物探地震勘探NEW

1、第一章 地震勘探實質(zhì)：以地殼中不同巖、礦石之間彈性差異為基 礎，通過觀測和研究地震波在地下的傳播 特性，探查地質(zhì)構造和礦產(chǎn)資源。1地震勘探的應用范圍適用性：主要應用于石油勘探、煤田勘探。在地下水普查、土木工程、水壩、公路、鐵路、橋梁和港口建設中也有重要應用。由于不能很好確定巖層不規(guī)則界面，所以很少用于直接勘探金屬礦?；驹恚豪玫卣鸩ㄙY料推斷巖層性質(zhì)。根據(jù)所測量 的旅行時、振幅和頻率的變化，推斷巖性、 地層和構造信息。2主要優(yōu)點：與其它地球物理方法比，地震勘探精 度高、分辨能力強、穿透深度大。石油普查：沒有地震勘探資料的情況下確定勘探 鉆孔的位置極其少見。幾乎所有的石油 公司都是根據(jù)地震解釋

2、來選定勘探石油 井位。煤田勘查: 煤田勘探的每個階段,特別是采區(qū)勘探, 控制斷層和褶曲,落差大于10m斷層都能 查明。3基本測量方法：與天然地震學相似。但震源可以控制和 移動，而且震源與紀錄點之間的距離較小。地震 勘探工作是由連續(xù)排列組成的，這些排列通過地 震檢波器沿剖面對地球內(nèi)部相繼的各個部分的響 應取樣。炸藥和其他震源產(chǎn)生地震波，地震檢波 器組合檢測地球合成振動，地震數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處 理提取有用信息，根據(jù)所獲有用信息進行地質(zhì)解 釋和推斷。4與地震勘探有關的各種地震波1入射波，2反射波，3直達波，4折射波5透射波，6滑行波5地震勘探野外工作方法示意圖6地震勘探原理示意圖7特點：高精確度、高分辨

3、率、大穿透深度。條件：具有規(guī)則的巖層分界面。方法：激發(fā)地震波測量震波從震源到檢波器時間 由旅行時、速度重建地震波路徑構造分析、地 層分析、巖性分析。折射波法：波的主要沿兩個巖層的分界面?zhèn)鞑?，傳播路?近似水平。反射波法：波先向下傳播，后反射回地表，傳播路徑基本 是垂直的。8地震勘探的兩個基本方法：反射波法、折射波法反射波法：基于研究從兩個地質(zhì)層分界面反射的彈性波。測量從一個震源到達若干觀測點的反射波旅行時間，求出波在介質(zhì)中的傳播速度并確定 發(fā)生反射的界面位置和形狀。折射波法：要在離震源較遠處觀測，地震波路徑的主要 部分是沿著兩個巖層分界面方向傳播，因而 是近似水平的。許多情況下，折射波法可以

4、用來判別地層巖性。 9地震勘探生產(chǎn)階段的三個環(huán)節(jié)：1野外工作階段：在可能的含油氣(或含煤)區(qū)布 置測線，人工激發(fā)地震波，并 在野外利用地震儀記錄地震波 傳播情況。 成果：得到記錄地面振動情況 的模擬或數(shù)字的原 始資料。102室內(nèi)資料處理階段：根據(jù)地震波傳播理論，利 用計算機對野外原始資料進行加工處 理，并計算地震波在地層內(nèi)傳播的速 度。成果：得到“地震（時間或深度)剖面圖”和地震波 速度、頻率、相位等信息。3地震資料的解釋階段：根據(jù)數(shù)據(jù)處理結果，結合其他 綜合資料，對地震構造、地震地層、巖 性地震等做出解釋，提出鉆探井位。11 地震勘探的歷史及現(xiàn)狀歷史：作為一種主要的地球物理勘察方法，地震勘探

5、產(chǎn)生于上世紀20年代初，1927年反射波法得到工業(yè)上的應用。 檢波方式：1933年開始應用組合檢波，二戰(zhàn)之后發(fā)展到24道檢波紀錄，1981年發(fā)展到96道，目前向更多道（1024）儀器發(fā)展。 記錄方式：19271952年光點記錄，資料人工處理；19531963年模擬磁帶記錄，資料半自動化處理； 1964現(xiàn)在數(shù)字磁帶記錄，資料自動化處理。12現(xiàn)狀：由于城市化和社會發(fā)展對能源的需求，地球物理勘查將持續(xù)，地震勘探技術仍以數(shù)字化為主要標志迅猛發(fā)展。 儀器：正在向遙控遙測、高采樣率、超多道發(fā)展。13 野外技術：以發(fā)展三維地震勘探、垂直地震剖面、橫波勘探等將是今后一段時間內(nèi)的主要發(fā)展方向。 三維地震勘探的問

