地震反應分析方法

Ⅰ 地震屬性分析技術

地震屬性是指由迭前或迭後地震數據，經數學變換而導出的有關地震波的幾何形態、運動學特徵、動力學特徵和統計學特徵。地震信號的特徵是由岩石物理特性及其變化引起的，地震數據中蘊藏著豐富的有關岩性、物性及儲層含油氣性的特徵參數，如振幅、頻率、相位、能量、波形和比率等。地震屬性分析方法就是利用多種數學方法從地震數據體中提取各種地震屬性，結合地質、鑽井、測井資料對目的層的特徵進行綜合分析研究的方法。華北油田在二連盆地地層岩性油藏勘探實踐中，在地震屬性的提取、分析和解釋上取得了成功的應用經驗。

（一）地震屬性的分類

所用的地震屬性越多，地球物理學家在選擇合適的地震性時就越難以確定，因此，對數量眾多的地震屬性進行合理分類，有利於理解和正確使用地震屬性。前人在這方面已經做了大量工作。

地震波形的變化與地震波傳播的物理機制、岩石物理特徵和地層結構等因素密切相關。地震屬性反應了地震波形的幾何學、運動學、動力學和統計學特徵，地震波形特徵包含著地下儲層的綜合地質特徵信息。地震屬性的分類方法有很多，主要有以下四種：一是在我國學術界較為流行的分類方法，即從運動學與動力學的角度，將地震屬性分為振幅、頻率、相位、能量、波形和比率等幾大類；二是按屬性拾取的方法將地震屬性分為層位屬性和時窗屬性兩類的分類方法；三是由A.R.Brown於1996年提出「屬性必須為基本的地震測量結果，所有可用的層位和地層信息屬性不是互相獨立的，而是表徵和研究有限信息的方式不同，這些基本信息是時間、振幅、頻率以及衰減特性」，將地震屬性分為時間、振幅、頻率和衰減4類的分類方法；四是由Q.Chen等人1997年以運動學與動力學為基礎把地震屬性分成振幅、頻率、相位、能量、波形、衰減、相關、比值等幾類。此外他還提出了按地震屬性功能的分類方案，即把地震屬性分為與亮點和暗點、不整合圈閉和斷塊隆起、油氣方位異常、薄儲層、地層不連續性、石灰岩儲層和碎屑岩、構造不連續性、岩性尖滅有關的屬性。

根據Q.Chen等人提出的基於儲層特徵的地震屬性分類對於我國陸相油氣藏儲層預測來說並不一定全面，在實際工作中應注意在此基礎之上，根據研究區地質情況的不同，增加其他一些有效的屬性參數。

（二）地震屬性分析基本原理

地下任何地質體及其性質的變化均反映在地震信息的相應變化上，這些變化主要體現在兩方面：一類是常規屬性，即我們常說的地震多參數的變化；第二類是地震波形，即地震相的變化。

（1）非線性多參數提取及綜合分析：三維地震資料中蘊含著豐實的地震信息，這些地震信息是地下構造、地層結構、儲層發育程度及物性、含油性等參數的綜合反映。分析的難點在於任一地下地質參數與地震參數間並不存在簡單的一一對應關系，採用單一地震參數分析的結果往往存在多解性。如何消除這種多解性：一是憑借解釋人員對地下地質情況的認識程度，二是通過多參數綜合分析，消除單參數分析的多解性。多參數綜合預測成功的關鍵在於提取並優選與地質特性有關的地震屬性。

（2）模式識別研究儲層地震相：模式識別分析方法著眼於地震反射波形，目的是要確定地下儲層的橫向岩性變化，它的假設條件是：當沉積相單元發生變化時其地震反射特徵（包括振幅、頻率、相位、積分能譜、時頻能量等）也必定有所變化，也就是我們所常說的地震相變化。地震相是一種比較特殊的地震屬性，其類別劃分主要利用地震道形狀及波形特徵對某一時窗內的地震道數據進行逐道對比，細致刻畫地震信號的橫向變化，運用自組織神經網路方法對地震道進行分類，得到地震波形異常即地震相圖。由於地震道分類過程中波形信息包括了相位、頻率、振幅等特徵，因而更能反映出目的層屬性的變化。

