被动源地震频率谐振勘探方法技术

本发明专利技术公开了一种被动源地震频率谐振勘探方法，包括如下步骤：步骤1，利用检波器采集地下介质的响应信号形成地震时间序列数据；步骤2，将所述步骤1采集的数据经过傅里叶变换成频率域数据；步骤3，对经过所述步骤2的在同一检波点位置的数据进行频率域叠加，形成频率域振幅叠加数据；步骤4，将经过所述步骤3处理后的频率域数据依照标准井参数变换成深度域数据；步骤5，对经过步骤4处理的数据进行处理得到成像数据Image

Exploration method of passive source seismic frequency resonance

【技术实现步骤摘要】
被动源地震频率谐振勘探方法
本专利技术涉及地震勘探领域，特别涉及一种被动源地震频率谐振勘探方法。
技术介绍
常规地震勘探技术是在时间域进行勘探的技术。除面波勘探利用近地表面波的速度频散特性对地下介质进行空间和属性成像以外，其它所有的地震勘探技术均由波场走时确定勘探目的物的空间位置和属性特征。常规地震勘探和面波地震勘探技术已经发展的比较成熟，广泛应用于资源环境、工程地质等地学领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种被动源地震频率谐振勘探方法，可以利用地震波谐振原理对地下介质进行空间和属性成像。为实现上述目的，本专利技术提供了一种被动源地震频率谐振勘探方法，包括如下步骤：步骤1，利用检波器采集地下介质的响应信号形成地震时间序列数据；步骤2，将步骤1采集的数据经过傅里叶变换成频率域数据；步骤3，对经过步骤2的在同一检波点位置的数据进行频率域叠加，形成频率域振幅叠加数据Amp(f)；步骤4，将经过步骤3处理后的频率域数据经过速度和标准井参数校正转换到深度域数据：如果所述步骤1的检波器采集的是单一水平分量数据，深度域频谱振幅Γ(d)＝Amp(d)为单一分量谱振幅；如果所述步骤1的检波器采集的是多分量数据，将两个水平分量进行合成得到深度域频谱振幅垂直分量单独形成振幅谱Γ(d)，经过标准井参数校正的振幅谱随后转换到深度域的数据属性为视波阻抗比率数据，经过积分变换成为视波阻抗数据；步骤5，对经过步骤4得到的数据进行图像可视化处理后得到视波阻抗比率或视波阻抗成像数据Image(d)，或将数据直接输出文本型数据以便于应用其它可视化软件进行图像处理。优选地，对地震时间序列数据进行野值剔除、自动增益及几何位置加载处理。优选地，在步骤3之前，对所述频率域数据进行噪音压制和对不同频率的吸收衰减按需要进行或不进行补偿处理。优选地，对每个检波点处采集的数据重复步骤2至步骤5获得整个剖面的视波阻抗比率或视波阻抗成像数据。优选地，步骤1中，采集地下介质响应信号的最低频率应该小于Fmin＝0.5·V/Dmax，最大频率应该大于Fmax＝0.5·V/Dmin，其中Dmin为测量的最小深度，Dmax为测量的最大深度，V为待测地下介质平均速度。优选地，步骤1中，采集地下介质响应信号的时间长度应大于10/Fmin，数据采集过程中的数据采样时间间隔为ΔT，且优选地，对数据进行自动增益数据处理时，其窗口时长大于1/Fmin。优选地，步骤2中所需傅里叶变换的时间域数据的时间长度大于1/Fmin。优选地，步骤4中的标准井参数为实际的近测点处的地质参数或根据勘探精度要求人为制作的标准井地质参数，根据公式UI·Г＝UM获得标准井底下地震波振幅UI，其中UM为地面实测的地震波振幅，Г为谐振发生后波场放大系数，该井下波场振幅UI用来对近测点地震波场进行标定。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：该方法依靠地下介质对环境振动产生的谐振效应获得弹性波传递函数，实现对地下地质体的波阻抗或其比率成像，由于其不依赖于界面反射系数大小而依赖于介质内部的波阻抗比率以及采用被动源方式，它具备对介质属性变化进行精细勘探的功能。因此，解决了常规地震勘探难以解决的对密度变化进行探测的问题，解决了近地表因地震数据初至造成常规地震勘探技术的盲区问题，解决了垂直断层等横向速度与密度快速变化造成的难以成像的问题，特别解决了复杂介质内部差异的精细区分问题，为复杂构造地区的地震勘探特别是浅层地震勘探提供了一种经济的和快速解决的技术方案。附图说明图1是多层大地应用等效层概念等效成均匀半空间上方一层大地图示；图2是根据本专利技术的被动源地震频率谐振勘探方法的流程图；图3是利用本专利技术的被动源地震频率谐振勘探方法与钻孔资料的对比图；图4利用是本专利技术的被动源地震频率谐振勘探方法探测1000米深度的实验图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。首先说明本专利技术的基本原理：任何物体都存在自身的固有频率，大到地球小到微电子，由于物质成分几何形状以及结构大小不同，其固有频率不同。固有频率是自然界赋予物体的自然属性。当振动作用于物体，物体要做出相应的响应，振动的频率与物体的固有频率一致时，物体将产生谐振从而放大震动的幅度。弹性地震波含有丰富的频率成分，如果地震波在地面下方通过反射或者折射向地面传播，具有固有频率的地层将被同一频率的地震波激励发生谐振，在地表接收到的地下振动U将是G和M的函数，有：U(ω,C)∝G(ω,C)·M(ω,C)(A1)M函数为从下向上传播时，波场的传递函数(transferfunction)，G为表征几何特征的函数。在被动源地震勘探中，由于接收的信号大多来自远离震源的环境噪声，在长期观测的统计学背景下，G函数可被视为常量。由此，长期观测的数据信号统计学意义上仅仅是地下介质传递函数M的函数。假设地球表面是层状介质，在均匀大地上方层状介质(C为复速度)情况下，波动方程为：解的振幅函数(几何函数G为1时)可表述为：其中：Rej＝Rej-1cosSj-1-Imj-1sinSj-1(A4)Imj＝αj-1(Imj-1cosSj-1+Rej-1sinSj-1)(A5)Sj＝Kj·Hj其中ρ为密度。对于均匀大地上方单层模型，当S＝90°时(发生谐振)，公式(A3)变成从(A7)式可见，当地层发生谐振，几何函数为1时，波场的振幅值是传递函数，其值是下层波阻抗与上覆岩层波阻抗的比值。也就是说，如果介质的接近于将仅仅存在介质波阻抗比率α与传递函数的单纯关系。这种频率谐振的规律是普遍的，对于不同厚度层的介质，只要调节kh，也即寻找到可匹配的达到谐振的频率f0，也就同时得到与谐振有关的仅仅代表物质属性的函数Amp(α)。本专利技术的等效层概念设定：如图1所示，对于多层介质的情况，地球物理中一般可将其等效成一层或少数几层以便简化处理。等效层厚度为多层介质的厚度之和，波阻抗ρsvs为各层介质波阻抗的均方根波阻抗，有多层介质情况下，由此可得n层情况的传递函数振幅表达式。由此可见，测量得到的传递函数(transferfunction)应该是频率域由高频向低频变化，深度域由浅向深变化的波阻抗比值，我们可称其为视波阻抗比率。按照常理分析，地面附近的波阻抗是可测的或已知的，进而可以通过积分比值函数得到视波阻抗值。基于以上，如图2所示，根据本专利技术具体实施方式的一种被动源地震频率谐振勘探方法，包括如下步骤：步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动源地震频率谐振勘探方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，利用检波器采集地下介质的响应信号形成地震时间序列数据；/n步骤2，将所述步骤1采集的数据经过傅里叶变换成频率域数据；/n步骤3，对经过所述步骤2的在同一检波点位置的数据进行频率域叠加，形成频率域振幅叠加数据Amp

