多年来有关的文献虽不少,但因其论述观点、出发角度与目的对象皆各有不同,只有根据我国探区的实际需要,将有关成果归纳一下,分为以下三个方面作一介绍。
过程中曾获得大庆物探公司技术领导的帮助,在此表示感谢。
第一部分 模式分析模式分析主要依靠数学运算与简化物理模型以合成记录与试验分析作为手段,针对在各种波阻抗结构下,薄层(包括互层)、楔形体、透镜体断块及其各类组合体的地质模式进行实验室的分析研究,从理论上为提高地震分辨率的有利因素、有效途径及可能性提供了依据。
为使模试结果具有指导意义,模式分析中要作出若干基本符合实际的简化假设(如假设薄层所在上、下介质的密度不变、泊松比值为常数、震源子波恒定等),忽略某些非关键性参数的影响(如吸收和扩散引起的衰减、多次反射等),围绕几个主要参数(如界面上、下的波速比值、目的层厚与深度等),模拟几种具有代表性的单元地质结构(如尖灭、透镜体、薄层、小断块等)进行大量实验与分析,现已取得不少成果。
一、影响分辨率关键性因素的分析纵向分辨率是区分薄层的能力,而横向分辨率是区分横向波阻抗细节变化的能力,如分出断层、河道、岩性异体和断裂带等。
噪比值、子波频谱宽度与上限频率、相位谱和波谱形状等;纵向分辨率主要取决于信笼统地说,也就是优势信噪比信息的频带宽度;而横向分辨率除受上述因素的影响之外,检波点距与偏移速度的准确度也很重要。
噪比值、地震子波频谱下面首先着重分析一下影响纵向分辨率的几个关键性因素:信,在不计噪声的情况下是:为纵向分辨率宽度、上限频率、相位谱、波谱形状以及相互之间存在的相互影响。
・综合研究・地震分辨率极限问题的研究凌云研究组(CNPC 东方地球物理公司)摘 要凌云研究组.地震分辨率极限问题的研究.石油地球物理勘探,2004,39(4):435~442地震分辨率一直是薄储层和岩性地震勘探研究的主要问题,也是困扰地球物理发展的问题之一。
地震分辨率分为垂向(时间)和横向(空间)分辨率,通常教科书和有关的文献均将l/4地震波长定义为时间分辨率的极限,即使按菲涅尔半径定义的空间分辨率的极限,也为1/4地震波长。
根据地震视主频和目的层的速度可以计算出空间和时间地震分辨率(1/4波长)极限。
按常规的分辨率理论,地震勘探难以获得小于l /4波长储层的地质信息,若想获得小于1/4波长的储层信息,必须提高地震的成像主频。
但对于实际地震数据而言,垂向(时间)分辨率受大地吸收衰减和高频信噪比的影响,地震分辨率总是有限的,难以满足地质解释的要求,特别针对中国陆相薄储层更是如此。
但地震勘探是否可以突破1/4波长分辨率极限,针对这一问题,本文通过多块三维实际地震数据的研究,表明在相对保持振幅、频率、相位和波形的处理条件下,结合合理的井信息标定和地震属性提取,地震勘探是可以突破l /4波长地震分辨率极限的,这为中国陆相薄储层的地震勘探提供了十分重要的理论基础。
关键词 地震分辨率 薄储层 波长 相对保持振幅 地震属性提取 2004年8月 石油地球物理勘探第39卷 第4期436石油地球物理勘探2004年 437第39卷 第4期凌云研究组:地震分辨率极限问题的研究438石油地球物理勘探2004年 439第39卷 第4期凌云研究组:地震分辨率极限问题的研究440石油地球物理勘探2004年 441第39卷 第4期凌云研究组:地震分辨率极限问题的研究442石油地球物理勘探2004年 Kongquehe slope is situates in the northeast of Tarim basin,which has good oil/gas exploration pr ospect,but it has complex seismic and geologic conditions which resulted in unsuccessful explorations many times in the past.In a new round of exploration,we adopted integrative exploration techniques such as geologic targets-oriented acquisition scheme design,inter active seismic data processing and integrative interpr etation of seismic and geologic data to improve explor ation accuracy.After fir st round of integrative seismic exploration,20tr aps have been found and determined and Kongque-1well in Weima-2faulted anticline has been drilled,the commercial oil/gas str eam has been gained in well test,achieved in good scenar io that the exploration pr ovided benefits the same year it was finished. Key words:T arim basin,Kongquehe slope, integration,seismic explorationLiang Yun-ji,Geologic Survey Division,Nanyang Oilfield,Nanyang City,Henan Province,473132, ChinaCross-equilibr ation technique in time-lapse seismic data pr ocessing.Li Rong and Hu Tian-yue,OGP, 2004,39(4):424~427 In recent year s,time-lapse seismic