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1、2009年8月第44卷第4期!采集技术!相对大炮检距最小菲涅耳带*袁三一王尚旭田楠(中国石油大学CNPC物探重点实验室,北京102249)袁三一,王尚旭,田楠.相对大炮检距最小菲涅耳带.石油地球物理勘探,2009,44(4):387~392摘要地震勘探菲涅耳带在优化观测系统设计、研究横向分辨率、确定最优偏移孔径及地震解释等方面有着广泛的应用。文中针对空间水平界面,给出了不同炮检距菲涅耳带三个特征参数理论表达式及其与零炮检距有关的近似表达式,并从能量的角度验证了(第一)菲涅耳带的重要性。理论分析和数值模拟表明,存在一个临界炮检距,当实际炮检距小于临界炮检距时,菲涅耳带半径(面
2、积)随反射界面深度的增大而增大;当实际炮检距大于临界炮检距时,菲涅耳带半径(面积)随反射界面深度的增大先减小而后增大,即存在相对大炮检距最小菲涅耳带问题。关键词临界炮检距最小菲涅耳带反射界面深度横向叠加振幅观测系统设计[8]较。Eaton等基于Sheriff准则推导出了零炮检1引言距和非零炮检距的PSV波菲涅耳带半径定量表达[13]式,并对表达式进行了理论和实际分析。Bruhl[1]地震勘探菲涅耳带在优化观测系统设计、研等从能量角度对自激自收宽频信号菲涅耳带进行了[2][3]究横向分辨率、AVO分析、相对小异常体判研究,得出了一个可选的菲涅耳带半径广义定[4][5][14]
3、断、确定偏移与反偏移最优孔径、共反射面元叠义。Goertz等给出了VSP情况下菲涅耳带半径[6][7][8]加、时移地震可行性研究和地震解释等方面计算公式,并将其应用于三维VSP观测系统优化设[1]具有重要意义。计。孙成禹给出了水平地表、水平界面和倾斜界面波动理论说明了观测点的地震响应主要是反射两种情况下的非零炮检距菲涅耳带方程,并对菲涅[15]面有限面积上各点二次元波震源干涉叠加产生的结耳带的形状和半径进行了理论分析和数值模拟;果,这个面积被称为菲涅耳带。Sheriff最早对菲涅罗斌等给出了水平地表、水平界面、非零炮检距情况[9,10]耳带进行了定量计算,迄今,他的研究成果仍然下第一菲
4、涅耳带半径与炮检距的定量关系,并用该[2,11]得到了广泛应用。由于菲涅耳带半径是基于介半径作为衡量地震横向分辨率的标准,讨论了炮检质为各向同性声学介质、反射界面为平面(非曲面)距对地震横向分辨率的影响,最后结合实际资料进[16]假设,并采用自激自收观测方式推导出来的,但实际行了处理分析。地震勘探中的介质、反射界面、观测方式往往并非如本文主要以非零炮检距观测方式为背景,并把此。因此,Sheriff有关菲涅耳带的研究得到了推非零炮检距观测方式和零炮检距观测方式结合在广。Okoye等采用数值模拟技术研究了横向各向同一起进行研究,把自激自收零炮检距菲涅耳带半径性介质中对P波和SH波菲涅耳带半径
5、的影响因(或直径)参数概念扩展成不同炮检距菲涅耳带的素,并结合物理模拟实验说明了各向异性严重影响三个特征参数,给出了其理论表达式,并推导出了[12]未偏移地震资料的空间分辨力。Lindsey给出了与零炮检距有关的近似表达式。然后,主要从波动背斜和向斜为球面形状时的P波菲涅耳带半径定理论角度验证了在几何上不同炮检距(第一)菲涅量表达式,并与平面反射界面菲涅耳带半径作了比耳带的重要性,并对菲涅耳带半径与炮检距和深度*北京市昌平区中国石油大学CNPC物探重点实验室,102249本文于2008年9月26日收到。本项研究得到国家973计划项目(2007GB209600)资助。388石油地球物
6、理勘探2009年的关系进行了研究。炮检距菲涅耳带概念,并有2hhvTa0=b0=+#=2不同炮检距地震菲涅耳带21622f其中:T为反射波的双程旅行时;f为地震波的图1为空间水平反射界面不同炮检距第一菲涅主频;v为从地表到反射界面的均方根速度。若[8,10]耳带计算模型。基于Sheriff准则,第一菲涅耳22d0∃0,并假设实际地震勘探中有d0+h,则带外边界的任一绕射点D应满足41式(1)~式(3)可分别用自激自收零炮检距第一菲涅(
7、SD
8、+
9、PD
10、)-(
11、SO
12、+
13、PO
14、)=2耳带的三个特征参数近似表示,即或23d401a非#1+a0(4)(
15、S∀D
16、+
17、PD
18、)-(
19、
20、S∀P
21、)=h221d4其中表示波长。从数学意义上说,该类绕射点集0bb非#1+0(5)h合正是一个旋转椭球体与反射界面DO的交线2d0(图1b),该交线所围区域就是待求的第一菲涅耳带s非#1+s0(6)h(如图中阴影部分)。有几点需要说明的是:%在实际地震勘探中,若22d0+h远大于,则可由近似公式直接绘制出不4同炮检距情况下第一菲涅耳带的三个特征参数诺谟图,并可从理论上证明,三个特征参数的近似解约小于理论解;&从近似
