目录介绍：

• 1、多层介质中弹性波场及特征
• 2、地震波的振幅
• 3、中深层油气藏高精度地震勘探关键技术
• 4、横波地震勘探在油气勘探中有何种作用？

多层介质中弹性波场及特征

当地下介质的层数大于1时，称为多层介质。在实际地震勘探中，地层往往有多个分界面，而且地层属非理想弹性介质，称为多层粘弹性介质。本节主要讨论地震波在多层粘弹性介质中的传播规律。

8.5.1 大地滤波作用

在地震勘探中，地震波的频谱属低频范围。所以，地震波在粘滞介质中仍以速度vP传播，但吸收系数α与ω2成正比，说明在粘弹性介质中，地震波的高频简谐波分量衰减比低频简谐波分量衰减快。因此，弹性波随着传播距离的增大，高频成分很快地被吸收，而只保留较低的频率成分。这样弹性波在实际介质传播时，实际介质就相当于一个滤波器，滤掉了较高频率成分而保留了低频分量，这种滤波作用称为大地滤波作用。由于大地滤波作用，使得脉冲地震波频谱变窄，地震波延续度增长，降低了地震勘探的分辨率。大地滤波如图8-16所示。

图8-16 大地滤波示意图

另外，地震波的吸收还可以用品质因数来描述。品质因数Q被定义为：在一个周期内（或一个波长距离内），振动所损耗的能量ΔE与总能量E之比的倒数，即

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Q值是一个量纲一的量，它表明介质Q值越大，能量损耗越小。品质因数Q与地层吸收系数α之间的关系为：

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8.5.2 多层介质中弹性波的传播特征

弹性波在多层介质中传播时，除了保持上面单界面所讨论的基本特点以外，还涉及许多其他的新情况。

设地下介质有 n+1 层，各层波的传播速度和密度分别为、ρ2……，则有 n 个弹性分界面 Ri，i=1，2，…，n。当在地表有一个弹性纵波 P1 倾斜向下入射时，弹性波在如上给出的多层介质中传播，要在这一套物理界面上形成反射波系、透射波系、折射波系和面波系，而且波形图要比上面讨论的单层介质中的波形图复杂得多。

8.5.2.1 反射和透射波系

设n个界面均为波阻抗界面，当P1入射到第一个弹性分界面R1时，按斯奈尔定理和弹性界面上波的反射和透射规律，便可以在该界面上分裂为两个反射波即P11、P1S1和两个透射波P12和P1S2。两个透射波继续入射到R2，会产生四个反射波P122、P12S2、P1S22、P1S2P2和四个透射波P123、P12S3、P1S23、P1S2P3。依次类推，每一个波到任一界面均要分裂为四个波，两个反射和两个透射，直到第n次界面反射和透射波的个数为2n+1。我们把这些在界面上第一次反射的波称为一次反射波。

此外，在一个层内反射上去的波遇上层界面，就相当于该界面的入射波，同样要在该界面产生向下的反射波和向上的透射波，向下的反射波遇到下层界面又要反射、透射，我们把在某界面二次以上的反射波称为多次波。这样在多层介质中就形成了复杂的反射波系和透射波系，最后地表接收到的反射波为所有反射波的叠加。

8.5.2.2 折射和面波系

当多层介质的速度模型满足产生折射波条件时，同样会产生折射波系。还有可能形成折射-反射、反射-折射等综合波系。

当瑞雷面波、斯通利面波和勒夫面波均存在时，也会形成面波系。

8.5.3 地震波的薄层效应

地震波在传播过程中，影响动力学特点的因素，除了上述的扩散、吸收、反射和折射等外，当多层介质中存在薄层结构时，也影响地震波的动力学特征。在油气勘探中，含油、气层一般都比较薄，因此，对薄层的研究很必要。

8.5.3.1 地震薄层

在地震勘探中，薄层的概念是相对的。因为地震勘探中定义薄层以它的纵向分辨率为依据，即对地震子波而言，不能分辨出地层顶、底板反射的地层称为薄层。由于地震子波具有不同的频谱、不同的延续度、不同的波长等，因此薄层厚度的概念是相对的，可以从不同角度来定义薄层的厚度。

通常我们定义厚度Δh满足下列不等式的地层称为地震薄层

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式中：λ是简谐振动的波长或脉冲波的视波长。不等式两边除以传播速度v，则上式变为

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式中：τ表示波在薄层内传播的双程旅行时间；T是简谐振动的周期或脉冲波的视周期。于是薄层亦可定义为地震波在该层内传播的双程旅行时小于波的半个周期或半个视周期的那种层。

8.5.3.2 薄层的干涉效应

现在讨论地震波在薄层内反射时会发生什么情况。图8-17是一个典型的薄层模型。在上、下两个厚层中夹有一层厚度为Δh的薄层，薄层中的纵波速度vP，密度ρ2，它的上下层内的纵速度分别为vP1、vP3、密度ρ1，ρ3。于是，这三层的波阻抗分别为Z1=vP1·ρ1；Z2=vP2·ρ2；Z3=vP3·ρ3。

