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地震分變率與地震檢波器的地面耦合
地震分變率與地震檢波器的地面耦合

1 概述
    碳烴勘探已經達到這樣一個階段, 它在很大程度上取決于從采集的地震資料獲得高質量和高分辨率的地下地質體的圖像。地震分辨率在判斷儲集層特征和發育情況方面發揮著至關重要的作用。地震分辨率可分為兩類:垂向分辨率和橫向分辨率。各種地球物理文獻中通常認為這兩類分辨率是相互獨立的,但事實上,這兩類分辨率是相互關聯的(Ebrame~等,1995)。衡量垂向分辨率的尺度是主波長,即波速除以主頻率。而橫向分辨率的衡量尺度則是菲涅耳帶,它同樣依賴于主頻率。垂向分辨率和橫向分辨率不但都依賴于地震信號記錄的主頻率,而且與采集地震資料時獲得寬的信號頻帶的反射尖脈沖有極大關系。野外參數和方法的選取強烈地影響著頻譜的帶寬。在資料處理時,信噪比和帶寬可以通過反褶積得到進一步的改善,通過偏移處理可減小菲涅耳帶的大小。要強調的是,不要以為通過計算機處理就能消除所有地震資料的毛病,因此常常期望在采集階段能夠獲得極大分辨率。

   只有地震檢波器記錄了可靠的最小畸變的地面運動,地震信號中的大量信息才能有效地用于地震毹釋。這就意味著地震檢波器和地面的傳遞函數的帶寬應盡可能的大。土壤的運動轉移到地震檢波器叫作地震檢波器的地面耦合。除此之外還有多種因素,例如震源響應、土壤條件、單個檢波器、檢波器和震源的排列方式以及儀器等等。檢波器與地面的耦合也會強烈地改變信噪比和譜寬,從而導致地震資料的質量較差。一些學者已經做了關于檢波器與地面耦合的大量研究工作 但是這些關于檢波器與地面耦合的理論模型和實驗室試驗結果的描述實際上僅在有限范圍內是正確的。研究發現由地表運動傳遞給地震檢波器形成一個諧振系統,這是多年來地球物理學家們關心的一個重大問題,并已在當今高分辨率地震勘探中發揮著極其重要的作用。Kronh(1 985)指出了耦合諧振對堅實的土壤反應很靈敏,而在松散和未固結的土壤中,耦合諧振頻率能恰好落在地震頻帶的范圍內,這就使地震資料嚴重失真和記錄信號的高頻成分的振幅和相位發生畸變,在沼澤地帶的高分辨率和淺層反射勘探中尤其如此。另外,從一個測點到另一個測點,耦合諧振可能變化很大,并導致記錄道間額外的時間延遲,常造成靜校正量的計算錯誤 因此,當耦合傳遞函數帶寬較大時,檢波器安置方法和安置的質量變得更加重要。Faber等人于1994年用聲脈沖作為震源,在某一區域不同的地表情況下做了地震檢波器與地面耦合的野外試驗,結果表明,埋置條件很好的情況下沒有觀測到耦合諧振,而在埋置條件不好的情況下在地震頻帶范圍內卻能明顯地觀測到耦合諧振。
    論述了關于地震檢波器的地面耦合對獲取地震資料影響的一個野外實例。這些資料是在印度的高韋里河盆地的次級盆地—— 拉姆納德盆地中各種不同的地表條件和不同的地震檢波器的地面耦合情況下采集的。根據振幅譜的研究,獲得了在好的和差的耦合方式情況下的六次覆蓋數據,處理后發現上述埋置條件下獲得的六次覆蓋數據是相互關聯的。文章最后詳細論述了在陸地勘探中地震檢波器的地面耦臺的影響。

