李偉娜,云美厚,2,黨鵬飛,趙秋芳,2

(1.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,河南焦作454000;2.中原經(jīng)濟(jì)區(qū)煤層(頁(yè)巖)氣河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南焦作454000)

基于微測(cè)井資料的雙線性回歸穩(wěn)定Q估計(jì)

李偉娜1,云美厚1,2,黨鵬飛1,趙秋芳1,2

(1.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,河南焦作454000;2.中原經(jīng)濟(jì)區(qū)煤層(頁(yè)巖)氣河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南焦作454000)

鑒于微測(cè)井資料在近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),其常用于估算近地表品質(zhì)因子Q值,且以相鄰道記錄的譜比法應(yīng)用居多。因受旅行時(shí)間拾取誤差或速度估算誤差等影響,Q估計(jì)結(jié)果波動(dòng)劇烈、穩(wěn)定性較差、估算精度較低。為此,借鑒微測(cè)井分層速度回歸分析思想,提出了一種雙線性回歸品質(zhì)因子Q估計(jì)算法。該方法利用譜比法原理,首先求取微測(cè)井各道記錄相對(duì)于第一道的非相鄰道譜比對(duì)數(shù)值,然后在速度分層約束的基礎(chǔ)上采用兩次線性回歸求得不同層段品質(zhì)因子Q值。模型試算結(jié)果表明,與常用相鄰道譜比法相比,基于非相鄰道的雙線性回歸Q估計(jì)方法明顯降低了時(shí)間拾取誤差和噪聲干擾的影響,Q估計(jì)最大相對(duì)誤差不超過(guò)25%,平均相對(duì)誤差約為10%,提高了近地表Q估計(jì)的穩(wěn)定性和估算精度。實(shí)測(cè)微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)試算結(jié)果表明,該方法可以獲得與近地表速度分層相一致的較為穩(wěn)定的、地質(zhì)意義明確的近地表Q估計(jì)值,而且適用于不同微測(cè)井觀測(cè)系統(tǒng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。

微測(cè)井;線性回歸;品質(zhì)因子;譜比法;近地表

近地表吸收衰減補(bǔ)償處理以及近地表品質(zhì)因子Q值估算方法研究一直是地震勘探的研究熱點(diǎn)之一。與深部地層介質(zhì)的吸收衰減效應(yīng)相比,近地表介質(zhì)對(duì)地震波高頻成分的吸收約占地層總吸收的80%以上[1-2]。因此,近地表衰減已成為制約地震資料分辨率的主要影響因素之一[3-4]。如何精確估算近地表吸收衰減,不僅是實(shí)現(xiàn)近地表衰減補(bǔ)償處理的關(guān)鍵,同時(shí)也是提高地震資料分辨率的迫切需要。

目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于近地表吸收衰減特性的研究主要集中在近地表衰減理論分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試[5-6]、衰減補(bǔ)償處理研究[6-9]以及近地表品質(zhì)因子Q值估算方法研究[10-15]等方面。就近地表衰減或品質(zhì)因子Q估計(jì)而言,目前已有的方法主要包括層析成像法[10-11]、面波法[12-16]、大炮反射波與折射波法[17-20]和透射波法[4,21-26]。其中尤以透射波法(微測(cè)井或VSP觀測(cè))Q估計(jì)精度最好。JENG[21]利用單井微測(cè)井資料,基于譜比法探討了隨頻率變化Q模型估算近地表Q值的可行性。石戰(zhàn)結(jié)等[4]根據(jù)微測(cè)井記錄頻譜特性的變化分析了沙漠區(qū)低、降速帶對(duì)地震波的衰減效應(yīng)。杜增利等[22]為探究塔里木和準(zhǔn)噶爾盆地近地表疏松沙體的衰減特性,利用微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采用譜比法和上升時(shí)間法估算表層品質(zhì)因子Q值,揭示了在100m深度范圍內(nèi)地表疏松沙體的品質(zhì)因子變化范圍為7～25。于承業(yè)等[23]利用雙井微測(cè)井資料采用質(zhì)心頻移法估算近地表的Q值。云美厚等[24]以微測(cè)井速度解釋成果為基礎(chǔ),借助Q～V經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行Q值近似估算,用于對(duì)比分析川東北碳酸鹽巖裸露區(qū)近地表不同巖性出露區(qū)段的衰減特性差異。張光德等[25]針對(duì)柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)鹽巖區(qū)的勘探實(shí)際,利用譜模擬譜比法由微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)提取近地表Q值。王宗俊[26]針對(duì)質(zhì)心頻移法的不足提出了基于譜模擬的質(zhì)心頻移Q估算方法,并利用VSP數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方法的可行性。在上述方法中,不論是采用常規(guī)譜比法、譜模擬譜比法,還是采用質(zhì)心頻移法及其改進(jìn)的譜模擬質(zhì)心頻移算法,主要是基于相鄰道記錄的頻譜差異特性實(shí)現(xiàn)Q值估計(jì),因此,Q估計(jì)精度受相鄰道時(shí)間拾取誤差、記錄噪聲、計(jì)算頻段選取等因素的影響較大,估算結(jié)果均存在明顯的Q值跳躍波動(dòng),穩(wěn)定性較差。為此,在前人研究工作的基礎(chǔ)上,本文提出了基于非相鄰道的譜比法新構(gòu)想,并試圖通過(guò)速度分層約束和兩次線性回歸實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定Q估計(jì)。該方法有望降低時(shí)間拾取誤差和噪聲干擾的影響,進(jìn)而提高近地表Q估計(jì)算法的穩(wěn)定性和估算結(jié)果精度。

