地震地層學(xué)第七章(地震薄層一)

1、地震地層學(xué)地震地層學(xué) 主 講 人： 劉 震 任課單位：資源與信息學(xué)院 2007年 4 月地質(zhì)工程專業(yè)地質(zhì)工程專業(yè)20042004級(jí)專業(yè)課級(jí)專業(yè)課 （第十三次課） 第一節(jié)第一節(jié) 薄層地震響應(yīng)的基本特征薄層地震響應(yīng)的基本特征 構(gòu)造地質(zhì)中，分厚皮構(gòu)造和薄皮構(gòu)造；構(gòu)造地質(zhì)中，分厚皮構(gòu)造和薄皮構(gòu)造； 地層學(xué)中的地層厚薄程度也是相對(duì)的；地層學(xué)中的地層厚薄程度也是相對(duì)的； 地震速度譜能量團(tuán)代表的最薄地層約地震速度譜能量團(tuán)代表的最薄地層約100100300300米；米； 垂直地震剖面（垂直地震剖面（VSPVSP）井下兩個(gè)接收點(diǎn)間距為）井下兩個(gè)接收點(diǎn)間距為2525米；米； 聲波測(cè)井曲線測(cè)定間距為聲波測(cè)井曲線測(cè)定

2、間距為0.50.5米。米。一、薄層概念的相對(duì)性薄層概念的相對(duì)性 第八章 地震薄層分析 決定一套地層是厚還是薄無(wú)非受到以下兩個(gè)方面的限制：決定一套地層是厚還是薄無(wú)非受到以下兩個(gè)方面的限制：（1）資料測(cè)量精度的限制資料測(cè)量精度的限制，如，如VSP觀察間距，聲波測(cè)井曲觀察間距，聲波測(cè)井曲線采樣間隔等。線采樣間隔等。（2）研究目的和要求的限制研究目的和要求的限制（如區(qū)域研究時(shí)一組同相軸與（如區(qū)域研究時(shí)一組同相軸與精細(xì)研究一個(gè)同相軸）精細(xì)研究一個(gè)同相軸） 根據(jù)地震資料確定地層厚度的歷史由來(lái)已久，但過(guò)去根據(jù)地震資料確定地層厚度的歷史由來(lái)已久，但過(guò)去只是用運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)時(shí)差來(lái)計(jì)算。地震能否解決薄層是只是用運(yùn)動(dòng)學(xué)

3、參數(shù)時(shí)差來(lái)計(jì)算。地震能否解決薄層是個(gè)長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問(wèn)題。個(gè)長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問(wèn)題。一、薄層概念的相對(duì)性薄層概念的相對(duì)性 二、薄層的地震響應(yīng)為子波的一階導(dǎo)數(shù)二、薄層的地震響應(yīng)為子波的一階導(dǎo)數(shù)關(guān)于薄層的地震響應(yīng)，前人很早就有認(rèn)識(shí)和論述。關(guān)于薄層的地震響應(yīng)，前人很早就有認(rèn)識(shí)和論述。雷克（雷克（1953）和維德斯（）和維德斯（1973）在做薄層的褶）在做薄層的褶積模型后均發(fā)現(xiàn)，隨著兩個(gè)脈沖間距的減小，把積模型后均發(fā)現(xiàn)，隨著兩個(gè)脈沖間距的減小，把子波與兩個(gè)反極性脈沖相褶積的結(jié)果等于對(duì)子波子波與兩個(gè)反極性脈沖相褶積的結(jié)果等于對(duì)子波的微分；的微分；或者說(shuō)，隨著脈沖間距的減小，復(fù)合波形接近于或者說(shuō)，隨著脈沖間距的減小，復(fù)