reservoir monitoring technique has rapidly developed.The inconsistent factors always existed in practical time-lapse seismic production,mainly are four aspects as time delay of signal,ener gy difference of signal,bandwidth difference of signal and phase difference.In or der to remove or reduce the inconsistent factors,there are four cross-equilibration techniques in time-lapse seismic data pr ocessing:¹time shift of data;ºmean-square-root(msr)ener gy compensation(amplitude equilibration);»bandwidth equilibration;and¼phase equilibration.T he paper intr oduced the four equilibration techniques and used them for data pr ocessing combining with time-lapse seismic data in Bohai area,resulted in good effects.Key words:time-lapse seismic,cross-equilibration, matched filtering,differential sectionLi Rong,Institute of Earth and Space Science, Beijing U niversity,100871,ChinaDevelopment of study on detection of Luojia fr actur ed-shale.J i Yu-xin,Wang Xiu-ling,Qu Shou-li and Liu Yu-zhen.O GP,2004,39(4):428~434 In or der to examine the capacity using variation of impedance versus azimuth(IPVA)to detect the fr actur e and showing the author's development in an aspect of fracture detection,the paper detected the distribution of fracture in Luo-42well zone of Shengli Oilfield.It is shown by drilling data in the region that the fracture-concentrated segment of S3shale situated in the fourth oil shale of S3shale.T her e are many fractural types and the proportion of structural fracture is maximum.U sing simultaneously the IPVA method and structural fracture-predicted forward and inver sion techniques to predict the distribution of fractures in the well zone,the predicted results of both methods are basically coincident and matched the analytic r esults of drilling data.It is further demonstrated by above r esults that the both methods have strong ability of fractural detection and four favor able targets are trapped,providing a benefit basis for exploration of fractured reservoir in the r egion.Key words:fr actural detection,P-wave in full-azimuth,method of variation of impedance versus azimuth,structur al forward and inversion,stress strainJ i Yu-xin,Geophysical Research Institute,Shenli Oilfield,Dongying City,Shandong Province, 257000,ChinaStudy of seismic r esolution limit.Ling Yun Resear ch Group.OG P,2004,39(4):435~442 Seismic resolution is always the key issue in thin-r eservoir and lithologic seismic explor ation and is also one of the main problem that is a trouble to geophysical development.Seismic r esolution is