徐佳等：从声波全波翻测劳曲线提取横渡时差的计算方法分析 从声波全波列测井曲线提取横波时差的计算方法分析 Ｔｈｅ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｈｅａｒ Ｗａｖｅ Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒｏｍ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｆｕｌｌ Ｗａｖｅｆｏｒｍ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｃｕｒｖｅ 徐 佳 庞巨丰 张 茜 （西安石油大学电子工程学院，陕西西安７１００６５） 摘要：长源距声波全波列测井通过时间序列上的采样，使得纵波、横波和斯通利波波至在时间序列上产生了明显的分离，但分离的同时，横波和斯通 利波等又叠加在纵波波形之上，从而使横波的提取变得比较困难。本文主要介绍和讨论了几种从声波全波列波形曲线中提取横波时差的方法，用于 在声波全波列曲线中提取横波信息。相关对比法计算横波时差时，对于横波幅度较大而伪瑞利波幅度较小的地层，计算结果比较精确。长短时窗能 量比法针对噪声、纵波、横波在速度、幅度、频率及相位上的差异来识别首波。慢度一时间相关法不受首波到达时间步长与慢度步长大小的影响，减少 人为干预，处理结果稳定。 关键词：声波全波列；横波时差；长短时窗能量比；慢度一时间相关 ０引言 常用的声波测井技术，如声速或声幅测井只应用了 声波全波列中的首波速度和幅度，对全波列中其他的信 息利用较少。声波全波测井不仅可以利用纵波和横波的 速度和幅度信息，还可以利用其他后续波成分，如伪瑞利 波和斯通利波等信息，也就是说声波全波列测井可以为 石油勘探和开发提供更多的信息。利用这些信息，可以 直接或间接的得到地层的岩性、孔隙度、渗透率及流体饱 和度等信息。 地层横波携带的地层信息较多，在确定地层孔隙度、 流体饱和度和裂缝等参数上具有重要的意义。所以，如 何将地层横波信息从声波全波列测井资料中提取出来， 成为了声波全波列测井资料处理和解释的重要任务。在 全波列波形曲线中纵波时首波，容易识别，而横波在地层 中传播较慢，到达时间较晚，而且常常被纵波能量所掩 盖，难以识别。为了克服以上困难，本文主要介绍几种识 别横波及确定横波时差的方法。 １相关对比法 声波全波列测井采用声系Ｒ１２＇Ｒ２８ Ｔ１ ２， 。Ｔｌ发 射，Ｒｌ、Ｒ２接收，用计算机记录并分析接收到的两个声波 全波列波形曲线，确定出地层纵波和横波，分别计算出它 们的时差。以后声系上提９英尺８英寸， ｌ、 发射，Ｒ２ 接收，再将接收到的两个声波全波列波形曲线记录并分 析，又计算出地层的纵波和横波时差。最后计算出地层 纵横波时差的平均值。 相关对比时，将两条波形曲线的波峰波谷离散化，用 数列｛Ａ ｆ１ｆ｝和｛Ａ２ｆ，ｔ２ ｝（ｉ＝１，２，…，Ⅳ）表示离散化后 两条波形曲线的振幅和相应的时间值。然后规定对比的 窗长和步长，规定靠近声波发射器的第一接收道波形曲 线为基本曲线，远离声波发生器的第二接收道波形曲线 为对比曲线。在基本曲线中取一个窗长波形（约３～４周 期，６—８个波峰波谷振幅值），在对比曲线中也取同样的 窗长（即周期数和振幅数相同）波形进行相关对比，计算 出相似系数和视时差 一基主 ：： ： ／１＝１ －．Ⅳ＿ ＋ ｆ１） “ 一 １ ｆ ２， ＋ ；．、２’ｍ：Ｉ，２，…，Ｎ—Ｋ＋１Ｉ ２ ∑ （ １．ｍ＋ｆ＋Ａ；． ＋ ） ｍ＝，，…， 一 十 ｒ１两段波形相似 Ｒｍｎ＝｛０．