图8-17 薄层的物理模型

若有一平面简谐纵波P1垂直入射至薄层顶板时，在该面上产生反射波P11、透射波P12。透射波P12在薄层底板上产生的反射波P122又可在薄层内返回至薄层顶板上产生反射波P1222，甚至由P1222又可形成P12222……如图8-17所示。在薄层内形成的这些反射波，地震勘探中称为多次反射波。这些多次反射透过薄层顶板成为P12221、P12222221……等诸波，它们均可在地面上被接收到（注意：图8-17上所画的射线为了清晰起见，已将垂直入射的射线在图上沿水平方向画成斜线）。根据薄层定义，薄层内的诸多次波必定和薄层的一次波P1221在地面上相互叠加（因为在薄层内多次反射波的双程旅行时τ小于一次波的二分之一个周期），亦即当地面上接收到薄层的一次波后，它的振动尚未停止，多次波即到达，在地面上接收到的是这些波互相叠合的总振动。这种一次反射波同薄层内多次反射波的相互叠加干涉所产生的效应称薄层的干涉效应。如果薄层的顶板反射波P11的振幅用A11表示；通过薄层在其底板的

一次反射波和多次反射波叠加的总振动用表示，其振幅为；则它们的相对振幅值反映了经过薄层反射后的能量变化。经计算得

图8-18 薄层频率特征曲线

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式中：f是简谐波频率，而

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从式（8.5-5）可以看出，经过薄层反射后的复合振动的振幅是与f、τ、Δh有关，因为

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当薄层厚度一定时，与频率 f 有关，说明简谐波通过薄层反射后表现出振幅频率特性。

图8-18（a）给出了韵律型薄层（地层参数为：Z1＜ Z2＞ Z3 或 Z1＞ Z2＜ Z3）的频率特性曲线；图8-18（b）描绘了递变型薄层（地层参数为：Z1＜ Z2＜ Z3 或 Z1＞ Z2＞ Z3）的频率特性曲线。从图可以看出，韵律型薄层压抑低频和高频成分的波，相当于一个带通滤波器；而另一种薄层模型相对地压制了中间频率，低频成分和高频成分得到加强，好似一个带阻滤波器。说明薄层也具有滤波作用。

根据式（8.5-8），薄层的振幅特性还是的函数，说明薄层厚度如果有横向变化，薄层的振幅特性就会发生变化，不同地段的反射波形亦不一致。

8.5.4 一个反射波地震记录形成的物理机制

在多层界面的情况下，如果在地面激发地震波，向下传播的地震波在多层界面反射，然后返回到地面被检波器接收，我们称每个检波点接收到的反射波为一道地震记录。下面讨论地震记录形成的物理机制。

8.5.4.1 假设条件

①地下有n+1层水平地层，共有n个波阻抗界面，第i层的P波速度为vPi，密度为ρi。第i个反射界面的P波反射系数为R（i），P波透射系数为T（i）。

②有一纵波P1垂直向下入射，入射波位移函数为

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式中

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Φ（t-）表示子波，a 是与波前扩散，介质吸收有关的振幅系数，r 为波的传播距离。8.5.4.2 地震波的透射损失

地震波在地下传播中除波前扩散、地层吸收要影响地震波振幅的变化外，当波遇到弹性分界面时，一部分能量反射，一部分能量透射。透射波在下层界面又要反射和透射，这样透射能量会越来越小。另外，反射波在向上传播时，通过上层界面时也有透射问题，我们把因透射引起地震波振幅变弱称为透射损失。

现在如果考虑地震波在第i个界面反射后到达地表的振幅值ai，则该反射波振幅要受到正向（向下）透过上覆i-1个界面的影响和反向（向上）透过上覆i-1个界面的影响。若第i-1个界面的反射系数为R（i-1），正向透射系数为T（i-1），反向透射系数用T′（i-1）表示，则有

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（8.5-11）式称为第i-1个界面的透射损失因子。同理可得第i个界面的透射损失因子为1-R2（i）。由于该因子总是小于1，故说明地震波每经过一个界面后，入射波的能量由于透射要损耗一部分，即在地表接收的反射波振幅中需要乘上透射层的损失因子。于是第i个界面反射到地表的反射波振幅ai为：

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式中：大括号中的量为第i层以上总的透射损失。

8.5.4.3 地震反射记录

如果地下实际介质存在的n个界面都是反射界面的话，地面可以接收到每一个界面的反射波，于是一个实际地震记录道上会记录n个反射波。设地震记录用x（t）表示

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式中

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Δτj为第j层地层层间双程旅行时，τi为地面到第i层的总双程旅行时。如果设一个地震反射波波形延续长度为Δt，若令

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δti体现了能否分辨两相邻反射界面的能力，称为垂直（纵向）分辨率。若δti≥0，则两个相邻层的反射波在记录上彼此分开，为分辨率高。若δtii不变时，则要求有较小的Δt。

