物探新方法、新技术

第一章 地震模拟技术

地震模拟技术是指用物理模型和数学模型代替地下真实介质，用物理实验和数学计算模拟地震记录的形成过程，以得到理论地震记录的各种方法和技术。

物理模拟 ：物理模拟是用一些已知参数的介质做成一定几何形态的模型来模拟地下地质结构，采用超声波模拟地震波，专用换能器模拟震源和检波器，将野外地震勘探过程在实验室内重现，得到理论地震记录的方法和技术。

物理模拟的优点是与实际情况接近，真实性和可比性高；缺点是模型制作和改变参数均困难、成本较高。 合成地震记录

制作合成地震记录的假设条件是：

(1) 地下介质是水平层状的，无岩性横向变化，各层间密度变化不大，均可视为常数；

(2) 地震子波以平面波形式垂直向下入射到界面，各层反射波的波形与子波波形相同，只是振幅和极性不同；

(3) 所有波的转换、吸收、绕射等能量损失均不考虑。 制作合成地震记录的步骤是： (1) 获得反射系数

反射系数曲线R(t)?波阻抗曲线z(v,?)

根据假设(1)，可用速度曲线代替波阻抗曲线。

通常用声速测井资料即可，但某些地区无声速测井资料，也可利用电测井资料获得声速资料(法斯特公式)

v(h)?2?103(h?)1/6 (1-1)

(2) 地震子波的选择

选用不同的子波来制作合成记录，与井旁的地震道比较，选择最接近的一个。 (3) 不考虑多次波及透射损失情况

地震子波与地层反射系数的褶积为合成记录

b(t)*?(t)?s(t) (1-2) (4) 不考虑多次波，但考虑透射损失情况

b(t)*?(t)?s(t) (1-3) 式中 ?(t)——t时刻并考虑以上各界面透射损失的等效反射系数。

例如第n个界面的等效反射系数为

?n??n(1??n2?1)(1??n2?2)?(1??12)

(5) 考虑多次波及透射损失情况

b(t)*?(t)?s(t) (1-4) 式中 ?(t)——t时刻并考虑多次波与以上各界面透射损失的等效反射系数。

图1—3为合成地震记录的示意图。利用合成地震记录，对地震剖面上的地质层位

进行标定，但不可能完全匹配。

二维合成地震记录对垂直传播和零偏移距没有限制。可以模拟绕射现象，也可以模拟与偏移距有关的初至、波形和振幅，同时考虑了波型转换。 地震数值模拟 1.3.1 概述

地震数值模拟(Seismic Numerical Simulation or Seismic Numerical Modeling)是在假定地下介质结构模型和相应物理参数已知的条件下，模拟研究地震波在地下各种介质中的传播规律，计算地面或地下各点地震记录的一种地震模拟方法。

地震数值模拟与地震物理模拟同属于地震正演过程，即已知地下介质结构模型和相应物理参数，预测地面或地下各点的地震记录。而地震勘探为地震反演过程，即利用地面或地下各点的地震记录来推导地下介质结构模型(包括构造和岩性)。地震反演是建立在地震正演基础上的，因此地震数值模拟不仅可以进行地震正演模拟研究，同时也是地震反演的基础。

地震数值模拟方法可以归纳为地震波方程数值解法、积分方程法和射线追踪法三大类。不同的地震数值模拟方法基于不同的波动方程表达方式。

第二章 地震反演技术

地震反演技术是岩性地震勘探的重要手段之一，是一门集地震、测井、地质、计算机等多学科的综合地球物理勘探技术。地震反演利用地表观测地震资料，以已知地质规律和钻井、测井资料为约束，对地下岩层空间结构和物理性质进行成像(求解)的过程，是反演地层波阻抗(或速度)的地震特殊处理解释技术。地震反演方法具有明确的物理意义，是预测岩性的确定性方法，在油气勘探中取得了显著的地质效果。

煤田地震反演工作起步较晚，处在叠后地震反演的研究和初步应用阶段。近年来，我们把地震反演技术应用于多家煤矿，其关注的重点是煤矿安全开采的有关地质问题，获得了丰富的地质成果，主要包括：

