现代功率谱技术在PARSIAN地震资料中的应用效果

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【摘 要 】基于傅氏变换的经典谱分析无法满足PARSIAN地震资料现场监控分析的特殊要求,从资料特点和现代功率谱分析技术原理入手,找出现代谱良好规避傅氏变换经典谱频率分辨率低、栅栏效应、旁瓣泄漏严重三大缺陷的优势所在,并实际应用于PARSIAN项目地震资料监控分析中,取得了良好应用效果.

【关 键 词 】现代功率谱 分析精度 消除栅栏效应 压制旁瓣泄露

由于工区跨度过大、区内可参考地质地震等资料有限、投资方压缩投资等因素,导致三分之一左右测线将根据前期布设测线所得地震资料现场监控分析结果进行偏移,以及临时增加部分测线.因此,对现场监控分析有效手段之一的频谱分析提出了很高的要求,而常规处理软件中的谱分析技术几乎都是以经典的傅立叶变换为基础设计的,存在着频率分辨率低、栅栏效应、旁瓣泄漏严重以及随着时窗长度的增加随机起伏加剧的固有缺陷,在实际应用中难以得到谱形好、频率分辨率高的频谱,常规谱分析技术根本满足不了要求.


1.资料特点及经典谱分析缺陷

伊朗PASIAN二维勘探项目位于伊朗南部布什尔省、法尔斯省和霍尔木兹甘省三省交界处,工区测线的分布呈西北-东南方向的狭长条形,覆盖范围约在350km×60km左右(图1).区内高差达1400米,地形地貌、低降速带复杂多变,采集参数、井深药量变化都很大,导致所得地震资料信噪比、频率一致性很差.归纳起来资料主要有以下几个特点:(1)信噪比低,尤其是大断沟、冲积带及灰岩、砾石区.(2)分辨率低,因目的层埋藏较深、大多数地段地下构造复杂,导致能量散射大.(3)静校正严重.(4)深层反射弱,由于深层的界面反射系数较小,中、新生界的强波阻抗的屏蔽作用使得深层反射能量减弱,还有各类干扰波的影响,造成深层资料的信噪比普遍较低.

3.应用效果

针对本区不同激发岩性、井深等地震资料应用现代功率谱分析技术进行频谱分析,并多角度与经典谱分析技术进行了对比,结果在提高频谱分析精度、削弱栅栏效应和压制旁瓣泄露方面现代功率谱分析技术都具有明显优势,能为依据现场资料监控分析结果快捷布设新测线及时提供可靠技术支持.

针对同一时窗,从图2可看出:经典谱分析频谱精度偏低,且部分谱峰不能被分辨,现代谱分析频谱精度高,且对谱峰具有很好的分辨效果.

图2 经典谱分析和现代谱分析精度对比

针对同一时窗的50Hz信号分析,从图3可看出:经典谱分析频谱有着很明显的旁瓣泄露,导致100Hz、150Hz处谱峰被严重削弱,现代谱分析频谱很好地控制住了旁瓣泄露,100Hz、150Hz处谱峰得到明显展现.

图3 经典谱分析和现代谱旁瓣泄露分析对比

4.结束语

现代功率谱频谱分析技术具有很高的频率分辨率和很好的兼顾性.能较好地解决基于傅氏变换的经典谱分析存在的频率分辨率低、栅栏效应、旁瓣泄漏严重等缺点,非常适合于复杂多变区域,时间、空间变化剧烈地震资料的监控分析.

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