4、合波形接近于子波的導(dǎo)數(shù)。子波的導(dǎo)數(shù)。 第二節(jié)第二節(jié) 薄層地震響應(yīng)的基本特征薄層地震響應(yīng)的基本特征12合成 二、薄層的地震響應(yīng)為子波的一階導(dǎo)數(shù)二、薄層的地震響應(yīng)為子波的一階導(dǎo)數(shù)（圖） 請(qǐng)同學(xué)們思考，并回答這個(gè)問(wèn)題 1 1、楔狀?yuàn)A層的地震響應(yīng)制作楔狀?yuàn)A層的地震響應(yīng)制作（1 1）基本子波）基本子波： （2 2）地層模型）地層模型： 低速夾層，頂界反射導(dǎo)數(shù)為負(fù)，底界反低速夾層，頂界反射導(dǎo)數(shù)為負(fù)，底界反 射系數(shù)為正。射系數(shù)為正。（3 3）褶積運(yùn)算：）褶積運(yùn)算： （4）省略透射系數(shù)，上式簡(jiǎn)化為）省略透射系數(shù)，上式簡(jiǎn)化為：（圖）：（圖） 一、一、楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征 第三節(jié)第三節(jié) 薄層地

5、震調(diào)諧原理薄層地震調(diào)諧原理0( )()()tS taR td12( )( )()S tR a tR a tH 2 2、定義兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)、定義兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù) （1 1）時(shí)差（視厚度）時(shí)差（視厚度） 復(fù)合波形波峰到波谷的垂向距離復(fù)合波形波峰到波谷的垂向距離 （2 2）相對(duì)振幅）相對(duì)振幅 復(fù)合波形波峰到波谷的橫向絕對(duì)幅度復(fù)合波形波峰到波谷的橫向絕對(duì)幅度 一、一、楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征 第三節(jié)第三節(jié) 薄層地震調(diào)諧原理薄層地震調(diào)諧原理圖圖 3 3、時(shí)差曲線變化特征、時(shí)差曲線變化特征（1 1）當(dāng)?shù)貙雍穸认喈?dāng)大時(shí)當(dāng)?shù)貙雍穸认喈?dāng)大時(shí) 測(cè)量出的峰到谷雙程時(shí)間與編入模型的實(shí)際厚測(cè)量出的峰到谷雙程時(shí)

6、間與編入模型的實(shí)際厚度（真厚度）非常吻合，因此位于圖中的度（真厚度）非常吻合，因此位于圖中的4545線上。線上。（2）當(dāng)厚度開始減小時(shí)）當(dāng)厚度開始減小時(shí) 測(cè)量的時(shí)差先是慢慢偏離這條測(cè)量的時(shí)差先是慢慢偏離這條4545線。線。（3）當(dāng)厚度變得很小時(shí)當(dāng)厚度變得很小時(shí) 在某個(gè)點(diǎn)以后漸進(jìn)地趨向于一個(gè)常數(shù)值。在某個(gè)點(diǎn)以后漸進(jìn)地趨向于一個(gè)常數(shù)值。 一、一、楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征時(shí)時(shí)差差曲曲線線變變化化特特征征 4 4、相對(duì)振幅曲線變化特征、相對(duì)振幅曲線變化特征（1 1）當(dāng)?shù)貙雍穸容^大時(shí)當(dāng)?shù)貙雍穸容^大時(shí) 測(cè)出的標(biāo)準(zhǔn)化的相對(duì)振幅是常數(shù)。測(cè)出的標(biāo)準(zhǔn)化的相對(duì)振幅是常數(shù)。（2）隨著層厚的減?。╇S著層

7、厚的減小 相對(duì)振幅先增加到一個(gè)極大值，然后以非線相對(duì)振幅先增加到一個(gè)極大值，然后以非線性的方式減小到一個(gè)常數(shù)。性的方式減小到一個(gè)常數(shù)。（3）相對(duì)振幅出現(xiàn)極大值相對(duì)振幅出現(xiàn)極大值 極大值這一點(diǎn)稱為極大值這一點(diǎn)稱為“調(diào)諧點(diǎn)調(diào)諧點(diǎn)”，對(duì)應(yīng)的厚度，對(duì)應(yīng)的厚度稱為稱為“調(diào)諧厚度調(diào)諧厚度”。 一、一、楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征相相對(duì)對(duì)振振幅幅曲曲線線變變化化 一、一、楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征 1 1、時(shí)差曲線變化特征、時(shí)差曲線變化特征（1 1）當(dāng)?shù)貙雍穸认喈?dāng)大時(shí)當(dāng)?shù)貙雍穸认喈?dāng)大時(shí) 測(cè)量出的峰到谷雙程時(shí)間與測(cè)量出的峰到谷雙程時(shí)間與編入模型的實(shí)際厚度（真厚編入模型的實(shí)際厚度（真厚