(1) 提高弱反射煤层的可检测性；

(2) 利用反演剖面提供的岩性信息来划分地层，研究煤层顶板的稳定性；

(3) 确定奥陶系灰岩顶部岩层中的含隔水性，查明含、隔水层的空间分布和厚度分布；

(4) 圈定火成岩侵入煤层的范围； (5) 预测煤层厚度；

(6) 划分新生界下部地层岩性和含隔水性 2.1 地震反演方法的分类

从使用的地震资料来分，地震反演可分为叠前反演(基于旅行时的层析成象技术和基于振幅的AVO分析技术)和叠后反演(基于旅行时的构造反演和基于振幅的波阻抗反演)；从利用的地震信息来分，地震反演可分为旅行时反演和振幅反演；从反演的地质结果来分，地震反演可分为构造反演、波阻抗反演和多参数岩性(地震属性)反演；从实现方法上来为，地震反演可分为递推反演、基于模型的反演和地震属性反演。

地震反演方法基本上分成两大类，一类是建立在较精确的波动理论基础上，即波动方程反演。这类方法主要在理论上进行探讨，尚未达到实用阶段。另一类是以地震褶积模型为基础的反演方法，目前流行的都属于这一类。具体地说，它又分成两类：一类是由反射系数推得的直接反演法，如虚测井、道积分等；另一类是以正演模型(褶积模型)为基础的间接(迭代)反演法，如无井资料的广义线性反演和有井资料的宽带约束反演、基于模型地震反演等。 2.2 基于模型的地震反演

基于模型的地震反演方法根据钻孔测井数据纵向分辨率很高的有利条件，对井旁地震资料进行约束反演，并在此基础上对孔间地震资料进行反演，推断煤系地层岩性在平面上的变化情况，这样就把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的

地震资料联系起来，实行优势互补，大大提高三维地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度。

基于模型地震反演的基本原理是建立在地震记录褶积模型基础上，即地震记录S(t)是反射系数R(t)和地震子波W(t)的褶积：S(t)＝R(t)*W(t)。其实质就是从测井资料出发，根据钻井分层数据及时深关系对井进行精细时深标定，建立一个初始波阻抗模型，用此模型合成地震剖面与实际地震剖面作比较，然后不断修改模型，使合成剖面最佳地逼近实际剖面，得到最终的地质模型。基于模型的地震反演流程见图2—1，其基本步骤包括：

测井资料 地震资料 测井资料处理 子波提取 地震资料处理 层位解释 合成记录 层位标定 初始模型 否 满意否 是 约束反演 误差分析 否 满意否 是 输出结果 修改子波或模型

图2—1 基于模型的地震反演流程图

(1) 测井资料的处理

如果是模拟测井资料，首先要对其进行数字化处理。同时，由于每一口井的位置及其他干扰因素的存在，每条测井曲线的值存在较大的差异。因此，要根据每口井的柱状图及实际物性参数对每口井进行归一化处理。而对于数字测井可免去这一步骤。最后在由测井资料计算出岩层的反射系数序列。

(2) 层位解释

将地震数据进行常规的处理以后，要进行精确的层位解释，层位是建立模型的基础，层位解释的精确与否直接影响着模型的精度。

(3) 子波提取

合成记录的制作以及下面的反演运算中都要用到子波，子波的提取是重要的一环。 (4) 合成记录制作及层位标定

将子波与反射系数序列进行褶积得出合成记录，然后将合成记录与地震记录进行精确的标定，标定的结果是拉伸或压缩了井曲线。

(5) 模型建立与修正

初始模型的建立是一个人机交互的处理过程，对反演结果的好坏有直接影响。首先通过地震资料进行层位解释，制作合成记录，对每口井与井旁地震道做层位标定；并以层位解释为控制，从井点出发，将测井数据外推内插，在三维空间的每一个点建立初始模型。这个过程实际上是把横向上连续变化的地震界面信息，与垂向上具有高分辨率的测井信息相结合的过程。

(6) 地震反演

有了子波和初始模型，下一步就可以进行反演运算。运算过程主要通过修改初始模型，使合成剖面最佳逼近实际地震剖面。 2.3 地震反演关键技术 2.3.1 地震资料高保真处理