1 方法原理

單井微測(cè)井常用觀測(cè)系統(tǒng)主要有井中激發(fā)-井口接收[4,27]和井口激發(fā)-井中接收[28]兩種模式,如圖1所示。一般來(lái)說(shuō),在鉆井條件便利、激發(fā)條件較好的平原區(qū)大多采用第1種觀測(cè)模式;在諸如山地等鉆井條件困難、激發(fā)條件較差的探區(qū),大多采用第2種觀測(cè)模式。在某些特殊情況下,有時(shí)也會(huì)同時(shí)采用兩種觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施數(shù)據(jù)采集。為便于敘述,下面僅以井口激發(fā)-井中接收觀測(cè)系統(tǒng)為例來(lái)闡述品質(zhì)因子Q估計(jì)方法的基本原理。其對(duì)于井中激發(fā)-井口接收觀測(cè)系統(tǒng)同樣適用。

圖1 微測(cè)井觀測(cè)系統(tǒng)

1.1 相鄰道譜比法Q估計(jì)方法

由圖1可見(jiàn),假設(shè)震源子波為a(t),任意深度hi檢波器接收記錄為ai(t),若僅考慮下行直達(dá)波,并假定在地震勘探頻帶范圍內(nèi)品質(zhì)因子Q值無(wú)頻散效應(yīng),則利用FUTTERMAN[29]吸收衰減模型,任意深度hi檢波器接收記錄ai(t)的振幅譜可表示為:

(1)

式中:Ai(f)為檢波器接收記錄振幅譜;A(f)為震源子波振幅譜;Ti為常數(shù),表示與頻率無(wú)關(guān)的衰減,包括球面擴(kuò)散或透射損失等;Q為介質(zhì)品質(zhì)因子;V為介質(zhì)速度;f為地震子波頻率。

對(duì)于深度分別為hi和hi+1的任意相鄰兩道記錄ai(t)和ai+1(t),相應(yīng)振幅譜分別為Ai(f)和Ai+1(f),利用(1)式可以很容易寫出譜比法Q估計(jì)表達(dá)式為:

(2)

令:

式中:Δh=hi+1-hi,為相鄰道深度間隔。

(2)式可進(jìn)一步改寫為:

(3)

具體計(jì)算時(shí),一般先利用(3)式通過(guò)y～f線性回歸得到回歸系數(shù)K,給定速度V,由(4)式即可確定Q值。

(4)

當(dāng)速度無(wú)法確定時(shí),上面各式可改寫為相鄰道旅行時(shí)差Δt的表達(dá)式,并通過(guò)拾取微測(cè)井相鄰記錄道時(shí)差來(lái)確定Q值,具體公式從略。