6、題 ：石油地震勘探通常采用二維剖面測量，因局限于一條條測線觀察地下構造，所以在沿剖面進行得偏移歸位處理中，難以把側面波干涉同相軸分開。 地下構造是三維實體，如果能從三維的角度觀察它，一定比二維角度看問題更符合實際情況。三維地震勘探實際就是立體地、全貌地觀察地下地質(zhì)構造和地層，但由于三維地震勘探成本較高，因而使用并不太多。14三維地震勘探15三維地震數(shù)據(jù)體16三維地震切片立體顯示17地震對比顯示18 垂直地震剖面技術（VSP）： 是在深井中安置檢波器，觀測地面或井中激發(fā)的地震波場。不同深度檢波器依次接收到地震波，得到(z,T)剖面圖，叫做垂直地震剖面，它不同于常規(guī)地震勘探得到的是(x,T)剖面圖

7、。 VSP記錄的是在地球內(nèi)部實際傳播的波場，因而能可靠地確定子波形狀、振幅隨距離的衰減和波速，標定反射波的地質(zhì)意義，用于時深轉換，獲取鉆頭前的信息和提高井旁橫向速度結構的成像精度，提高垂向分辨率。目前，VSP主要用于地震地層層位的確定以及研究鉆井附近地層巖性和含油、氣、水的情況。19 5個檢波點的VSP記錄示意圖20 橫波勘探技術：地震勘探中，震源產(chǎn)生的地震波既有縱波也有橫波。但自從地震勘探作為地球物理勘查主要手段以來，都是利用縱波工作，橫波則是一直作為干擾波需要回避的。 近幾年，從理論和實踐均發(fā)現(xiàn)橫波在研究小幅度構造、巖性不均勻、巖性殲滅、小斷層及含油氣地段等方面收到很好的地質(zhì)效果。通常，橫

8、波是指SH波，其野外裝備如圖。21綜合測井技術：測井已發(fā)展為以巖石學、核物理學及聲學為基礎的比較完整的測井方法和技術系列。 近年來聲波測井的發(fā)展尤為迅速，聲波測井可以測定井壁巖層的巖性、巖層孔隙率、滲透率和含沙指數(shù)、動態(tài)彈性模量、破裂壓力梯度、巖石裂縫指數(shù)等參數(shù)。 全波列測井和橫波測井近年也有很大發(fā)展。觀測設備是長源距聲波全波列測井儀，3個到12個接收器的陣列數(shù)學聲波測井儀，環(huán)形聲波測井儀，以及在井下電視基礎上發(fā)展起來的三維掃描測井儀，非對稱多極子橫波激勵器等。智能化的聲波測井處理解釋系統(tǒng)主要由國外測井公司為我國提供服務，采集數(shù)字化全波信息。22資料處理：主要在波動方程偏移歸位和地震轉換方面，

9、以及地下成像和提取巖石參數(shù)等。 偏移、層析反演：70年代前地震勘探數(shù)字處理的重心是疊加和濾波，70年代后轉到波動方程偏移的研究，差分偏移、積分求和偏移和波數(shù)頻率域偏移。80年代研究逆時偏移、有限元偏移、三維偏移、疊前偏移等，發(fā)展了矢量波動方程偏移技術、彈性波克?；舴蚍e分偏移和彈性波有限元偏移。與此同時的熱門是層析技術。 偏移成像需要預先知道速度分布，用偏移的方法確定界面的幾何結構成像。層析成像則通過求得速度分布，用反演的方法得到物性結構成像。層析成像技術與波動方程反演理論的結合是目前的主流。23 地震地層學、定量巖性反演和盆地定量動態(tài)模擬： 地震地層學是地震學和地質(zhì)學的結合，經(jīng)過處理后的反射地

10、震剖面結合生物地層資料，將地震相轉化為沉積相，借助于沉積環(huán)境分析確定盆地沉積歷史。使用地震剖面上的振幅、頻率、相位、速度等信息計算有利的資源儲集層埋深、厚度等，提高鉆孔成功率。80年代以來，我國開始地震地層學的研究和資料解釋，但地質(zhì)解釋效果有待改進，特別是從地震相到沉積相、從地震系列到沉積系列的轉換理論和技術以及層序地層學的研究更需加強。為了使地震地層學結果更加完美，兩個方向的研究工作正在深入進行：一是定量巖性反演，一是盆地定量動態(tài)模擬。24 第一節(jié) 地震勘探基礎知識一、巖石的彈性 1 彈性介質(zhì)彈性與塑性：物體在外力作用下產(chǎn)生形變，外力取消后，物體能迅速恢復到受力前的形態(tài)和大小，這種性質(zhì)稱為彈