为了做好地震资料的高保真处理，通常应注意以下几点：(1) 对原始资料的异常道进行精细的剔除操作，这是最基本也是最重要的一个步骤；(2) 做好高精度静校正和精细速度分析工作；(3) 注意保护原始资料的带宽，防止片面强调提高资料的信噪比；(4) 尽量使用地表一致性反褶积等多道反褶积，防止使用单道反褶积，从而保证激发地震子

波的一致性和横向变化的唯一性；(5) 做叠后修饰处理时，防止过度修饰而损失至关重要的振幅相对变化信息。

田地震资料反演的一个关键难点是很多矿区只有密度测井和电阻率测井资料，而没有对地震反演至关重要的声波测井资料。因此，必须通过Gardner公式把密度测井曲线转换为拟声波测井曲线

??avb (1) 式中，?为密度，g/cm3；v为速度，m/s。

Gardner公式的两个系数因子a和b是统计拟合值，对于油气勘探的目的层通常取0.31和0.25。但是，它们不适用于煤系地层。要取得好的地震反演效果，就必须在所研究区域中收集尽量多的钻井和测井资料，由最小二乘法拟合出适合本矿区的系数因子值。

2.5 结论

地震反演技术是岩性地震勘探的重要手段之一，根据钻孔测井数据纵向分辨率很高的有利条件，对井旁地震资料进行约束反演，并在此基础上对孔间地震资料进行反演，推断煤系地层岩性在平面上的变化情况，这样就把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来，实行优势互补，大大提高三维地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度，在煤矿深部安全开采中发挥重要作用。

地震反演技术已经在多家煤矿得到应用，以解决煤矿安全开采中的不同地质问题。但是，在应用过程中尚存在着诸多技术问题，煤田地震反演工作仍然处于起步阶段。在今后的工程实践中，应该根据具体地质情况加强煤田地震反演技术的研究，将煤田三维地震岩性勘探水平进一步提高，实现煤田地震勘探从构造解释阶段向岩性解释阶段的跨越。

第三章 地震属性技术

3.1 地震属性的概念与分类 3.1.1 地震属性的概念

地震属性是指从叠前和叠后地震数据中提取出来的运动学、动力学和统计学地震特殊测量值，过去的文献常称为地震属性参数，现在已统称为地震属性。

地震属性技术是指提取、显示、分析和评价地震属性的技术，在煤田地震勘探中包括地震属性的提取、地震属性的分析、利用地震属性区分构造、岩性并进行目的层预测。 3.1.2 地震属性分类

地震属性的分类没有统一的标准，不同的学者分别提出过不同的属性分类。结合煤田地震勘探的特点，可以根据运动学/动力学特征把地震属性分成八个类别：时间、振幅、频率、相位、波形、相关、吸收衰减、速度。地震属性的类型很多，要根据解决的地质问题来选择相应的地震属性。

地震属性技术的关键在于属性提取，提取方式包括同相轴属性提取和数据体属性提取。

1．提取同相轴属性

同相轴属性是与某个界面有关的地震属性，具体提取方法包括瞬时提取法、单道分时窗提取法和多道分时窗提取法。

瞬时提取法即传统的“三瞬”参数，瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率。

单道分时窗提取法是在一个地震道上用“可变时窗”提取各类属性参数，通过解释出的反射同相轴来定义可变时窗的上界和下界。常用的有时间域属性参数、频率域属性参数和分形分维属性参数。

多道分时窗提取法是在多个地震道上用可变时窗提取各类属性参数，除了要定义可变时窗的上界和下界外，还需要定义处理道数。将所得到地震属性放到中心道位置上。常用的有品质因素和二维分形参数。

2．提取数据体属性

基于数据体的地震属性将产生一个完整的属性体，其最大优点是能产生相关型的数据，从而提供逐道之间地震信号相似性和连续性的有用信息。将固定的三维数据体转化为能反映一定地球物理特征的新三维数据体。最常见的是相干数据体和方差数据体。 3.2 地震属性提取

