基本信息
- 项目名称：
- f-k域瑞雷面波谱分析与近地表地质信息提取方法研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在追踪瑞雷面波理论的基础上，从油气地震勘探数据中提取瑞雷面波并研究f-k域瑞雷面波谱分析处理方法，建立频率、波数、波长、速度和深度之间的关系，提出瑞雷面波f-k、f-v、h-v、h-f、v-k、h-k六种谱来分析并解译出地下地质信息。在此基础上，开发出一套包括瑞雷面波谱分析及近地表地质信息提取等功能的软件。
- 详细介绍：
- 本文是在追踪瑞雷面波勘探理论的基础上，从油气地震勘探中提取被认为是干扰波的瑞雷面波，从瑞雷面波的传播规律和特性方面深入总结瑞雷面波勘探理论基础，重点研究f-k域瑞雷面波谱分析处理方法，建立频率（f）、波数（k）、波长（λ）、速度（v）和深度（h）之间的关系，并提取瑞雷面波的f-k谱、f-v谱、h-v谱、h-f谱、v-k谱、h-k谱6种谱进行分析，进而解译出地下地质信息。在此基础上，从瑞雷面波地震资料处理的目的和任务要求出发，研制开发一套f-k域瑞雷面波谱分析与近地表地层信息提取软件，主要包括绘图、预处理、波场分离与去噪、瑞雷面波谱分析及地震属性信息提取等一系列功能，已具备瑞雷面数据处理与近地表地质信息提取的能力。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：利用油气反射地震勘探资料中的瑞雷面波，精细提取近地表地层结构及弹性属性等信息，为油气勘探与开发提供技术支持。 基本思路：在追踪瑞雷面波理论的基础上，研究f-k域瑞雷面波谱分析处理方法，建立频率、波数、波长、速度和深度之间的关系，提出瑞雷面波f-k、f-v、h-v、h-f、v-k、h-k六种谱来分析并解译地下地质信息。在此基础上，开发出一套包括瑞雷面波谱分析及近地表地质信息提取等功能的软件。
科学性、先进性及独特之处
- 瑞雷面波对传统反射波勘探来说，是一种严重的干扰信号，总是被压制。现实中，各类地震波场信号都携带了地下不同的地质信息，因此，将面波分离出来，变废为宝，并对其进行处理，进而提取隐藏在面波中的地质信息，不仅有效节约勘探成本，还提高勘探精度。另外，实际资料中反射波包含的信息有限，甚至近地表地质信息缺失，然而从瑞雷面波中可提取近地表地层结构及地震波属性等信息并加以利用，补全近地表地层结构信息。
应用价值和现实意义
- 作品首次提取瑞雷面波f-k域的各种谱（f-k谱、f-v谱、h-v谱、h-f谱、v-k谱、h-k谱）直接解译地下的地质信息。在此基础上，研制开发出一套f-k域瑞雷面波谱分析与近地表地层信息提取软件（SWSAnal v1.0），通过模型和实际资料处理测试，已具备瑞雷面波数据处理与近地表地质信息提取的能力，该软件为油气反射地震勘探记录中利用面波和近地表地球物理勘探提供了一个信息处理平台和工具。
学术论文摘要
- 本文在深入总结瑞雷面波传播规律和特性的基础上，重点研究了f-k域瑞雷面波谱分析方法处理油气地震勘探资料中的瑞雷面波，从提取的各种谱（包括f-k谱、f-vR谱、h-vR谱、h-f谱、vR-k谱、h-k谱）来解译地下的地质信息。在此基础上，研制开发出一套瑞雷面波谱分析及近地表地质信息提取软件（SWSAnal v1.0)，通过模型和实际资料测试，已具备瑞雷面波谱分析与近地表地质信息提取的能力。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 现有技术： （1）f-k（频率-波数）域分析法提取瑞雷面波频散曲线； （2）τ-p（拉东）变换提取瑞雷面波频散曲线； （3）傅里叶变换提取瑞雷面波频散曲线； （4）小波变换提取瑞雷面波频散曲线。 参考文献： [1] 曾校丰,钱荣毅,邓新生等.油气反射波地震勘探记录中面波信息的提取[J].物探与化探,2001,25(6). [2] 张碧星,鲁来玉.用频率-波数法分析瑞雷波频散曲线[J].工程地球物理学报,2005,2(4). [3] 张大洲,章强,秦臻.基于Fourier变换的瑞雷面波分离提取及实例分析[J].中南大学学报,[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,胡明顺,崔若飞,李娟娟.基于拉东变换的瑞雷面波频散分析与应用[J].地球物理学报,2010,53:2760-2766. [6] 何世聪.瑞雷面波频散曲线提取研究[D],中国地质大学（北京）:硕士学位论文,2005. [7] 孙党生,李国占等,基于时频分析的瑞雷波相速度提取及其应用[J],勘查科学技术,2003,3:58-60.
同类课题研究水平概述
- 瑞雷面波勘探是最近几十年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法，其是英国人瑞雷在1887年求解自由表面半空间中的平面弹性波场时发现的。当前瑞雷面波勘探主要基于其频散特性发展起来的频散特征提取及分析方法： (1)τ-p变换提取瑞雷面波频散曲线。其原理是将面波x-t域数据转换到τ-p域，这种变换具有较高保真度、易于实现、对压制端点效应和消除假频效果好等优点，但它所提取的面波在很大程度上是具有线性特征的直达面波，得到的频散信息为面波部分频散。 (2)傅里叶变换提取瑞雷面波频散曲线。其原理是将面波数据由时域转换到频域，这种方法要求数据采集时两个检波器之间的距离不得大于接收到的波的最小波长，否则对于相位差大于2π的信号，傅里叶变换提取的相位差不真实；面波的频率较低，计算过程中一个很小的误差都会引起很大的计算结果误差；虽然能将时域和频率联系起来进行观察，但不能将时域和频率有机结合起来。 （3）小波变换提取瑞雷面波频散曲线。其研究对象是非平稳信号或时变信号，思想是将非平稳信号看成分段平稳信号，通过在原始信号上加形状可变的窗，利用平移和伸缩的方法得到原始信号的时频谱。这种方法通过观察信号的时频联合特征，可以同时获得时间（空间）域和频率域的分辨率，但这种方法的基本任务是建立一个小波函数，要求此函数不仅能同时用时间和频率描述信号的能量密度，还能以同样的方式来计算任何密度。所以，该方法的使用是以建立一个准确的小波函数和尺度参数α为前提，并且这个函数的求取过程繁琐、复杂。 （4）f-k域分析法提取瑞雷面波频散曲线。该方法先将实测的x-t域数据变换到f-k域，根据能量差异将面波能量团保留，其余部分剔除，再反变换到x-t域求取频散曲线。此方法的优点是在f-k域中瑞雷面波的各模式可清晰分辨，利用FFT将地震数据变换到f-k域后提取不同模态的波场值并进行IFFT实现波场数据分离。此方法可准确分离提取面波各阶模式，且分离计算所得频散曲线频带宽度得到扩展，提高了面波对浅部介质的探测能力，是目前提取瑞雷面波频散曲线优选方法。 虽然目前的瑞雷面波技术比较成熟，但还有很大的发掘潜力。就瑞雷面波谱分析方面而言，目前搜集到的文献只提到了f-k谱和f-v谱解译地质信息。我们通过研究发现其它谱（f-h谱、h-k谱、h-υ谱、h-f谱）也隐含地震属性信息，同样可以解译地下地质信息。所以本文就从此进行研究。