divided into vertical(time)and lateral (space)resolution.Generally,the1/4wavelength of seismic wave is defined as the limit of seismic r esolution in notebooks and related literatur es, even if according to the Fresnel radius to define the limit of spatial seismic r esolution,it is also1/4 seismic wavelength.It can compute the seismic r esolution limit in time and space(1/4 wavelength)according to seismic apparent dominant frequency and the velocity of tar gets.It is difficult to obtain the geologic information less than1/4wavelength by using seismic interpretation according to ordinary resolution theory.If you want to obtain the r eser voir information less than1/4wavelength,it must raise the dominant frequency of seismic imaging.Because the vertical(time)resolution is affected by attenuation by earth absorption and high S/N r ation for pr actical seismic data,the seismic r esolution is limitation and is difficult to meet the ⅣOil Geophysical P rospecting2004 needs of geologic interpretation,especially for continental thin reservoirs in China.But can the seismic explor ation breakthrough the1/4 wavelength of resolution limit?Faced with the pr oblem,it is showed by study of many blocks of 3-D seismic data processing that in a processing condition of relatively preserved-amplitude, fr equency and phase and combining with reasonable drilling information labeling and seismic attributes detection,the paper considered that the seismic exploration can br eakthr ough the1/4 wavelength of seismic r esolution limit,which pr ovided an impor tant theoretical basis for seismic exploration of continental thin reservoir in China. Key wor ds:seismic resolution,thin reservoir, wavelength,relatively preserved-amplitude,seismic attributes detectionLing Yun,BGP,Zhuozhou City,Hebei Province, 072751,ChinaStructur al feature of Lujing depression and analysis of oil/gas pr ospect.Li Gang.O GP,2004, 39(4):443~449 Late in the1980's,Lujing depression(also called Mamuwusu depression)became a target of oil/gas exploration.In1995,the industrial oil/gas stream was first gained at well Er-1,which proved that the depression has the conditions of oil/gas generation and accumulation.But the succeeding dr illings(Er-2and Er-3)have lost.In or der to explore the next exploration direction in the region,starting with the str uctural and sedimentary evolution of the depression,the paper centered on study of char acter istics of oil-generated strata,sedimentary facies of reservoir and favorable oil/gas accumulation area.Early-Middle Jurassic Dashankou