由(4)式可見(jiàn),采用相鄰道譜比法估算品質(zhì)因子Q需要已知地層速度,當(dāng)速度V取值精度較低時(shí),Q估計(jì)精度受速度V的精度影響較大。若回避速度采用相鄰道時(shí)差表達(dá)式來(lái)估算Q值,由于相鄰道深度間隔較小,相應(yīng)時(shí)差也非常小,這使得Q估計(jì)精度受旅行時(shí)間拾取精度的影響較大。換言之,采用相鄰道譜比法由微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)估算地層品質(zhì)因子對(duì)于速度取值或相鄰道時(shí)差的拾取精度要求均較高。

1.2 非相鄰道雙線性回歸Q估計(jì)方法

鑒于相鄰道譜比法Q估計(jì)受速度取值或相鄰道時(shí)差取值誤差影響較大,為了提高算法穩(wěn)定性,引入平均品質(zhì)因子Qavi[30],將微測(cè)井任意深度hi的記錄道ai(t)的振幅譜Ai(f)均與第1道的振幅譜A1(f)實(shí)施譜比法運(yùn)算,有

(5)

式中:ti為第i道記錄與第1道記錄的旅行時(shí)間差;Qavi為深度為hi介質(zhì)的平均品質(zhì)因子。

同理,令:

則(5)式可改寫為:

y=C-Kif

(6)

借鑒微測(cè)井速度解釋分段擬合確定各層段速度的思想,利用速度分層實(shí)施約束,則對(duì)于同一層段各記錄點(diǎn)的回歸值Ki及相應(yīng)時(shí)差ti,可以建立如下線性回歸方程:

(7)

式中:Qavn為基于速度分層確定的第n(n=1,2,…)層的平均品質(zhì)因子;C為截距。

(6)式和(7)式共同構(gòu)成雙線性回歸Q估計(jì)的基本公式。具體應(yīng)用中,首先從第2道開始,對(duì)于任意第i道記錄,計(jì)算其與第1道的譜比對(duì)數(shù)y,利用(6)式進(jìn)行y～f第一次線性回歸,確定各道回歸系數(shù)Ki。其次,對(duì)任意第i道相對(duì)于第1道的旅行時(shí)差ti,以速度分層實(shí)施約束,利用(7)式分段進(jìn)行ti～Ki/π第2次線性回歸,回歸斜率即為待求近地表目的層段的平均品質(zhì)因子Qavn,近似為低、降速帶和高速層的層品質(zhì)因子。正是由于分段回歸思想的巧妙應(yīng)用,避免了先求平均品質(zhì)因子,再求層品質(zhì)因子可能引起的誤差累積。對(duì)于井中激發(fā)-井口接收觀測(cè)系統(tǒng),計(jì)算步驟完全一致。

1.3 振幅譜均衡處理

對(duì)于實(shí)測(cè)微測(cè)井資料,由于震源激發(fā)能量不一致(井中激發(fā)-井口接收)或檢波器耦合不良(井口激發(fā)-井中接收)等因素的影響,常常會(huì)造成微測(cè)井記錄各道振幅或能量不一致。因此有必要消除這種非地層吸收衰減效應(yīng)造成的能量差異。振幅譜均衡處理的目的就在于此。

有兩種振幅譜均衡處理方法:一是振幅譜歸一化處理;二是振幅譜能量均衡處理。前者的具體做法是:首先分別求取各記錄道振幅譜的最大值,然后,以振幅譜最大值的倒數(shù)作為權(quán)系數(shù),分別對(duì)相應(yīng)道不同頻率振幅譜值實(shí)施加權(quán)處理。這樣處理的結(jié)果是各道振幅譜峰值均趨于1。后者則是借鑒反射地震資料處理中的道間均衡處理思想,在給定頻帶范圍內(nèi),首先計(jì)算每一道振幅譜總能量,然后,求取全部N道記錄的平均能量,并以平均能量和各道總能量比值的均方根值作為權(quán)系數(shù)對(duì)各道振幅譜進(jìn)行加權(quán)處理。最終使得各道振幅譜能量趨于平均能量值。

需要指出的是,振幅譜均衡處理在實(shí)現(xiàn)各道振幅譜能量或幅值趨于一致的同時(shí),并未破壞原有振幅譜的形態(tài),因而不會(huì)對(duì)Q估計(jì)結(jié)果造成影響。為了說(shuō)明這一點(diǎn),對(duì)于前述第i道與第1道記錄的振幅譜Ai(f)和A1(f),假定均衡處理的加權(quán)系數(shù)分別為wi和w1,則加權(quán)處理后的振幅譜分別為wiAi(f)和w1A1(f)。利用譜比法原理求取能量均衡振幅譜的譜比對(duì)數(shù)可得:

