利用瑞利面波调查表层结构的可行性探讨

在石油地震勘探中，面波一般是作为干扰波处理的，然而，瑞利面波也和折射波、反射波一样包含有地下介质的信息。本文的目的在于探讨利用地震勘探中已有的面波信息进行表层结构调查的可行性，其主要思路为：①采用二维f-k变换或小波包变换的方法从地震记录中分离出瑞利面波；②由分离出的瑞利面波求取频散曲线；③由频散曲线求表层结构。通过两层模型的理论分析和实例试算，说明利用瑞利面波进行表层结构调查是可行的。充分利用瑞利面波信息有可能为研究表层结构提供一条新途径。     

声波频谱测井探测深度的理论及实验考察

对声波频谱测井的探测深度进行理论研究的结果表明声波测井的探测深度与声信号的频率有关，而与源距无关。滑行纵波、滑行横波和瑞利（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）波在井壁上的探没深度也不尽相同，在实验中用不同厚度反观测滑行波的变化规律，并观测两层介质中滑行波与两种介质厚度的关系。实验结果与理论计算结果一致，本文定义用轴向传播转换模式工作的声波测井的最大探测深度为声波波长的３倍，而上述方式的声波测井，声波能量的大部分集     

利用瑞雷面波调查表层结构的可行性分析

石油地震勘探记录中的瑞雷面波能量强、衰减慢，可利用时频分析理论来描述其频散分量的时间-频率分布特征。石油勘探中，所关注的地表结构可简化为低速带、降速带和高速基岩三层模型，面波的大部分能量都集中在基阶模态中，形成的频散特征相对简单。因此，利用石油地震勘探记录中的瑞雷面波来调查表层结构是可行的，它具有中等尺度的探测能力。但石油勘探从激发到接收，都采取各种方式来压制面波，因而需要开展多方面的研究：①结合面波、折射初至波和微测井信息的联合反演；②地震记录中适合面波分析的炮检距范围、道间距与表层分辨率的关系；③排列横向地形起伏变化对面波传播规律的影响；④高保真提纯面波信号的方法；⑤运用时频分析提取频散曲线的方法；⑥针对三层结构的面波正反演方法。总之，充分利用地震记录中的面波信息调查表层结构将会为静校正量的计算和地震精确成像提供新的技术手段。     

综合利用地质雷达和瞬态瑞利波法进行地表静校正

地质雷达是勘探浅层目标体行之有效的方法，但在解决地表静校正问题时地下折射界面与地层速度有特殊的条件要求，使它在复杂地区的应用受到了限制。而瑞利面波的频散特性能较好地解决地表层速度。只要综合应用这两种方法的技术长处，并掌握地质雷达工作的关键－灵活、准确地使用雷达天线，解决复杂地的静校正是大有希望的。     

地震物理模型实验数据中多次转换干扰波的分析

多层地震物理模型的单炮记录中有一种特殊的干扰波,在埋深较浅的界面附近能量较强,在中、远偏移距上会与反射波同相轴交叉,严重影响了反射波的振幅分析。基于一个多层物理模型,在相同参数的数值模型上利用波动方程正演模拟分析这种干扰波的产生机理,并利用射线追踪方法对其传播路径进行追踪分析。结果显示这是一种经历了P-S-P多次转换过程的干扰波。分析认为,一般设计制作的多层物理模型中各层介质之间的相对波阻抗差异较大,入射纵波容易产生能量较强的透射横波,传播到下一界面时又会产生反射纵波传播上来,在浅层界面附近产生能量较强的干扰波。在地震物理模型实验数据的处理中,利用Radon滤波可以很好地去除这种多次转换干扰波。     

固井水泥胶结质量两个界面定量评价方法研究

以自由套管和完全胶结井段为标准层，计算出对应的套管波能量，再对目的层的套管波能量进行归一化，计算Ⅰ界面胶结指数。经过大量资料研究，Ⅱ界面的胶结系数与声衰减有关，引入声衰减参数对Ⅱ界面胶结指数的计算作新的探索，经多口井的处理，取得较好效果。     

空气介质中三维多层模型试验方法的研究

利用空气介质进行地震模型试验是一次方法性的尝试。文中详细地介绍了以超声波锆钛酸铅换能器在空气介质中发射和接收的方式,研究了在空气层下面的三维多层模型界面的形态及试验方法。文中还介绍了波在各种介质中能量的吸收和衰减情况。     

基于随机介质模型的近地表波场模拟及分析

为了更好地研究野外实际近地表波场特征,特别是瑞雷面波的波场特征,根据弹性波方程,采用交错网格有限差分算法对基于随机介质模型的近地表波场进行了模拟和分析。通过半空间随机介质模型的模拟,分析了瑞雷面波能量在水平和垂直传播方向上的衰减情况以及震源埋深对面波能量的影响;利用层状随机介质模型的模拟,分析了不同随机介质自相关长度对近地表波场的影响。     

