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基本信息

項(xiàng)目名稱：
f-k域瑞雷面波譜分析與近地表地質(zhì)信息提取方法研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
在追蹤瑞雷面波理論的基礎(chǔ)上，從油氣地震勘探數(shù)據(jù)中提取瑞雷面波并研究f-k域瑞雷面波譜分析處理方法，建立頻率、波數(shù)、波長(zhǎng)、速度和深度之間的關(guān)系，提出瑞雷面波f-k、f-v、h-v、h-f、v-k、h-k六種譜來分析并解譯出地下地質(zhì)信息。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)出一套包括瑞雷面波譜分析及近地表地質(zhì)信息提取等功能的軟件。
詳細(xì)介紹：
本文是在追蹤瑞雷面波勘探理論的基礎(chǔ)上，從油氣地震勘探中提取被認(rèn)為是干擾波的瑞雷面波，從瑞雷面波的傳播規(guī)律和特性方面深入總結(jié)瑞雷面波勘探理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究f-k域瑞雷面波譜分析處理方法，建立頻率（f）、波數(shù)（k）、波長(zhǎng)（λ）、速度（v）和深度（h）之間的關(guān)系，并提取瑞雷面波的f-k譜、f-v譜、h-v譜、h-f譜、v-k譜、h-k譜6種譜進(jìn)行分析，進(jìn)而解譯出地下地質(zhì)信息。在此基礎(chǔ)上，從瑞雷面波地震資料處理的目的和任務(wù)要求出發(fā)，研制開發(fā)一套f-k域瑞雷面波譜分析與近地表地層信息提取軟件，主要包括繪圖、預(yù)處理、波場(chǎng)分離與去噪、瑞雷面波譜分析及地震屬性信息提取等一系列功能，已具備瑞雷面數(shù)據(jù)處理與近地表地質(zhì)信息提取的能力。

作品圖片

  • f-k域瑞雷面波譜分析與近地表地質(zhì)信息提取方法研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目的：利用油氣反射地震勘探資料中的瑞雷面波，精細(xì)提取近地表地層結(jié)構(gòu)及彈性屬性等信息，為油氣勘探與開發(fā)提供技術(shù)支持。 基本思路：在追蹤瑞雷面波理論的基礎(chǔ)上，研究f-k域瑞雷面波譜分析處理方法，建立頻率、波數(shù)、波長(zhǎng)、速度和深度之間的關(guān)系，提出瑞雷面波f-k、f-v、h-v、h-f、v-k、h-k六種譜來分析并解譯地下地質(zhì)信息。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)出一套包括瑞雷面波譜分析及近地表地質(zhì)信息提取等功能的軟件。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

瑞雷面波對(duì)傳統(tǒng)反射波勘探來說，是一種嚴(yán)重的干擾信號(hào)，總是被壓制?，F(xiàn)實(shí)中，各類地震波場(chǎng)信號(hào)都攜帶了地下不同的地質(zhì)信息，因此，將面波分離出來，變廢為寶，并對(duì)其進(jìn)行處理，進(jìn)而提取隱藏在面波中的地質(zhì)信息，不僅有效節(jié)約勘探成本，還提高勘探精度。另外，實(shí)際資料中反射波包含的信息有限，甚至近地表地質(zhì)信息缺失，然而從瑞雷面波中可提取近地表地層結(jié)構(gòu)及地震波屬性等信息并加以利用，補(bǔ)全近地表地層結(jié)構(gòu)信息。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

作品首次提取瑞雷面波f-k域的各種譜（f-k譜、f-v譜、h-v譜、h-f譜、v-k譜、h-k譜）直接解譯地下的地質(zhì)信息。在此基礎(chǔ)上，研制開發(fā)出一套f-k域瑞雷面波譜分析與近地表地層信息提取軟件（SWSAnal v1.0），通過模型和實(shí)際資料處理測(cè)試，已具備瑞雷面波數(shù)據(jù)處理與近地表地質(zhì)信息提取的能力，該軟件為油氣反射地震勘探記錄中利用面波和近地表地球物理勘探提供了一個(gè)信息處理平臺(tái)和工具。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文在深入總結(jié)瑞雷面波傳播規(guī)律和特性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了f-k域瑞雷面波譜分析方法處理油氣地震勘探資料中的瑞雷面波，從提取的各種譜（包括f-k譜、f-vR譜、h-vR譜、h-f譜、vR-k譜、h-k譜）來解譯地下的地質(zhì)信息。在此基礎(chǔ)上，研制開發(fā)出一套瑞雷面波譜分析及近地表地質(zhì)信息提取軟件（SWSAnal v1.0)，通過模型和實(shí)際資料測(cè)試，已具備瑞雷面波譜分析與近地表地質(zhì)信息提取的能力。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