５两段波形不相似 （２） ０两段波形相反 ＝ｔ２， 一ｔｌ。 （３） 式中： 一窗长内振幅数；／７／，一基本曲线自ｒｌｚ个采样 点开始取窗长，ｎ为对比曲线窗长移动的采样点号。 也可采用相关系数 一１ Ａ１，ｍ＋ｆ×Ａ２，ｆ＋ｎ ， Ｒ ＝ ＝÷ ——］两— （４） （ Ａ｝ ｆ×ｆｆ Ａ１２， ）专 对比曲线每移动一个周期取一个窗长，再进行相关 对比，计算出相似系数和视时差，直到全部对比完，就得 到一组相似系数和视时差。由相似系数最大值，确定对 比曲线中最相似的窗长，已知纵波横波是无频散的，这样 也可以根据同一相位的传播来确定它们的传播速度或时 差。因此，相似系数最大值的视时差也就是该波形的子 波传播所需的时差。 以后基本曲线每增加一个步长取一个窗长波形，就 可计算出一组相似系数和视时差。将各组的相似系数和 视时差点建立 一Ｒ坐标，可以看到相似系数最大的多 个峰群，相应确定出纵波、横波和后续波的时差。 ２
地震反演方法概述
地震反演：由地震信息得到地质信息的过程；
地震反射波法勘探的基础在于：地下不同地层存在波阻抗差异，当地震波传播有波阻抗差异的地层分界面时，会发生反射从而形成地震反射波。地震反射波等于反射系数与地震子波的褶积，而某界面的法向入射反射系数就等于该界面上下介质的波阻抗差与波阻抗和之比。也就是说，如果已知地下地层的波阻抗分布，我们可以得到地震反射波的分布，即地震反射剖面。即由地层波阻抗剖面得到地震反射波剖面的过程称为地震波阻抗正演，反之，由地震反射剖面得到地层波阻抗剖面的过程称为地震波阻抗反演。
叠前反演主要是指AVO反演，通过AVO反演，可以获得全部的岩石参数，如：岩石密度、纵横波速度、纵横波阻抗、泊松比等。叠前反演与叠后反演的根本区别在于叠前反演使用了未经叠加的地震资料。多道叠加虽然能够改善资料的品质，提高信噪比，但是另一方面，叠加技术是以动校正后的地震反射振幅、波形等特征不随炮检距变化的假设为基础的。实际上，来自同一反射点的地震反射振幅在不同炮检距上是不同的，并且反射波形也随炮检距的变化而发生变化。这种地震反射振幅、波形特征随炮检距的变化关系很复杂，主要原因就在于不同炮检距的地震波经过的地层结构、弹性性质、岩性组合等许多方面都是不同的。叠加破坏了真实的振幅关系，同时损失了横波信息。叠前反演通过叠前地震信息随炮检距的变化特征，来揭示岩性和油气的关系。叠前反演的理论基础是地震波的反射和透射理论。理论上讲，利用反射振幅随入射角的变化规律可以实现全部岩性参数的反演，提取纵波速度、横波速度、纵横波速度比、岩石密度、泊松比、体积模量、剪切模量等参数。
叠后地震剖面相当于零炮检距的自激自收记录。与叠前反演不同，叠后反演只能得到纵波阻抗。虽然叠后反演与叠前反演相比有很多不足之处，但由于其技术方法成熟完备，到目前为止，叠后反演仍然是主流的反演类型，是储层预测的核心技术。
介绍几种叠后反演方法：
1）道积分：利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗（速度）的直接反演方法。因为它是在地层波阻抗随深度连续可微的条件下推导出来的，因而又称为连续反演。
埋藏史恢复方法：
1回剥技术：由今溯古的恢复地层埋藏史的反演模拟技术。
原理：基于沉积压实原理，随着埋藏深度的增加，地层的上覆盖负载也增加，导致孔隙度变小，体积变小。假定地层在沉降过程中横向不变，而仅是纵向变化，则地层体积变小就归结为地层厚度变小。再根据地层的骨架厚度始终不变的假设，求取同一地层在不同时期的埋深技术思路是：各地层在保持其骨架厚度不变的条件下，从今天盆地分层现状出发，按地质年代逐层剥去，直至全部剥完为止。适用于正常压实的地区或地层段。