【技术特征摘要】
20180926 CN 201811125947X1.一种被动源地震频率谐振勘探方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，利用检波器采集地下介质的响应信号形成地震时间序列数据；
步骤2，将所述步骤1采集的数据经过傅里叶变换成频率域数据；
步骤3，对经过所述步骤2的在同一检波点位置的数据进行频率域叠加，形成频率域振幅叠加数据Amp(f)；
步骤4，将经过所述步骤3处理后的频率域数据依据速度和标准井参数校正转化成深度数据：
如果所述步骤1的检波器采集的是单一水平分量数据，深度域频谱振幅Γ(d)＝Amp(d)为单一分量谱振幅；如果所述步骤1的检波器采集的是多分量数据，将两个水平分量进行合成得到深度域频谱振幅垂直分量单独形成振幅谱Γ(d)，经过标准井参数校正的振幅谱随后转换到深度域的数据属性为视波阻抗比率数据，经过积分变换成为视波阻抗数据；
步骤5，对经过步骤4得到的数据进行图像可视化处理后得到视波阻抗比率或视波阻抗成像数据Image(d)，或将数据直接输出文本型数据以便于应用其它可视化软件进行图像处理。


2.根据权利要求1所述的被动源地震频率谐振勘探方法，其特征在于，对所述地震时间序列数据进行野值剔除、自动增益及几何位置加载处理。


3.根据权利要求1所述的被动源地震频率谐振勘探方法，其特征在于，在所述步骤3之前，对所述频率域数据进行噪音压制和对不同频率的吸收衰减按需要进行或不进行补偿处理。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛爱民，
申请(专利权)人：北京派特森科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11