2 研究區域
   研究區域位于高韋里河盆地的次級盆地—— 拉姆納德盆地,該盆地是印度東海岸的一個分散盆地,盆地中的Nannilam 地層(晚自堊紀巖系)為已知碳烴類巖層。復雜的構造類型、快速的相變和獨特的儲集層分布使得該區的地震資料解釋撲朔迷離。因此,獲得高分辨率的地震資料對復雜的儲集層的成因的可靠成圖是尤為重要的。為此,在該區實施了獲取三維資料的設計方案,以便描述儲集層的空間變化和勾畫出構造輪廓。除了地下復雜外,近地表土壤條件的快速變化也由于不同的地震檢波器的地面耦合而影響地震資料的質量布置剖面時經常碰到千的或濕的沙包,熱帶叢林,小灌木和落水洞,致使檢波器的地面耦合經常變化。
3 野外測試
   為了選擇合適的耦合技術,必須了解當地的耦臺條件。地震檢波器的地面耦合的野外測試是在不同地表條件的不同測點處進行的。炸藥作為震源。資料采集用:DFS-V記錄系統。采樣間隔為Zms,低截濾波器為8Hz/18dB倍頻程,高截濾波器為I28Hz/72dB倍頻程,增益放大器為Z4dB,記錄長度為5s。在該研究區域不同測位處采用了SM一4型檢波器(每組有12個檢渡器,是捆在一起的)的三種耦合情況 包括:地表放置(記錄儀自由地置于地表),淺坑埋置(記錄儀垂直地移動,然后埋到鉆孔中的松的dqL穴中)和******埋置(將記錄儀緊密地埋置地下Im深的孔中)。最后,該區選擇的位置上布置了一條Zkm長的剖面,每隔40m一個接收裝置,每隔80m一個炮點。若要獲得常規的三維地震資料,就要使用33m長的線性檢波器組合基距。為了定性和定量研究檢波器的地面耦合對獲得資料的影響,采集了地表放置和******埋置(緊密深埋)的兩種耦合方式情況下的6次覆蓋數據。

4 結果與討論
    通過分析和處理不同點測處的資料記錄和振幅譜來研究地震檢波器的地面耦合的影響。這些振幅譜如圖1所示。對于地表放置和淺坑埋置,在地表土壤未固結的情況下,不同測位處耦合諧振的頻率范圍為47-10ZFIz,這恰好落在地震頻帶范圍內,與信號頻率混在一起。地震檢波器的地面耦合不良與較之良好的地震檢波器的地面耦合相比,它會減小信號的帶寬并使高頻信號減弱。對于******埋置(緊密探埋)的地震檢波器, 在地震頻帶范圍內沒有觀測到耦臺諧振。表1總結了不同位置處一9dB的頻譜帶寬和耦合諧振,給出了耦臺諧振的定量影響。最后, 對地表放置和******埋置(緊密深埋) 的經過處理的6次覆蓋的疊加剖面進行研究。如圖2所示。疊加剖面在反射波的分辨率和相關性方面顯示了很大的差異,尤其在有意義的雙程旅行時窗(1—2秒) 內更加明顯。地表放置條件下的疊加剖面的質量變壞主要是由于存在高頻的背景噪聲。另一方面,在******埋置(緊密深埋)的情況下,反射很清晰。剖面沒有噪聲。這些剖面和圖表清楚地顯示了不良和良好的地震檢波器埋置條件下兩者之間定量和定性的區別。
’ 5 結束語

    不好的地震檢波器埋置會改變地震檢波器組的相位響應,產生耦合諧振,減小信號的振幅,也會使信號頻率和諧振頻率相混而降低信噪比和減小譜的寬度, 從而降低地震分辨率。因此,在陸地的地震勘探中,尤其在三維的地震勘探中,地震檢波器的地面耦合起著十分關鍵的作用。所以,在地震資料的采集過程中,密切關注地震檢波器的正確埋置是十分必要的。當地震檢波器埋置很好以致能在記錄的地震資料中獲得寬的帶寬時,各種三維地震的應用,諸如儲量估計、儲集層特征的微小變化的發現、流體接觸帶和微小斷層的確定就成為可能。

 

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