11、性。反之，若外力取消后，物體仍保持形變后的某種形態(tài)，不能恢復原狀，這種性質(zhì)稱為塑性。25各向同性和各向異性：彈性性質(zhì)與空間方向無關 的稱為各向同性介質(zhì)， 反之稱為各向異性介質(zhì)。均勻介質(zhì)和連續(xù)介質(zhì)：速度值與空間坐標無關的 稱為均勻介質(zhì)，反之為 非均勻介質(zhì)。波的速度值 是空間坐標的連續(xù)函數(shù)的 介質(zhì)稱為連續(xù)介質(zhì)。262 應力、應變與彈性參數(shù)應力與應變：單位長度所產(chǎn)生的形變稱為應變。 單位橫截面所產(chǎn)生的內(nèi)聚力稱為應 力單位面積上的作用力。楊氏模量和泊松比：應力與應變的比值稱為楊氏 模量E（拉伸模量）。介質(zhì) 的橫向應變與縱向應變的比 值稱為泊松比。27 楊氏模量E和泊松比是一對表示介質(zhì)彈性性質(zhì)的參數(shù)：

12、負號表示橫向與縱向應變方向相反。28體變模量和切變模量 ：任何復雜的形變均可 分為體積形變和形狀形變兩種簡單的形變類 型。這兩種簡單形變的應力與應變的比值 分別稱為體變模量（壓縮模量：壓力與體 積變化之比）和切變模量（剛性模量：切 應力與切應變之比）。29 切變模量（ 剛性模量） 的表達式說明： 越大，切應變越小。 對于液體， =0，即液體不產(chǎn)生切變，只有 體積變化。30拉梅系數(shù)：由胡克定律，應力與應變之間存在線 性關系，由線性方程組表示，出現(xiàn)36 個彈性系數(shù)。對于各向同性均勻介 質(zhì)，這些系數(shù)大都對應相等，可歸結 為應力與應變方向一致和垂直的兩個 系數(shù)和（切變模量）， 即為拉 梅系數(shù)。31 拉

13、梅系數(shù)是為了簡化數(shù)學運算引入的參數(shù)，它與楊氏模量E、泊松比、體變模量、切變模量 組成決定各向同性均勻介質(zhì)彈性性質(zhì)的五個重要參數(shù)。這些參數(shù)表示介質(zhì)抗形變的能力，其數(shù)值越大，表示該介質(zhì)越難以產(chǎn)生形變。只要知道其中兩個就可求出其余三個：32二、地震波形成與描述 地震波傳播的動態(tài)特征可以通過運動學和動力學兩個方面反映。 動力學研究地震波傳播中振幅、頻率、相位的變化規(guī)律，了解地震波對地下地質(zhì)體巖性結構的響應。 運動學研究地震波傳播的時間與空間的關系，了解地震波對地下地質(zhì)體的構造響應。 331 振動與地震波振動：質(zhì)點圍繞平衡位置發(fā)生的往返運動。簡諧振動：在與位移量成正 比、與位移方向 相反的力作用 下的振

14、動。諧 振動曲線是正弦 或余弦曲線。34振幅A：質(zhì)點離開平衡位置的最大位移。周期T：完成一次振動所需時間。沿時間軸從一個 最高點到相鄰最高點的時間間隔。頻率f或角頻率：一秒鐘內(nèi)完成的振動次數(shù)。初始相位0：振動初始時刻位移值的角變量。35 彈性波：是振動形式在介質(zhì)中的傳播，是能量的 傳播形式。波前和波后：在某一時刻，波即將傳到和剛剛停 止振動的兩個介質(zhì)曲面，稱為波前面和 波后面（波尾）。波前面和波后面是隨時間不斷推進的。36波面：波傳播過程中，波前將不斷推進掃過介質(zhì)內(nèi)部， 介質(zhì)中每一個這樣的曲面就是一個波面。波面上 各點是同時開始振動的，所以波面又叫等時面。37 2 地震波的描述振動圖和波剖面：

