李朋武，陳軼林，張新桂，舒 贏

(1.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 611059；2.中國(guó)石化西南油氣田分公司工程技術(shù)研究院，四川 成都 611000；3.中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都 611000)

吸收系數(shù)方法技術(shù)的基本原理探討

李朋武1，陳軼林2，張新桂1，舒 贏3

(1.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 611059；2.中國(guó)石化西南油氣田分公司工程技術(shù)研究院，四川 成都 611000；3.中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都 611000)

吸收系數(shù)方法技術(shù)在油氣藏的發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮著重要的作用，形成了一套對(duì)于不同屬性的儲(chǔ)層，采用不同方法的吸收系數(shù)技術(shù)，并結(jié)合具體的石油地質(zhì)情況，研究波的傳播規(guī)律，有著寬廣的前景。本文通過對(duì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的地質(zhì)介質(zhì)吸收模型的建立，進(jìn)一步闡釋吸收系數(shù)提取方法，并且提出吸收系數(shù)提取存在的問題，為吸收系數(shù)方法技術(shù)在油氣藏勘探領(lǐng)域得到更為廣泛的運(yùn)用。

吸收系數(shù)；地震波；介質(zhì)

1 理論模型的建立

巖層是非完全彈性的介質(zhì)，出于這個(gè)原因，當(dāng)波在巖層中傳播時(shí)，地震波的彈性能量不可逆轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)化成為熱能并消耗掉，相應(yīng)地地震波振幅會(huì)產(chǎn)生衰減，這主要取決于巖層的吸收作用，不同巖性介質(zhì)對(duì)波有不同的吸收程度，當(dāng)?shù)貙咏橘|(zhì)吸收越強(qiáng)時(shí)，地震波的高頻成份也就衰減得越快，子波形態(tài)相應(yīng)地變化也就越大。因此，吸收系數(shù)的變化，可以反映地層巖性的變化，從而預(yù)測(cè)油氣儲(chǔ)層的位置、范圍、有效的厚度?，F(xiàn)討論三種由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的地質(zhì)介質(zhì)吸收模型。

1.1 均勻介質(zhì)的吸收

據(jù)彈性介質(zhì)粘滯理論，均勻的非完全彈性介質(zhì)所有吸收作用，會(huì)使地震波的振幅能量隨著波傳播的距離的增大呈現(xiàn)出指數(shù)的衰減。

即A=A0·e-αr

(1)

式子中：A0為地震波起始振幅；

A為地震波傳播到r處的振幅；

α為介質(zhì)吸收系數(shù)。

吸收系數(shù)與介質(zhì)的性質(zhì)和地震波的頻率有關(guān)系，據(jù)彈性粘滯理論可知，吸收系數(shù)與其頻率的一次方成正比，即α=α0·f。α0是一個(gè)與頻率無關(guān)，而僅僅與介質(zhì)的飛彈性有關(guān)的系數(shù)，f為波的傳播頻率。

則式子(1)變?yōu)锳=A0e-α0fr

(2)

因?yàn)?，r=ν·t,ν為波的傳播速度，t為波的傳播時(shí)間；

所以A=A0·e-α0fvt

(3)

再令β0=ν·α0，β0稱為介質(zhì)的衰減系數(shù)；

則式子(3)為A=A0·e-β0ft

(4)

其中Dα是由于巖層的吸收作用而引起的波振幅的衰減因子，簡(jiǎn)稱為吸收因子。

從式子(4)可知在其它條件相同的情況下，高頻成分更容易被吸收，高頻振動(dòng)比低頻振動(dòng)衰減的快。

1.2 層狀介質(zhì)的吸收

假如地下有n層水平層狀介質(zhì)，地震波從震源S出發(fā)，相繼經(jīng)過各層介質(zhì)如圖1所示。

圖1 n層水平層狀介質(zhì)傳播模型

設(shè)第i層的吸收系數(shù)為αi，速度為νi，傳播時(shí)將為ti，則地震波通過第i層的吸收因子為e-βiti(βi=νi·αi第i層衰減系數(shù))則當(dāng)?shù)卣鸩ㄏ嗬^通過n層介質(zhì)時(shí)，整個(gè)巖層的吸收因子為

(6)

1.3 連續(xù)介質(zhì)的吸收

如果地下介質(zhì)為連續(xù)介質(zhì)，其吸收系數(shù)為α(Z)，速度為ν(Z)，地震波震源出發(fā)通過連續(xù)介質(zhì)，我們可以把整個(gè)連續(xù)性的介質(zhì)當(dāng)做若干個(gè)薄層組成，每一薄層均為各項(xiàng)同性的介質(zhì)，如圖所示。

設(shè)地震波通過的深度為z，厚度為dz，吸收因子為e-β(z)dt，(其中β(Z)=ν(Z)·d(Z)為z深度的衰減系數(shù))，所以整個(gè)連續(xù)性介質(zhì)的吸收因子為

2 吸收系數(shù)提取方法

在進(jìn)行吸收系數(shù)提取反演之前，我們已經(jīng)將野外采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的處理，消除了每炮之間的子波差異，反射層位由于存在不水平的或者不近似水平，作了偏移處理，這樣為疊后數(shù)據(jù)的處理做好了良好的鋪墊，同時(shí)提高了地震記錄的分辨率。在此情況下做吸收的系數(shù)的反演。因?yàn)榀B前數(shù)據(jù)處理較好，因此得到的吸收系數(shù)數(shù)據(jù)近似等于真吸收系數(shù)，為此將處理得到的視吸收系數(shù)作為有效吸收系數(shù)來做儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)分析與解釋。為了分析提取的吸收系數(shù)，在處理過程中，采用了兩種不同的分頻方法。即帶通濾波法求得的吸收濾波因子分頻和廣義S變換法分頻求取的廣義S變換窗函數(shù)得到的吸收系數(shù)剖面，做比較分析，現(xiàn)將此流程展示如下：

