專利名稱：寬頻地震勘探方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油、煤炭、建筑工程等地質(zhì)勘探方法，特別是一種 最常用的物理勘探法即寬頻地震勘探方法。
背景技術(shù)：
勘察石油及天然氣田和煤田地質(zhì)構(gòu)造的最重要的物理勘探方法即地震
勘探，它的技術(shù)方法從建國初期一直到20世紀(jì)90年代，主要都從國外引 進(jìn)。1992年初，中國石油天然氣總公司在國內(nèi)自主立項(xiàng)開發(fā)的"高分辨率 地震勘探試驗(yàn)研究"取得了重要成果，曾獲1997年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 此后，在2002—2007年間，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明人(河南油田退休職工)與北 京華昌新業(yè)物探技術(shù)服務(wù)有限公司合作，從地震勘探的三大環(huán)節(jié)原始資料 采集、原始資料處理、資料解釋方法等方面潛心研究，取得更為重要的進(jìn) 展。使原始資料2.5秒以上時(shí)的有效頻寬由常規(guī)地震的10-50HZ，增寬到 10-150HZ，經(jīng)寬頻數(shù)據(jù)處理后的成果資料頻寬達(dá)10—360Hz，視主頻高達(dá) 280—300Hz。
常規(guī)的地震勘探技術(shù)很難探明較小的地質(zhì)體，比如1-3米落差的小斷
層。其主要原因是
1、 常規(guī)地震勘探，道(每炮接收120-2000道)記錄采用12-36個(gè)檢波 器組合，人為地大力削減了反射波的高頻成分，所接收到的反射幾乎成了 15-20HZ的簡諧波。
2、 采用是動(dòng)圈式速度型檢波器采集地震反射波，無法克服大地對反射 波高頻成分的嚴(yán)重吸收作用。
3、 在常規(guī)數(shù)據(jù)處理中，將90HZ以上的反映細(xì)微地質(zhì)體的信號(hào)全部認(rèn)
為是干擾波，予以徹底的切除。
4、 常規(guī)地震勘探測線剖面或三維數(shù)據(jù)體，只有一個(gè)頻段顯示,如10— 45HZ的頻段顯示，在2.5秒以上時(shí)，反射波只有20-40HZ,只能分辨60-40米厚的地層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高勘探的分辨能力的寬頻地震勘探方
法，以便在査明油氣田、煤田宏觀地質(zhì)構(gòu)造的同時(shí)能査明薄地層(1-3米厚) 的展布和小斷層(l-3米落差)的具體狀況。為油氣田和煤田的勘探開發(fā)， 提供了更為詳盡的地震地質(zhì)資料。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種寬頻地震勘探方法，包括以下
步驟
1) 在每個(gè)地震記錄道布置單只檢波器；
2) 利用布置在每個(gè)地震記錄道上的所述單只檢波器對人工震源所產(chǎn)生 的地震反射波進(jìn)行寬頻采集；
3) 對由每個(gè)地震記錄道的單只檢波器寬頻采集的多個(gè)地震反射波分別 進(jìn)行頻譜均衡處理，然后進(jìn)行水平疊加，以便得到各頻率成分能量進(jìn)一步 均衡的寬頻帶地震反射波；
4) 用所述寬頻帶地震反射波顯示的地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定。 其中，用所述寬頻帶地震反射波顯示的地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定
的步驟包括
4 -1)將所述寬頻帶地震反射波分成具有相同低頻截止頻率的從窄頻段 到寬頻段的多頻段的地震反射波；該地震反射波顯示地震剖面；
4-2)利用從所述窄頻段到寬頻段的逐步標(biāo)定法，將各頻段顯示的地震 剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定。
其中，所述步驟4-2)包括
4-2-1)用所述多個(gè)頻段中最窄頻段的地震反射波所顯示的地震剖面與 大套地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定，控制較厚地層或較大地質(zhì)體的展布；