8.5.4.4 地震道褶积模型

根据实际测井资料说明，在含油气的沉积盆地进行地震勘探时，存在着大量的薄层，有些地区甚至平均不到3 m就有一个反射面。一个实际地震记录道就是由这些无数多个反射地震子波组成的复合振动，其中具有强反射系数的反射波构成记录上的强振动，称为优势波，而反射系数较小的反射波构成弱振动，称为劣势波。这些优势波和劣势波的组合就构成目前地震记录道上的各波组和振动背景。于是根据式（8.5-13）可以近似地认为，一个反射记录道是地层反射系数序列Rt和地震子波bt的褶积（卷积）结果，于是

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这就是所谓的地震道褶积模型。显然地震道褶积模型是简化了的反射记录道线性模型，一般来说它省略了介质吸收、透射损失等诸多因素，但是它具有一定的实用性。

利用地震褶积模型可以正演地震理论记录。图8-19（a）～（d）是正演理论地震记录的示意图，（a）是地震子波；（b）是反射系数序列；（c）是褶积过程；（d）是一个道的理论地震记录。

图8-19 正演一个道的理论反射记录的示意图

值得指出的是，实际地震记录可能远非上述这样简单的组合，因为层与层之间可能还会产生层间的多次反射，这些层间多次反射依然可以返回地面被接收。因此在地面所观测到的不仅是各反射层上反射波的组合，还应包括层间多次反射的组合，它们按到达时间先后组合构成真正的实际反射记录道的复合振动。

地震波的振幅

（一）研究地震波振幅的意义

地震波的振幅是地震波的动力学性质之一，研究地震波振幅在地震勘探中具有极重要的意义。在进行地震勘探的野外工作时，首先就要考虑采用何种激发方式产生能量较强的地震波；选择一个怎样的接收方法才能利于接收地震波振幅，压制干扰波振幅。在设计地震仪时，则是考虑使地震波的振幅能真实地被记录下来；在数字处理中尽量不产生振幅的畸变。在地震资料构造解释中，进行反射层的对比追踪时，主要利用的也是反射波的振幅标志。近几年来亮点技术的发展，赋予反射波振幅以新的含义，可用作划分岩性和寻找油气藏的标志（所谓亮点指反射波振幅强的意思）。

实践表明，地震波从激发、传播到被我们接收，其振幅随传播距离的增加而衰减。地震波振幅衰减的结果，往往造成深层反射波的振幅比浅层反射波振幅小几百倍至数万倍，有时甚至得不到深层反射波。造成地震波振幅衰减的主要因素是什么呢？这些因素又是怎样影响地震波的振幅呢？这就是我们下面要讨论的问题。

（二）影响地震波振幅的主要因素

图1-5-8 影响振幅的因素

地震波从激发、传播到被我们接收，它的振幅和波形都要发生变化。影响其变化的因素很多，如图1-5-8所示，归纳起来主要有三类。第一类是激发条件的影响，它包括激发方式（爆炸或其他），激发强度、组合激发的效应、震源与地面的耦合状况等。第二类是地震波在传播过程中受到的影响，包括波前扩散、地层吸收、反射系数大小、透射损失、入射角大小、多次反射、波型转换等造成的衰减。第三类是接收条件的影响，包括检波器、放大器及记录仪的频率特性对波的改造，检波器的组合效应，检波器与地面的耦合状况等。除此之外，反射界面的弯曲和粗糙程度也对地震波振幅有影响，地下凸界面使反射波分散，振幅减弱；而凹界面有聚焦作用，使反射振幅增强。界面的粗糙会产生散射使振幅变弱。我们主要讨论与地下地层岩性直接有关的第二类因素，其中波前扩散、地层吸收、透射损失、反射系数大小、波的散射等因素是影响地震波振幅衰减的主要地质因素。

1.波前扩散

地震波在传播过程中，波前面随传播距离的增加，其能量分散在越来越大的波前面上。

在均匀介质中，震源为点震源时，波前面是球面。随传播距离的增大，球面逐渐扩大；从震源发出的总能量不变时，单位面积上的能量相对减少了，振幅也就变小，这就是波的球面发散（波前扩散）。

设某一时刻球面波的波前面为S，总能量为E，单位面积上的能量为e，则有：

反射波地震勘探原理和资料解释

式中r为球面的半径。

因为能量E与振幅A的平方成正比，得：

反射波地震勘探原理和资料解释

因而可得

反射波地震勘探原理和资料解释

式中

。

假设地震波的初始振幅为A0。则地震波的振幅A与传播距离r有如下关系：

反射波地震勘探原理和资料解释

由上式表明，在均匀介质中，反射波的振幅与传播距离成反比，即按照1/r 规律衰减。在层状介质中，由于深层的速度大于浅层，波的射线为折射线，此时波前面比均匀介质大，故因波前扩散而衰减的速率比均匀介质快。图1-5-9中示意画出了波在均匀介质和层状介质中波前扩散的情况。

图1-5-9 波在均匀介质与层状介质中的扩散

2.吸收衰减

实际的地层并非是理想的弹性介质，地震波在传播过程中的衰减要比在理想弹性介质中传播衰减大得多。这主要是由于地震波的一部分能量用于克服介质内部颗粒间的内摩擦而产生热能损耗掉了，从而使地震波的振幅产生一种附加衰减。这种由于介质非完全弹性所引起的地震波振幅的衰减，叫吸收衰减。