Group and Cr etaceous Mamuwusu Group are main oil-gener ated r ock formation;Early Cretaceous Erjina Group is good r eser voir;Early and Middle Yanshan-Movement-formed various local str uctural traps are capable of being oil/gas accumulated sites;Taoxi lower swell,Ma No.2and Ma No.3structur al belts are favorable oil/gas accumulation zones.The paper suggested that the region has good oil/gas prospect.Key wor ds:structural evolution,sedimentary facies zone,sedimentary environment,oil-gas-bear ing pr ospect,Lujing depressionLi Gang,Q ingdao Mar ine Geologic Institute, Qingdao City,Shandong Pr ovince,266071,China High-r esolution seismic data inter pretation in Qian northwest ar ea.Li Jian-xiong,Zhang Yan-qing,Cui Quan-zhang,Wu Qing-long and Pan Hong-wei. OGP,2004,39(4):450~456 The oil/gas in Qian northwest ar ea of Jilin Province is mainly concentrated on thin sand body with delta front facies.T he tr ap types are mainly lithologic trap and lithologic-str uctural composite trap.On a basis of3-D high-resolution seismic data acquisition and processing and through integr ative use of coherent volume with optimum frequency band,integrative detection of dips and fault edges, analysis of sedimentary microfacies and seismic inversion etc.,the paper gained the following major r esults:the rule of spatial distribution of faults is known,total135faults ar e interpr eted( only29faults in2-D data);the corresponding r elation between sedimentary facies and logging r esponse is built up,the char acter s of sedimentar y microfacies such as underwater distributar y channel,river mouth bar,distant sand bar and sheet sand on natural potential logging and r esistivity logging are given separately;the scopes of distribution of reservoirs and oil/gas are defined.T he good results are obtained by drilling, played a good role in improvement of explor ation effects in Jilin prospecting ar ea.Key words:high-resolution seismic data,optimum frequency band,coherent data volume,sedimentar y microfacies,lithologic oil/gas r eser voirLi Jian-xiong,Geologic Research Center,GRI, BGP,Zhuozhou City,Hebei Province,072751, ChinaDistinguishing of gas fr om water in car bonate r eser voir of Sichuan basin.Dai Yong,Li Zhen-wen, Cai Qi-hong.O GP,2004,39(4):457~460 T he seismic and geologic characters of carbonate reser voir in Sichuan basin are:¹the Poison r atio of gas-bearing strata is greatly lower than that of non-r eser voir and the Poison ratio of gas-bearing strata is greatly lower than that of water-bearing str ata;ºthe reflected amplitude