15、某點振幅隨時間的變化曲線稱為振動圖；某時刻各點振幅的變化稱為波剖面。38 波長和速度V：一個周期T內(nèi)，波傳播的距離；或兩 個波峰之間的距離，稱為波長。波每秒傳播的 距離，稱為速度。地震波的形成：在激發(fā)脈沖的擠壓下，質(zhì)點產(chǎn)生圍繞其 平衡位置的震動，形成初始地震子波，在介質(zhì)中 沿射線方向四面八方傳播，形成地震波。39 3 地震子波的描述地震子波：由震源激發(fā)、經(jīng)地下傳播并被接收的 一個短脈沖振動，稱為該振動的地震 子波。地震子波基本屬性之一非周期性：地震子波 的一個基本屬性是振動的非周期性。40任何一個非周期性振動可以有許多不同頻、不同振幅、不同起始相位的諧振動合成。41 地震子波基本屬性之二：地震

16、子波具有確定的起始時 間和有限的能量。因此，振動經(jīng)過很短的一 段時間即衰減。 地震子波的延續(xù)時間長度：地震子波衰減時間長短稱 為地震子波的延續(xù)時間長度。它決定了地震 勘探的分辨率。424 地震波的頻譜和振幅振幅譜A(f)和相位譜(f)：地震波隨傳播距離的增加和深 度的加大，波的頻率會發(fā)生變化，高頻成 分逐漸被吸收，使視周期變大，延續(xù)時間 增長。研究振幅和相位隨頻率的變化規(guī) 律，叫頻譜分析，前者稱為振幅譜，后者 稱為相位譜。43復雜周期振動的頻譜：一個復雜的周期振動是由許多不同 頻率的簡諧振動合成的，可以利用傅立葉級數(shù)展開為許多 簡諧振動，其數(shù)學表示為 式中各項為不同振幅、不同頻率、不同相位的簡

17、諧振動。如果把各個分震動的振幅A和圓頻率的關系表示在A為縱坐標，為橫坐標的坐標平面內(nèi)，所得圖像就為振幅譜。44非周期振動的振幅譜45地震波的頻譜：地震波是非周期的脈沖振動，其振幅譜主要 用主頻和頻寬兩個參數(shù)來描述。主頻是振幅譜的峰值頻率， 即頻譜曲線極大值所對應頻率。頻寬是振幅譜的峰值的 0.707倍對應的兩個頻率值之間的頻率范圍。一般，反射波 的能量主要分布在3070Hz頻帶內(nèi)。且，淺層反射波的頻率 較高，中、深層反射波的頻率較低。46地震波振幅的影響因素： 激發(fā)條件的影響：包括激發(fā)方式、激發(fā)強度等 接受條件的影響：包括檢波器、放大器的頻率改造等 波傳播機制的影響：包括波前擴散、地層吸收、反

18、射與透射損 失等。波前擴散（球面擴散）：隨傳播距離的增大，波前球面擴展，但總能量不變，而使單位面積上的能量減少。47 5 地震波的類型地震波的類型：分為兩類。一類是體波，它在整 個彈性體內(nèi)傳播，又分為縱波 （P 波）和橫波（S波）。另一類 是面波，它只存在于巖層分界面 附近，并沿介質(zhì)的自由面或界面 傳播,包括瑞利面波（R波）和勒 夫面波（L波）。48體 波縱波（P波）：彈性介質(zhì)在正應力作用下發(fā)生體應 變產(chǎn)生的波動稱為縱波。49體 波橫波（S波）：彈性介質(zhì)在切應力作用下發(fā)生切應 變產(chǎn)生的波動稱為橫波。橫波質(zhì) 點振動方向與波傳播方向垂直，又 可分為SH波和SV波。50面 波瑞利波：在自由表面上產(chǎn)生

19、的沿自由表面?zhèn)鞑サ?面波。地震勘探中的面波指瑞利波。勒夫波：分布在低速層與高速層分界面上，與SH 波類似，又稱橫面波。516 地震波的傳播特點：對于P波，波動方程為：對于S波，波動方程為：P波、S波速度為：52縱、橫波速度比：如果已知P波、 S波速度，則： 可以通過此式，研究地下介質(zhì)泊松比，作地震巖性分析和預測油藏。537 地震波的能量與吸收： 波的能量E：地震波的傳播實際是能量的傳播。頻率為f、振幅為A的波，在體積為W、密度為的介質(zhì)中傳播時，其能量可表示為： 上式說明：波的能量E與振幅A的平方、頻率f的平方以及介質(zhì)的密度成正比。 54能量密度：包含在介質(zhì)中，單位體積內(nèi)的能量稱為能 量密度。