根据弹性黏滞理论可知，均匀的非完全弹性介质产生的吸收作用，将使地震波的振幅随传播距离的增大呈指数规律衰减。即

反射波地震勘探原理和资料解释

式中，A0为初始振幅，即A0为r＝r0处的振幅；r为波传播距离；α（f）为地层吸收系数，它是频率的函数，它的单位为1/m，表示单位距离内振幅的衰减率，α（f）＝α0f，α0是与介质的非完全弹性质有关的系数；Ar为传播距离为r时的振幅。

分析式（1-5-14）不难得出地震波吸收衰减的规律性特点。

（1）地震波传播距离越大，振幅衰减就越大。即随传播距离增大，其相应振幅将按指数规律迅速衰减。

（2）地震波的频率越高，振幅衰减越大。因为α（f）＝α0f，即吸收系数与频率成正比。在其他条件相同的情况下，高频成分更易被吸收；地层对波的这种作用为低通滤波作用。因此，地震波在传播过程中随传播距离增大，振幅会变小，且频谱也会变低。

（3）波在坚固而致密的岩石中传播时，吸收作用较弱；但在疏松的低速层中传播时，吸收作用就很明显。这主要是由于坚固、致密岩石的吸收系数α（f）值大的缘故，实际观测结果也证明了这点。

（4）横波的吸收系数比纵波的吸收系数大，在风化岩石中表现得更明显。

可以把地层当成一个滤波器，脉冲波在其中传播时，随传播距离的增加，波谱不断变化，低频成分相对增加；视周期增大，波形发生变化。利用吸收现象可以研究介质的吸收性质和结构。

3.透射损失

地震波在传播过程中，当遇到地下岩层分界面时，一部分发生反射，一部分发生透射。根据能量守恒定律，入射波总能量等于反射波能量和透射波能量之和。透射能量与入射能量相比就减少了，这种能量衰减叫中间界面的透射损失。

设地下存在二个水平界面，反射系数分别为R1和R2，如图1-5-10所示。当入射波的振幅A0近法线入射到第一个界面时，产生透射波，透射系数T＝1-R1；波继续向下传播遇到第二个界面时，发生反射，并由下向上第二次透过第一个界面，这时R1变为负值，透过界面，T′＝1-（-R1）＝1+R1。波两次透过R1界面，把T与T′的乘积叫做双程透射系数Td，写为

反射波地震勘探原理和资料解释

其取值范围为（0，1）之间。正因为双程透射系数Td总小于1，表示反射波振幅因透射损失而减弱。下面我们看一下经过R1界面透射，再由R2界面反射，最后透过R1界面返回到地面的地震波振幅A2是多少？

图1-5-10 透射损失示意图

由图可见：

A2＝T′·A22，A22＝R2·A12，A12＝A0·T

故有

反射波地震勘探原理和资料解释

同理可得，当地震波透过n个界面时，在n+1个界面上反射回地面的反射波振幅An+1应为：

反射波地震勘探原理和资料解释

其中

（

）叫n个界面的双程透射损失系数。

由上分析可知，透射损失，即为地震波传播时透过界面所发生的能量损耗，它与透过界面的反射系数大小和反射界面的数目有关。一般界面反射系数越大，反射界面越多，则透射损失就越大。因此对于单个反射层来说，即使反射系数较大的强反射层，其透射损失也不会很大；但透过多个界面时，即使反射系数较小，其透射损失还是很大的。例如，通过反射系数为0.2的反射层时，透射损失，衰减后的振幅是原来振幅的96%。透过100个反射系数仅为0.06的反射界面时，透射损失后的振幅为原来振幅的69.72%。可见透射损失是很大的。

4.波的散射

波在传播过程中，遇到粗糙界面或小于等于地震波波长的不均匀体时，波在不均匀体表面产生漫散射或绕射，形成向各个方向传播的波，这种现象叫波的散射现象（图1-5-11）。

图1-5-11 散射现象

由于波的散射现象使地震波能量分散，振幅衰减，高频成分减少。在地震记录上则会形成没有规则的杂乱反射。

5.反射系数

反射系数是影响地震波能量的主要地质因素。在前面我们比较详细地讨论了当平面波垂直入射到两种介质的分界面时，反射系数的大小定义为

。即当入射波振幅一定时，则反射波振幅的大小，完全取决于反射系数R的大小；R绝对值越大，则反射波振幅就越大，表明被反射回去的反射波能量就越强。

如果地下实际介质存在几个反射界面的话，地面可以接收到每一个界面上的反射波。每个界面反射波的形态决定于激发波形态和介质对它们的“滤波”改造作用，每一个界面反射波的振幅则由波前扩散、介质吸收、透射损失及反射系数诸因素所决定。如果用A0表示入射波振幅，α表示吸收系数，r表示波的传播距离，则在地面上接收到第n个界面反射波的振幅：