煤层地震波中含有大量地震信息，无论是煤层的构造变化或岩性变化都会引起它们的变化。煤层的构造或岩性变化主要反映在密度、速度及其它弹性参量的差异上，这些差异导致了地震波在传播时间、振幅、相位、频率等方面的变化或异常。当煤层产生大的构造变化时，在地震剖面上可以看到地震波同相轴明显的走时变化及振幅、相位的变化，而有些信息如频率等的变化却难以直观地分析。对于煤层中的小构造异常，用常规的人工识别方法往往是无能为力的。如果首先仔细地研究小构造变化引起地震信息变化的特征，反过来提取这些特征，就可以作为小构造识别的依据。 1．时间属性提取

从图3—1波形函数f(t)中提取所示各属性参数。

图3—1 时间、振幅属性参数示意图

(1) 波峰相位时间：Tmax1、Tmax2。 (2) 波谷相位时间：T min1、T min1。 2．振幅属性提取

(1) 波峰波谷振幅(相对振幅)：A1＝A11- A10、A 2＝A21- A20；

(2) 时域平均能量

AT(i)?tj?t1?A(t)2jt2TL (3-1)

式中 AT(i)——第i道波形在时窗TL内的平均时域能量；

Aj(t)——tj瞬间振幅采样值。 3．频率属性提取

图3—2 频率、相位属性参数示意图

(1) 宽频带总能量

如图3—2所示，以所拾取的反射时间为中心，选取一时窗，对地震信息作富氏变换，得对应的频谱。然后在一定的频带范围内[fWL，fWH]对能量求和，即计算这一频带范围内能量谱线下的面积。宽频带总能量QFW(i)可表示为

QFW(i)?f?fWL?A(f) (3-2)

2ifWH应用中可以根据具体情况来选择参数fWL和fWH，原则上是将不需要的频率成份排除在外。

(2) 主频带能量

主频带能量QFL(i)可以表示为

QFL(i)?f?fML2A?i(f) (3-3)

fMH同理，根据具体情况来选择参数fMH和fML。如图3—2所示，以主频65Hz为中心，

以10Hz为宽度，计算这一频带范围振幅谱曲线下的面积。

(3) 主频带能量百分比

主频带能量百分比RFLW(i)为

RELW(i)?QFL(i) (3-4)

QFW(i)从图2—2可为看出， 其比值RFLW(i)等于以fL为中心而宽度为10Hz的那部分面积B与总面积(A+B+C)之比。一般分析可知，宽频带总量比较稳定，RFLW(i)和QFL(i)变化近似一致。

(4) 低频带能量

低频带能量Qf(i)可以表示为

Qf(i)??Ai2(f) (3-5)

f?535(5) 平均频率

平均频率FA(i)是在将能谱曲线下的面积平分为二的频率值，如图3—2所示，其计算公式是

f?fWL?A(f)??A(f) (3-6)

2i2if?FAFAfWH(6) 峰值频率

峰值频率FM(i)也称为主频，它是振幅谱曲线Ai(f)的极大值对应的频率。 4．相位属性提取 (1) 峰频相位

峰频相位PHM(i)为峰值频率所对应的相位。 (2) 平均频率相位

平均频率相位PHA(i)为平均频率所对应的相位。 5．波形属性提取

1977年，法国数学家Mandelbrot首次提出分形几何学的设想，并在十多年中得到较快地发展。长期以来，人们习惯于在欧氏空间中研究问题，而自然界中有很多问题是无法用传统科学解决的。分形几何学更准确地揭示了自然界的本来面貌，用简单方法描述复杂现象，用规则的方法处理不规则的问题。在越混乱、越无规则、越复杂的领域，它就越有成效。分形学作为数学的一个新的分支，在八十年代已成为热门学科之一，它为非均匀性、突变性、差异性和间断性的研究提供了一种行之有效的工具。

3.3 地震属性处理

3.3.1 时窗选取

地震属性参数的提取，总是针对某一层位的反射波进行的。因此提取地震属性遇到的第一个问题是时窗的选取。时窗选取的好坏直接关系到所提取的地震属性能否真实反映地下的构造特征，所以选取时窗时应格外慎重。时窗长度的选取原则是：尽可能只包含目的层反射波，而将干扰波排除在外。

