重力勘探数据处理变密度地形校正方法技术

一种重力勘探数据处理变密度地形校正方法，用重力勘探的常规方法采集测量目标地区地球表面的重力场强度，以表层最大密度进行常密度地形校正，然后再采用表层变密度补充地形校正的方法消除过度校正所造成的影响，所采用的模型是同时考虑沿地表和垂直于地表两个方向变化的变密度模型。本发明专利技术在地形起伏较大的地区，在经过常密度地形校正的布格重力异常后仍与地形呈负相关的虚假异常明显的情况下，经表层变密度补充地形校正，可以使重力异常的走向与区域地质走向一致，是一种稳妥、易行而有效的重力勘探数据处理变密度地形校正方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油地质勘探开发中的地球物理重力勘探数据处理技术，具体是一种。
技术介绍
地球的引力场称为重力场，地球表面的重力场强度因地壳密度的变化而有微量差异，称为重力异常。测量地球表面的重力场强度，计算重力异常，并根据重力异常反算地壳密度分布，进而探测地下矿产和地质构造的地球物理方法称为重力勘探方法，简称重力勘探。重力勘探包括重力(场强度)数据的观测、处理和推断解释三个环节。重力勘探数据处理是指将观测重力数据通过地形校正、中间层校正和正常场校正(含高度校正)获得重力异常，并对重力异常进行分解、转换的整个过程。其中的地形校正是一项比较基础而又复杂的校正。所谓地形校正就是过重力观测点作水平面，计算水平面以上实际存在的地形质量对观测点的重力效应，并从测点观测重力值中减去，然后以与地形质量等密度的物质充填水平面到地形面之间的空间，计算这些充填物对观测点的重力效应，并加到测点观测重力值中。地形校正和中间层校正合二为一的地球物理意义是消除大地水准面与地形面之间的物质对测点观测重力值的影响。常规地形校正和中间层校正采用的是均匀密度模型。这一模型对地形体质量分布的模拟整体上是可以的，但对表层的模拟程度较差，因为表层密度受出露地层岩性和风化程度的影响，变化较大。远处表层密度变化对地形校正的影响不大，但测点数公里内地表密度变化对地形校正有明显的影响，尤其是山区。地表密度不均匀的情况下对地形校正将产生异常影响，如果采用常密度进行校正就会出现两种情况真实密度大于校正密度的地方，校正不足；真实密度小于校正密度的地方，校正过度。校正不足的地方就会产生与地形正相关的假异常(山形异常)，校正过度的地方就会产生与地形负相关的假异常(镜像异常)。假异常达到一定的量级，在布格重力异常图上就会表现为等值线的同向扭曲(图6)，重力垂直二次导数处理后就会形成圈闭异常(图8)，与地下局部构造在重力垂直二次导数图上形成的圈闭异常混在一起，真假难辨，导致错误地地质解释。因此，在山区进行高精度重力勘探，必须进行变密度地形校正。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种表层变密度补充地形校正与常密度地形校正相结合，稳妥、易行而有效的。本专利技术在常密度地形校正的基础上进行表层补充地形校正的变密度地形校正，简称为“常规校正+表层补充校正”的变密度校正方法，是稳妥而有效的方案。所谓“表层补充校正”就是计算常密度地形校正后表层残余质量对测点的重力效应，并加以消除。本专利技术的“常规校正+表层补充校正”的变密度校正方法，是在常密度地形校正的基础上进行表层三维变密度补充地形校正。本专利技术通过以下技术方案实现 采用重力勘探的常规方法采集测量目标地区地球表面的重力场强度，然后，(1)实测或根据目标地区现有的地面密度数据，确定地表最大密度σ0和下界残余密度δ，并以σ0进行常密度地形校正和布格校正，得到布格重力异常图Δg0；(2)将地面密度数据σ(ξ，η)网格化，获得地面密度网格化数据σ(m，n)，依公式Δσ(m，n)＝σ(m，n)-σ0①，计算残余密度Δσ(m，n)，并绘制等值线图；(3)比较布格重力异常图Δg0、地形图h2(m，n)、残余密度分布图Δσ(m，n)，确定是否存在山形异常；(4)根据实际条件确定残余密度随深度的衰减率的初始值k0(m，n)；(5)依据以下公式计算地形残余密度体的下界h10(m，n)，h10(m,n)=h2(m,n)+1k0(m,n)·lnδΔσ(m,n)]]>②(6)计算上顶为h2(m，n)、下底为h10(m，n)、密度模式为Δσ(m,n,h)=Δσ(m,n)e-k(m,n)·]]>的方柱体的重力效应，并从布格重力异常Δg0中减去，得到Δg1，以上计算分别采用以下公式(a)z＞h2＞h1，即柱体质量全部在观测点之上Δg~(u,v,z)=-ddzV~(u,v,z)]]>=2πGΔσsin2πuaπu·sin2πvbπv·e-i2πuξ0·e-i2πvη0]]>·1k+2πu2+v2]]>③(b)z＜h1＜h2，即柱体质量全部在观测点之上 