（三）地震屬性分析的流程

隨著地震屬性提取能力的增加以及地層岩性油氣藏重要性的不斷增加，利用地震屬性分析技術進行油氣藏特徵預測得到了廣泛應用。地震屬性分析的一般流程如下所示：

（1）確定鑽井資料和地震資料的時深關系，即所謂的層位標定；

（2）層序界面追蹤解釋，確定時窗，並進行地震屬性提取；

（3）地震屬性優選，優選出用於預測的數量最少的屬性組合；

（4）地震屬性分析，建立地震屬性與地質特徵之間的統計關系，從而在密集的地震數據指導下對井間油藏特性進行預測。

（四）地震屬性的提取

地下地質體及其性質的變化都將引起地震響應發生相應的變化，因此，利用各種地震屬性可以獲得地下地質體的岩性、物性、儲集性能等信息。但由於每一種屬性對地下地質信息變化反映的靈敏度不同，因此，必須對提取出的各種地震屬性參數進行分析，優選出能夠較好反映儲層厚度、物性及含油氣性的有效參數。

（1）剖面屬性的提取：剖面屬性提取就是在地震剖面上沿目的層拾取各種地震信息。通常採用三瞬處理、時頻分析和波阻抗反演等方法。

（2）層面屬性提取：沿著目的層的層面提取各種地震信息，是三維體屬性提取的一種特殊方式（時窗長度為0），獲得的是各類屬性沿層面橫向變化的信息。

（3）三維體屬性提取：三維體屬性提取就是在三維數據體中某一時窗內（時窗長度大於0）提取各種地震信息。常用的方式有兩種，一種是以同一時間界面為起點、固定時窗長度的等時掃描；另一種為沿目的層的變時窗拾取方式。等時掃描方式一般用於對地震地質及油氣情況認識相對較低的工作區；沿層拾取方式應用於井較多且對與油氣有關的多種地震信息有所認識的地區。

（4）地震屬性提取的時窗選取：地震屬性分析首先要選擇合理的時窗。時窗開得過大，包含不必要的信息；開得過小，則會出現截斷現象，丟失有效成分。時窗選取應遵循的准則：①當目的層段厚度較大時，如果能夠准確追蹤頂底界面，則用頂底界面限定時窗，提取層間各種地震信息，如果只能追蹤頂界面，則以頂界面限定時窗上限（作為時窗的起點），以目的層時間厚度作為時窗長度，以各道均包含目的層又盡可能少包含非目的層信息為准則；②當目的層為薄層時，因目的層的各種地質信息基本上集中反映在目的層頂界面的地震響應中，因此，時窗的選取應以目的層頂界面限定時窗上限，時窗長度盡可能小。

（五）地震屬性優選

地震屬性信息反映儲層或含油性特徵的靈敏度不同，對油氣或儲層特徵敏感的地震屬性組合也存在較大差別，一些屬性對預測分類還起著干擾作用，由此需要在眾多的地震屬性中優選那些有用的信息。利用先進的數學方法，從大量的屬性中選擇有用的信息已成為解決問題的主要途徑，但這些數學方法必須以地震模型分析和實踐經驗為指導。在地震屬性優選過程中要求優選後地震屬性集整體與研究對象具有某種相關性，能夠對樣本進行有效分類，要達到地震屬性結構的最優化，以盡可能相互獨立的變數組成盡可能低維的變數空間，使有用地震信息損失為最小，剔除起干擾作用的屬性。

圖7-23 巴音都蘭凹陷南窪槽阿四段Ⅱ砂組均方根振幅圖

地震屬性優選的基本程序可以概括以下三步：①根據研究區地質特徵，建立地震地質模型，結合模型理論分析與實際經驗對地震屬性進行初選；②井旁道或連井剖面地震屬性計算，並利用交繪圖等方法，了解所提取屬性的總體異常特徵分布規律，對與儲層特徵或含油氣性有明顯對應關系的屬性進行必要的預處理，形成地震屬性集；③運用先進的數學方法，結合實鑽資料，進一步分析地震屬性與儲層特徵或含油氣性的對應關系，對地震屬性集進行優選，達到最優特徵組合。

（六）地震屬性分析的應用效果

二連盆地，在烏里雅斯太凹陷太參1井區的地震振幅屬性的提取，清晰地刻畫了具有長源供給水道湖底扇的平面展布形態（圖7-22）。針對二連盆地巴音都蘭凹陷巴19岩性油氣藏含油層段集中、厚度大的特點，應用沿層地震屬性提取技術，圈定了砂岩異常體的平面分布范圍（圖7-23）。