反射波地震勘探原理和资料解释

由公式（1-4-3）或式（1-4-4）可知，反射系数的大小与界面两侧岩石的波阻抗Z＝ρ·v有关，即与界面两侧的岩层有关。因此由反射系数的变化引起的地震波振幅的变化，实际上反映了界面两侧岩性的变化。在我们的实际工作中，如果对接收到的反射波振幅做波前扩散、透射损失、吸收衰减、波的散射等方面的补偿工作，即消除上述各因素对地震波形和振幅的影响，使我们接收到的地震波振幅波形的变化只与界面的反射系数有关（即An＝A0·Rn），这种剖面我们称为“真振幅”剖面。利用这种资料可以达到岩性解释的目的。

利用波的动力学性质来研究地层岩性是地震勘探发展的重要方向，它是岩性地震学的重要组成部分。目前国内外已做了许多研究工作，有的研究工作已成功用于生产。

中深层油气藏高精度地震勘探关键技术

随着勘探工作的深入，沙三下、沙四、孔店等中深层成为下步增储上产的重要接替层系，地层岩性组合特点是多为砂泥岩薄互层，具有埋藏深度大、储层单层厚度薄和横向变化快的特点，局部地区含有灰质、白云质成分，地震描述难度大，主要原因在于中深层地震反射能量较弱、信噪比低、成像差、吸收衰减大，难以有效地识别中深层目标，因此，“十一五”期间重点加强了采集、处理过程中提高资料信噪比和成像精度技术的攻关研究，在胜利探区的民丰、五号桩、纯化和中原濮卫文北等地区的应用中取得了一定了效果，提高了中深层资料的成像质量；解释方面主要以沉积背景约束的多属性储层预测为主，形成了针对中深层油气藏勘探的关键技术方法（表4-17）。

表4-17 中深层油气藏高精度地震勘探技术对策表

（一）中深层油气藏地震采集关键技术

1.深层目标的观测系统设计

针对深层反射能量弱、成像效果差的勘探难点，设计反映深层目标地区特征的地质模型，通过照明分析和模型正演分析了解观测系统对各目标层位的照明情况和成像效果，优化观测系统布局和指导炮点加密，设计出“能解决地质问题”的观测系统。

图4-132是炮点加密及最佳接收位置确定前后模拟剖面对比，可以看出经过照明统计分析，实施后剖面成像质量高于实施前成像质量，照明阴影区减小，断层处成像已经有了很大的改善。

图4-133为基于叠前成像的观测系统设计技术流程框图。经过基于叠前偏移成像效果设计的观测系统一般具有炮检点布局均匀、空间连续性好的特点，从而获得较好的叠前偏移效果和均匀的横向照明。

2.高能激发技术

激发是三维地震的重要环节，激发条件选择的目的是增强激发有效波能量，达到勘探深度的要求，激发的地震波频谱要宽，使地震资料有较高的分辨能力；多次激发的重复性要好，确保全区地震记录稳定。激发条件选择重点围绕激发深度、激发岩性、激发药量、激发方式等四大因素。合适的激发深度应避开低速带，避开虚反射的干扰。合适的激发岩性应避开流沙层、松散砂层等弹性不好的岩层；合适的药量应保证深层有一定的信噪比，反射波频谱要宽，避免过大、过小药量出现；合适的激发方式要通过试验确定单点激发还是组合激发，以最大削弱干扰波。

图4-132 炮点加密及最佳接收位置确定前后剖面

图4-133 基于叠前成像的观测系统设计技术流程框图

1）延迟震源激发技术

通过对炸药爆速、震源结构、爆炸方向等影响地震激发效果因素的研究，尤其是对宽频带、高能量、强方向性、低干扰震源的研究，利用药量与激发子波频率成反比，以及与激发子波振幅成正比，同时利用爆炸能量的叠加性和爆炸的定向性，开发了延迟叠加震源，利用小药量爆炸产生高频信号的特点和爆炸能量延迟叠加来解决小药量激发能量不足的问题，延时震源的研制与应用能够满足高能、宽频的地震激发要求。优点有：能量定向传播，实现同相叠加；有效压制次生干扰波；提高了主频，增加了频宽。

图4-134a中可见延时震源单炮记录浅中深反射信号能量强，而面波能量明显减弱。另外，多级延时爆炸法不会随着药量增大而使地震波主频和频宽迅速减小；在相同药量情况下，它可提高地震波主频，拓宽地震波频带（图4-134b）。

图4-134a 延时震源与普通震源单炮记录固定增益显示

图4-134b 相同药量两种激发方式记录的深层频谱对比

2）配套激发技术

震源激发参数不合理是引起次生干扰波的一个因素。要压制噪声，需要对激发参数进行优化，主要包括如下四个方面：

（1）优化激发井深。激发井深必须在虚反射界面下一定深度，具体深度应根据要保护的地震波信号确定。如果在虚反射界面以上激发，震源产生的能量传到地表，会引起强大的干扰。

（2）优选药量。药量增大，对提高地震波能量有好处。但当药量达到一定程度后再继续增加药量，转换成地层弹性波的能量变化不大，而大部分能量用来破碎地层。不但没有改进地震资料，反而会引起更大的次生干扰。