(8)

令:

則(8)式可改寫為:

y1=C1-Kif

(9)

對(duì)比(9)式與(6)式不難發(fā)現(xiàn),兩式斜率Ki未變,僅僅截距發(fā)生了變化。這說(shuō)明實(shí)施振幅譜均衡處理可以在很大程度上削弱振幅差異的影響,而且利用振幅譜均衡處理結(jié)果實(shí)施雙線性回歸Q估計(jì)并不會(huì)造成Q估算結(jié)果失真。

2 算法精度評(píng)價(jià)

為了更好地說(shuō)明雙線性回歸Q估計(jì)算法的穩(wěn)定性和估算精度,將(7)式改寫為:

(10)

顯然,(10)式與(4)式形式上一致。其實(shí)際上與速度未知情形下由相鄰道時(shí)間差估算Q值的計(jì)算式等價(jià)。對(duì)(10)式兩端求微分,有:

(11)

由(11)式不難看出,Q估計(jì)絕對(duì)誤差不僅與Ki值擬合誤差有關(guān),而且與旅行時(shí)間ti拾取誤差有關(guān)。由于Ki值通常較小,所以Ki值擬合誤差和旅行時(shí)間ti拾取誤差將會(huì)使Q估計(jì)絕對(duì)誤差成倍增大。該結(jié)論對(duì)于前述相鄰道譜比法Q估計(jì)同樣適用。

進(jìn)一步將(11)式與(10)式相除,可得Q估計(jì)的相對(duì)誤差表達(dá)式:

(12)

(12)式表明,Q估計(jì)的相對(duì)誤差分別與Ki值和旅行時(shí)間相對(duì)誤差成正比。換言之,Ki值擬合相對(duì)誤差和旅行時(shí)間拾取相對(duì)誤差越大,則Q估計(jì)相對(duì)誤差也越大。

對(duì)于常用相鄰道譜比法Q估計(jì)算法而言,由于道間旅行時(shí)差較小,對(duì)于相同的旅行時(shí)間拾取誤差,意味著旅行時(shí)間相對(duì)誤差較大,這必然使得Q估計(jì)的相對(duì)誤差增大,從而降低Q估計(jì)精度。特別是,由于旅行時(shí)拾取誤差使得相鄰道旅行時(shí)間差ti趨于零時(shí),將會(huì)使得算法極不穩(wěn)定,難以實(shí)現(xiàn)Q估計(jì)。

非相鄰道雙線性回歸Q估計(jì)算法擯棄了常用相鄰道譜比法直接估算相應(yīng)深度間隔Q值的做法,將相鄰道旅行時(shí)間差計(jì)算擴(kuò)展為非相鄰道旅行時(shí)間差計(jì)算,增加了各計(jì)算道的深度間隔,在相同的時(shí)間拾取誤差前提下,相對(duì)提高了非相鄰道旅行時(shí)間差估算精度(即相對(duì)誤差較小),因此在一定程度上降低了時(shí)間拾取誤差對(duì)Q估計(jì)精度的影響。與此同時(shí),新方法降低了出現(xiàn)零時(shí)差的風(fēng)險(xiǎn),提高了Q估計(jì)算法的穩(wěn)定性。此外,多點(diǎn)分段Q回歸避免了單點(diǎn)計(jì)算受記錄噪聲、計(jì)算和拾取誤差等影響,對(duì)提高Q估計(jì)的穩(wěn)定性和精度同樣極為有利。而且通過(guò)速度分層約束實(shí)施分段二次回歸可以直接獲得目的層的穩(wěn)定Q估計(jì),避免了先求平均品質(zhì)因子,再求層品質(zhì)因子可能引起的累積誤差影響。

下面討論Ki值擬合誤差對(duì)Q估計(jì)的影響。對(duì)(6)式兩端進(jìn)行微分并整理可得:

(13)