与界面有关的层间多次波预测及压制

现今有关层间多次波的压制方法大多针对强反射界面向下反射的能量形成的层间多次波。本文通过理论分析和模型验证,扩展了与界面有关层间多次波的概念,提出了强反射界面向上反射的能量形成的层间多次波,即LLRIM多次波(Lower layer related internal multiple)。除上述概念以外,本文根据层间多次波压制理论,解剖了与界面有关的层间多次波预测算法,给出了理论推导过程以及时域和频域表达式。通过分析和实验验证,界面向上反射形成的层间多次波的预测可以由界面向下反射形成的层间多次波的预测方法类推得到,本文给出了预测表达式和模拟实验结果,证明了方法的有效性。     

柴达木盆地三湖坳陷横波勘探中的低幅异常消除技术

近年来,在柴达木盆地三湖坳陷开展了横波地震勘探,但是由于该区低幅度构造发育,横波静校正引起的"低幅"异常与上述低幅度构造相互混杂,难以区分。为此,针对该区横波表层调查难以控制表层横波速度模型的变化、横波近偏移距初至污染严重、横波折射层发育导致高速界面难以确定等问题,首先采用曲线拟合技术预测污染区横波初至时间确保初至完整性,然后采用面波模型与多层折射分层联合约束反演横波表层速度,最后通过基于速度谱分析的层位匹配建模技术确定合理的横波速度界面,形成了横波表层"低幅"异常消除技术,并进行了现场应用及效果评价。研究结果表明:①曲线拟合技术可以弥补近道污染区横波初至空白,保证层析反演模型的完整性;②基于瑞雷波的频散特性反演建模可以为确定该区浅层横波速度提供可靠的资料,提高浅层模型精度;③面波模型与多层折射分层联合约束反演能够更准确的反演该区表层横波速度场,较好地建立横波速度模型,消除横波剖面上"低幅"异常现象。结论认为,所形成的横波地震勘探低幅异常消除技术消除了横波静校正引起的"低幅"异常现象,提高了横波地震资料的成像品质。     

自适应权重蜻蜓算法及其在瑞雷波频散曲线反演中的应用

瑞雷波勘探技术是探查近地表横波速度结构的有效手段。然而瑞雷波频散曲线的反演具有非线性和多极值特点,采用遗传算法等传统非线性算法,在求解此类问题时会呈现不易收敛、稳定性差等现象。蜻蜓算法是一种近年提出的新型非线性算法,文中在该算法基础上提出基于自适应权重的改进蜻蜓算法,紧密围绕非线性算法的前期强调“探索”、后期侧重“开发”的思路,根据蜻蜓个体在迭代过程中的适应度差异,引入自适应权重,使个体的聚集、避撞和结队等行为的权重参数具有根据适应度自行调节的能力。通过多个测试函数以及理论、实际面波记录的检验,与传统非线性算法相比,所提算法可显著提高瑞雷波频散曲线反演结果的准确性和稳定性。     

碳酸盐岩表层结构对地震波能量的影响

为研究在层状结构表层激发时地震波能量及频率的变化规律,进行了激发物理模拟试验,认为：当岩石表层结构存在薄互层时,将对某些频率成分产生调谐放大作用,如果适合爆破地震勘探的频率成分在这些放大的频率范围内,则该表层结构的地震地质条件较好,可得到能量较强的地震信号。为了研究灰岩裸露区复杂的地表接收条件对地震波能量的影响,进行了灰岩表层结构接收试验,认为：①爆炸应力波的主要能量集中在几千至上万赫兹频率范围内,应力波的高频部分迅速衰减,而占其中份额很少的低频信号被接收;②地表地层在炸药爆炸的激励作用下产生相应的低频振幅响应,它和应力波混合在一起,成为地震激发的地震子波,灰岩地层由于岩层厚度和岩石密度大,导致地震子波能量弱,因此在碳酸盐岩中采集到的地震波能量较弱;③在灰岩裸露地区,岩石表层条件一致性很差,导致爆炸反射波的振幅、频率和相位产生很大差异,增加了在碳酸盐岩地区爆炸地震勘探采集技术的复杂性。研究成果对碳酸盐岩介质中油气资源勘探、开发的震源设计具有借鉴意义。     

