[发明专利]薄层调频分析技术

说明书

本发明主要用于地震勘探中判断、分析地层的薄层结构，推断油气信息，属于G01V。

地下地质条件千变万化，由于油气聚集带主要在沉积岩地区，那么地层的沉积结构对地震信号会产生直接的影响。过去人们是把地震信号与地层结构一一对应，甚至不加区分。这是地震解释过程中的极大错误。地震信号只是地震结构在一定的激发、接收方式下的特定表现形式，有些重要的地层信号在地震信号不能直接的显现，这种结构就是薄层。这是因为它不能显现，人们对它的认识是盲目的，也是无能为力的。油气勘探又步步都离不开薄层，这样，势必大大降低油气勘探的准确度。这就需要通过研究薄层结构对地震的影响规律来揭示薄层的结构，从而可以推断油气层的规律。

“薄层”在地震中的含义是小于1/4个地震波长厚度的地层。这就注定了薄层无法与地震信号一一对应。薄层分为两大类，一类是韵律型薄层，如砂泥岩互层，在反射系数上表现为正负相间，另一类是递变型薄层，如泥、粉砂、细砂、中砂、砾砂等，以旋回沉积形式，表现在反射系统上为同号。我们定义由同一地质属性的一系列薄层所构成的相对层集合为一个薄层系。即在一个薄层系中，要么为韵律型，要么为递变型。由于人们过去将地震与地层结构一一对应，因此人们探讨过地震波在不同的薄层中所表现的形式为：韵律型薄层高通，递变型薄层为低通这两种简单的特性。（И.И.Гурвич，1952，Прпкладная Геофиднка ВЫП.2）这种结构太粗，四十多年来，人们无法使用这种结果去指导生产。

我们用△t和△f分别表示时域和频域的采样长度，它们满足关系：△t·△f≥ 1/(2N)

这个关系说明了时域和频域，不能同步展开，即同时达到分辨极限。既然时域中薄层不能直接体现，我们就在频域中研究，能量关系要考虑Parseval恒等式

E_t＝ 1/(2π) E_f

本发明从反射系数的角度，在频率域中建立调频函数，得到薄层频谱图，从而识别判断薄层特征。

设薄层系的总层数为N，薄层系总厚度为T，薄层系边界反射系数值为R（为反射系数的绝对值），薄层系内部反射系数为值r（为反射系数的绝对值），因为油水介面为水平的，可以设计地质模型为水平介面，以一个薄层系为单元，建立调频母函数，

（f_k代表薄层系中第k层中频率，h（f）代表薄层系的谱规律）。

以薄层的反射强度为Y轴，以频率为X轴得到频率-强度谱图。h（f）频谱特征具有光栅效应，反射强度最大（谱图的峰顶）即为光栅中心

图1  薄层系调频函数谱分布示意图

图2  考虑上伏介质影响，单一薄层中厚度T变化时谱分布系列图

a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms

图3  不考虑上伏介质影响，单一薄层中厚度T变化时谱分布系列图

a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms

图4  考虑上伏介质影响韵律型薄层系层数N变化时谱分布系列图

a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4

图5  不考虑上伏介质影响，韵律型薄层系层数N变化时谱分布系列图

a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4

图6  考虑上伏介质影响，韵律型薄层厚度T变化时，谱分布系列图

a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms

图7  不考虑上伏介质影响，韵律型薄层系厚度T变化时谱分布系列图

a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms

图8  考虑上伏介质影响，韵律型薄层系边界反射系数值R和内部反射系数值r比值变化时谱分布系列图

a.R＝r，b.R＝2r，c.R＝3r，d.R＝4r

图9  不考虑上伏介质影响，韵律型薄层系内部反射系数值r变化时谱分布系列图

a.r＝0.1，b.r＝0.2，c.r＝0.3，d.r＝0.4，N＝5，T＝50ms

图10  单一递变型薄层厚度T变化时谱分布系列图

a.T＝10ms，b.T＝20ms，c.T＝30ms，d.T＝40ms

图11  递变型薄层系层数N变化时谱分布系数图

a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4

图12  递变型薄层系厚度T变化时谱分布系数图

a.N＝1，b.N＝2，c.N＝3，d.N＝4