(13)式表明,Ki值相對(duì)誤差大小與振幅譜及頻率相對(duì)誤差成正比,與振幅譜對(duì)數(shù)差值大小成反比。通常,頻率誤差的大小主要取決于頻率采樣間隔的大小。頻率采樣間隔越小,可利用的有效振幅信息越豐富,對(duì)于Ki的準(zhǔn)確確定越有利;反之,頻率采樣間隔增大,將會(huì)使得Ki值的擬合誤差增大。與頻率不同,當(dāng)振幅譜相對(duì)誤差一定時(shí),振幅譜誤差對(duì)Ki擬合精度的影響在很大程度上與振幅譜對(duì)數(shù)差值大小有關(guān)。顯然,振幅譜對(duì)數(shù)差值越小,Ki擬合誤差將越大。

綜上所述,常用相鄰道譜比法Q估計(jì),由于道間距小,振幅譜對(duì)數(shù)差值很小,這樣無(wú)疑會(huì)放大Q估計(jì)誤差,進(jìn)而影響Q估計(jì)精度。而采用非相鄰道Q估計(jì)算法,增大了計(jì)算深度間隔,使得振幅譜對(duì)數(shù)差值加大,從而降低了振幅譜對(duì)數(shù)誤差和時(shí)間拾取誤差的影響,提高了Q估計(jì)算法的精度和穩(wěn)定性。

3 可行性分析

為了驗(yàn)證非相鄰道雙線性回歸方法的可行性,我們利用川東北鎮(zhèn)巴探區(qū)實(shí)測(cè)微測(cè)井解釋分層成果構(gòu)建了相應(yīng)的近地表地層模型,模型參數(shù)如表1所示。表中層速度基于微測(cè)井深度和旅行時(shí)間數(shù)據(jù)分段擬合確定;各層品質(zhì)因子基于文獻(xiàn)[24]中給出的Q～vp統(tǒng)計(jì)關(guān)系確定。

采用野外實(shí)際單井微測(cè)井觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù),即,井口激發(fā),激發(fā)井深h=0.5m,偏移距為1.0m。22個(gè)檢波器井中接收,各檢波器井下埋深分別為0.4,0.9,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.9,5.9,6.9,7.9,8.9,9.9,10.9,11.9,12.9,13.9,14.9,16.9,18.9,20.9m。假定地震子波為Ricker子波,主頻為60Hz,制作含吸收衰減的合成記錄,并拾取初至旅行時(shí)間,采用前述算法進(jìn)行非相鄰道Q估計(jì)。

表1 近地表地層模型參數(shù)

圖2給出了在理想的無(wú)噪聲且無(wú)時(shí)間拾取誤差情形下各記錄道譜比對(duì)數(shù)與頻率的第一次線性回歸部分關(guān)系曲線。圖3為相應(yīng)的道間時(shí)差ti與Ki/π的分段第二次線性回歸關(guān)系曲線。由圖3拾取線性回歸曲線斜率,即為近地表各目的層Q值,分別為2.67,114.37和382.58。經(jīng)與模型值(表1)對(duì)比分析,最大相對(duì)誤差不超過(guò)3%。事實(shí)上,在這種理想情形下,采用相鄰道譜比法同樣可獲得較為理想的Q估計(jì),最大相對(duì)誤差不超過(guò)3.5%。

圖2 譜比對(duì)數(shù)y與頻率f的一次線性回歸關(guān)系曲線

圖3 道間時(shí)差ti與Ki/π的分段二次線性回歸關(guān)系曲線

為了說(shuō)明非相鄰道雙線性回歸Q估計(jì)方法的穩(wěn)定性,用實(shí)測(cè)微測(cè)井初至?xí)r間拾取值替換前述理想無(wú)時(shí)間拾取誤差的旅行時(shí)間,重復(fù)前述第二次線性擬合過(guò)程,Q估計(jì)結(jié)果如圖4a所示。為便于對(duì)比分析,圖中同時(shí)給出了相鄰道譜比法的Q估計(jì)結(jié)果(圖4b)。

由圖4可以看出,與常用相鄰道譜比法Q估計(jì)結(jié)果相比,雙線性回歸法Q估計(jì)值更接近模型Q值,分別為3.14,110.04,357.86。Q估計(jì)值最大相對(duì)誤差不超過(guò)25%,平均相對(duì)誤差約為10%。而相鄰道譜比法最大相對(duì)誤差超過(guò)500%,平均相對(duì)誤差約為92%。這充分說(shuō)明非相鄰道雙線性回歸Q估計(jì)算法能夠顯著降低初至?xí)r間拾取誤差的影響,提高算法的穩(wěn)定性和估算精度。