associated with gas-bearing reservoir increased with incident angle and the reflected amplitude associated with water-bearing reser voir has no significant variance with incident angle;»the absolute value of reflected amplitude associated with gas-bearing r eser voir incr eased with incident angle and the polarity has no r everse.On the basis of above-mentioned seismic and geologic char acter s of carbonate reservoir,the paper pointed out that we should use prestack time migration to transform the common-midpoint gathers toVol.39 No.4Abst ractsⅤ 。
地震分辨率1分辨率的定义分辨能力是指区分两个靠近物体的能力。
度量分辨能力的强弱通常有两种方式:一是距离表示,分辨的垂向距离或横向范围越小,则分辨力越强;二是时间表示,在地震时间剖面上,相邻地层时间间隔Δt 越小,则分辨能力越强。
为了利于理解,采用时间间隔Δt 的倒数为分辨率(resolution ),采用相对值表示。
地震勘探的分辨率,要使两个地震波完全分开,必须两个子波脉冲的包络完全分开,如果两个子波的包络连在一起,必然互相干涉,两个波的振幅、频率必然含糊不清。
2地震分辨率的分类地震分辨率包括垂直分辨率、水平分辨率和广义空间分辨率。
2.1垂直分辨率垂直分辨率是指地震记录或地震剖面上能分辨的最小地层厚度。
2.1.1波形分辨率Knapp 认为,相邻两个子波波形或波形包络在时间域可以完全区分,称为波形分辨率(厚层分辨率)。
分辨率与层厚度、频率的关系:子波延续时间:t nT n V λ∆== 顶底反射波时差:2h V τ∆=∆上式n 为子波延续时间的周期数,λ为子波波长,V 为子波在地层中的速度,h ∆为层厚度。
(1) 若t τ∆<∆,则不可分辨; (2) 若t τ∆>∆,则可分辨。
欲分辨该地层,则需t τ∆>∆,即2h V n V λ∆>,则:2h n λ∆>。
可以看出垂向分辨率主要取决于子波的波长(频率)和延续时间的周期数。
子波分类:(1) 分类(能量特征、Z 变换多项式的根) 最小相位子波:能量集中前部、根位于单位圆外混合相位子波:能量集中中部、根位于单位圆内与圆外 最大相位子波:能量集中尾部、根位于单位圆内(2) 零相位子波(a ) 相位等于零的子波(b ) 关于t=0时刻对称的,物理不可实现的(c ) 典型的零相位子波:雷克子波(Ricker wavelet )时间域:()()()2212t f m w t m t f eππ-⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦频率域:()22f w f f m m f e f -⎛⎫ ⎪=⎪⎝⎭⎛⎫⎪⎭相位:()0f ϕ=2.1.2时间分辨率利用复合反射波的振幅和波形变化特征指出,两个子波的波形可以部分重叠。
(1)Rayleigh (瑞雷)准则:两个子波的旅行时差大于或等于子波的半个视周期,则这两个子波是可分辨的,否则是不可分辨的。
()22T V τλ∆== 244h V V T τλ∆=∆==通常认为,垂直分辨率的极限是4λ。
图2. 1 时间差达到Rayleigh 极限(2)Ricker (雷克)准则:两个子波的旅行时差大于或等于子波主极值两侧的最大陡度点的间距时,这两个子波是可分辨的,否则是不可分辨的。
子波一阶导数两个异号极值点的间距,约为 2.3T 。
2.3 4.6 4.6h V V T τλ∆=∆==图2. 2时间差达到Ricker极限图2. 3 Rayleigh准则和Ricker准则显然,当子波的主极值幅度显著大于次极值幅度时,Rayleigh准则是比较合理的。
如果用子波的时间导数来表示,则Ricker准则的极限时基本子波一阶导数两个异号即极值点的间距,或是基本子波二阶导数两个过零点的间距,而Rayleigh准则便是子波一阶导数两个过零点的间距。
(3)Widess(怀德斯)准则:两个极性相反的子波到达时间差小于1/4视周期时,合成波形非常接近于子波的时间导数,极值位置不能反映层间旅行时差,两个异号极值的间距保持不变,约等于子波的1/2视周期。
此时合成的旅行时差不能分辨薄层,而合成波形的幅度与旅行时差近似成正比,可以利用上述条件下的振幅信息解释薄层厚度。
图2. 4 均匀地层中还一个楔形地层的顶底反射(1)厚度=1/2波长地震波双程路径为一波长,储层顶底板反射刚好分开,反射振幅就是单个反射波振幅。
(2)厚度=1/4(严格的说是1/4.7)波长调谐振幅:储层顶底反射叠加使得振幅达到最大。
(3)厚度<1/4波长复合波振幅随着厚度的减薄而逐渐减小。
可以利用振幅测定薄层的厚度(此时时间分辨率失去分辨能力)。
图2. 5 均匀地层中含一个楔形地层的反射振幅理论上说,振幅分辨率的极是0。
振幅分辨率的影响因素:(1)信噪比:信噪变低时,识别薄层反射的能力也降低。
若薄层反射振幅相当于单个反射振幅的1/2或1/3时可观测到,则振幅分辨率可达1/24波长;(2)储层与围岩的组合特性:薄互层最难分辨;目前地震勘探中,普遍将Rayleigh 准则4λ定义为分辨率极限,因为4λ恰好在地层顶底反射波发生振幅调谐的位置,更容易识别,而且Rayleigh 准则不受反射截面极性的影响,具有普遍适用性。
水平分辨率指在地震记录或水平叠加剖面上能分辨相邻地质体的最小宽度。