（3）几何耦合。几何耦合就是爆炸物与周围接触的紧密程度。接触的越紧密，也就是几何耦合的程度越好。为了确保较好的几何耦合，一方面井壁内径与药包直径相差不能太大，另一方面可以通过较好的封井技术来实现（图4-135）。因此，野外采用“3次闷井”技术措施，既可防止井喷、减少声波干扰，又能改善几何耦合，确保激发能量的下传。

图4-135 不封井和封井固定增益记录对比

（4）阻抗耦合。阻抗耦合是指炸药和围岩介质之间的耦合关系，爆炸物的特性阻抗与介质特性阻抗的比值称为阻抗耦合。当该比值接近或者等于1时，阻抗耦合最好，激发的反射波能量强、有效频带宽、信噪比高。

（二）中深层油气藏地震资料处理关键技术

1.基于广义S变换的吸收衰减补偿方法

由于中深层目的层有效反射能量相对较弱，因此有效反射能量的恢复与补偿对中深层成像至关重要，能量补偿技术主要包括：球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿、剩余振幅补偿、基于广义S变换的吸收衰减补偿、优势频带能量加强等。

根据广义S变换理论，可以将地震道高分辨率地变换为时频平面分布，由于不存在STFT的时窗宽度问题，也不存在WT的尺度宽度问题，因此，无需加平滑窗。

从补偿前后的振幅谱和时频谱（图4-136、图4-137）可以看出基于广义S变换的吸收衰减补偿可以有效地补偿衰减的振幅和高频成分。

2.中深层精细速度分析技术

在分析速度谱质量影响因素的基础上，通过对叠前去噪、道集优化处理技术、面元组合方式等进行了深入研究和分析，形成速度分析道集的优化处理技术和方法。

图4-136 第338道补偿前后能量对比

图4-137 第100道补偿前后时频谱

通过优化速度分析面元的组合，可以提高覆盖次数，提高速度谱质量。目前处理中一般选取矩形组合，研究对比了矩形、十字形、椭圆形三种组合方式，由于椭圆形组合既能保证一定的覆盖次数又舍去了距面元中心较远的道，从分辨率和能量两个方面考虑，椭圆形组合的效果更好。

3.中深层精确成像技术

应用针对中深层油气藏的配套处理技术，叠前地震数据的规则化、叠前道内插处理、叠前时间偏移等技术，在五号桩、民丰等三维区块取得了明显处理效果。从图4-138处理剖面的效果看，五号桩洼陷内古近系沙河街组波阻的连续性和叠置关系等特征更明显，如超覆、尖灭、前积、退积、砂砾岩体、滩坝等地质现象更清楚，为深层结构分析、地质体的识别描述和地层的接触关系提供了基础。

图4-138 五号桩高精度剖面效果对比

（纵线左：老剖面；右：新剖面）

（三）中深层油气藏地震描述关键技术

针对沙四-孔店等中深层砂岩油藏勘探中存在的实际问题，从地震资料特殊处理、储层沉积背景分析、正演模拟、地层压力预测及相控多属性储层综合预测等诸方面展开深入研究，形成了以沙四上滩坝砂岩油藏为代表的地震描述技术流程，取得了良好的应用效果。

1.沉积背景信息恢复与分析技术

古地形地貌是控制盆地内沉积相发育与分布的主导因素之一，基准面旋回变化控制着层序地层单元的结构类型、叠加样式，高分辨率层序地层学方法恢复古地貌技术关键是对比参照面的选择。等时性的基准面在整个盆地中是一个连续光滑的曲面，在不同的沉积体系发育位置，其曲率大小不同，可以基准面作为对比参考面恢复下伏地层沉积前的古地貌形态；另外，最大洪泛面在实际对比中具有更好的实际操作性，因此将二者结合进行地层柱状剖面对比来反映沉积前古地貌形态是该方法的技术关键。图4-139是东营凹陷沙四上纯下段沉积前古地貌图，古地貌形态基本消除了断层的影响，更加符合滩坝砂岩的平面分布规律，与实际钻井情况吻合的较好。

图4-139 东营凹陷沙四上纯下段沉积前古地貌图

2.高精度空间层序划分技术

该技术主要是对地震资料进行滤波、倾角/方位角处理，随后对沉积旋回进行自动对比，经Wheller域变换之后，实现对地震层序的划分。包括倾角/方位角控制处理、沉积旋回韵律体层序自动对比、Wheeler域自动变换技术三个关键环节，在陡坡带砂砾岩体层序研究中成效显著。

3.相控地震属性储层预测技术

地震属性是指从地震数据中导出的关于几何学、运动学、动力学及统计特性的特殊度量值。根据滩坝砂岩发育的实际地质特点，开发了基于波形的学习型地震波形预测技术和基于同相轴及数据体的不同属性的降维分析储层定量评价技术。

基于不同属性的降维分析储层定量评价技术：基于不同数据体提取多种沿层地震属性，通过交汇分析选择出最佳的属性组合，用该属性组合与储层沉积参数采用BP神经网络的算法进行人工智能储层预测，实现沉积相控制下的储层定量评价。该技术是在以往基于同相轴的单一地震属性储层预测基础上发展起来，改进了单一地震属性在储层预测方面存在的不足，实现了储层描述从定性描述向定量预测的跨越。图4-140是纯斜103地区11种属性降维结果储层预测图，该区坝砂较为发育，砂体单层厚度较大，层数相对较少，从图中可以看出第一主成分特征明显，较好地反映了坝砂的分布规律。