圖4 非相鄰道雙線性回歸(a)與相鄰道譜比法(b)Q估計(jì)穩(wěn)定性對(duì)比分析

4 應(yīng)用效果分析

為了說(shuō)明方法的實(shí)際應(yīng)用效果,以川東北鎮(zhèn)巴探區(qū)實(shí)測(cè)微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)。本區(qū)微測(cè)井同時(shí)進(jìn)行了前述兩種觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。圖5顯示了某井井口激發(fā)-井中接收微測(cè)井原始記錄剖面和相應(yīng)振幅譜剖面。

圖5 井口激發(fā)-井中接收微測(cè)井記錄(a)及其振幅譜(b)

鑒于實(shí)測(cè)微測(cè)井記錄的復(fù)雜性,在實(shí)施品質(zhì)因子Q估計(jì)計(jì)算過(guò)程中,一般需要經(jīng)過(guò)濾波去噪、剔除異常道、振幅譜均衡處理和品質(zhì)因子Q估計(jì)等主要步驟。具體處理流程見(jiàn)圖6。

圖6中實(shí)施濾波處理主要是為了消除高頻噪聲的影響,包括因檢波器耦合不良(如井口激發(fā)-井中接收)引起的高頻諧振等。對(duì)于那些無(wú)法利用的異常記錄道(主要表現(xiàn)為時(shí)間域波形和頻率域頻譜特征雙重異常)應(yīng)予以剔除。實(shí)施振幅譜均衡處理的目的是為了消除因檢波器耦合不良(井口激發(fā)-井中接收)或震源激發(fā)能量不一致(井中激發(fā)-井口接收)導(dǎo)致的記錄振幅譜能量差異。由于譜比法算法的特殊性,實(shí)施振幅譜歸一化均衡處理可以在很大程度上削弱振幅差異的影響,且不會(huì)造成品質(zhì)因子Q估計(jì)結(jié)果的失真。與此同時(shí),求取不同道之間旅行時(shí)差可以采用拾取記錄波峰時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn),這樣在一定程度上可以避免因初至起跳不明顯而造成的時(shí)間拾取誤差影響。當(dāng)然旅行時(shí)差也可以采用道間互相關(guān)來(lái)確定,同樣可以獲得較高的拾取精度。再者,由于非相鄰道譜比法基于多道統(tǒng)計(jì)回歸來(lái)確定層段Q值,因而對(duì)道間旅行時(shí)差精度的要求比相鄰道Q估計(jì)方法要小得多。

圖6 非相鄰道譜比對(duì)數(shù)雙線性回歸品質(zhì)因子Q估計(jì)算法流程

圖7是基于圖5給出的實(shí)測(cè)單井微測(cè)井記錄利用圖6所示算法流程得到的近地表速度和品質(zhì)因子Q估計(jì)結(jié)果(圖7中v0,v1,v2,分別代表近地表低速層、降速層和高速層的速度;Q0,Q1,Q2分別代表近地表低速層、降速層和高速層的品質(zhì)因子)。為便于對(duì)比分析,圖中同時(shí)給出了相鄰道譜比法的Q估計(jì)結(jié)果。此外,由于本井同時(shí)實(shí)施了井中激發(fā)-井口接收微測(cè)井,故圖中一并展示了相應(yīng)的Q估計(jì)結(jié)果。

圖7 基于圖5微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)獲得的近地表速度(a)與Q值估計(jì)結(jié)果(b)

由圖7b可見(jiàn),與常用相鄰道譜比法Q估計(jì)結(jié)果相比,基于非相鄰道雙線性回歸Q估計(jì)結(jié)果更穩(wěn)定,不存在估計(jì)值的巨大跳躍波動(dòng)。而且因采用速度分層解釋結(jié)果實(shí)施分段回歸約束,估算Q值與近地表速度分層結(jié)果的對(duì)應(yīng)關(guān)系更清晰,一致性更好,地質(zhì)意義更明確,有利于進(jìn)一步處理和應(yīng)用。此外,對(duì)比分析井口激發(fā)-井中接收和井中激發(fā)-井口接收兩種不同觀測(cè)系統(tǒng)微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的Q估計(jì)值,不難看出,除前者Q估計(jì)值略低于后者外,二者估算結(jié)果基本一致。這說(shuō)明本文方法受微測(cè)井觀測(cè)方式的影響較小,對(duì)不同微測(cè)井觀測(cè)系統(tǒng)具有較好的適應(yīng)性。

