地震反应分析方法

Ⅰ 地震属性分析技术

地震属性是指由迭前或迭后地震数据，经数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征。地震信号的特征是由岩石物理特性及其变化引起的，地震数据中蕴藏着丰富的有关岩性、物性及储层含油气性的特征参数，如振幅、频率、相位、能量、波形和比率等。地震属性分析方法就是利用多种数学方法从地震数据体中提取各种地震属性，结合地质、钻井、测井资料对目的层的特征进行综合分析研究的方法。华北油田在二连盆地地层岩性油藏勘探实践中，在地震属性的提取、分析和解释上取得了成功的应用经验。

（一）地震属性的分类

所用的地震属性越多，地球物理学家在选择合适的地震性时就越难以确定，因此，对数量众多的地震属性进行合理分类，有利于理解和正确使用地震属性。前人在这方面已经做了大量工作。

地震波形的变化与地震波传播的物理机制、岩石物理特征和地层结构等因素密切相关。地震属性反应了地震波形的几何学、运动学、动力学和统计学特征，地震波形特征包含着地下储层的综合地质特征信息。地震属性的分类方法有很多，主要有以下四种：一是在我国学术界较为流行的分类方法，即从运动学与动力学的角度，将地震属性分为振幅、频率、相位、能量、波形和比率等几大类；二是按属性拾取的方法将地震属性分为层位属性和时窗属性两类的分类方法；三是由A.R.Brown于1996年提出“属性必须为基本的地震测量结果，所有可用的层位和地层信息属性不是互相独立的，而是表征和研究有限信息的方式不同，这些基本信息是时间、振幅、频率以及衰减特性”，将地震属性分为时间、振幅、频率和衰减4类的分类方法；四是由Q.Chen等人1997年以运动学与动力学为基础把地震属性分成振幅、频率、相位、能量、波形、衰减、相关、比值等几类。此外他还提出了按地震属性功能的分类方案，即把地震属性分为与亮点和暗点、不整合圈闭和断块隆起、油气方位异常、薄储层、地层不连续性、石灰岩储层和碎屑岩、构造不连续性、岩性尖灭有关的属性。

根据Q.Chen等人提出的基于储层特征的地震属性分类对于我国陆相油气藏储层预测来说并不一定全面，在实际工作中应注意在此基础之上，根据研究区地质情况的不同，增加其他一些有效的属性参数。

（二）地震属性分析基本原理

地下任何地质体及其性质的变化均反映在地震信息的相应变化上，这些变化主要体现在两方面：一类是常规属性，即我们常说的地震多参数的变化；第二类是地震波形，即地震相的变化。

（1）非线性多参数提取及综合分析：三维地震资料中蕴含着丰实的地震信息，这些地震信息是地下构造、地层结构、储层发育程度及物性、含油性等参数的综合反映。分析的难点在于任一地下地质参数与地震参数间并不存在简单的一一对应关系，采用单一地震参数分析的结果往往存在多解性。如何消除这种多解性：一是凭借解释人员对地下地质情况的认识程度，二是通过多参数综合分析，消除单参数分析的多解性。多参数综合预测成功的关键在于提取并优选与地质特性有关的地震属性。

（2）模式识别研究储层地震相：模式识别分析方法着眼于地震反射波形，目的是要确定地下储层的横向岩性变化，它的假设条件是：当沉积相单元发生变化时其地震反射特征（包括振幅、频率、相位、积分能谱、时频能量等）也必定有所变化，也就是我们所常说的地震相变化。地震相是一种比较特殊的地震属性，其类别划分主要利用地震道形状及波形特征对某一时窗内的地震道数据进行逐道对比，细致刻画地震信号的横向变化，运用自组织神经网络方法对地震道进行分类，得到地震波形异常即地震相图。由于地震道分类过程中波形信息包括了相位、频率、振幅等特征，因而更能反映出目的层属性的变化。