Ⅱ 計算地震作用的方法有哪幾種

三種 底部剪力法 振型分解反應譜法 時程分析法

Ⅲ 地震作用的計算方法有哪些

地震的作用與震源的深淺有關和震級有關，震源越淺，破壞力就越大；震級越高，破壞力也越大，震級每增加一級，破壞力就增加30倍，增加兩級就是900倍了。

在結構設計中，為了增強結構抗禦地震災害的能力，早在19世紀就有許多學者研究地震作用的理論。以規范形式肯定下來的先後有靜力理論和反應譜理論，此外，在一些重要工程中，往往直接通過地震反應時程分析來改進結構的抗震設計。

(3)地震反應分析方法擴展閱讀：

由於地球在無休止地自轉和公轉，其內部物質也在不停地進行分異，所以，圍繞在地球表面的地殼，或者說岩石圈也在不斷地生成、演變和運動，這便促成了全球性地殼構造運動。

關於地殼構造和海陸變遷，科學家們經歷了漫長的觀察、描述和分析，先後形成了不同的假說、構想和學說。

板塊構造學說又稱新全球構造學說，則是形成較晚（上世紀60年代），已為廣大地學工作者所接受的一個關於地殼構造運動的學說。

Ⅳ 抗震設計方法有哪些

1 1. 抗震設計方法 1.1結構抗震計算內容 在抗震設防區建造建築物時，必須考慮地震對結構的影響，並對其進行抗震設計。 抗震設計中，當結構形式、布置等初步確定後，一般應進行抗震計算，結構抗震計算包括以下三方面內容。 (1) 結構所受到的地震作用及其作用效應（包括彎矩、剪力、軸力和位移）的計算。 (2) 將地震作用效應與其他荷載作用如結構的自重、樓屋面的可變荷載、風荷載等效應進行 組合，確定結構構件的最不利內力。 (3) 進行結構或構件截面抗震能力計算及抗震極限狀態設計復核，使結構或構件滿足抗震承 載力與變形能力等要求。 1.2 地震的作用、作用效應特點及分析方法 當地震時地面反復晃動使地面產生加速度運動並強迫建築物產生相應的加速度，這時，相當於有一個與加速度相反的慣性力即地震作用。地震作用於結構自重或活荷載等靜態作用不同，它是一種動態作用，與結構所在地區場地的地震動特性和結構動力特性有關。 地震作用在空間和時間上的隨機性很大，每次地震發生的時間較短，因此地震作用是一個隨機過程。根據超越概率的大小，可分為多遇地震作用和罕遇地震作用等，多遇地震作用為可變作用，其抗震設計屬於短暫設計狀況，罕遇地震為偶然作用，其抗震設計狀態屬於偶然狀況。 地震作用效應是指由地震動引起結構每一個瞬時內力或應力、瞬時應變或位移、瞬時運動加速度、速度等。由於地震作用效應是一種隨時間快速變化的動力作用，故又稱地震反應。與地震作用類似，地震反應也是一個隨機過程。 靜態作用往往比較直觀，一般可按有關規定較方便地計算得到，靜態作用的效應可按有關靜力學方法計算，靜力解只有一個。而地震作用及其效應的分析屬結構動力學范疇，需確定運動微分方程並求解，其中地震激勵輸入時通過結構物的底部地基基礎向上部結構傳遞，地震動輸入是一個動力過程，所得地震反應是一時間歷程。 地震作用及其效應的分析方法有動力分析法和反應譜法兩類。動力分析法需以結構和地震動輸入為基礎，建立動力模型和運動微分方程，用動力學理論計算地震動過程中結構反應的時間歷程，又稱時程分析法。 反應譜法是以線彈性理論為基礎，根據結構的動力特性並利用地震反應譜曲線計算振型地震作用，再按靜力方法求振型內力和變形。反應譜法按分析所採用的振型多少又分為振型分解反應譜法和底部剪力法。其中振型分解反應譜法考慮的振型較多，計算精度較高，適用於大多結構，底部剪力法僅考慮一個基本振型或前兩個振型，適用於較低的簡單結構。 1.3 結構地震反應分析方法 在實際的建築結構抗震設計中，少數結構可簡化為單自由度體系外，大量的建築結構都應簡化為多自由度體系。在單向水平地震作用下，結構地震反應分析方法有振型分解反應譜法、底部剪力法、動力時程分析方法以及非線性靜力分析等方法。 1.3.1 振型分解反應譜法 振型分解反應譜法基本概念是：假定結構為多自由度彈性體系，利用振型分解和振型的正交性原理，將n個自由度彈性體系分為n
2 每個振型下等效單自由度彈性體系的效應，再按一定的法則將每個振型的作用效應組合成總的地震效應進行截面抗震驗算。 (1) 多自由度彈性體系的運動方程 多自由度彈性體系在水平地震作用下的變形如圖1.3.1所示。有運動方程： 1 1 [()()]()()0nn iigikkikkkkmxtx tCxtKxt （1.3.1） 對於一個n質點的彈性體系，可以寫出n個類似於式（1.3.1）的方程，將組成一個由n個方程組成的微分方程組，其矩陣形式為： []{()}[]{()}[]{()}[]{}()gMxtCxtKxtMIx t (1.3.2) 式中 [M]——體系質量矩陣; [K]——體系剛度矩陣; [C]——阻尼矩陣，一般採用瑞雷阻尼 2）振型的正交性 多自由度彈性體系自由振動時，各振型對應的頻率各不相同，任意兩個不同的振型之間存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大簡化多自由度彈性體系運動微分方程組的求解。包括三類正交性： 質量矩陣的正交性：{}[]{}0TjiXMX()ji 剛度矩陣的正交性：{}[]{}0TjiXKX()ji 阻尼矩陣的正交性：{}[]{}0 TjiXCX()ji 3）振型分解 運用振型正交性，對式1.3.2進行化簡展開後可得到n個獨立的二階微分方程，對於第j振型，可寫為： {}[]{}(){}[]{}(){}[]{}(){}[]{}{}() TTT （1.3.3） 引入廣義質量、廣義剛度和廣義阻尼的概念後，式1.3.3可視為單自由度體系運動微分方程進行計算 4）多自由度彈性體系的地震作用效應組合 由於各振型作用效應的最大值並不出現在同一時刻，因此如果直接由各振型最大反應疊加估計體系最大反應，其結果顯然偏大，這會過於保守。通過隨機振動理論分析，得出採用平方和開方的方法（SRSS）法估計平面結構體系最大反應可獲得較好的結果，即：
21 k j jSS  
(1.3.4)