8、度）非常吻合，因此位于圖度）非常吻合，因此位于圖中的中的4545線上。線上。（2）當(dāng)厚度開始減小時(shí)）當(dāng)厚度開始減小時(shí) 測(cè)量的時(shí)差先是慢慢偏離這測(cè)量的時(shí)差先是慢慢偏離這條條4545線。線。（3）當(dāng)厚度變得很小時(shí)當(dāng)厚度變得很小時(shí) 在某個(gè)點(diǎn)以后漸進(jìn)地趨向于在某個(gè)點(diǎn)以后漸進(jìn)地趨向于一個(gè)常數(shù)值。一個(gè)常數(shù)值。 第三節(jié)第三節(jié) 薄層地震調(diào)諧原理薄層地震調(diào)諧原理時(shí)差保持不變時(shí)差單調(diào)遞增 時(shí)差曲線時(shí)差曲線 變化要點(diǎn)變化要點(diǎn)（1 1）存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)）存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)（2 2）存在垂直段）存在垂直段（3 3）存在近）存在近4545線線垂直段垂直段轉(zhuǎn)折點(diǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)近近45線線 一、一、楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征楔狀?yuàn)A層地震響應(yīng)特征 2 2

9、、相對(duì)振幅曲線變化特征、相對(duì)振幅曲線變化特征（1 1）當(dāng)?shù)貙雍穸容^大時(shí)當(dāng)?shù)貙雍穸容^大時(shí) 測(cè)出的標(biāo)準(zhǔn)化的相對(duì)振幅是測(cè)出的標(biāo)準(zhǔn)化的相對(duì)振幅是常數(shù)。常數(shù)。（2）隨著層厚的減小）隨著層厚的減小 相對(duì)振幅先增加到一個(gè)極大相對(duì)振幅先增加到一個(gè)極大值，然后以非線性的方式減值，然后以非線性的方式減小到一個(gè)常數(shù)。小到一個(gè)常數(shù)。（3）相對(duì)振幅出現(xiàn)極大值相對(duì)振幅出現(xiàn)極大值 極大值這一點(diǎn)稱為極大值這一點(diǎn)稱為“調(diào)諧調(diào)諧點(diǎn)點(diǎn)”，對(duì)應(yīng)的厚度稱為，對(duì)應(yīng)的厚度稱為“調(diào)調(diào)諧厚度諧厚度”。振幅極大值單調(diào)遞增轉(zhuǎn)折點(diǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)單調(diào)遞減垂直段垂直段 振幅曲線振幅曲線 變化要點(diǎn)變化要點(diǎn)（1 1）存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)）存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)（2 2）存在垂直段）存在

10、垂直段（3 3）存在單調(diào)遞增）存在單調(diào)遞增（4 4）存在單調(diào)遞減存在單調(diào)遞減為什么會(huì)產(chǎn)生調(diào)諧點(diǎn)？為什么會(huì)產(chǎn)生調(diào)諧點(diǎn)？ 相對(duì)振幅出現(xiàn)極大值的條件：相對(duì)振幅出現(xiàn)極大值的條件： 什么時(shí)候薄層頂與底的反什么時(shí)候薄層頂與底的反射疊加后出現(xiàn)振幅極大？射疊加后出現(xiàn)振幅極大？ 請(qǐng)同學(xué)們思考這個(gè)問(wèn)題。請(qǐng)同學(xué)們思考這個(gè)問(wèn)題。 二、二、調(diào)諧點(diǎn)產(chǎn)生的機(jī)理調(diào)諧點(diǎn)產(chǎn)生的機(jī)理 5組圖示極大 相對(duì)振幅極大值出現(xiàn)的條件：相對(duì)振幅極大值出現(xiàn)的條件： 薄層頂?shù)组g距正好等于子波半周期薄層頂?shù)组g距正好等于子波半周期 即，即， b / 2 二、二、調(diào)諧點(diǎn)產(chǎn)生的機(jī)理調(diào)諧點(diǎn)產(chǎn)生的機(jī)理 AAA 第三節(jié)第三節(jié) 薄層地震調(diào)諧原理薄層地震調(diào)諧原理三