地震資料分頻處理的方法分為疊前和疊后分頻處理方法兩大類，主要是針對(duì)不同頻段的地震資料分別處理從而改善噪音衰減保真度，提高數(shù)據(jù)處理的精度使用的方法是疊前分頻處理。疊后分頻處理則主要用于提高地震資料分辨率，同時(shí)分頻后可在不同的頻段分析道的變化來提高地震資料識(shí)別地質(zhì)體能力。不同方法的分頻處理提高了波對(duì)于對(duì)薄層的分辨能力。目前地震資料分頻處理的方法多種多樣，不同的方法處理的尺度不一，使用的環(huán)境也不一樣，而改進(jìn)的短時(shí)傅氏變換窗函數(shù)的唯一性限制了分辨率，有局限性，這種分頻技術(shù)不能用波信號(hào)在各個(gè)時(shí)刻的不同變化來調(diào)整窗函數(shù)。然而小波函數(shù)具有良好的局部化特征，隨著而今對(duì)已地震資料的分辨率的要求較高，廣義S變換在S變換基礎(chǔ)上，將原始頻段分得更為細(xì)致。本文利用帶通濾波分頻和廣義S變換分頻技術(shù)對(duì)疊后資料進(jìn)行處理，并以此分別計(jì)算吸收系數(shù)，求得吸收系數(shù)剖面。使用疊前和疊后地震資料處理方法，建立了分頻處理的技術(shù)流程。

圖2 S變換分頻處理效果圖

先將理論合成信號(hào)通過短時(shí)傅里葉變化，短時(shí)傅里葉變化，連續(xù)小波變換，S變換，廣義S變換分頻處理的效果如圖2。由上圖可知原始理論地震道合成信號(hào)，進(jìn)過分頻變換之后頻率分得更叫細(xì)，精確度更高。更加有利于時(shí)頻分析。

3 吸收系數(shù)提取存在的問題

總結(jié)起來吸收系數(shù)的提取存在以下的問題：

(1)使用常規(guī)的方法來提取吸收系數(shù)需要對(duì)疊前數(shù)據(jù)處理下工夫來消除多次波，薄層效應(yīng)的影響。同時(shí)在提取地震波振幅的過程中應(yīng)該使用平均法來減少由于地震波波動(dòng)劇烈導(dǎo)致的振幅跳躍劇烈的影響。

(2)同時(shí)對(duì)于疊后數(shù)據(jù)分頻應(yīng)該盡量使用分辨率較高的方法。比如說像小波變換，廣義S 變換。這樣分頻的精度高，便于分析，結(jié)果精度更高，對(duì)于尋找目的層位更加有利。

(3)對(duì)于疊前數(shù)據(jù)處理不夠完善的情況下，應(yīng)該對(duì)于提取的吸收系數(shù)區(qū)分視吸收系數(shù)和偽吸收系數(shù)，并通過這兩個(gè)吸收系數(shù)求得真吸收系數(shù)。

4 結(jié)論

(1)對(duì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的地質(zhì)介質(zhì)吸收模型的建立，說明吸收系數(shù)的變化，可以反映地層巖性的變化，從而預(yù)測(cè)油氣儲(chǔ)層的位置、范圍、有效的厚度。

(2)本文利用帶通濾波分頻和廣義S變換分頻技術(shù)對(duì)疊后資料進(jìn)行處理，并以此分別計(jì)算吸收系數(shù)，求得吸收系數(shù)剖面。使用疊前和疊后地震資料處理方法，建立了分頻處理的技術(shù)流程。

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(本文文獻(xiàn)格式：李朋武，陳軼林，張新桂，等.吸收系數(shù)方法技術(shù)的基本原理探討[J].山東化工,2017,46(15):120-121,123.)

The Discussion on the Basic Principles of the Seismic Wave Attenuation Parameter Extraction Method

LiPengwu1,ChenYilin2,ZhangXingui1,ShuYing3

(1.College of Energy Resources,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;2.Engineering Technology Research Institute,SINOPEC Southwest Branch,Chengdu 611000,China;3.Geology Exploratory Development Research Institute,CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co.,Ltd.,Chengdu 611000,China)

The Seismic Wave Attenuation Parameter Extraction Method plays an important role in the oil and gas reservoirs found,forming a series of methods for different reservoirs with different properties adopted with different technology,and combined with the specific petroleum geological conditions to research wave propagation,having broad prospects. Based on the established by the geological medium simple to complex absorption model,extraction method to further explain the absorption coefficient,and puts forward the existing problems of the Seismic Wave Attenuation Parameter Extraction Method,in order to get the more extensive use of the Seismic Wave Attenuation Parameter Extraction Method of technology in the field of oil and gas exploration.

the absorption coefficient; seismic waves; media

2017-05-25

李朋武(1993—)，男，四川蓬安人，在讀碩士研究生，研究方向：油氣藏地質(zhì)學(xué)與成藏動(dòng)力學(xué)。

P618.13

A

1008-021X(2017)15-0120-02