20、上式說明：波的能量密度也正比于振幅A的平方。波的強度I：波前面上,單位時間t、單位面積S的能量 式中V為速度。因此，波的強度I正比于振幅A的平方。55地震波的吸收：實際介質(zhì)中，對地震波的能量具有不同 程度的吸收作用。品質(zhì)因素Q：地震波的吸收可以用品質(zhì)因素描述。 Q定義：在一個周期（或一個波長距離） 內(nèi)，振動損耗能量E與總能量E之比的 倒數(shù) Q值越大，能量損耗越小，介質(zhì)越接近完全彈性56吸收系數(shù)：波在粘滯介質(zhì)中傳播時，它的振幅被吸收衰減，衰減的快慢有吸收系數(shù)確定 式中為波長。578 地震波運動學 運動學研究地震波傳播過程中波前的空間位置與傳播時間之間的幾何關系，從而確定地下地質(zhì)體的地質(zhì)構造。 通

21、?？梢酝ㄟ^幾何作圖反映物理過程，簡單直觀反映波傳播中，不同時刻的路徑和空間幾何位置，因此也被稱為幾何地震學。58 地震波的運動學研究可以用波前面來描述，也可以用射線來描述。對于波前而言利用惠更斯原理確定，對于射線而言利用費馬原理確定。59地震波的傳播原理： 地震波的運動學研究可以用波前面來描述，也可以用射線來描述。對于波前而言利用惠更斯原理確定，對于射線而言利用費馬原理確定。惠更斯原理：又稱波前原理。任何時刻，波前面上每一點 都可以看作一個新的點震源，產(chǎn)生子波 前，新的波前位置是該時刻各子波波前的 包絡。60費馬原理：又稱射線原理、時間最小原理。在均 勻介質(zhì)中，波的傳播速度各處一樣， 其 旅行

22、時間正比于射線路徑的長短， 波從一點到另一點，最短的傳播路徑 是直線，波沿射線傳播的時間比其它任 何路徑傳播的時間都少。 根據(jù)費馬原理可以求得地震波的射線方程幾何地震學的基本方程61（2）射線方程：地震波在傳播過程中所經(jīng)過的空 間與時間的關系 式中：V是波傳播速度。 在各向同性均勻介質(zhì)中，波的傳播速度是常數(shù)，此方程的解為球面方程，波前是一系列以震源為中心點的球面： 62（3）時間場： 波前傳播時間t是觀測點坐標x、y、z的函數(shù)。當震源 固定時，地震波傳播的范圍內(nèi)介質(zhì)中每一點M(x,y,z)處 都可以確定波前到達的時間。 若已知空間任一點坐標，就可以確定波到達此點的時 間，也就確定了波至時間的空

23、間分布。這種波至時間 的空間分布就定義為時間場。時間場是標量場，其等 值面成為等時面。63（4）等時面： 等時面上任意點地震波到達的時間相 等。1)均勻介質(zhì)中的等時面是同心球面 2)等時面族同射線族的正交關系 3)時間場的梯度方向64（5）視速度v*和視速度定理：沿射線方向s傳播的波稱 為射線速度，是波的真速度V。而位于測線上的觀測者看 來，似乎波前沿著測線x，以速度V*傳播，是波的視速度。 是波射線與地面法線之 間的夾角，即入射角。65三 、地震波的反射、透射和折射入射波、反射波、透射波和界面法線的關系 661、反射波的形成反射定律：反射角等于入射角，反射線、入射線位于反射界面 法線的兩側，

24、反射線、入射線和法線位于同一個平 面內(nèi)。波阻抗Z：密度和波速的乘積射角稱為波阻抗。上、下兩層介質(zhì) 的波阻抗差別越大，反射波越強。反射系數(shù)R：反射波振幅和入射波振幅之比稱為反射系數(shù)。67反射波形成條件：地下巖層存在波阻抗分界面，即反射系數(shù)R的取值范圍及其極性： R有正負值，當R0，ZnZn-1，反射波和入射波相位相同，都為正極性，地震記錄初至波上跳；當R0，ZnV2，則，透射波射線靠近法線偏折，當V1V2，則V1的水平速度界面，由斯奈爾定律可知，當入 射角大于某臨界角i時，可使透射角等于900，此時透 射波以V2速度沿界面滑行。根據(jù)斯奈爾定律，可求得 臨界角i為折射波的形成與傳播72折射波的波前