目前的各种解释系统具有强大的交互解释功能，其层位拾取能力很强。使用解释工作站的层位数据可以在属性提取时使用。 3.3.2 平滑滤波

由于采集系统的实际情况决定了提取的地震属性参数有一定的随机性，使地震属性参数曲线上“毛刺”很多，且可能出现个别非地质因素引起的异常(也称“野值”)。

“毛刺”和“野值”的出现，对利用地震属性参数进行模式识别是十分有害的，因为它们会干扰解释工作，造成误判、降低判别准确度和精度，因此需要作平滑处理。处理后不仅能除掉“野值”点，而且能消去“毛刺”，使地震属性参数的变化规律更明显，从而更好地用于地质解释。

常用的平滑滤波方法有两种，分别为均值滤波和中值滤波。 1．均值滤波

均值滤波分为两步，第一步是去野值

1n?m xj(n)??xj(i) (3-17)

2m?1n?m 当

xj(n)?xj(n)xj(n)??时，就认为xj(n)是野值，令xj(n)＝xj(n)。其中xj(i)是第

i道第j种地震属性参数值；xj(n)是以第n道为中心，第j种地震属性参数的2m+1道平均值；λ是大于零的可选参数。 第二步是7点平滑滤波

x'j(i)?a?0.6xj(i)?b (3-18) 式中 a＝0.025xj(i-3)＋0.075xj(i-2)＋0.1xj(i-1) b＝0.025xj(i+3)＋0.075xj(i+2)＋0.1xj(i+1)

其中，x'j(i)、xj(i)是平滑滤波前、后的第i道第j种地震属性参数值。

2．中值滤波

常用的平滑方法实质上属于低通滤波，可以平滑峰值或谷值的作用，但是它也存在一些缺点，比如模糊边界位置，对非平稳信号处理效果不好。而中值滤波器是一种特殊的非线性滤波器，它同时具有抑制噪声和保护边缘的特征，特别是在非平稳信号的处理

中取得了较大的成功。

对于提取的属性参数，为了提高利用模式识别方法预测构造异常发育带的可靠性，在参数处理中提供了一种中值滤波器，具体算法如下：

假设地震记录由下式来描述{xi,j}(i=1，…，Nx; j=1，…，Nt) 式中，i和j分别为数据的空间与时间下标，Nx表示数据的空间采样数即地震道数，Nt表示每道地震记录的时间采样数。令第i道的数据序列为Xj(ｊ=1，…，Nt)，如果给定的中值滤波器的跨度为N(一般N为奇数)，则对第i道的数据的第k点的中值滤波过程如图3—5所示：

(1) 取以第k个点为中心的N个样点；

(2) 对这N个样点按数值从小到大的顺序排列；

(3) 取排序后的N个样点的中心位置的数值作为第k点的输出值。

重复上述过程，则实现了对地震数据记录{xi,j}的中值滤波。

原始数据：Xk?(N?1)/2，┅，Xk，┅，Xk?(N?1)/2 排 序：Yk?(N?1)/2，┅，Yk，┅，Yk?(N?1)/2 输 出：Yk 图3—5 中值滤波原理

3.3.3 归一化处理

由于地震属性参数的量纲各不相同，相互之间不易进行对比，这将会给定量分析带来影响。因此，在对地震属性参数进行模式识别以前，需要对数据做归一化处理，使得所有地震属性参数具有相同的变化范围，在应用中有等量贡献。

实际归一化处理时，选用变幅极值归一化法，其数学模型是

yj(i)?A(xj(i)?B)xmaxj (3-19)