5 結(jié)論

1) 與目前常用的相鄰道譜比法Q估計(jì)算法相比較,基于微測(cè)井非相鄰道譜比對(duì)數(shù)雙線性回歸Q估計(jì)方法明顯降低了時(shí)間拾取誤差或速度估計(jì)誤差等影響,Q值估計(jì)結(jié)果更穩(wěn)定,平均相對(duì)誤差為10%,最大相對(duì)誤差不超過(guò)25%。

2) 實(shí)測(cè)微測(cè)井資料的精細(xì)處理結(jié)果表明,利用非相鄰道譜比對(duì)數(shù)雙線性回歸Q估計(jì)方法可以獲得與近地表速度分層相一致的較為穩(wěn)定的Q估計(jì)值,且地質(zhì)意義更明確,更有利于后續(xù)補(bǔ)償處理和分析應(yīng)用。

3) 當(dāng)微測(cè)井記錄波形穩(wěn)定且頻譜變化較為規(guī)律時(shí),基于非相鄰道譜比對(duì)數(shù)雙線性回歸Q估計(jì)方法適用于不同的微測(cè)井觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。無(wú)論是井中激發(fā)-井口接收微測(cè)井記錄還是井口激發(fā)-井中接收微測(cè)井記錄均可獲得較為穩(wěn)定的Q值估算結(jié)果。

對(duì)于井中激發(fā)-井口接收觀測(cè)系統(tǒng),當(dāng)不同激發(fā)點(diǎn)因巖性差異而導(dǎo)致激發(fā)子波頻帶存在明顯差異時(shí),如何來(lái)消除這種差異以提高Q估計(jì)的精度是今后需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

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(編輯：陳 杰)

StabilityQestimation by dual linear regression based on uphole survey data

LI Weina1,YUN Meihou1,2,DANG Pengfei1,ZHAO Qiufang1,2

(1.CollegeofResources&Environment,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China;2.CollaborativeInnovationCenterofCoalbedMethaneandShaleGasforCentralPlainsEconomicRegion,Jiaozuo454000,China)

At present,uphole survey data is always used to estimate the near-surface quality factorQby the adjacent trace spectral ratio method because of its unique advantages in the near-surface structure investigation.The estimatedQvalues generally show sharp jumps,poor stability and low accuracy due to the influence of travel time pickup error or velocity estimation error.Therefore,a new method for estimating quality factorQby dual linear regression is provided from a velocity regression analysis based on the uphole survey data.We first calculate the non-adjacent trace spectral ratio of the first trace of the uphole survey data using the theory of spectral ratio method;then we estimate the quality factorQfor different layers by dual linear regression under the constraint of layered results from a velocity regression analysis.Model tests show that the method called dual linear regression based on the non-adjacent trace spectral ratio method can greatly reduce the influence of travel time pickup error and noise interference compared to the conventional adjacent trace spectral ratio method and improve the stability and accuracy ofQvalue estimations.The maximum relative error of the estimationQis less than 25%,and the average relative error is about 10%.The estimation results based on real uphole survey data further show that the method can obtain more stable near-surfaceQvalues,which are consistent with near-surface velocity layering and have clear geological significance.This method has good adaptability for logging data different uphole survey systems.

uphole survey,linear regression,quality factor,spectral ratio method,near-surface

2016-11-14;改回日期：2017-04-01。

李偉娜(1989—),女,碩士在讀,主要從事地震傳播理論和吸收衰減反演方法研究。

河南理工大學(xué)博士基金項(xiàng)目(B2009-85)資助。

P631

A

1000-1441(2017)04-0483-08

10.3969/j.issn.1000-1441.2017.04.003

This research is financially supported by the Fundamental Research Funds for the Doctors at Henan Polytechnic University (Grant No.B2009-85).