（三）地震属性分析的流程

随着地震属性提取能力的增加以及地层岩性油气藏重要性的不断增加，利用地震属性分析技术进行油气藏特征预测得到了广泛应用。地震属性分析的一般流程如下所示：

（1）确定钻井资料和地震资料的时深关系，即所谓的层位标定；

（2）层序界面追踪解释，确定时窗，并进行地震属性提取；

（3）地震属性优选，优选出用于预测的数量最少的属性组合；

（4）地震属性分析，建立地震属性与地质特征之间的统计关系，从而在密集的地震数据指导下对井间油藏特性进行预测。

（四）地震属性的提取

地下地质体及其性质的变化都将引起地震响应发生相应的变化，因此，利用各种地震属性可以获得地下地质体的岩性、物性、储集性能等信息。但由于每一种属性对地下地质信息变化反映的灵敏度不同，因此，必须对提取出的各种地震属性参数进行分析，优选出能够较好反映储层厚度、物性及含油气性的有效参数。

（1）剖面属性的提取：剖面属性提取就是在地震剖面上沿目的层拾取各种地震信息。通常采用三瞬处理、时频分析和波阻抗反演等方法。

（2）层面属性提取：沿着目的层的层面提取各种地震信息，是三维体属性提取的一种特殊方式（时窗长度为0），获得的是各类属性沿层面横向变化的信息。

（3）三维体属性提取：三维体属性提取就是在三维数据体中某一时窗内（时窗长度大于0）提取各种地震信息。常用的方式有两种，一种是以同一时间界面为起点、固定时窗长度的等时扫描；另一种为沿目的层的变时窗拾取方式。等时扫描方式一般用于对地震地质及油气情况认识相对较低的工作区；沿层拾取方式应用于井较多且对与油气有关的多种地震信息有所认识的地区。

（4）地震属性提取的时窗选取：地震属性分析首先要选择合理的时窗。时窗开得过大，包含不必要的信息；开得过小，则会出现截断现象，丢失有效成分。时窗选取应遵循的准则：①当目的层段厚度较大时，如果能够准确追踪顶底界面，则用顶底界面限定时窗，提取层间各种地震信息，如果只能追踪顶界面，则以顶界面限定时窗上限（作为时窗的起点），以目的层时间厚度作为时窗长度，以各道均包含目的层又尽可能少包含非目的层信息为准则；②当目的层为薄层时，因目的层的各种地质信息基本上集中反映在目的层顶界面的地震响应中，因此，时窗的选取应以目的层顶界面限定时窗上限，时窗长度尽可能小。

（五）地震属性优选

地震属性信息反映储层或含油性特征的灵敏度不同，对油气或储层特征敏感的地震属性组合也存在较大差别，一些属性对预测分类还起着干扰作用，由此需要在众多的地震属性中优选那些有用的信息。利用先进的数学方法，从大量的属性中选择有用的信息已成为解决问题的主要途径，但这些数学方法必须以地震模型分析和实践经验为指导。在地震属性优选过程中要求优选后地震属性集整体与研究对象具有某种相关性，能够对样本进行有效分类，要达到地震属性结构的最优化，以尽可能相互独立的变量组成尽可能低维的变量空间，使有用地震信息损失为最小，剔除起干扰作用的属性。

图7-23 巴音都兰凹陷南洼槽阿四段Ⅱ砂组均方根振幅图

地震属性优选的基本程序可以概括以下三步：①根据研究区地质特征，建立地震地质模型，结合模型理论分析与实际经验对地震属性进行初选；②井旁道或连井剖面地震属性计算，并利用交绘图等方法，了解所提取属性的总体异常特征分布规律，对与储层特征或含油气性有明显对应关系的属性进行必要的预处理，形成地震属性集；③运用先进的数学方法，结合实钻资料，进一步分析地震属性与储层特征或含油气性的对应关系，对地震属性集进行优选，达到最优特征组合。

（六）地震属性分析的应用效果

二连盆地，在乌里雅斯太凹陷太参1井区的地震振幅属性的提取，清晰地刻画了具有长源供给水道湖底扇的平面展布形态（图7-22）。针对二连盆地巴音都兰凹陷巴19岩性油气藏含油层段集中、厚度大的特点，应用沿层地震属性提取技术，圈定了砂岩异常体的平面分布范围（图7-23）。

Ⅱ 计算地震作用的方法有哪几种

三种 底部剪力法 振型分解反应谱法 时程分析法

Ⅲ 地震作用的计算方法有哪些

地震的作用与震源的深浅有关和震级有关，震源越浅，破坏力就越大；震级越高，破坏力也越大，震级每增加一级，破坏力就增加30倍，增加两级就是900倍了。

在结构设计中，为了增强结构抗御地震灾害的能力，早在19世纪就有许多学者研究地震作用的理论。以规范形式肯定下来的先后有静力理论和反应谱理论，此外，在一些重要工程中，往往直接通过地震反应时程分析来改进结构的抗震设计。