11、、調(diào)諧與分辨三、調(diào)諧與分辨率的關(guān)系率的關(guān)系當(dāng)薄層頂?shù)纂p程時(shí)間差為：當(dāng)薄層頂?shù)纂p程時(shí)間差為：2b12 244wbVZVf相應(yīng)的薄層厚度為：相應(yīng)的薄層厚度為： 1、薄層的調(diào)諧厚度=子波的四分之一波長(zhǎng)三、調(diào)諧與分辨三、調(diào)諧與分辨率的關(guān)系率的關(guān)系2、調(diào)諧厚度就是垂向分辨率3、分辨率=四分之一波長(zhǎng) 調(diào)諧厚度以下，時(shí)差 不能分辨地層的真厚度分辨率定義： 區(qū)分是兩個(gè)物體而不是 一個(gè)物體的能力 四、薄層的定義 顯然，地震條件下地層的薄與厚不是固定的，而是受地震子波波長(zhǎng)控制，薄與厚是相對(duì)于子波波長(zhǎng)而言，薄層的界限值是相對(duì)的。 兩種定義： 地層厚度小于調(diào)諧厚度時(shí)稱為薄層。 或厚度小于子波四分之一波長(zhǎng)的地層為薄層。

12、 第四節(jié)第四節(jié) 地震調(diào)諧原理的應(yīng)用地震調(diào)諧原理的應(yīng)用一一、振幅異常的成因解釋、振幅異常的成因解釋 巖性成因（高速或低速） 物性成因（高孔或低孔） 流體成因（含天然氣） 薄層調(diào)諧成因強(qiáng)振幅成因的一種解釋 ！二二、利用調(diào)諧點(diǎn)可以確定子波的垂向分辨率、利用調(diào)諧點(diǎn)可以確定子波的垂向分辨率因調(diào)諧厚度等于分辨率，故調(diào)諧點(diǎn)出地層的實(shí)際厚度解釋本地震數(shù)據(jù)的垂向分辨率 ！調(diào)諧點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地層厚度就是分辨率 1、在調(diào)諧厚度以上、在調(diào)諧厚度以上 波峰到波谷的時(shí)間間隔是波峰到波谷的時(shí)間間隔是 地層真厚度地層真厚度：12THtV其中，其中， 為地層厚度（為地層厚度（m），）， 為時(shí)差，為時(shí)差， 為地層速度為地層速度 THtV三三、薄層厚度定量計(jì)算、薄層厚度定量計(jì)算2、在調(diào)諧厚度以下 時(shí)差值變得不靈敏， 但波峰到波谷的相對(duì)振幅卻是地層厚度的函數(shù)，故可以用來(lái)估算地層厚度： ()mpTHf A三三、薄層厚度定量計(jì)算、薄層厚度定量計(jì)算振幅極大，同時(shí)時(shí)差朝一側(cè)整體抬升第八章第八章 思考題思考題 1 1、為什么說(shuō)薄層的地震響應(yīng)為子波的一階導(dǎo)數(shù)？、為什么說(shuō)薄層的地震響應(yīng)為子波的一階導(dǎo)數(shù)？ 2 2、薄地層什么條件下產(chǎn)生振幅調(diào)諧？、薄地層什么條件下產(chǎn)生振幅調(diào)諧？ 3 3、為什么說(shuō)地震垂向分辨率為四分之一波長(zhǎng)？、為什么說(shuō)地震垂向分辨率為四分之一波長(zhǎng)？ 4 4、地震垂向