專利名稱：薄層調(diào)頻分析技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要用于地震勘探中判斷、分析地層的薄層結(jié)構(gòu)，推斷油氣信息，屬于G01V。
地下地質(zhì)條件千變?nèi)f化，由于油氣聚集帶主要在沉積巖地區(qū)，那么地層的沉積結(jié)構(gòu)對地震信號會產(chǎn)生直接的影響。過去人們是把地震信號與地層結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，甚至不加區(qū)分。這是地震解釋過程中的極大錯誤。地震信號只是地震結(jié)構(gòu)在一定的激發(fā)、接收方式下的特定表現(xiàn)形式，有些重要的地層信號在地震信號不能直接的顯現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)就是薄層。這是因?yàn)樗荒茱@現(xiàn)，人們對它的認(rèn)識是盲目的，也是無能為力的。油氣勘探又步步都離不開薄層，這樣，勢必大大降低油氣勘探的準(zhǔn)確度。這就需要通過研究薄層結(jié)構(gòu)對地震的影響規(guī)律來揭示薄層的結(jié)構(gòu)，從而可以推斷油氣層的規(guī)律。
“薄層”在地震中的含義是小于1/4個(gè)地震波長厚度的地層。這就注定了薄層無法與地震信號一一對應(yīng)。薄層分為兩大類，一類是韻律型薄層，如砂泥巖互層，在反射系數(shù)上表現(xiàn)為正負(fù)相間，另一類是遞變型薄層，如泥、粉砂、細(xì)砂、中砂、礫砂等，以旋回沉積形式，表現(xiàn)在反射系統(tǒng)上為同號。我們定義由同一地質(zhì)屬性的一系列薄層所構(gòu)成的相對層集合為一個(gè)薄層系。即在一個(gè)薄層系中，要么為韻律型，要么為遞變型。由于人們過去將地震與地層結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，因此人們探討過地震波在不同的薄層中所表現(xiàn)的形式為韻律型薄層高通，遞變型薄層為低通這兩種簡單的特性。(И.И.Гурвич，1952，Прпкладная Геофиднка ВЫП.2)這種結(jié)構(gòu)太粗，四十多年來，人們無法使用這種結(jié)果去指導(dǎo)生產(chǎn)。
我們用△t和△f分別表示時(shí)域和頻域的采樣長度，它們滿足關(guān)系△t·△f≥ 1/(2N)這個(gè)關(guān)系說明了時(shí)域和頻域，不能同步展開，即同時(shí)達(dá)到分辨極限。既然時(shí)域中薄層不能直接體現(xiàn)，我們就在頻域中研究，能量關(guān)系要考慮Parseval恒等式
Et＝ 1/(2π) Ef本發(fā)明從反射系數(shù)的角度，在頻率域中建立調(diào)頻函數(shù)，得到薄層頻譜圖，從而識別判斷薄層特征。
設(shè)薄層系的總層數(shù)為N，薄層系總厚度為T，薄層系邊界反射系數(shù)值為R(為反射系數(shù)的絕對值)，薄層系內(nèi)部反射系數(shù)為值r(為反射系數(shù)的絕對值)，因?yàn)橛退槊鏋樗降?，可以設(shè)計(jì)地質(zhì)模型為水平介面，以一個(gè)薄層系為單元，建立調(diào)頻母函數(shù)， (fk代表薄層系中第k層中頻率，h(f)代表薄層系的譜規(guī)律)。
以薄層的反射強(qiáng)度為Y軸，以頻率為X軸得到頻率-強(qiáng)度譜圖。h(f)頻譜特征具有光柵效應(yīng)，反射強(qiáng)度最大(譜圖的峰頂)即為光柵中心

圖1 薄層系調(diào)頻函數(shù)譜分布示意2 考慮上伏介質(zhì)影響，單一薄層中厚度T變化時(shí)譜分布系列圖a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms圖3 不考慮上伏介質(zhì)影響，單一薄層中厚度T變化時(shí)譜分布系列圖a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms圖4 考慮上伏介質(zhì)影響韻律型薄層系層數(shù)N變化時(shí)譜分布系列圖a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4圖5 不考慮上伏介質(zhì)影響，韻律型薄層系層數(shù)N變化時(shí)譜分布系列圖a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4圖6 考慮上伏介質(zhì)影響，韻律型薄層厚度T變化時(shí)，譜分布系列圖a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms
圖7 不考慮上伏介質(zhì)影響，韻律型薄層系厚度T變化時(shí)譜分布系列圖a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms圖8 考慮上伏介質(zhì)影響，韻律型薄層系邊界反射系數(shù)值R和內(nèi)部反射系數(shù)值r比值變化時(shí)譜分布系列圖a.R＝r，b.R＝2r，c.R＝3r，d.R＝4r圖9 不考慮上伏介質(zhì)影響，韻律型薄層系內(nèi)部反射系數(shù)值r變化時(shí)譜分布系列圖a.r＝0.1，b.r＝0.2，c.r＝0.3，d.r＝0.4，N＝5，T＝50ms圖10 單一遞變型薄層厚度T變化時(shí)譜分布系列圖a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms圖11 遞變型薄層系層數(shù)N變化時(shí)譜分布系數(shù)圖a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4圖12 遞變型薄層系厚度T變化時(shí)譜分布系數(shù)圖a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4圖13 遞變型薄層系邊界反射系數(shù)值R與內(nèi)部反射系數(shù)值r的比值變化時(shí)譜分布系列圖a.R＝r，b.R＝2r，c.R＝3r，d.R＝4r1.第一主光柵 2.第二主光柵 3、4、5.次光柵根據(jù)調(diào)頻母函數(shù)針對韻律型薄層系和遞變型薄層系分別可以得到不同的模型一、韻律型薄層系，泥巖互層，反射系數(shù)正負(fù)相間，其模型為
二、遞變型薄層系，砂、粉砂、細(xì)砂、粗砂、旋回順序正反排列多層，其模型為 在以上模型中分別考慮N、T、R、等參數(shù)變化，得到譜分布規(guī)律1.單一薄層中總厚度T與譜分布圖，考慮上伏介質(zhì)的影響，譜規(guī)律為①T反比于第一主光柵中心的位移，T越大，第一主光柵中心位移越小;
②T反比于光柵寬度;
2.單一薄層中總厚度T與譜分布圖，不考慮上伏介質(zhì)的影響，譜規(guī)律為①T反比于第一主光柵中心的位移;
②T反比于光柵寬度;T越大，光柵寬度越小;
3.韻律型薄層層數(shù)N與譜分布規(guī)律，考慮上伏介質(zhì)影響，譜規(guī)律為①N＝1時(shí)，只有一個(gè)界面，沒有薄層，全通;
②N增加時(shí)，第一主光柵中心離零頻位移增加;
③N增加時(shí)，次光柵也越多;
4.韻律型薄層層數(shù)N與譜分布規(guī)律，不考慮上伏介質(zhì)，其譜規(guī)律為①N＝1時(shí)，全通;
②N增加時(shí)，第一主光柵中心離零頻位移增加;
③N增加時(shí)，次光柵也越多。次光柵數(shù)等于(N-2)。
5.韻律型薄層厚度T與譜的關(guān)系，考慮上伏介質(zhì)的影響，其譜規(guī)律為①T越大時(shí)，第一光柵中心位移減小;越靠近零頻。
②T越大時(shí)，光柵寬度越窄;
6.韻律型薄層，系厚度T與譜的關(guān)系，不考慮上伏介質(zhì)的影響，譜規(guī)律為;
①T越大時(shí)，第一光柵中心位移越小;
②T越大時(shí)，光柵寬度越窄。
7.韻律型薄層，薄層邊界反射系數(shù)值R與譜的關(guān)系，考慮上伏介質(zhì)影響，其譜規(guī)律為①當(dāng)邊界值相對于內(nèi)部值比值變化時(shí)，主光柵的寬度不變;
②主光柵位置不變。
8.韻律型薄層邊界反射系數(shù)值與譜的關(guān)系，不考慮上伏介質(zhì)影響，其譜規(guī)律為①當(dāng)邊界值相對于內(nèi)部值比值越大時(shí)，主光柵不明顯;
②比值越大，光柵寬度不變;
③比值變化時(shí)，主光柵中心位置不變9.單一遞變型薄層厚度T與譜關(guān)系，譜規(guī)律為①T增加時(shí)，第一主光柵中心不變，第二主光柵中心位移減小;
②T增加時(shí)，光柵寬度變窄。