(3)地震反应分析方法扩展阅读：

由于地球在无休止地自转和公转，其内部物质也在不停地进行分异，所以，围绕在地球表面的地壳，或者说岩石圈也在不断地生成、演变和运动，这便促成了全球性地壳构造运动。

关于地壳构造和海陆变迁，科学家们经历了漫长的观察、描述和分析，先后形成了不同的假说、构想和学说。

板块构造学说又称新全球构造学说，则是形成较晚（上世纪60年代），已为广大地学工作者所接受的一个关于地壳构造运动的学说。

Ⅳ 抗震设计方法有哪些

1 1. 抗震设计方法 1.1结构抗震计算内容 在抗震设防区建造建筑物时，必须考虑地震对结构的影响，并对其进行抗震设计。 抗震设计中，当结构形式、布置等初步确定后，一般应进行抗震计算，结构抗震计算包括以下三方面内容。 (1) 结构所受到的地震作用及其作用效应（包括弯矩、剪力、轴力和位移）的计算。 (2) 将地震作用效应与其他荷载作用如结构的自重、楼屋面的可变荷载、风荷载等效应进行 组合，确定结构构件的最不利内力。 (3) 进行结构或构件截面抗震能力计算及抗震极限状态设计复核，使结构或构件满足抗震承 载力与变形能力等要求。 1.2 地震的作用、作用效应特点及分析方法 当地震时地面反复晃动使地面产生加速度运动并强迫建筑物产生相应的加速度，这时，相当于有一个与加速度相反的惯性力即地震作用。地震作用于结构自重或活荷载等静态作用不同，它是一种动态作用，与结构所在地区场地的地震动特性和结构动力特性有关。 地震作用在空间和时间上的随机性很大，每次地震发生的时间较短，因此地震作用是一个随机过程。根据超越概率的大小，可分为多遇地震作用和罕遇地震作用等，多遇地震作用为可变作用，其抗震设计属于短暂设计状况，罕遇地震为偶然作用，其抗震设计状态属于偶然状况。 地震作用效应是指由地震动引起结构每一个瞬时内力或应力、瞬时应变或位移、瞬时运动加速度、速度等。由于地震作用效应是一种随时间快速变化的动力作用，故又称地震反应。与地震作用类似，地震反应也是一个随机过程。 静态作用往往比较直观，一般可按有关规定较方便地计算得到，静态作用的效应可按有关静力学方法计算，静力解只有一个。而地震作用及其效应的分析属结构动力学范畴，需确定运动微分方程并求解，其中地震激励输入时通过结构物的底部地基基础向上部结构传递，地震动输入是一个动力过程，所得地震反应是一时间历程。 地震作用及其效应的分析方法有动力分析法和反应谱法两类。动力分析法需以结构和地震动输入为基础，建立动力模型和运动微分方程，用动力学理论计算地震动过程中结构反应的时间历程，又称时程分析法。 反应谱法是以线弹性理论为基础，根据结构的动力特性并利用地震反应谱曲线计算振型地震作用，再按静力方法求振型内力和变形。反应谱法按分析所采用的振型多少又分为振型分解反应谱法和底部剪力法。其中振型分解反应谱法考虑的振型较多，计算精度较高，适用于大多结构，底部剪力法仅考虑一个基本振型或前两个振型，适用于较低的简单结构。 1.3 结构地震反应分析方法 在实际的建筑结构抗震设计中，少数结构可简化为单自由度体系外，大量的建筑结构都应简化为多自由度体系。在单向水平地震作用下，结构地震反应分析方法有振型分解反应谱法、底部剪力法、动力时程分析方法以及非线性静力分析等方法。 1.3.1 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法基本概念是：假定结构为多自由度弹性体系，利用振型分解和振型的正交性原理，将n个自由度弹性体系分为n
2 每个振型下等效单自由度弹性体系的效应，再按一定的法则将每个振型的作用效应组合成总的地震效应进行截面抗震验算。 (1) 多自由度弹性体系的运动方程 多自由度弹性体系在水平地震作用下的变形如图1.3.1所示。有运动方程： 1 1 [()()]()()0nn iigikkikkkkmxtx tCxtKxt （1.3.1） 对于一个n质点的弹性体系，可以写出n个类似于式（1.3.1）的方程，将组成一个由n个方程组成的微分方程组，其矩阵形式为： []{()}[]{()}[]{()}[]{}()gMxtCxtKxtMIx t (1.3.2) 式中 [M]——体系质量矩阵; [K]——体系刚度矩阵; [C]——阻尼矩阵，一般采用瑞雷阻尼 2）振型的正交性 多自由度弹性体系自由振动时，各振型对应的频率各不相同，任意两个不同的振型之间存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大简化多自由度弹性体系运动微分方程组的求解。包括三类正交性： 质量矩阵的正交性：{}[]{}0TjiXMX()ji 刚度矩阵的正交性：{}[]{}0TjiXKX()ji 阻尼矩阵的正交性：{}[]{}0 TjiXCX()ji 3）振型分解 运用振型正交性，对式1.3.2进行化简展开后可得到n个独立的二阶微分方程，对于第j振型，可写为： {}[]{}(){}[]{}(){}[]{}(){}[]{}{}() TTT （1.3.3） 引入广义质量、广义刚度和广义阻尼的概念后，式1.3.3可视为单自由度体系运动微分方程进行计算 4）多自由度弹性体系的地震作用效应组合 由于各振型作用效应的最大值并不出现在同一时刻，因此如果直接由各振型最大反应叠加估计体系最大反应，其结果显然偏大，这会过于保守。通过随机振动理论分析，得出采用平方和开方的方法（SRSS）法估计平面结构体系最大反应可获得较好的结果，即：
21 k j jSS  
(1.3.4)

