低频信号在膏盐覆盖区成像中的应用研究

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低频信号在膏盐覆盖区成像中的应用研究（共2篇）

篇1：低频信号在膏盐覆盖区成像中的应用研究

低频信号在膏盐覆盖区成像中的应用研究

针对复杂膏盐区深层成像困难的实际问题,首先分析了膏盐层的地质、地球物理特征,说明了原位地层条件下处于蠕动状态非均匀分布的.膏盐层对地震波场的强烈吸收和散射作用是造成其下伏地层成像困难的主要原因.其次设计了一个简单的膏盐层模型,采用波动方程粘弹介质波场数值模拟技术,分析了单道记录中以膏盐层为界的浅层和深层地震反射信号振幅谱的频率差异,证明了介质对波场的散射和吸收作用是与地震信号的频率密切相关的,低频信号具有较强的抗散射和抗吸收能力,更易于穿透非均匀膏盐层.实际资料的处理结果证明了利用低频信号可以提高膏盐覆盖区深层成像质量.

作 者：段曾宁 葛汉清 Duan Zengning Ge Hanqing 作者单位：段曾宁,Duan Zengning(中国石油化工股份有限公司西南石油局第五物探大队,湖南湘潭,411104)

葛汉清,Ge Hanqing(江苏省第一地质大队,江苏,南京,210041)

刊 名：勘探地球物理进展英文刊名：PROGRESS IN EXPLORATION GEOPHYSICS年，卷(期)：200932(4)分类号：P631.4关键词：低频信号 数值模拟 膏盐 成像 散射 吸收

篇2：低频信号在膏盐覆盖区成像中的应用研究

折射层析成像是基于对初至波进行射线追踪反演, 构建相应的速度层析成像图, 由此确定地质体中速度异常。与传统的折射波法相比, 折射层析成像最大的优点是在纵向梯度变化的速度层、强烈的水平速度变化地层、大倾角地层、隐伏层和任意地形起伏下, 都可以通过折射波初至获取复杂的地下结构, 给出较好的反演结果。

1 折射层析成像基本原理

折射层析成像法是通过对初至波进行射线追踪反演, 构建相应的速度层析成像图, 由此可以确定地质体中速度异常体的大小、位置、物性等参数。

(1) 初至拾取。在地震记录中实际观测到的初至包含直达波、回折波、折射波或三者组合的初至波, 主要在近地表层进行传播, 一般能量较强, 便于识别, 且可追踪性好, 其走时包含了近地表层介质的速度信息。初至的正确拾取是折射层析反演工作的关键, 起跳点的识别是初至拾取的难点所在, 关系着反演结果的可靠性。图1左侧窗口为初至拾取窗口, 右侧窗口为走时曲线显示窗口, 红色为根据地震记录拾取初至后的时距曲线, 绿色为根据观测系统某次正演计算得到的时距曲线, 两曲线通过不断正演, 反演计算后, 达到一定误差精度要求后便构建出相应的速度层析成像图。

(2) 速度模型的建立。层析反演过程中, 初始模型的选取至关重要, 初始模型与实际结果越接近, 层析反演计算速度越快, 效果越好。过于简化的模型可能使结构中有意义的信息被忽略, 复杂的模型可能使反演的不确定性增强, 同时可能引入虚假信息。在实际计算时, 初始模型应该根据测井资料或速度谱等资料来确定。实际反演过程中, 可能先验信息不足, 给定与实际结果相近的初始速度模型难度较大, 一般是通过给定常速初始模型进行反演计算。层析反演过程中, 需对速度加以约束限制, 速度约束值范围越接近实际速度的变化范围, 计算速度越快反演效果越好。在实际计算时, 应该根据测井资料以及速度谱等资料来确定速度约束值。

(3) 射线追踪正演。本次使用Geogiga公司的折射层析成像模块进行处理, 方法的关键是对模型进行射线追踪, 程序中使用的射线追踪方法基于惠更斯和费马原理, 联合使用最短路径法和弯曲射线法, 首先用最短路径法寻找全局最短路径, 然后再用弯曲射线法寻找局部最优, 该方法运算速度较快且准确性高。