10.遞變型薄層層數(shù)N與頻譜的，關(guān)系譜規(guī)律為①N＝1時(shí)，全通;
②N增加時(shí)，第一光柵中心位置不變;
③N增加時(shí)，光柵寬度不變;
④N增加時(shí)，次光柵也增加(N-2)個(gè)。
11.遞變型薄層厚度T與頻譜的關(guān)系，譜規(guī)律為①當(dāng)T增加時(shí)，第一主光柵中心位移不變，光柵寬度變窄;
②當(dāng)T增加時(shí)，第二主光柵中心向低頻方向漂移。
12.遞變型薄層，薄層系邊界值R與內(nèi)部值r(反射系數(shù)的絕對值)的比值與頻譜的關(guān)系，譜規(guī)律為①當(dāng)比值變化時(shí)，主光柵的中心位置不變;
②比值增大時(shí)，主光柵的寬度相應(yīng)變窄。
本發(fā)明從分析地層反射強(qiáng)度出發(fā)，建立一個(gè)調(diào)頻母函數(shù)h(f)，以頻率為X軸，以反射強(qiáng)度為Y軸，繪制頻率-強(qiáng)度的頻譜圖，從圖上可以看出薄層系的調(diào)頻特征為光柵效應(yīng)。強(qiáng)度最大為光柵中心，也說是譜線的峰頂，因此，①只要譜圖光柵效應(yīng)存在，就可以判斷薄層系的存在，②若主光柵中心在零頻上(即X軸為0處)，則可以確定為遞變型薄層系，否則為韻律型薄層系，③次光柵數(shù)越多，表明薄層系薄層層數(shù)越多，薄層層數(shù)N等于次光柵數(shù)加2。④薄層系越薄反射系數(shù)的譜也越寬，⑤相對于薄層內(nèi)部反射系數(shù)而言，上伏介質(zhì)的影響程度較小。
本發(fā)明對地層進(jìn)行調(diào)頻分析，得到薄層存在的特征，完善了薄層的理論。而且油氣往往儲集于薄層中，油水介面又是水平的，有無油必定對T、N以及譜的表現(xiàn)形式產(chǎn)生重要影響。因此本發(fā)明對分析薄層結(jié)構(gòu)判斷油氣展布規(guī)律具有實(shí)用意義。
權(quán)利要求
1.一種薄層調(diào)頻分析技術(shù)，是地震勘探中識別薄層的分析方法，設(shè)薄層系層數(shù)N，薄層系總厚度T以及薄層系邊界反射系數(shù)值R，薄層系內(nèi)部反射系值r四個(gè)參數(shù)，其特征是建立調(diào)頻函數(shù)h(f)h(f)=Σk=0N(-1)k+1(1-r2)ke-j2πfvTN]]>+[R-rr][1+(-1)N-1e-j2πfv·TN]]>以頻率為X軸，以地層反射強(qiáng)度為Y軸繪制頻譜圖，它具有光效應(yīng)，譜圖中峰頂為光柵中心，次光柵越多薄層系薄層層數(shù)越多，薄層層數(shù)等于次光柵數(shù)加2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄層調(diào)頻分析技術(shù)，其特征在于遞變型薄層系第一主光柵中心在零頻上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種薄層調(diào)頻分析技術(shù)，其特征還在于a.韻律型薄層系，當(dāng)薄層層數(shù)N增加，第一主光柵中心離零頻位移增加，薄層系厚度T越大，第一主光柵中心位移越小，光柵寬度越窄;b.遞變型薄層系，薄層系層數(shù)N增加，第一主光柵中心位置不變，光柵寬度也不變，當(dāng)薄層系厚度T增加，第一主光柵中心位置不變，光柵寬度越窄。
全文摘要
一種薄層調(diào)頻分析技術(shù)，是地震勘探中識別薄層的分析方法，從分析反射系數(shù)出發(fā)，建立調(diào)頻母函數(shù)h(f)＝N、T分別為薄層系數(shù)和總厚度，R為薄層系邊界反射系數(shù)，r為薄層系內(nèi)部反射系數(shù)。以頻率為X軸，以強(qiáng)度為Y軸作頻譜圖，得到薄層的調(diào)頻特征為光柵效應(yīng)，次光柵越多，薄層層數(shù)越多，層數(shù)等于次光柵數(shù)加2，從而判斷薄層系的存在性質(zhì)。
文檔編號G01V1/30GK1099142SQ9311673
公開日1995年2月22日 申請日期1993年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月20日
發(fā)明者張雙喜 申請人:地質(zhì)礦產(chǎn)部西北石油地質(zhì)局, 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)