（四）五号桩高精度地震应用

五号桩工区构造上位于胜利探区孤北洼陷东部，已发现五号桩油田及多个含油区块，勘探目的层以古近系为主，发育近岸水下扇体、浊积等多种储集类型，勘探程度不均衡，中深层岩性及潜山具有较大勘探潜力。区内已被三维地震覆盖，但老资料信噪比、分辨率低，难以满足岩性及断裂带精细描述的需要。

图4-140 纯斜103区属性降维结果

（左：第一主成分；右：第二主成分）

五号桩地区地处海陆过渡带，近地表条件特殊、地下地质结构复杂、沉积类型多样，高精度三维地震资料的主要地质任务是为了落实孤北洼陷带的构造格局，查清该区构造、岩性、地层等多类型圈闭，需要解决近地表岩性激发、提高中深层资料信噪比和分辨率、岩性及中深层地质目标成像等问题。

1.地震采集关键技术

1）针对勘探目标的精细采集参数论证技术

针对五号桩地区的地质目标，关键是在提高深层地震资料信噪比的基础上提高分辨率，压制干扰波，突出有效波，努力拓宽有效频带。通过采集参数论证，根据地表和地质条件，设计面向地质目标的观测系统。与常规三维的采集参数相比，体现为高覆盖次数、长排列、道密度大，保证了目的层高品质资料采集（表4-18）。

表4-18 五号桩高精度采集与常规三维采集参数对比

2）精细表层结构调查

五号桩地区近地表复杂，为了确定表层调查方法的适用性和有效性，在五号桩工区展开了小折射、单井（双井）微测井、动力岩性探测、静力岩性探测、岩心测定等10种方法试验，小折射、单井微测井可以准确测试近地表速度参数，动力岩性探测、静力岩性探测可以优选最佳激发岩性。

根据动力岩性探测、静力岩性探测和岩土参数综合分析，建立岩性顶底界面模型，根据模型逐点设计浮动激发井深。

3）采集效果

通过精细表层结构调查后，选取最佳激发岩性，采用针对地质目标观测系统使资料质量有了大幅提高。单炮记录远、中、近排列，能量较强，资料整体信噪比较高，主要目的层能量较强，反射良好，同相轴连续性较好；新单炮各目的层同相轴连续，反射明显，深层能量强，信噪比较高。

2.地震资料处理关键技术

五号桩工区由于地理位置位于滩浅海地区，地表条件复杂，资料存在能量、信噪比、相位、频率等方面差异，一致性处理难度很大。通过加强地质认识，对工区勘探开发现状、地质目标需求、老资料存在的问题、野外采集资料进行了全面细致的分析，根据资料分析情况和叠前时间偏移技术要求，确定处理重点，采取针对性措施解决了一致性问题、静校正问题、信噪比问题、分辨率问题等影响偏移成像的问题（表4-19），地震资料品质得到改善。

表4-19 五号桩地区资料处理重点及解决方法

1）频谱对比分析

五号桩高精度地震资料比老资料目的层优势频带拓宽13Hz以上，有效频宽拓宽22Hz以上（图4-141）。

2）断裂反射清楚，断点可靠，边界断裂归位较好

五号桩高精度三维断点归位准确（图4-142），老资料断点发生偏移近150m；可分辨小断层的断距变小，提高了分辨小断层能力，由原来的可分辨最小断距25m提高到可分辨最小断距20m。

3）信噪比高，地质现象清楚

对比新老资料可以看出，五号桩高精度资料信噪比高，地质现象清楚，资料整体成像明显改善。高精度资料上，浊积砂体前积特征清楚，桩606井3221～3227m储层在高精度资料上可以分辨，而在老资料上无法分辨。

3.地震解释及应用效果

1）精细构造解释

长堤断层、桩南断层、孤北断层等控洼断层，断面倾角大，断层为洼陷与潜山的分界，速度差异大，利用常规叠后偏移处理技术不能满足成像分辨率要求，从图4-143中可以看出，在桩海连片资料上长堤断层、桩古63台阶断层断面不清晰甚至没有反映，而在五号桩高精度叠前时间偏移三维资料上，三条断层断面清楚，成像精确，尤其是长堤断层与次级断层接触关系明确，减少多解性，有助于解释人员的正确判断。长堤潜山在古生界发育有逆冲断层，在常规采集的地震资料（桩海连片三维）都无法辨别逆冲断面，而在高精度三维资料上不但断面清晰，而且断点清楚，与长堤断层的接触关系也比较明朗，已经部署了桩古60井，为长堤潜山下一步勘探打下了坚实的基础。