Δg~(u,v,z)=-ddzV~(u,v,z)]]>=-2πGΔσsin2πuaπu·sin2πvbπv·e-i2πuξ0·e-i2πvη0]]>·1k-2πu2+v2]]>④(c)h1≤z≤h2，即柱体顶面在观测点之上，底面在观测点之下Δg~(u,v,z)=-ddzV~(u,v,z)]]>=2πGΔσsin2πuaπu·sin2πvbπv·e-i2πuξ0·e-i2πvη0]]>·{1k+2πu2+v2-1k-2πu2+v2}]]>⑤(7)对Δg1、h2(m，n)作相关分析，根据相关性的正负调整衰减率k0(m，n)，得到k1(m，n)，重复以上(5)至(7)，直至布格异常与实际地形的相关性最小；公式③④⑤是负指数型变密度模式的方柱体模型的波数域正演公式，在计算方柱体重力效应时将它们离散化后，再进行反傅里叶变换数值计算；公式③④⑤采用傅里叶变换数值计算的偏移抽样技术计算，为Δg(x,y,z)]]>=d1d2Σm1=-N1/2N1/2Σm2=-N2/2N2/2Δg~]]> 以上公式中各个符号的意义如下x，y，z为计算点的三维空间坐标；ξ0，η0为方柱体顶、底面中心的平面坐标，h2，h1分别为方柱体顶、底面的高程，a，b，分别为顶、底面的半长和半宽，Δσ为方柱体顶面密度，k为方柱体内密度随深度的指数衰减率； 为方柱体在x，y，z产生的重力效应， 为其波谱u，v分别为x，y方向上的波数； 为波谱函数的 的抽样序列，其中；d1，d2分别为u，v方向上的抽样间隔，m1，m2分别为u，v方向上的抽样点序号，N1，N2分别为u本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重力勘探数据处理变密度地形校正方法，用重力勘探的常规方法采集测量目标地区地球表面的重力场强度，其特征在于即以表层最大密度进行常密度地形校正，然后再采用表层变密度补充地形校正的方法消除过度校正所造成的影响，所采用的模型是同时考虑沿地表和垂直于地表两个方向变化的变密度模型，具体采用以下技术方案实现：（１）实测或根据目标地区现有的地面密度数据，确定地表最大密度σ↓［０］和下界残余密度δ，并以σ↓［０］进行常密度地形校正和布格校正，得到布格重力异常图△＊↓［０］； （２）将地面密度数据σ（ξ，η）网格化，获得地面密度网格化数据σ（ｍ，ｎ），依公式△σ（ｍ，ｎ）＝σ（ｍ，ｎ）－σ↓［０］①，计算残余密度△σ（ｍ，ｎ），并绘制等值线图；（３）比较布格重力异常图△＊↓［０］、地形图ｈ↓［２］（ｍ，ｎ ）、残余密度分布图△σ（ｍ，ｎ），确定是否存在山形异常；（４）根据实际条件确定残余密度随深度的衰减率的初始值ｋ↓［０］（ｍ，ｎ）；（５）依据以下公式计算地形残余密度体的下界ｈ↓［１０］（ｍ，ｎ），ｈ↓［１０］（ｍ，ｎ ）＝ｈ↓［２］（ｍ，ｎ）＋１／ｋ↓［０］（ｍ，ｎ）.ｌｎδ／△σ（ｍ，ｎ）②（６）计算上顶为ｈ↓［２］（ｍ，ｎ）、下底为ｈ↓［１０］（ｍ，ｎ）、密度模式为：△σ（ｍ，ｎ，ｈ）＝△σ（ｍ，ｎ）ｅ↑［－ｋ（ｍ，ｎ）.［ｈ↓［２］（ｍ，ｎ ）－ｈ］］的方柱体的重力效应，并从布格重力异常△＊↓［０］中减去，得到△＊↓［１］，以上计算分别采用以下公式：（ａ）ｚ＞ｈ↓［２］＞ｈ↓［１］，即柱体质量全部在观测点之上：△＊（ｕ，ｖ，ｚ）＝－ｄ／ｄｚ＊（ｕ，ｖ，ｚ ）＝２πＧ△σｓｉｎ２πｕａ／πｕ.ｓｉｎ２πｖｂ／πｖ.ｅ↑［－ｉ２πｕξ↓［０］］.ｅ↑［－ｉ２πｖη↓［０］］＊＊＊③（ｂ）ｚ＜ｈ↓［１］＜ｈ↓［２］，即柱体质量全部在观测点之上：△＊（ｕ，ｖ，ｚ） ＝－ｄ／ｄｚ＊（ｕ，ｖ，ｚ）＝－２πＧ△σｓｉｎ２πｕａ／πｕ.ｓｉｎ２πｖｂ／πｖ.ｅ↑［－ｉ２πｕξ↓［０］］.ｅ↑［－ｉ２πｖη↓［０］］＊＊＊④（ｃ）ｈ↓［１］≤ｚ≤ｈ↓［２］，即柱体顶面在观测点之上，底 面在观测点之下：△＊（ｕ，ｖ，ｚ）＝－ｄ／ｄｚ＊（ｕ，ｖ，ｚ）＝２πＧ△σｓｉｎ２πｕａ／πｕ.ｓｉｎ２πｖｂ／πｖ.ｅ↑［－ｉ２πｕξ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柴玉璞，刘云祥，冀连胜，
申请(专利权)人：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]