4-2-2)然后，逐次用所述多個(gè)頻段中從窄到寬的其它頻段的地震反射 波所顯示的地震剖面與所述大套地質(zhì)層位中的各較薄地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定， 直至得到較薄地層和細(xì)小地質(zhì)體的展布。
其中，單只檢波器是輸出能量隨地震反射波頻率增加而提高的加速度檢波器。
其中，加速度檢波器是每倍頻程輸出能量增加6db的地震反射波檢波器。
其中，步驟2)中的寬頻采集包括
利用所述加速度檢波器提高地震反射波的高頻成分；和/或 利用地震接收儀器中頻譜均衡器均衡地震反射波的所有頻率成分能
量。該頻譜均衡器可以是其陡度為12-18db、低截頻值為3-240Hz的低截濾波器。
其中，所述的多個(gè)頻段包括10-40Hz頻段；10Hz-80Hz的頻段； 10Hz-120Hz的頻段；10Hz-180Hz的頻段；10Hz-240Hz的頻段；10Hz-300Hz 的頻段；以及10Hz-360Hz的頻段。
其中，所述寬頻帶地震反射波的高頻截止頻率等于或大于400Hz。 其中，所述寬頻帶地震反射波的頻帶為10Hz至360Hz土10Hz。 其中，所述步驟3)還包括在對多個(gè)地震反射波進(jìn)行水平疊加之后，進(jìn) 行去噪處理。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下寬頻地震采集的原始資料通過拓寬頻帶和消 除高頻干擾的寬頻處理后，使得反射波有效頻寬增加到10-360HZ;這樣使 得經(jīng)寬頻數(shù)據(jù)處理的資料，多頻段剖面或數(shù)據(jù)體聯(lián)合解釋成為可能，并且 在解釋宏觀地質(zhì)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還可以解釋較薄地層和較為細(xì)小的地質(zhì)體， 從而能夠査明薄地層(1-3米厚)的展布和小斷層(1-3米落差)的具體狀 況。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的寬頻地震勘探方法的流程圖2是圖1中所示用寬頻帶地震反射波顯示的地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行 標(biāo)定的步驟的流程圖3是圖2中所示逐步定位法的流程圖4是顯示本發(fā)明的地震反射波寬頻采集和現(xiàn)有技術(shù)的地震反射波常規(guī)采集的頻率域比較示意圖5是本發(fā)明的寬頻數(shù)據(jù)處理和寬頻資料解釋的示意圖6是顯示本發(fā)明的寬頻地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1從整體上顯示了本發(fā)明的寬頻地震勘探方法，如圖1所示，本發(fā) 明的寬頻地震勘探方法包括以下步驟
1) 在每個(gè)地震記錄道布置單只檢波器；
2) 利用布置在每個(gè)地震記錄道上的所述單只檢波器對人工震源所產(chǎn)生 的地震反射波進(jìn)行寬頻采集；
3) 對由每個(gè)地震記錄道的單只檢波器寬頻采集的多個(gè)地震反射波分別 進(jìn)行頻譜均衡處理，然后進(jìn)行水平疊加，以便得到各頻率成分能量均衡的 寬頻帶地震反射波；
4) 用所述寬頻帶地震反射波顯示的地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定。 由于利用布置在每個(gè)地震記錄道上的所述單只檢波器采集地震反射波，
因此可以消除常規(guī)地震勘探的地震記錄道采用12-36個(gè)檢波器組合采集地 震反射波所帶來的大力削減了反射波的高頻成分的缺陷。
同時(shí)由于對地震反射波進(jìn)行寬頻采集和頻率域能量均衡處理，從而展 寬了地震反射波的頻帶，從而可以展現(xiàn)寬頻所代表的薄地層和小斷層。
圖2顯示了上述步驟4)的流程，從圖2可以看見，步驟4)的用寬頻 帶地震反射波顯示的地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定的步驟包括
4-1)將所述寬頻帶地震反射波分成具有相同低頻截止頻率的從窄頻段 到寬頻段的多頻段的地震反射波(剖面)；
4-2)利用從所述窄頻段到寬頻段的逐步標(biāo)定法，將所述頻段顯示的地 震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定。