25、、射線和盲區(qū)：折射波的波前是界面上各 點源向上覆介質(zhì)中發(fā)出的半圓形子波的包線。折射波的 射線是垂直于波前的一簇平行直線，并與界面法線的夾 角為臨界角。從震源到觀測到折射波的始點之間，不存 在折射波，稱為折射波的盲區(qū)。盲區(qū)半徑XM為 一般情況下，折射波只有在炮檢距大于兩倍折射界面深度時才能觀測到，即折射波形成條件：下伏介質(zhì)波速必須大于上覆各層介質(zhì)波速73四、地震勘探的地質(zhì)基礎1、地震波在巖層中的傳播速度 地震波的速度是地震勘探中最重要的參數(shù)，也是地震波運動學特點之一。地震勘探研究地下地質(zhì)構造形態(tài)的基本公式是： H是界面的深度，V是地震波傳播速度，t是地震波從地面垂直向下到界面又返回地面的雙程旅行

26、時間。74地震波傳播中的影響因素 理論研究和大量實際資料證明，地震波在巖層中傳播速度與巖石地質(zhì)年代、巖性、埋藏深度、密度、孔隙度、壓力、溫度等因素有關。或與巖石的彈性性質(zhì)有關。由于目前地震勘主要利用體波，在談到波速問題時，除非特別說明，一般都是指縱波速度。75與巖石彈性常數(shù)的關系： 由波動方程得到縱波速度 泊松比的值變化不大，在大多數(shù)情況下約等于0.25。一般，隨巖石密度增加，楊氏模量E以更高級次增加， 所以當巖石密度增大時，地震波的速度不是減小，而是增大。76與巖性的關系： 由于波的傳播速度與巖石的彈性性質(zhì)有關，不同巖石由于彈性性質(zhì)不同，波速也不一樣。一般，變質(zhì)巖和火成巖的波速大于沉積巖的波

27、速。沉積巖中，灰?guī)r波速大于頁巖，頁巖波速又大于砂巖。巖石波速（m/s）沉積巖15006000花崗巖45006500玄武巖45008000變質(zhì)巖35006500巖石波速（m/s）粘土12002500泥質(zhì)頁巖27004100致密砂巖20004000石灰?guī)r2500600077與密度的關系： 實際的速度密度關系可以通過對巖石樣品的測定，在數(shù)據(jù)分析的基礎上總結出經(jīng)驗公式。通常，速度密度的經(jīng)驗關系可表示成為一種近似線性的關系： 經(jīng)驗公式給參數(shù)換算提供了方便，如果已知波速，可以直接由經(jīng)驗公式得到密度參數(shù)。78不同巖石密度與速度關系曲線79與孔隙度的關系： 一切固體巖石的結構基本有兩部分組成。其一是巖石骨架，

28、其二是孔隙。地震波在這種結構中的傳播，實際上相當于在骨架和孔隙兩種介質(zhì)中傳播。波在雙向介質(zhì)中傳播的速度與孔隙度成反比。1956年Wylie提出了一個簡便計算速度和孔隙度關系的平均時間方程： Vm:巖石骨架速度，Vl:巖石孔隙介質(zhì)速度，:巖石孔隙度80 平均時間方程說明：波在巖石中的傳播時間，是巖石骨架中和充填介質(zhì)中波傳播所用時間的總和。 該方程只適用于巖層孔隙中只有油、氣或水一種流體，并且流體壓力與巖石壓力相等的情況。 由該式可以計算波傳播的速度與孔隙度理論曲線。81 依據(jù)平均時間方程思想，還可以推導出計算速度與砂泥巖百分含量的公式。如果在某一地層中沉積了一套砂泥巖層，則： 式中， V波在砂泥

29、巖中傳播速度，Vs波在砂巖中傳播速度， Vn波在泥巖中傳播速度， Ps為砂泥巖中砂的百分含量， Pn為砂泥巖中泥的百分含量。82 孔隙度的變化意味著巖石密度的改變?？紫抖仍龃螅瑤r石密度變小。統(tǒng)計表明，孔隙度與巖石密度有如下線性經(jīng)驗關系：m:巖石骨架密度， L :巖石孔隙介質(zhì)密度，:巖石孔隙度83與巖層埋藏深度的關系： 在巖石性質(zhì)和地質(zhì)年代等相同的條件下，地震波的速度隨巖石埋藏深度的增加而增大。因為，巖石埋藏越深，年代越久，承受上覆地層壓力時間越長，強度越大。 但當巖石的埋藏深度增加到一定數(shù)值后，速度隨深度的增加就不明顯了，速度隨深度增大的垂直梯度淺部大于深部。842、地震地質(zhì)條件A.淺層地震波

