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近地表是指地表以下未成岩的低速介质区,由于沉积年代和沉积时间的差异、环境的温度变化、岩性不同、含水量的多少、压实程度等,同时,经受长年的风化作用使近地表沉积的介质疏松,无胶结或半胶结,通常含水性差。虽然近地表介质厚度不是很大,但使得激发的地震波能量以及表层介质的地震波传播路径、传播速度、传播能量变化很大,直接影响到地震波的激发能量和频带宽度,同时也影响到深层反射回地表的地震波传播能量及频带宽度。为了减少近地表对地震波的能量及频率衰减作用,可采用井下激发和接收方法,将炸药和检波器分别埋置在吸收衰减相对较小的降速带地层中。
这时,选择最佳的激发深度和接收深度就显得尤为重要了。由于井下激发和接收的目的是提高地震波到达检波器时的能量和带宽,开展近地表结构地震波能量和频率衰减规律研究,为优选激发深度和接收深度提供了重要依据。为了增加频带的宽度,使得频带尽量的向低、高频两端拓展,除了在野外开展震源激发深度和检波器接收深度的试验外,有必要充分利用近地表调查资料,基于粘弹性正演模拟技术模拟不同深度激发及接收到的地震波场能量及频率衰减分析,结合部分野外实际试验,对优选激发深度和接收深度,进而对减少由3地滤波作用造成的高频损失以及陷波影响具有十分重要的实际应用价值。因此求取近地表的速度结构和品质因子的分布就很有必要。
在表层调查的各种方法中,双井微测井对于确定虚反射界面是最直观和最准确的。从激发井底依次激发到井口,井底的检波器就会接收到一个直达波(初至)和一个虚反射波。当激发点在井底时,直达波与虚反射波的时差最大;当激发点在虚反射界面时,初至波与虚反射波同时到达,该激发点就是虚反射界面所在的位置,从而就可以确定虚反射界面。再根据虚反射界面的深度和上下行波到达井下检波器的时差,就可以得到近地表的速度结构。此为,本文基于微井双测井采用谱比法提取了近地表的品质因子。
本文基于微测井地震资料确定的近地表速度结构以及Q值,建立模型进行不同激发深度和不同接收深度的地震波场模拟,并采用时频分析方法和频谱分析方法对实际地震记录和正演模拟记录进行分析,得到近地表结构对于地震波能量和频率衰减的影响。通过比较,验证了采用正演技术能够很好地模拟地震波能量和频率在近地表结构中的衰减。
最后,本文对近地表结构对于地震波能量和频率作用机理进行了分析,并通过改变低速带的参数分析了地震波能量和频率的相互关系,得到了如下的认识:综合分析可以得出结论,低速层厚度的增加,Q值减小会使得上下行地震波叠加后能量减小,但是相对的陷波特征会减弱,反之亦然。而且,界面上下层的波阻抗的差异也会影响地震波在近地表结构中传播的能量和频率的衰减。此外,在低速带和降速带布置震源和检波器,如果其厚度都比较小的情况下,会是地震波能量增大,但是如果厚度较大,吸收衰减较大,那么情况就会相反;在高速带激发和接收那么在一定程度上就会减少地震波的陷波特征,如果深度足够的话就可以完全消除近地表结构对其影响,但是能量就会相对弱。因此,能量和频率其实是一对双刃剑,一方取得优势,另一方就会受到影响,根据需要合理选择激发和接收深度,才有意义。