利用從所述窄頻段到寬頻段的逐步標(biāo)定法是本發(fā)明重要特征之一，利 用此特征可以逐步解釋地質(zhì)體存在的細(xì)節(jié)。
圖3顯示了上述步驟4-2)的流程，如圖所示，該流程包括
4-2-1 )用所述多個(gè)頻段中最窄頻段的地震反射波所顯示的地震剖面與大套地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定，控制較大的地質(zhì)體；
4-2-2)然后，逐次用所述多個(gè)頻段中從窄到寬的其它頻段的地震反射 波所顯示的地震剖面與所述大套地質(zhì)層位中的各較薄地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定， 直至得到較細(xì)小的地質(zhì)體。
本發(fā)明的單只檢波器是輸出能量隨地震反射波頻率增加而提高的加速 度檢波器，最好是每倍頻程輸出能量增加6db的地震反射波檢波器。
上述步驟2)中的寬頻采集包括利用所述加速度檢波器提高地震反射 波的高頻成分；
由于單只檢波器是輸出能量隨地震反射波頻率增加而提高的加速度檢 波器，因而可以提升高頻成分的能量。當(dāng)然，也可以利用地震接收儀器中 的頻譜均衡器對加速度檢波器采集的地震反射波做進(jìn)一步頻率域能量均 衡，以便使地震反射波的所有頻率成分能量均勻一致。這樣的頻譜均衡器 最好為陡度為12-18db、低截頻值為3-240Hz的低截濾波器。
上述多個(gè)頻段可以包括10-40Hz頻段；10Hz-80Hz的頻段；10Hz-120Hz 的頻段；10Hz-180Hz的頻段；10Hz-240Hz的頻段；10Hz-300Hz的頻段； 以及10Hz-360Hz的頻段。但本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員還可 以根據(jù)需要選取其它頻段。
上述寬頻帶地震反射波的高頻截止頻率等于或大于400Hz。寬頻帶地 震反射波的視主頻為10Hz至360Hz土10Hz。
另外，在對地震反射波進(jìn)行水平疊加之后，還可以進(jìn)行去噪處理。 本發(fā)明的地震資料寬頻采集具有三方面的特點(diǎn)
1.1單個(gè)檢波器采集，有效避免了人為地?fù)p害反射波的高頻成分。
1.2檢波器的機(jī)電傳感器是加速度型的，每倍頻程提升6db的能量。有 效的補(bǔ)償反射波在大地中傳播時(shí)高頻成分被吸收的情況。
1.3采集系統(tǒng)中的頻譜均衡技術(shù)。使寬頻帶地震信號(hào)在進(jìn)入24位存儲(chǔ) 單元之前，使高頻成分(200hz以上)和低頻成分(10hz，它的能量大于前 者60db以上。)能量初步均衡。
此三項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)能有效的把原始記錄2.5秒以上時(shí)的反射波主頻由常 規(guī)的15-30HZ，提升到60-120HZ。頻寬由10-35HZ提升到10-150HZ (以頻譜分析圖上振幅值的5 0%計(jì))。
圖4是寬頻采集與常規(guī)采集原始記錄及頻譜分析比較圖，其中圖a顯 示了本發(fā)明的寬頻記錄頻譜，圖b顯示了常規(guī)采集記錄頻譜。從圖4可以 看出，本發(fā)明明顯展寬了地震反射波的頻帶。
從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，寬頻采集的地震反射波的低頻、高頻成分的能量 仍然是不十分均衡的，因此還需要在進(jìn)行寬頻數(shù)據(jù)處理中進(jìn)一步均衡。
本發(fā)明的寬頻數(shù)據(jù)處理首先最為重要的是把高頻成分和低頻成分 (10~400Hz)的能量差別進(jìn)一步均衡，另一重要的方法是采用不損害反射 波動(dòng)力學(xué)特征的去噪方法來抑制高頻噪聲(目前的處理方法有多種去噪軟件. 視具體情況選用).。由于以上技術(shù)，寬頻處理結(jié)果使反射波視主頻15-300HZ 振幅能量均衡，頻寬達(dá)10-360HZ。同一條測線剖面或三維數(shù)據(jù)體可以不同
頻寬顯示，如10-40， 10-80， 10-120， ......10-360HZ等，用于多地質(zhì)目標(biāo)