二维频率域全波场有限差分数值模拟方法

由于面波和体波不同的物理特性,包含面波的频率域全波形反演仍然是一个挑战,而忽略自由边界的影响会降低反演结果的分辨率以及产生虚假信息,故考虑自由边界的频率域全波场数值模拟是解决这一问题的基础。本文从弹性波波动方程出发,采用最佳匹配层吸收边界条件消除边界反射,并尝试将时间域数值模拟中的隐式自由边界条件引入频率域数值模拟中,利用最优化25点差分法实现频率域全波场数值模拟。通过与均匀介质中面波解析解以及层状介质中理论相速度频散曲线的对比,验证了全波场模拟的正确性,并设计两个层状模型分析了地震波在频率域和时间域中的传播特性。     

利用地震瑞利波速度反演求取P-SV波横波静校正量

 在多波多分量地震勘探中，P-SV波横波静校正量的求取至今仍然十分困难。本文借鉴Muyzert的方法原理，提出利用陆上P-SV波地震资料中的瑞利波频散信息反演浅层横波速度结构，进而求取P-SV波的横波静校正量。但是在实施反演之前要对P-SV波资料先做高程静校正和纵波静校正。文中详细列出求取横波静校正量的流程。通过实际二维P-SV波地震资料试验表明，利用地震瑞利波的频散信息可有效地反演浅层横波速度结构，并可预测P-SV波横波静校正量的长波长趋势。     

瞬变电磁法在天山山前带表层调查中的应用——以XHBX三维工区为例

天山北麓XHBX三维工区地表起伏剧烈,表层结构复杂,仅靠有限的地震微测井资料难以建立准确的表层结构模型;小折射受地表条件及薄高速夹层等因素影响无法观测到真实的校正界面;野外地震记录中初至前"旁瓣"及背景干扰严重,使基于初至的折射建模方法无法应用。为了获得准确的表层结构,采用瞬变电磁法(TEM)和地震微测井相结合的方法进行表层结构调查。首先通过一维"正演修正法"反演获得表层电性结构,然后利用地震微测井资料标定和非线性高阶多项式拟合将电阻率转换成速度,再经过Kriging网格化插值获得表层结构的速度和厚度平面分布,最终得到完整的三维近地表结构模型。应用该模型计算基准面静校正量并进行后续处理后,XHBX三维工区叠加剖面信噪比得到明显提高,反射同相轴连续性有了较大改善,中、长波长静校正问题也得到部分解决。     

利用层析成像方法反演近地表速度模型

由于地表条件复杂和近地表速度变化显著给近地表速度模型的反演工作带来了很大的困难。层析成像方法可以较好地模拟介质横向和纵向的速度变化,能同时考虑直达波、透射波、回折波、折射波等初至波,为确定近地表速度结构提供了有效的工具。本文介绍了层析成像的方法原理,并应用此方法成功反演了合肥地区地震资料的近地表速度模型。     

准噶尔盆地石南地区静校正方法应用研究

相对一个排列，沙漠区小沙丘的高程起伏变化一般不足以引起中、长波长静校正问题，而大幅度起伏的沙梁和低、降速带纵横向速度和厚度的变化，才是引起中、长波长静校正问题的主要原因。准噶尔盆地腹部石南地区地表主要表现为条带沙梁和蜂窝状流动沙丘，近地表低、降速层带中存在高速夹层。采用了3种不同的静校正方法，分别为：近地表分层模型法，主要利用小折射和微测井资料，通过控制点间内插的方式建立模型；初至波折射静校正法，利用有效的折射波初至时间，通过给定的近地表初始速度构建模型；初至波层析反演静校正法，利用更加丰富的初至信息，包括直达波、回折波、折射波等，通过多次迭代，反演近地表速度模型。通过实际应用，研究分析了3种方法静校正效果存在差异的原因，认为层析反演静校正方法效果最好，短、长波长静校正问题都得到了很好的解决。     

利用地震勘探炮井随钻振动信号反演近地表结构

地形起伏的山地地震勘探通常采用井炮激发方式。在炮井钻进过程中柴（汽）油机、钻头和支架构成的连接体形成一个在地表连续振动的噪声源,产生的近地表振动以井架为中心,向四周辐射传播,这种地表振动的传播规律与近地表的速度结构密切相关。文中提出利用这种随钻振动信号反演近地表结构的方法,即在以该连接体为中心的一条辐射线上布置一系列检波器连续记录振动信号,然后对每道信号进行去均值、去趋势、时间域归一化和谱白化等处理,最后用距离钻机连接体最近的一道分别与其余各道进行互相关,相关结果的时间导数即是钻机振动产生地震波场的经验格林函数,进而采用多道分析方法从中提取面波频散曲线以反演近地表速度结构。实际数据的分析结果表明,所述方法提取的拟面波与多道瞬态方式采集的实际面波非常接近,反演得到的近地表速度结构也与微测井成果对应一致。