3 1.3.2 底部剪力法 用振型分解反应谱法计算多自由度结构体系的地震反应时，需要计算体系的前几阶振型和自振频率，对于建筑物层数较多时，用手算就比较繁琐。理论分析研究表明：当建筑物高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿刚度分布比较均匀、结构振动以第一振型为主且第一振型接近直线（见图1.3.2）时，该类结构的地震反应可采用底部剪力法。 1） 底部剪力法的计算 1EKFGq （1.3.5） 式中 1——对应于结构基本自珍周期的水平地震影响系数 G——结构的总重力总荷载代表值 q——为高振型影响系数，经过大量计算结果统计分析表明， 当结构体系各质点质量和层高大致相同时，
有：3(1) 2(21) nqn  对于单自由度体系。q=1；对于多自由度体系，取0.75~0.9，《抗震规范》取0.85. 2） 水平地震作用分布图1.3.2简化的第一振型 根据底部剪力法的适用条件，结构第一振型为主且接近直线，即任意质点的第一振型位移与其所处高度成正比。则可推得各质点水平地震作用：
1 ii iEKn k k kGHFFGH   （1.3.6） 1.3.3 动力时程分析方法 动力时程分析方法是将结构作为弹性或弹塑性振动系统，建立振动系统的运动微分方程，直接输入地面加速度时程，对运动微分方程直接积分，从而获得振动体系各质点的加速度、速度、位移和结构内力的时程曲线。时程分析方法是完全动力方法，可以得出地震时程范围内结构体系各点的反应时间历程，信息量大，精度高；但该法计算工作量大，且根据确定的地震动时程得出结构体系的确定反应时程，一次时程分析难以考虑不同地震时程记录的随机性。 时程分析方法分为振型分解法和逐步积分方法两种。振型分解法利用了结构体系振型的正交性，但仅适用于结构弹性地震反应分析；而逐步积分方法既适用于结构弹性地震反应分析，也适用于结构非弹性地震反应分析。 结构时程分析时，需要解决结构力学模型的确定、结构或构件的滞回模型、输入地震波的选择和数值求解方法的确定。 1） 结构的力学模型 结构动力时程分析模型可以分为材料层次的实体分析模型和构件层次的简化分析模型。材料层次的实体分析模型以结构中各材料的应力-应变关系曲线为基础，而构件层次的简化分析模型以构件的力-变形关系曲线为基础。

Ⅳ 工程中确定地震作用的主要方法有哪些

计算地震作用的常用方法有：底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。