深反射地震技术

如题所述

深反射地震方法的原理与沉积盆地油气地震勘探相似。所不同的是:(1)由于反射传播的距离长,信号的能量弱,只有16位以上数字地震仪才能取得良好记录;(2)由于排列长(陆上10km,海上3km以上),表层地质变化大,静校正幅度大;(3)由于反射记录中缺乏深部地壳的波速及其横向变化信息,CMP叠加效果不如油气勘探;(4)剖面长随之遇见障碍物(河流、城镇等)的机会多,数据信噪比较低;(5)结晶岩内部的反射系数小(约为沉积岩层的1/3),虽然使反射信号弱,但穿透波在深层仍有一定能量。

经过20年的总结,陆上深反射地震采集形成了一套标准的工作方法:首选用炸药震源(在20km以下记录好),井深20m.炸药量30kg。如果当地不允许使用炸药震源,用4~8台可控震源组合,垂直(时间)叠加在千次以上。接收仪器数字记录(16位以上),120~512道,取样率2~4ms.记录长度20~32s.排列长度10km左右,共中点叠加次数15次。当然,根据工区的地形地质情况的差异,上述参数会有所增减,但目的都是要取得Moho面以上地壳内部的清晰反射模式。

由于对象不同,反射地震处理与油气勘探地震处理有原则上的不同。油气勘探是在沉积盆地上进行的,而盆地沉积具有成层性。与油气储集层有关的多是薄层、互层与砂体,提高分辨率和信噪比乃是油气地震处理的首要任务。同时,整个盆地有稳定的沉积间断面,可作为“标准层”进行对比追踪。由上一讲可知,对以结晶岩为主的大陆地壳而言,很少有像沉积盆地那样的细层、薄层,尤其是不存在可供大区域对比的“标准层”。实际证明即使Moho面,也不一定是连续的反射面(见下几节)。因此,深反射处理时遵循的原则是尽可能“原汁原味”,保持真实可信的地震相位和振幅信息。

在深反射地震处理时,要掌握好以下环节:

(1)在解编与精细的静校正后,在道均衡与共炮点道集能量均衡上要采用新的准则。我们知道,由于接地条件及炮点岩性的区别,适当的均衡仍是需要的。但是,由于地下构造的变化不同的共炮点道集的接受能量不一样。假定实测道集的地震能量为Ei,i=1,2,……N,N为道集总数,Ei服从正态分布。σ为其方差。道集均衡的目的,不应使Ei变成均等,而应使它处于士σ范围内,并仍服从正态分布,从而反映出反射能量空间分布的差异。

(2)振幅保持与滤波。提高信噪比与保真度是互为矛盾的,深反射数据处理对振幅保真的要求高于油气勘探,原始记录信噪比常比油气勘探差。因此,像叠前反褶积这样易产生人造假象的处理方法尽量不用。同时,要采用高保真的方法去除面波、横波等干扰波。

(3)在进行动校—叠加时,由于倾斜反射体多,由叠加速度计算的层速度很不准确,一定要参考折射反演的波速剖面进行速度分析。在叠加后偏移处理时也要用上一讲中叙述的兼容原则选取波速模型。

(4)在地震记录信噪比很低时,可适当采用相干滤波来增强反射信号。但在90年代以来,由于地震仪器的改进,相干滤波已越来越少用。

(5)制作反射模式线条图。为便于解释,深反射地震特有的一项处理是计算并增强包络振幅,并在白化弱振幅后形成如图6.1所示的反射模式图。由于在图中将多条反射剖面拼接了起来,可清晰地看到穿插整个地壳的立体构造。

图6.1 美国西部过内华达的多条深反射地震剖面的组合解释

剖面上A为地面上追出的Rand山逆掩断层,其分支插入中地壳.在3~5s之间有一组强反射,可能反映韧性剪切带。用M标记的Moho面有断续的反射,估计深度在30km左右.WWF—White Wolf断层;TM—Tehachapi山;GF—Garlock断层;SAF—San Andreas断层

在深反射地震解释时,要有分辨率的概念。由于深反射信号的频率为8~80Hz,主频在25Hz左右,垂直分辨率约为60m。在用可控震源激发时,主频可提高到50Hz.分辨率也随之提高到30m左右,但这时因高频衰减快,20km以下的深层反射信息弱,远不如用爆炸震源。即使在处理中经过偏移,反射地震的水平分辨率仍然较差,大约为深度的1/10左右,而不像垂直分辨率可达到深度的1%~2%。在深反射地震中,由于排列长度小于探测深度,地震射线近似垂直,这种原理上的弱点不仅是造成水平分辨率不高的原因,而且也造成大倾角反射体的反射信号不能返回地面为仪器记录。因此,弱反射的所谓“透明体”并不等于均匀介质,而可能是陡倾的不均匀介质。深反射地震解释的多解性是难以避免的。但是,只要遵循上一讲开头叙述的解释原则,深反射地震资料常在综合解释中起关键作用。

当前深反射地震方法的发展趋势首先是大幅度降低采集成本。新一代分布式及遥测式地震仪的出现为此提供了可能性。图6.2表示我们在大别山采集的一张单炮记录,此记录中各种反射信号都非常清晰,说明只要改进采集方法,将水平叠加次数从15次降为5次仍可能保证地震记录的质量,这样成本就可以降低为目前的1/3,用同样的成本可使深反射地震的网度大大加密。其次,应采用叠前偏移和非线性反演等新技术,还可使地震处理水平提高一大步。最后,深反射地震不仅可用于探测地壳内部的精细结构,也应该用于探测整个岩石圈,这个问题将在本讲最后讨论。

图6.2 在大别山的一个共炮点反射记录

可见结品岩区单炮记录上可取得良好的反射信号

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