式中 xj(i)、yj(i)——归一化前、后的第i道第j种地震属性参数值；

xmaxj——第j种地震属性参数的极大值；

B、A——幅度控制参数，可根据实际情况进行选择，目的是突出异常值 3.4.3煤矿地震勘探中的应用

1. 解释断裂构造发育带 2. 解释煤层的变薄冲刷带 3. 预测瓦斯富集带

4. 煤层气地震勘探中的应用 5. 结论

(1) 煤层反射波中含有大量地质信息，无论是煤层的构造、结构或岩性变化都会引起地震属性的变化。

(2) 在煤田地震勘探中, 煤层中的小构造异常、结构和岩性变化，用常规的人工识

别方法往往是无能为力的。但是，利用地震属性的变化来区分构造、进行煤层结构和岩性解释是可行的。

(3) 地震属性技术是煤矿开发阶段的重要手段，可用于识别断层及其它构造、预测奥陶系灰岩岩溶裂隙发育带、解释煤层变薄冲刷带、预测瓦斯富集带等，应用前景十分广泛。

第四章 模式识别技术

一个模式类是由一些给定的共同属性所决定的一个类别，该类别中的一员就是一个模式。所谓模式识别也就是对所研究的对象根据其共同特征或属性进行识别和分类。 严格地说，模式识别不是简单的分类学。模式识别过程主要包括三部分，首先从观测样品中提取特征；然后按照某种原则对这些特征进行选择，保留一些起主要作用的特征用于识别；最后采用各种判别方法或聚类方法，根据多个特征对样品进行研究和分类。

模式识别的方法很多，本章讨论了模糊综合评判、模糊模式识别、分段线性模式识别和人工神经网络模式识别等四种方法。

图4—1 神经元的数学模型

神经元的内部状态s为

s?式中 xi——第i个输入元素；

?wxii?0ni?? (2-26)

wi——第i个输入与神经元之间的连接权重；

?——神经元的内部阈值。 神经元的输出y为

y?f(s) (4-27)

函数f是一个非线性函数，称作激活函数。一个神经元的性质取决于它的阈值和激活函数的类型。常用的激活函数为阈值型、分段线性型和Sigmoid函数型(图4—2)。

图4—2 神经元常用的激活函数

a—阈值型；b—分段线性型；c—Sigmoid函数型

2．神经网络结构

一个简单的神经网络是由若干个神经元组成，各个神经元之间通过相互连接形成网络，网络可分成输入信息的神经元组成的输入层，输出信息的神经元组成的输出层，其余神经元组成的中间层或隐层。神经元之间的连接不只是单纯的传送信号的通道，而且对所传递的信息进行加权处理，可以加强或减弱上一个神经元的输出对下一个神经元的剌激，这个加权系数称为连接权重(或称为连接强度)。 3．神经网络的学习规则

神经网络的学习算法可分为两类：有监督的和无监督的。有监督学习算法的训练要求同时给出输入和正确的输出，网络根据当前输出与所要求的目标输出的差来进行网络调整，使网络做出正确的反映。无监督学习算法的训练只需给出输入，网络能够逐渐演变到对输入的某种模式做出特定的反映。

4.5应用实例 （1）识别断层 （2） 预测煤层厚度

第五章 相干/方差体技术

5.1 相干/方差体技术的基本原理

相干/方差体技术通过量化处理地震数据体的相干属性，生成新的相干/方差体数据体，突出和强调地震数据的不相关性。

相干/方差体技术利用相邻道地震信号之间的相似性来描述地层、岩性等的横向非均匀性，特别是在识别断层以及了解与储集层特征密切相关的砂体展布等方面非常有效。应用三维相干/方差数据体时间切片进行构造解释和岩性解释，可以帮助解释人员迅速认识整个工区断层等构造及岩性的整体空间展布特征，从而达到加快解释速度及提高解释精度、缩短勘探周期的目的。 5.2 相干数据体的算法

国内外文献中有关三维地震相干数据体生成方法的文献很多，形成了很多算法。但是在实际地震勘探资料解释中具有较好的应用效果的主要是基于水平时间切片，并根据资料的信噪比、算法的稳定性、利用特征值分析方法进行相干分析和处理，发展了互相关算法C1、相似性算法C2、本征值算法C3三种应用比较广泛的算法。 5.2.5 三种算法的优缺点分析

C1相干算法的最大优点是可以分别沿inline、crossline线方向计算互相关系数，而后进行合成，因此计算量小、易于实现，对于利用普通微机来实现三维相干算法尤为实际；而其最大的缺陷是对于有相干噪声或信噪比较低的资料，仅用两道数据确定视倾角会有很大误差；其次三道互相关算法的限制条件是假设地震道是零平均信号(只有相关时窗2w的长度大于子波长度时，这种假设条件基本上成立，即窗口大于地震反射的最长周期)，但是较大的时窗将会混合感兴趣的深部薄层，降低了相干数据的垂向分辨率。