30、地質(zhì)條件B 中層地震波地質(zhì)條件C深層地震波地質(zhì)條件85第二節(jié) 反射波法地震勘探一、反射地震波時距曲線： 在地面激發(fā)地震波后，根據(jù)地下介質(zhì)的結構和波的類型，地震波將具有不同的傳播特點。在地震勘探中主要采用“時距曲線”來定量說明不同類型的波在各種介質(zhì)結構情況下傳播特點。 時距曲線的幾何形態(tài)包含著地下地質(zhì)構造的信息，分析并掌握各種類型地震波時距曲線的特點，是地震勘探基礎理論的主要組成部分。861、反射波理論時距曲線（A）水平兩層介質(zhì) 反射波時距曲線可化為標準雙曲線方程87t0時間：時距曲線在t軸上的截距，在地震勘探中 也叫t0時間 t0表示波沿界面法線傳播的雙旅程時間。借助t0時間,水平兩層介質(zhì)反射

31、波時距曲線也可以寫成：88正常時差tn：任一接收點反射波傳播時間與它的 t0時間之差，稱為正常時差 如果從各接收點的時間中減去相應的正常時差tn，則各點都變成了t0時間 這種方法在地震資料數(shù)據(jù)處理中稱為正常時差校正。89(B) 傾斜界面反射波 時距曲線90傾斜界面上傾方向與X軸反向時的反射波時距曲線 此時OM=Xm=-2hsin一般地： 界面上傾方向與X軸正方向相同時，上式根號中第三項取“”號；反之取“+”號。91（C）多層水平介質(zhì)反射波均方根速度時距曲線： 平均速度時距曲線： 92ab93ab942、各種速度概念(1) 層速度與平均速度層速度定義：按照地層巖石物性將地下介質(zhì)分成若干個 厚度在

32、幾十米以上的地震層，并認為地下 介質(zhì)由若干個平行的地震層所組成，此時， 將每一個地震層看作為一種均勻介質(zhì)，取 其中各分層真速度的平均就是層速度。95平均速度定義：一組水平層狀介質(zhì)中，某層以上介質(zhì)的平均速度就是地震波垂直穿過該層以上各層的總厚度與總 的傳播時間之比。 對于n層水平層狀介質(zhì)，如果每層厚度和速度分別為hi，Vi，則平均速度Vav為：96(2) 均方根速度定義：在水平層狀介質(zhì)中，取各層層速度對垂直傳播時間的均方根值就是均方根速度。 均方根速度相當于用一個速度為Vn的均勻介質(zhì)代替第n層以上全部上覆地層的等效處理。97(3) 迪克斯公式由均方根速度計算層速度 迪克斯公式是地震勘探中求取層速

33、度的常用的公式。由均方根定義可知：式中：98所以：代入前式，得到迪克斯公式 利用此式不但可由均方根速度求層速度Vn，也可以求平均速度。99迪克斯公式求取平均速度： 對于第n層底界面以上介質(zhì)的平均速度，有：代入迪克斯公式得：100(4) 射線速度定義：在水平層狀介質(zhì)中，波沿某一條射線傳播時，它傳播的總路經(jīng)與總時間之比，就是射線速度。 射線參數(shù)psinin/Vn 這是沿一條射線取平均算出的速度。射線速度不僅考慮了射線彎折效應，也考慮了橫向不均勻影響，但實際很難計算，故只有理論意義。101(5) 各速度之間的關系a、在水平層狀介質(zhì)情況下，炮檢距為零時的射線速度即為平均速度。b、炮檢距為無窮大時的射線

34、速度等于水平層狀介質(zhì)中最高速度層的速度。c、均方根速度是構成 等效均勻?qū)拥淖罴?射線速度。d、均方根總是大于 平均速度。102二、反射地震波法野外工作1、地震波的激發(fā)和接收方法特點：(1)激發(fā)地震波，(2)測量地震波從震源到達檢波器所 需時間，(3)利用波到達檢波器的旅行時和速度重建 地震波路徑。觀測系統(tǒng)：表示激發(fā)點與接收點之間相互位置，以及排列和排列 之間的相互位置關系。排列長短L取決于接收道數(shù)n及 道間距離x。103地震波的激發(fā): 1）對激發(fā)的要求：（1） 具有足夠的能量 （2）盡量加大有效波能量 2）震源 （1）炸藥震源： 普通炸藥震源：激發(fā)方式：井中、水中、空中、坑中。激發(fā)條件：巖性、