現(xiàn)有技術(shù)： （1）f-k（頻率-波數(shù)）域分析法提取瑞雷面波頻散曲線； （2）τ-p（拉東）變換提取瑞雷面波頻散曲線； （3）傅里葉變換提取瑞雷面波頻散曲線； （4）小波變換提取瑞雷面波頻散曲線。 參考文獻(xiàn)： [1] 曾校豐,錢榮毅,鄧新生等.油氣反射波地震勘探記錄中面波信息的提取[J].物探與化探,2001,25(6). [2] 張碧星,魯來玉.用頻率-波數(shù)法分析瑞雷波頻散曲線[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2005,2(4). [3] 張大洲,章強(qiáng),秦臻.基于Fourier變換的瑞雷面波分離提取及實(shí)例分析[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào),[J],2010,41(2):643-648. [4] Park,C.B.,Miller,R.D.,and Xia,J.,Multichannel analysis of surface waves[J],Geophysics,1999b,64:800-808. [5] 潘冬明,胡明順,崔若飛,李娟娟.基于拉東變換的瑞雷面波頻散分析與應(yīng)用[J].地球物理學(xué)報(bào),2010,53:2760-2766. [6] 何世聰.瑞雷面波頻散曲線提取研究[D],中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）:碩士學(xué)位論文,2005. [7] 孫黨生,李國(guó)占等,基于時(shí)頻分析的瑞雷波相速度提取及其應(yīng)用[J],勘查科學(xué)技術(shù),2003,3:58-60.

同類課題研究水平概述

瑞雷面波勘探是最近幾十年發(fā)展起來的一種新的淺層地震勘探方法，其是英國(guó)人瑞雷在1887年求解自由表面半空間中的平面彈性波場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)前瑞雷面波勘探主要基于其頻散特性發(fā)展起來的頻散特征提取及分析方法： (1)τ-p變換提取瑞雷面波頻散曲線。其原理是將面波x-t域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到τ-p域，這種變換具有較高保真度、易于實(shí)現(xiàn)、對(duì)壓制端點(diǎn)效應(yīng)和消除假頻效果好等優(yōu)點(diǎn)，但它所提取的面波在很大程度上是具有線性特征的直達(dá)面波，得到的頻散信息為面波部分頻散。 (2)傅里葉變換提取瑞雷面波頻散曲線。其原理是將面波數(shù)據(jù)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，這種方法要求數(shù)據(jù)采集時(shí)兩個(gè)檢波器之間的距離不得大于接收到的波的最小波長(zhǎng)，否則對(duì)于相位差大于2π的信號(hào)，傅里葉變換提取的相位差不真實(shí)；面波的頻率較低，計(jì)算過程中一個(gè)很小的誤差都會(huì)引起很大的計(jì)算結(jié)果誤差；雖然能將時(shí)域和頻率聯(lián)系起來進(jìn)行觀察，但不能將時(shí)域和頻率有機(jī)結(jié)合起來。 （3）小波變換提取瑞雷面波頻散曲線。其研究對(duì)象是非平穩(wěn)信號(hào)或時(shí)變信號(hào)，思想是將非平穩(wěn)信號(hào)看成分段平穩(wěn)信號(hào)，通過在原始信號(hào)上加形狀可變的窗，利用平移和伸縮的方法得到原始信號(hào)的時(shí)頻譜。這種方法通過觀察信號(hào)的時(shí)頻聯(lián)合特征，可以同時(shí)獲得時(shí)間（空間）域和頻率域的分辨率，但這種方法的基本任務(wù)是建立一個(gè)小波函數(shù)，要求此函數(shù)不僅能同時(shí)用時(shí)間和頻率描述信號(hào)的能量密度，還能以同樣的方式來計(jì)算任何密度。所以，該方法的使用是以建立一個(gè)準(zhǔn)確的小波函數(shù)和尺度參數(shù)α為前提，并且這個(gè)函數(shù)的求取過程繁瑣、復(fù)雜。 （4）f-k域分析法提取瑞雷面波頻散曲線。該方法先將實(shí)測(cè)的x-t域數(shù)據(jù)變換到f-k域，根據(jù)能量差異將面波能量團(tuán)保留，其余部分剔除，再反變換到x-t域求取頻散曲線。此方法的優(yōu)點(diǎn)是在f-k域中瑞雷面波的各模式可清晰分辨，利用FFT將地震數(shù)據(jù)變換到f-k域后提取不同模態(tài)的波場(chǎng)值并進(jìn)行IFFT實(shí)現(xiàn)波場(chǎng)數(shù)據(jù)分離。此方法可準(zhǔn)確分離提取面波各階模式，且分離計(jì)算所得頻散曲線頻帶寬度得到擴(kuò)展，提高了面波對(duì)淺部介質(zhì)的探測(cè)能力，是目前提取瑞雷面波頻散曲線優(yōu)選方法。 雖然目前的瑞雷面波技術(shù)比較成熟，但還有很大的發(fā)掘潛力。就瑞雷面波譜分析方面而言，目前搜集到的文獻(xiàn)只提到了f-k譜和f-v譜解譯地質(zhì)信息。我們通過研究發(fā)現(xiàn)其它譜（f-h譜、h-k譜、h-υ譜、h-f譜）也隱含地震屬性信息，同樣可以解譯地下地質(zhì)信息。所以本文就從此進(jìn)行研究。
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