3 1.3.2 底部剪力法 用振型分解反應譜法計算多自由度結構體系的地震反應時，需要計算體系的前幾階振型和自振頻率，對於建築物層數較多時，用手算就比較繁瑣。理論分析研究表明：當建築物高度不超過40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿剛度分布比較均勻、結構振動以第一振型為主且第一振型接近直線（見圖1.3.2）時，該類結構的地震反應可採用底部剪力法。 1） 底部剪力法的計算 1EKFGq （1.3.5） 式中 1——對應於結構基本自珍周期的水平地震影響系數 G——結構的總重力總荷載代表值 q——為高振型影響系數，經過大量計算結果統計分析表明， 當結構體系各質點質量和層高大致相同時，
有：3(1) 2(21) nqn  對於單自由度體系。q=1；對於多自由度體系，取0.75~0.9，《抗震規范》取0.85. 2） 水平地震作用分布圖1.3.2簡化的第一振型 根據底部剪力法的適用條件，結構第一振型為主且接近直線，即任意質點的第一振型位移與其所處高度成正比。則可推得各質點水平地震作用：
1 ii iEKn k k kGHFFGH   （1.3.6） 1.3.3 動力時程分析方法 動力時程分析方法是將結構作為彈性或彈塑性振動系統，建立振動系統的運動微分方程，直接輸入地面加速度時程，對運動微分方程直接積分，從而獲得振動體系各質點的加速度、速度、位移和結構內力的時程曲線。時程分析方法是完全動力方法，可以得出地震時程范圍內結構體系各點的反應時間歷程，信息量大，精度高；但該法計算工作量大，且根據確定的地震動時程得出結構體系的確定反應時程，一次時程分析難以考慮不同地震時程記錄的隨機性。 時程分析方法分為振型分解法和逐步積分方法兩種。振型分解法利用了結構體系振型的正交性，但僅適用於結構彈性地震反應分析；而逐步積分方法既適用於結構彈性地震反應分析，也適用於結構非彈性地震反應分析。 結構時程分析時，需要解決結構力學模型的確定、結構或構件的滯回模型、輸入地震波的選擇和數值求解方法的確定。 1） 結構的力學模型 結構動力時程分析模型可以分為材料層次的實體分析模型和構件層次的簡化分析模型。材料層次的實體分析模型以結構中各材料的應力-應變關系曲線為基礎，而構件層次的簡化分析模型以構件的力-變形關系曲線為基礎。

Ⅳ 工程中確定地震作用的主要方法有哪些

計算地震作用的常用方法有：底部剪力法、振型分解反應譜法和時程分析法。