現(xiàn)代功率譜分析技術(shù)在PARSIAN地震資料中的應(yīng)用及效果

巢醍滸

【摘要】基于傅氏變換的經(jīng)典譜分析無法滿足PARSIAN地震資料現(xiàn)場監(jiān)控分析的特殊要求，從資料特點(diǎn)和現(xiàn)代功率譜分析技術(shù)原理入手，找出現(xiàn)代譜良好規(guī)避傅氏變換經(jīng)典譜頻率分辨率低、柵欄效應(yīng)、旁瓣泄漏嚴(yán)重三大缺陷的優(yōu)勢(shì)所在，并實(shí)際應(yīng)用于PARSIAN項(xiàng)目地震資料監(jiān)控分析中，取得了良好應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代功率譜 分析精度 消除柵欄效應(yīng) 壓制旁瓣泄露

由于工區(qū)跨度過大、區(qū)內(nèi)可參考地質(zhì)地震等資料有限、投資方壓縮投資等因素，導(dǎo)致三分之一左右測(cè)線將根據(jù)前期布設(shè)測(cè)線所得地震資料現(xiàn)場監(jiān)控分析結(jié)果進(jìn)行偏移，以及臨時(shí)增加部分測(cè)線。因此，對(duì)現(xiàn)場監(jiān)控分析有效手段之一的頻譜分析提出了很高的要求，而常規(guī)處理軟件中的譜分析技術(shù)幾乎都是以經(jīng)典的傅立葉變換為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，存在著頻率分辨率低、柵欄效應(yīng)、旁瓣泄漏嚴(yán)重以及隨著時(shí)窗長度的增加隨機(jī)起伏加劇的固有缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中難以得到譜形好、頻率分辨率高的頻譜，常規(guī)譜分析技術(shù)根本滿足不了要求。

1 資料特點(diǎn)及經(jīng)典譜分析缺陷

伊朗PASIAN二維勘探項(xiàng)目位于伊朗南部布什爾省、法爾斯省和霍爾木茲甘省三省交界處，工區(qū)測(cè)線的分布呈西北-東南方向的狹長條形，覆蓋范圍約在350km×60km左右（圖1）。區(qū)內(nèi)高差達(dá)1400米，地形地貌、低降速帶復(fù)雜多變，采集參數(shù)、井深藥量變化都很大，導(dǎo)致所得地震資料信噪比、頻率一致性很差。歸納起來資料主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）信噪比低，尤其是大斷溝、沖積帶及灰?guī)r、礫石區(qū)。（2）分辨率低，因目的層埋藏較深、大多數(shù)地段地下構(gòu)造復(fù)雜，導(dǎo)致能量散射大。（3）靜校正嚴(yán)重。（4）深層反射弱，由于深層的界面反射系數(shù)較小，中、新生界的強(qiáng)波阻抗的屏蔽作用使得深層反射能量減弱，還有各類干擾波的影響，造成深層資料的信噪比普遍較低。

3 應(yīng)用效果

針對(duì)本區(qū)不同激發(fā)巖性、井深等地震資料應(yīng)用現(xiàn)代功率譜分析技術(shù)進(jìn)行頻譜分析，并多角度與經(jīng)典譜分析技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果在提高頻譜分析精度、削弱柵欄效應(yīng)和壓制旁瓣泄露方面現(xiàn)代功率譜分析技術(shù)都具有明顯優(yōu)勢(shì)，能為依據(jù)現(xiàn)場資料監(jiān)控分析結(jié)果快捷布設(shè)新測(cè)線及時(shí)提供可靠技術(shù)支持。

針對(duì)同一時(shí)窗，從圖2可看出：經(jīng)典譜分析頻譜精度偏低，且部分譜峰不能被分辨，現(xiàn)代譜分析頻譜精度高，且對(duì)譜峰具有很好的分辨效果。

圖2 經(jīng)典譜分析和現(xiàn)代譜分析精度對(duì)比

針對(duì)同一時(shí)窗的50Hz信號(hào)分析，從圖3可看出：經(jīng)典譜分析頻譜有著很明顯的旁瓣泄露，導(dǎo)致100Hz、150Hz處譜峰被嚴(yán)重削弱，現(xiàn)代譜分析頻譜很好地控制住了旁瓣泄露，100Hz、150Hz處譜峰得到明顯展現(xiàn)。

圖3 經(jīng)典譜分析和現(xiàn)代譜旁瓣泄露分析對(duì)比

4 結(jié)束語

現(xiàn)代功率譜頻譜分析技術(shù)具有很高的頻率分辨率和很好的兼顧性。能較好地解決基于傅氏變換的經(jīng)典譜分析存在的頻率分辨率低、柵欄效應(yīng)、旁瓣泄漏嚴(yán)重等缺點(diǎn)，非常適合于復(fù)雜多變區(qū)域，時(shí)間、空間變化劇烈地震資料的監(jiān)控分析。

參考文獻(xiàn)

[1] [美]A.V.奧本海姆 R.W.謝弗.數(shù)字信號(hào)處理

[2] 董澤斌，吳良元，等.地震資料數(shù)據(jù)處理[M].石油工業(yè)出版社

[3] G. A. McMechan，R. Sun.Depth filtering of first breaks and groundroll .Geophysics，Vol. 56，No. 3，P.390-396

[4] 熊翥. 復(fù)雜地區(qū)地震數(shù)據(jù)處理[M] . 北京：石油工業(yè)出版社，2002