的聯(lián)合解釋。圖5顯示了寬頻數(shù)據(jù)處理的情況，其中圖中的a對應(yīng)于10-40hz 頻段；b對應(yīng)于10-120hz頻段；c對應(yīng)于10—200hz頻段；d對應(yīng)于10-360hz 頻段。
在進(jìn)行寬頻數(shù)據(jù)處理后，本發(fā)明利用從窄頻段到寬頻段逐步標(biāo)定技術(shù)， 對寬頻地震資料進(jìn)行解釋。
首先，采用多頻段(如10-40， 10-80， 10-120， ......10-360HZ等)多
剖面與鉆探地質(zhì)層位進(jìn)行層位標(biāo)定(包括l-2米薄層的標(biāo)定)。然后首先解 釋較窄頻帶的剖面或數(shù)據(jù)體，確定較厚地層(大套地層)的展布，在其控 制下，再解釋較寬頻帶的剖面或數(shù)據(jù)體，追蹤確定較薄地層(1-3米)展布。
更具體地說，寬頻采集的原始資料經(jīng)寬頻數(shù)據(jù)處理之后，高、低頻地 震波能量進(jìn)一步均衡，信噪比進(jìn)一步提高，視覺可以直接識(shí)別、對比、追 蹤240-300HZ的地震反射波，在100m之內(nèi)有20-30個(gè)地震反射波，對于它 所代表的地質(zhì)層位，有難以準(zhǔn)確標(biāo)定之嫌疑。為此發(fā)明了寬頻地面剖面與 鉆探地質(zhì)層位，由窄頻段到高頻段逐步標(biāo)定的新技術(shù)。即由10—40HZ，
10-80HZ， 10-120HZ......10-360HZ 10-400HZ等分別與鉆探地質(zhì)層位標(biāo)
定，依據(jù)窄頻段較低頻波及所對應(yīng)的層位，來控制約束較寬頻段的尖脈沖標(biāo)定確認(rèn)了低頻波(窄頻剖面)和高頻波(寬頻剖面)之后，分別在 個(gè)剖面或數(shù)據(jù)體進(jìn)行對比、追蹤、圈定范圍等解釋工作。低頻波反映的是 宏觀的地質(zhì)構(gòu)造。而寬頻波反映是較小的地質(zhì)體和較薄的地層展布。
圖6是利用標(biāo)定進(jìn)行寬頻資料解釋的情形，圖中1是超聲波測井曲線 ， 2是地質(zhì)錄井；3是合成記錄；4是不同頻寬地震記錄剖面。.
在圖6中，10-40Hz剖面上的T (8、 9)和T (10、 11)是低頻(35Hz) 波，能大致反映被包攏在內(nèi)的更高頻波的展布方向。圖中10-160Hz剖面上 T8 、 T9,和TIO、 Tll是由10-40Hz剖面上的T (8、 9)和T (10、 11)分 辨而來的。這樣的解釋方法保證了寬頻尖脈沖波的解釋不會(huì)迷失方向。
因此，此發(fā)明在保留常規(guī)地震勘探能力的同時(shí)，極大地?cái)U(kuò)展了地震勘 探勘察薄地層、小斷層的能力。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)
寬頻采集技術(shù)極大限度的拓寬了原始資料的有效頻寬,較常規(guī)方法拓寬 了3倍。確切的保護(hù)了反射波的動(dòng)力學(xué)特征.。為直接檢測礦藏的地質(zhì)形態(tài), 提供豐富的原始信息；
寬頻處理技術(shù)進(jìn)一步使10-400HZ的地震反射波信息達(dá)到能量均衡.， 有效的剔除了高頻干擾，提高了高頻端的信噪比，有效頻帶較常規(guī)的提高 8-10倍；
寬頻資料的解釋技術(shù),結(jié)合鉆探地質(zhì)資料，解釋1-2米的薄地層的空間展布。
盡管上文對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng) 域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原 理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種寬頻地震勘探方法，包括以下步驟1)在每個(gè)地震記錄道布置單只檢波器；2)利用布置在每個(gè)地震記錄道上的所述單只檢波器對人工震源所產(chǎn)生的地震反射波進(jìn)行寬頻采集；3)對由每個(gè)地震記錄道的單只檢波器寬頻采集的多個(gè)地震反射波分別進(jìn)行頻譜均衡處理，然后進(jìn)行水平疊加，以便得到各頻率成分能量進(jìn)一步均衡的寬頻帶地震反射波；4)用所述寬頻帶地震反射波顯示的多頻段地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻地震勘探方法，其中用所述寬頻帶地震反射 