C2由于采用了多道处理的方法，所以算法具有稳健性、适应于信噪比较低的资料的优点；能够较准确地计算有噪声数据的相干性、倾角和方位角，用一个适当大小的分析窗口，能够较好的解决提高分辨率和提高信噪比之间的矛盾，但是同时带来了计算成本也伴随着窗口内计算道数的增加呈线性递增。其主要的不足是基于水平切片上一定时窗内计算的相似性，因此对于地层存在倾角的情况不太适用，会造成上覆与下伏地层特征的混合，影响垂向分辨率。

这是因为该算法在有效信C3相干算法从理论上讲优于C1相干算法和C2相干算法，

各向异性介质按其弹性性质变化的程度进行分类。 (1) 极端各向异性介质

如果介质中任一点处沿任意方向的弹性性质都是不同的，则这种介质称为极端各向异性介质，具有21个独立弹性参数。

(2) 正交各向异性介质

如果介质中存在一个平面，在平面对称的方向上弹性性质是相同的，则该平面称为弹性对称面，垂直弹性对称面的方向称为弹性主方向。

如果介质中有三个相互正交的弹性对称面，且它们的弹性主方向上的弹性性质互不相同，则这种介质称为正交各向异性介质，具有9个独立弹性参数。

(3) 横向各向同性介质

如果介质中存在一个弹性对称面，在平面内沿所有方向的弹性性质都是相同的，而垂直平面各点的轴向都是平行的，则称该平面为各向同性面，垂直各向同性面的轴为对称轴。

具有各向同性面的介质称为横向各向同性介质，简称TI(Transverse Isotropy)介质。 当TI介质的对称轴垂直时，称其为VTI(Transverse Isotropy with a Vertical axis of symmetry)介质，即具有垂直对称轴的横向各向同性介质。它近似地表示水平层状介质周期性沉积的薄互层各向异性介质，因此VTI介质也称为PTL(Periodic Thin-Layer)各向异性介质。图10—4为PTL介质示意图。

当TI介质的对称轴水平时，称其为HTI(Transverse Isotropy with a Horizontal axis of symmetry)介质，即具有水平对称轴的横向各向同性介质。HTI介质近似地表示空间排列垂直裂隙而引起的各向异性，也称为扩容各向异性介质，简记EDA (Extensive Dilatancy Anisotropy)介质。EDA介质是典型的方位各向异性介质，图10—5为EDA介质示意图。

EDA介质示意图

图10—4 PTL介质示意图 图10—5

根据各向异性介质的对称特性，各向异性介质可分为8类(Crampin,1981)。

第十一章 煤矿三维地震数据动态解释技术

垂直剖面分为三种，垂直于构造走向的剖面称为主测线剖面，通常表示为Inline方向；与主测线剖面相垂直的为联络测线剖面，通常表示为Crossline方向；实现地震资料与地质资料直接对比而连结部分钻孔的测线称为联井测线，对应的剖面为联井剖面。

地震切片分为两种，水平切片是地下不同层位的信息在同一时间内的反映，它相当于某一等时面的地质图，即同一张切片里显示了不同层位的信息；沿层切片把地下同一层位的信息显示到一张切片上。

目前，我国主要矿区的生产矿井均做了采区三维地震勘探工作，获得了大量的三维地震数据。在地震地质条件较好的地区，可以解决的主要地质问题是：

(1) 查明落差大于等于5m的断层，提供落差小于5m的断点，平面摆动误差小于30m；

(2) 查明幅度大于等于5m的褶曲，主要可采煤层底板深度误差不大于1.5%；

(3) 查明新生界(第四系)厚度，深度误差不大于1.5%； (4) 探明直径大于30m的陷落柱。

近年来，在使用三维地震勘探成果的过程中暴露出许多问题，主要包括：

(1) 地震成果的利用率低，仅限于煤层底板等高线图和固定间距的地震时间剖面，无法利用三维地震数据体的所有信息；

(2) 无法实时获得沿巷道方向(即任意方向)的地震剖面； (3) 无法对煤层底板等高线的误差进行修正；

(4) 在掘进和回采过程中，可以发现许多小于5m的断层，但是无法自动修改原构造解释方案(即无法自动修改煤层底板等高线图)。

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