[发明专利]确定反射系数频散、反射能量及识别气层的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理技术领域，尤其涉及确定反射系数频散、反射能量及识别气层的方法及装置。

背景技术

反射系数随频率变化，称为反射系数频散。地震波通过所有介质特别是通过岩石时最重要的表现之一是能量被吸收或被转换为热能等其它形式的能量，通常称之为衰减。粘弹性介质中的地震衰减有两种表现形式，一是脉冲信号穿过衰减介质时的频率组成和振幅变化，一是反射系数随频率变化。前者在很多研究中被视作地震衰减的主要响应，即吸收衰减，后者却很少被研究者注意。如果不涉及品质因子很低的特殊地层，通常只考虑吸收衰减是可以的。而当遇到品质因子非常低的气层时，不但要考虑吸收衰减效应，还要考虑与吸收衰减相关的其它效应。

大量实验(Ricker，1953，KDonal et al.，1958，Wuenschel，1965，Tullos & Reid，1969)证明，地震波通过岩石的距离与地震波长密切相关，不同频率的地震波在岩石中的传播速度不同。在应变大于10^-6的强震条件下，吸收是衰减的主要方式，但在地震勘探领域，岩石应变振幅小于10^-6，频散也是地震衰减的一种重要的表现形式，特别是当地层中含气后品质因子降低时，频散为衰减的主要表现方式。Winkler & Nur(1982)的研究工作则显示，在地震勘探过程中，应变振幅小于10^-6，地层的应变线性连续变化，其衰减是由于地层品质因子而不是吸收引起的，Kolsky(1956)和Kjartansson(1979)对两者对地震波能量的影响进行了更深一步的研究后发现，此时地层中几乎不存在吸收现象，反射系数随频率变化或反射系数频散使得地震波在传播过程中能量发生衰减。

研究反射系数随频率的变化规律，涉及两个重要基础。一是速度随频率的变化，即速度频散公式；一是地层界面处的地震波能量分配方程。

速度频散(也称速度耗散、波散)现象经常被用于地震衰减的解释，它与岩石的品质因子和频率有关，品质因子越小，速度频散越严重。Futterman(1962)和Kjartannson(1979)对速度频散进行了理论上的研究，其发表的频散公式也一直得到广泛引用。速度频散实验测试结果(Batzle等，2003)证实，纵波速度对频率变化很敏感，横波速度基本不变。在高频(测井和超声波)条件下的岩石纵波速度与低频速度之间有较大区别，变化最快的频率区间与常规地震勘探的频率区间基本吻合。这一现象表明，超声波纵波速度与地震低频纵波速度之间的差异使得在利用常规地震勘探资料研究油气藏时，不能忽略速度频散的影响，粘弹性介质中波速随频率变化是普遍规律，地层含气后，速度频散更加显著，中低孔隙度气层纵波速度在地震频段内的速度变化可达3～5％以上，由此引起的反射系数(或反射能量)相对变化更大，达到5～10％。而速度频散则会进一步影响纵波反射系数随频率的变化，引起严重的反射系数频散。

关于地层界面两侧的能量分配，最早可以追溯到1898年Knott的研究，现在应用最多的是Zoepperitz(1919)方程，且Aki & Richards(1980)、Shuey(1985)等提出了简化表达式，为后来的弹性介质AVO理论和技术的发展奠定了基础。

但是，对于气层识别，利用现有的速度频散公式和地震波能量分配方程并不能准确地确定地层含气后引起的反射能量的变化，使气层识别存在多解性。

发明内容

本发明实施例提供一种反射系数频散确定方法，用以将地层中含气后引起的速度频散及能量变化通过反射系数准确地反映出来，该方法包括：

对地震数据进行保幅处理，并提取角道集；

根据地震资料的品质选择合适角度的角道集；

通过叠前反演方法确定纵波速度、横波速度和密度；

确定地层纵波品质因子和横波品质因子；

按如下公式确定反射系数频散R_f：

R_f＝R(θ，Q，f)＝R(θ)+R(Q_p，f)·sec²θ+R(Q_p，Q_s，f)·sin²θ

其中：

R(θ)＝A+Bsin²θ+Csin²θtg²θ