菲涅尔带:反射波实际上由反射面上相当大的一个面积内返回的能量叠加而成,产生相干干涉反射波的区域成为菲涅尔带。
(1)菲涅尔带的推导过程根据Rayleigh 准则,A 点的反射比O 点的反射到达地面晚T/2,即两者相差4λ。
则菲涅尔带半径:r ==当h λ》时,略去2λ,可得:r =(2)菲涅尔带大小的意义图2. 6 菲涅尔带大小的意义(3)影响菲涅尔带大小的因素由菲涅尔带半径公式:r ==分辨率越高,深度越浅,水平分辨率越高。
2.3广义空间分辨率广义空间分辨率:地震道或地震成像在任意方向的空间分辨能力。
图2. 7 广义空间分辨率示意图如图1.7,假设A 、B 为二维地震观测中的两个地下任意散射点,r 为A 、B 点之间的距离,A 点埋深为z,S 、R 分别为炮点和检波点,O 为原点,x 为偏移点M 与原点O 之间的距离,d 为半炮检距,β为AB 与铅垂线方向的夹角。
根据Ricker 所给出的空间分辨率的定义(同一对泡点和检波点所能分辨的距离为2λ(λ为视波长)),可以得出:2λ整理得A 、B 两点间的距离为:()0,,sin cos r d x x z βββ=-上式即为广义空间分辨率的表达式。
由广义空间分辨率的表达式可以看出,地下可分辨率的任意两点间距离由地震波的视波长λ、倾角β、偏移距x 、埋深0z 和半炮检距d 决定,这就是广义空间分辨率的基本含义。
2.4视觉分辨率视觉分辨率是指视觉上同相轴的胖瘦变化,其反映的是有效信号抗干扰的能力。
波形越胖,分辨率越低;波形越瘦,分辨率越高。
波形变瘦,主频向高频移动;尖脉冲具有最高的分辨率,全频带。
视觉分辨率的定义:在0到3/4个Nyquist 频率范围内,不同频率信号振幅谱值与含噪声地震道振幅谱极大值比值的算术平均值,定义为:()1max1m L S f m R A =∑上式()S f 为信号振幅谱;maxA为含噪声地震道振幅谱极大值;m 为频率计算点个数。
3影响分辨率的主要因素3.1子波的频率成分对于垂向分辨率,地层厚度4h λ∆》,可以分辨;对于水平分辨率,用菲涅尔带半径来表示,即r ==,小于这个范围的波长相叠加,不能分辨。
从上述公式可以看出,子波波长λ越小,分辨率越高。
又v f λ=,因此就子波的频率成分而言,子波的频谱中高频成分越多,其分辨率就越高。
3.2子波的频带宽度或延续时间子波的频带宽度与震振动的延续时间成反比。
子波的频带宽度越宽或延续时间越短,分辨率越高。
3.3子波的相位特征图3. 1 三种不同相位特征地震子波的波形图由图3.1可以看出,在最低频相同时,相对频宽越大,子波相位数越小。
图3. 2 最小相位子波合成记录图3. 3 零相位子波合成记录由图3.2、图3.3可以看出,在具有相同振幅谱的各种子波中,零相位子波的分辨率最高。
Widess1982年到导出公式中对其进行了证实:()()()212221cos sff f f df f f S f f df S R θ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎰⎰⎣⎦ 式中sf R 表示频谱定义的分辨率,()S f 和()f θ分别为子波的振幅谱和相位谱;1f 和2f 为贫富的有效频带区间。
上式可看成是在零相位子波情况下得到子波的振幅谱与分辨率的相互关系。
图 1.8中21B ff=-为频谱的绝对宽度,它决定了子波的包络;21R f f=为频谱的相对宽度,它决定了子波的相位数。
图3.4 零相位带通子波的频移及缩放由图3.4可以看出频移过程中子波包络的不变性。
如图,10-40合子的子波包络与30-60赫兹的包络相同(因为绝对频宽没变),但子波振动相位数却不同(因为相对频宽变化了)。
(1)振幅谱绝对宽度越大,则子波延续时间越短,即分辨率越高;(2)振幅谱绝对宽度不变时,则不论主频如何变化,子波包络基本不变,分辨率本不变,此时主频越高,相对宽度越小,子波相位数越多,但分辨率与主频无关;(3)振幅谱相对宽度不变,则子波相位数不变,此时主频越高,绝对宽度就越大,分辨率也越高。
综上,决定分辨率高低的是振幅谱的绝对宽度,而相对宽度决定子波的相位数,与分辨率没有直接关系。
3.4炮检距地震勘探的成果是以零炮检距形式表示的,所有非零炮检距的道都要经过动校正后再叠加。
动校正是把非零炮检距变成零炮检距的过程。
非零炮检距道的分辨率应该按照动校正后的结果来衡量。
根据这一标准,炮检距增大,分辨率就会减小,这是因为:(1)动校正的过程对于非零炮检距道除了向时间减小方向移动外,同时还向产生时间方向拉伸。
拉伸成都随炮检距增大而增大。
动校正的拉伸畸变导致子波的拉伸。
子波拉伸后频率降低,延续时间加大,则分辨率降低。
(2)非零炮检距道分辨率低的原因还在于动校正之前相邻反射时间差比零炮检距道要小。
在子波不变的情况下,时间差较小的两个反射要比时间差较大的两个反射更难分辨。
(3)由于炮检距越大,传播路程就越长,高频成分损失也越多,因此子波随炮检距是有变化的。
3.5地层对高频信号的吸收作用地震波随传播距离或传播时间的增大,其视频率逐渐降低,地震波的高频成分比低频成分有较大的损失。
地震波在介质中传播时的能量损耗成为介质的吸收。
3.5.1描述介质吸收或衰减的参数(1)表示地震波振幅沿传播距离x 衰减的吸收系数α;(2)表示地震波振幅随旅行时t 衰减的衰减因h ;(3)表示地震波振幅在一个波长λ距离上或在一个周期T 内衰减的对数衰减率δ。
对数衰减率δ与吸收系数α的关系是:11lnf vA Aδαλ==式中,f 为频率;v 为地震波的传播速度;0A为初始振幅;1A 为传播一个波长后的振幅。
上式表示吸收系数与频率成正比。
(4)表示地震波能量E 在一个波长λ范围内相对变化的品质因子Q 。
112E Q E δππ∆== 式中,E ∆为能量的该变量;1Q为损耗因子。
3.5.2影响岩石吸收特性的因素(1)温度与压力的增大会使吸收减少,即Q 增大。
(2)震源附件,波动振幅很强时,应变加大,颗粒间的内摩擦作用加强,吸收强烈,Q 很小。