(4) 迭代反演。折射层析成像的实质是反演, 即根据初至时间推断地下速度结构。从反演角度讲, 网格剖分较大时每个网格内通过的射线越多, 越利于反演, 但从正演角度讲, 网格剖分过大则会降低正演精度, 从而直接影响反演的精度。实际计算时, 网格剖分要同时兼具两者才能取得更好的反演效果。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

某水电站左、右岸江面以上均分布Ⅱ级阶地, 河床总体上河谷相对开阔, 呈基本对称的“V”字型峡谷, 为斜向河谷, 下伏基岩为玄武岩、杏仁状玄武岩、花岗闪长岩等, 岩性复杂。

折射层析成像法主要用于探测覆盖层厚度和坝址岩体的波速分层情况, 文章以下坝址Z11剖面来进行举例说明。图2为Z11测线示意图。

2.2外业工作方法

此次外业数据采集使用美国SI公司的S-Land全数字化地震勘探数据采集系统, 单个采集站控制36个接收道, 28Hz数字化检波器。外业数据采集使用夯锤作为震源, 每个记录进行多次叠加, 确保每一个检波道的初至清晰。为提高解释精度, 采用纵测线观测系统, 并用13个以上不同炮检距激发, 保证目的层有足够射线。

2.3 折射层析资料处理

基于上章节所述的原理与处理流程, 在取得有效折射波地震资料后, 对折射波地震记录进行了初至拾取, 速度模型建立时底层速度是根据声波测井实测数值取值, 测区玄武岩的新鲜完整岩块的波速取值5.8km/s, 变质砂岩及泥岩的新鲜完整岩块波速取值4.5km/s。表层速度取1.0km/s左右, 速度模型最大深度设置为100m~120m。迭代反演网格设置为道间隔距一半 (即2.5m×1.5m) , 初至提取误差设置为0.5ms, 最大反演次数设置为12次, 有效的将反演单炮拟合误差控制在5ms以下。图3为处理流程的示意图。

2.4折射层析成果分析

Z11剖面表层主要由沙土、碎石、卵石、砾石、块石组成, 下伏基岩为砂泥岩。长度555米, 两个排列共激发42炮, 最远偏移距离为102.5米。由折射层析反演速度剖面推测覆盖层、全风化层速度0.75km/s~1.9km/s, 厚度24.5m~34.6m;强风化速度1.9km/s~2.7km/s, 厚度9.5m~34.6m;弱风化上段速度2.7km/s~3.55km/s, 厚度24.7m~45.6m;深度78.1m以下为弱风化下段, 速度大于3.55km/s, 解释结果与钻孔资料较吻合。

3结束语

影响折射层析反演结果的因素主要有观测系统、数据质量、正反演算法、目标区域的形态及性质等方面, 合理的观测系统可以获得研究区域较密集的射线覆盖, 为最终的成像打下良好的基础。正反演算法直接关系到地震层析成像的速度和精度, 网格划分、正反演所采用的计算方法、初始速度模型的选择等都是其主要的影响因素。目标区域的形态及性质决定射线的聚散程度和分分布情况, 在参数选择时, 应尽可能根据近地表调查资料得到的某些些参数的精确值, 或者从已知地质背景知识得到的某些参数的取值范范围和模型空间的参数分布特点, 然后建立相应的速度模型来进行初初至的射线追踪反演。

摘要：目前主要利用反射波法和折射波法来确定覆盖层厚度, 折射波法初至容易识别, 资料解释较容易, 但是传统折射解释方法却有着许多限制, 对于速度横向不均匀、下覆地层起伏变化较大或速度渐变、存在透射地形地质情况, 传统折射解释方法一般都不能给出较好的结果。地震折射层析成像有效地克服了一般折射解释方法的这些缺点。