应用条件：孔隙度变化是不可逆性的；同一地层（同一井点）只遭到一次剥蚀；已知剥蚀厚度、剥蚀时间；已知孔隙度随深度的变化。
2超压技术：从古到今恢复古地层压力史的正演模拟技术
原理：从地表开始，计算一个地层的古超压史，同时算出相应的古厚度史，一直计算到今天。这个古厚度史可能与实际厚度不一致，这时调整计算该地层的骨架厚度，进行第二次从古到今的计算；直至古厚度史的今天值与实际厚度吻合。
超压技术所用的关键参数是渗透率，更确切地说，是超压地层的顶界和底界的渗透率。超压计算的数学模型包括古超压方程和古厚度方程两部分。
剥蚀厚度恢复方法：
1、不连续镜质体反射率曲线图解法：在连续沉积的地层剖面中，镜质体反射率与深度的关系为一条连续的曲线；当存在较大的剥蚀面时，剥蚀面上下的反射率曲线发生不连续，根据剥蚀面上下镜质体反射率的差值可以大致估算剥蚀厚度。
2、泥岩压实曲线法：泥岩压实曲线即泥岩的声波时差（孔隙度）随深度的变化曲线在正常压实的情况下，在半对数坐标图上，时差与深度的关系成一条直线。在无剥蚀的情况下，将正常压实趋势线外推到地表，可得到地表声波时差值t0。
3、构造横剖面法：根据未剥蚀部位地层厚度的变化趋势恢复被剥蚀部位的剥蚀厚度。
4、数值模拟法：首先假定剥蚀厚度，用数值模拟法获得埋藏史及热演化史，对比实测的热指标剖面与理论剖面，反复调整剥蚀厚度，直至二者相符，此时的剥蚀厚度即为所求的值。
第二章 地震波的时距曲线
在地震勘探工作中，每激发一次人工地震，都要在多个检波点接收地震信号。
炮点和检波点都沿一条直测线布置，炮点到任意检波点的距离称炮检距x，
相邻检波点的距离叫道间距Δx，来自同一界面的地震波沿不同路径先后到
达各检波点，从而形成一张如图所示的地震记录。
图中横坐标表示地震波旅行时间t，纵坐标表示炮点到任意检波点的距离称
炮检距x，每一条波动曲线是一道地震记录，它反映出一个检波点的振动过
程。来自同一界面的反射波（或折射波）以一定的视速度规律依次到达个检
波点，在地震记录中表现为振动极值的规则排列，各道地震记录波按一定规
则排列，形成同相轴（它是相同相位点的连线形成的图形）。
同相轴反映出地震波的旅行时间t与炮检距x的函数关系。将它表示在t-x
直角坐标系中，称为地震波的时距曲线。不同种类的地震波，其时距曲线的
形状不同。如图中的直达波、反射波、折射波、地滚波、声波等都有自己特
有的形状。每一类特定的时距曲线，其曲线参数与地下介质的纵波速度v及
地震界面的产状有着直接的关系。
第一节 反射波的时距曲线
一、 两层介质的直达波和反射波时距曲线
（一）直达波的时距曲线
从震源出发，不经过反射或折射而直线前进到各检波点的地震波成为直
达波。当震源深度为零时，直达波沿测线传播，旅行时间t与炮检距x的函
数关系为
)1.1.2(
1vxt±= 是两条经过原点的、斜率为1/v1的两条直线。如图2.1-1，根据直达波时距曲
线的斜率，可以求取界面上层介质的波速v1。
图2.1-1 直达波与水平界面反射波时距曲线
(二)水平界面的反射波时距曲线和正常时差
由图2.1-1，若界面埋深为h, 炮点0为激发点，到达界面R点后反射到地面
的s点，设s点的炮检距为x，为计算方便，做炮点0关于界面的镜像点0*，称为
虚震源，根据图2.1-1的几何关系，反射波旅行时间t与炮检距x 的函数关系为
)2.1.2(41022
11*xhvvRSt+== 将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间，