波顯示的地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定的步驟包括4-1 )將所述寬頻帶地震反射波分成具有相同低頻截止頻率的從窄頻段 到寬頻段的多頻段的地震反射波；4-2)利用從所述窄頻段到寬頻段的逐步標(biāo)定法，將所述頻段顯示的地震 剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻地震勘探方法，其中所述步驟4-2)包括4-2-1)用所述多個(gè)頻段中最窄頻段的地震反射波所顯示的地震剖面與 大套地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定，控制較厚地層或較大地質(zhì)體展布；4-2-2)然后，逐次用所述多個(gè)頻段中從窄到寬的其它頻段的地震反射 波所顯示的地震剖面與所述大套地質(zhì)層位中的各較薄地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定， 直至得到較薄地層和較小地質(zhì)體的展布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻地震勘探方法，其中單只檢波器是輸出能量 隨地震反射波頻率增加而提高的加速度檢波器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬頻地震勘探方法，其中加速度檢波器是每倍頻程輸出能量增加6db的地震反射波檢波器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的寬頻地震勘探方法，其中步驟2)中的寬頻采集包括利用所述加速度檢波器提高地震反射波的高頻成分；和/或 利用地震接收儀器中的頻譜均衡器均衡地震反射波的所有頻率成分能量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬頻地震勘探方法，其中所述地震接收儀器中的 頻譜均衡器為低截濾波器，其陡度為12-18db，其低截頻值為3-240Hz。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的寬頻地震勘探方法，其中所述的多個(gè)頻 段包括10Hz-80Hz的頻段；10Hz-120Hz的頻段；10Hz-180Hz的頻段； 10Hz-240Hz的頻段；10Hz-300Hz的頻段；以及10Hz-360Hz的頻段。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的寬頻地震勘探方法，其中所述寬頻帶地 震反射波的高頻截止頻率等于或大于400Hz;以及所述寬頻帶地震反射波 的頻帶為10Hz至360Hz 土10Hz。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻地震勘探方法，其中所述步驟3)還包括在 對多個(gè)地震反射波進(jìn)行水平疊加之后，進(jìn)行去噪處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠提高勘探的分辨能力的寬頻地震勘探方法，包括以下步驟在每個(gè)地震記錄道布置單只檢波器；利用布置在每個(gè)地震記錄道上的所述單只檢波器對人工震源所產(chǎn)生的地震反射波進(jìn)行寬頻采集；對由每個(gè)地震記錄道的單只檢波器寬頻采集的多個(gè)地震反射波分別進(jìn)行頻譜均衡處理，然后進(jìn)行水平疊加，以便得到各頻率成分能量均衡的寬頻帶地震反射波；最后，用所述寬頻帶地震反射波顯示的地震剖面與地質(zhì)層位進(jìn)行標(biāo)定。本發(fā)明可以在查明油氣田、煤田宏觀地質(zhì)構(gòu)造的同時(shí)，查明薄地層(1-3米厚)的展布和小斷層(1-3米落差)的具體狀況。為油氣田和煤田的勘探開發(fā)，提供了更為詳盡的地震地質(zhì)資料。
文檔編號(hào)G01V1/16GK101285892SQ20081011471
公開日2008年10月15日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者侯樹麒, 忠 李 申請人:北京華昌新業(yè)物探技術(shù)服務(wù)有限公司