图4-141 五号桩常规地震（左）高精度（右）三维频谱分析图

图4-142 五号桩高精度偏移剖面（上）与老剖面（下）对比

图4-143 过桩古63井纵线高精度偏移剖面（右）与连片老剖面（左）对比

2）储层地震属性预测

高精度资料明显提高了储层分辨力，平面上能够划分浊积砂体的期次，可描述不同期次浊积砂体的展布范围；在储盖组合合理的情况下，高精度资料辨别储层的能力提高30%。

利用常规连片三维和高精度三维资料，对沙三下第二套油层进行属性提取预测储层分布，对比可以看出高精度叠前时间偏移资料明显优于叠后时间偏移资料。桩海连片资料提取的属性图仅能看到扇体展布的大体轮廓，而利用高精度资料提取的属性图（图4-144），桩74井区的浊流水道清晰可见，并且更能体现浊积扇体由南向北逐步撒开的形态。通过对不同阶段采集的地震资料对比，在平面预测时，五号桩三维资料体现了其小面元、高分辨率的优越性，对沙三下三套油层均能够较为准确地预测边界，反映不同沉积类型的储层展布规律。

图4-144 桩海连片三维弧长属性图（右）与五号桩三维弧长属性图（左）对比图

在剖面上对单个储层的分辨力而言，不同的三维也存在较大的差异。对于沙三下Ⅰ油层，在以往的认识中，受资料限制，在地震剖面上该油层同相轴时有时无，无法追踪，在沉积上通常认为是扇三角洲沉积，储层均质性好，大面积含油。在五号桩新三维剖面上，同相轴可追踪，振幅强弱有变化，并可见到明显的叠瓦状反射，分析认为是多期浊积扇体由南向北层层叠置。

3）地质效果

应用五号桩高精度地震资料完成了区域的T2及T6构造图，高精度地震资料属性参数预测储层变化边界清晰，储层迁移规律清楚（南北向迁移），物源方向反映清楚，两期浊积体系均来自南部，上下叠置，展布范围有所不同，利用高精度地震属性预测的储层分布符合地质规律。基于这个认识，对五号桩南斜坡沙河街组岩性体进行描述，预测有利圈闭12个，预测含油面积11.0km2，预测石油地质储量1000×104t，部署桩606、桩607、桩781等井，其中桩606井在沙一段、沙二段解释油水同层3.2m/1层，沙三段解释油层31.7m/6层，油水同层4m/层，沙三下3692～3699m井段试油，3mm油嘴，获日产油75m3、天然气产量4720m3。

横波地震勘探在油气勘探中有何种作用？

以前几乎所有地震勘探都采用纵波。和横波比较，纵波有很多优点：纵波容易激发、波形单一、传播速度快，总是先到达，并易于解释。然而，横波也有很多纵波不具备的优点，在研究横波时发现，其传播速度比纵波慢。穿过同样厚度的地层，横波所用时间长，所以，其分辨地层的能力一般比纵波高。此外，横波波形多，所以信息量丰富，是解决碳酸盐岩、裂缝和复杂构造油气田勘探的有效方法之一。如果在利用纵波资料的同时，加上横波资料就会将地下地质问题查得更清楚，得到更精确的地质解释。

应用纵横波资料进行综合解释有什么好处呢？首先，我们在地面而不是钻到地下，就能看出几千米深处的地层到底是由什么岩石组成的，这也是地震勘探工作者日思夜想设法解决的问题之一。

其次，可以帮助我们认识纵波地震剖面上的亮点（强振幅）是天然气反映还是岩性的反映？也就是说，如果在纵波剖面上某个层位“亮”（即为强振幅），而在横波剖面上的对应层位“不亮”（一般振幅）则说明此处有天然气；如果纵横波剖面对应层位都“亮”，说明这里没有天然气。它在寻找天然气方面具有十分重要的意义。

第三，横波一个重要的且独特的用途是查找地层裂隙。一般说来，油田开发与裂隙关系甚为密切。可以认为，裂隙是控制油田生产的主要因素之一。因此，对地层裂隙的预测极为重要。

为什么用横波能找出地下的裂隙面呢？这是由横波性质决定的。当横波进入裂隙时，自然地分裂成两个相互垂直的横波，一个波沿着裂隙面传播，速度较快，称快波；另一个波垂直裂隙面传播，速度较慢，称慢波。慢波的出现说明此处有裂隙存在。在一般情况下，在裂隙油田区常发育着一套定向的平行裂隙。只有应用慢波能勾绘出裂隙的宽度。在裂隙油田区打井时要非常慎重，钻井位置稍有误差，井打不到裂隙上，就钻不出油气，几百甚至上千万元将付之东流；如果在每个裂隙上打一口井，就要密密麻麻打很多井，造价太高。这时最经济快捷的方法是打水平井。也就是说，在裂隙密度很高的地方打一口垂直井，钻到油气后，改变钻井轨迹，使其沿水平方向钻进，像穿糖葫芦一样，将所有含油气的裂隙穿在一起，这样用一口井就能将所有裂隙中的油气都采出来，可获得极大产量，经济效益可以大大提高。虽然横波资料在油气田勘探与开发中作用很大，但用好它却不是一件容易的事。

横波快波（S1）剖面和慢波（S2）剖面的比较当有破碎带存在时，快波剖面上（a图）无显示，一直是一组很连续、很强的反射；而慢波剖面上（b图）则出现振幅变弱，连续性变差的特征，这些特征通常是裂隙破碎带的反应