35、激發(fā)深度、炸藥量。 爆炸索：使用簡單、脈沖尖銳。104 (2) 非炸藥震源錘擊震源：重錘、墊板、錘擊開關。地震震源槍：類似獵槍的裝置。電火花震源：通過水中電極高壓放電 激發(fā)地震波?？煽卣鹪矗赫駝宇l率范圍和振動持續(xù) 時間可以調(diào)節(jié)控制的震源。 105地震波的接收:1）地震儀：將檢波器輸出的電信號放大、顯示、記錄下來的專門儀器。一般具有濾波、放大、信號疊加、高精度計時、數(shù)字記錄、微機處理等功能。1062）檢波器：把地震波到達引起的地面微振動轉換成電訊號的換能裝置。由線圈、彈簧片、永久磁鋼架、外殼組成。原理：與揚聲器類似。1073）對地震接受儀器的基本要求： （1） 把機械振動轉變?yōu)殡娬駝樱z波器、換

36、能器）。 （2） 動態(tài)測量范圍大、可放大、自動增益控制。 （3） 接收頻率可調(diào)，以接收有效波、壓制干擾波。 （4） 有足夠的分辨力，以保證多層接收效果。 （5） 可多道接收并具一致性，以提高有效波接收效率、保證 多道對比。108壓制干擾波的措施：地震勘探的中心問題：壓制干擾波、突出有效波，提高信噪比。 前提：頻譜、視速度、傳播方向、振動方向、 能量等存在差異。（1）干擾波的性質(zhì)和特點： 1） 規(guī)則干擾波：聲波干擾：炸藥或重錘在坑中、淺井、空中激發(fā)時，都能產(chǎn)生聲波。聲波速度 穩(wěn)定，340m/s左右，頻率高，延續(xù)時間長，在地震記錄上呈現(xiàn)強而 尖銳的波至。面波干擾：較淺的震源常在大地和空氣分界面附近

37、激發(fā)出面波。其波速略小于 橫波，頻率低，能量沿垂向衰減快，沿水平向衰減慢，延續(xù)時間長。109工業(yè)電干擾：地震測線通過高壓輸電線時，檢波器會感應50Hz的電壓，在地 震記錄上出現(xiàn)50Hz的正弦干擾波。虛反射干擾：震源首先向上到達地面發(fā)生反射，然后向下傳播再從下界面反 射的波，伴隨在震源直接向下傳播經(jīng)界面反射的正常一次波之 后，干涉正常反射波，使波形復雜化，相位數(shù)目增多。其它規(guī)則干擾波：多次反射波、側面波、底波、交混回響和鳴震等。 2） 不規(guī)則干擾波：微震：與激發(fā)震源無關的地面擾動，主要來自風吹、草動、海浪、水流等。低、高頻干擾背景：在疏松介質(zhì)中（沼澤、流沙、浮土等）激發(fā)地震波時， 介質(zhì)的固有振動

38、會構成低頻背景。而在堅硬介質(zhì)中（砂 巖、基巖）激發(fā)地震波時， 波傳播到淺部不均勻體上， 會由于散射構成高頻背景。110(2)壓制干擾波、識別有效波的措施： 1） 頻率選擇：根據(jù)頻譜分析結論選擇頻率參數(shù)。 2） 利用方向特性： 第一類方向特性：儀器接收靈敏度與波振動方向的關系。 （調(diào)整儀器方位裝置） 第二類方向特性：儀器接收靈敏度與波傳播方向的關系。 （采用組合檢波器方法） 3） 多次疊加： 垂直疊加：多次激發(fā)的記錄，作井深校正后疊加，增強規(guī)則波能量。 水平疊加：不同炮點激發(fā)、不同測點接收到界面R上A點的反射信號 進行疊加，可壓制多次反射波。 111 接收條件：(1)儀器因素：1）采樣間隔選擇；

39、2）固定增益的選擇；3）濾波頻率的選擇(2)排列長度L和道間距X的選擇： X大，效率高，但可靠性差。(3)檢波器埋置條件：避開機械、電干擾源，埋直、緊固。試驗工作及野外工作方法技術：(1)試驗工作：1）最佳激發(fā)條件選擇（巖性、炸藥量、爆炸深度） 2）最佳接收條件實驗 3）觀測系統(tǒng)試驗（2）野外工作方法技術：1）測線布置 2）測量工作 3）炮坑 4）地震儀、檢波器1122、地震勘探野外工作野外隊組織：測量組、炮工組、儀器組、放線組、后勤 組。陸地測量的野外裝備：炮井、炮坑、炸藥能量源、檢波 器、地震儀 海洋地震的野外設備：地震測量船、空氣槍、地震拖 纜、水中檢波器、海上定位和導航113地面測量的

40、野外方法：工作設計定測線炮井、炮坑施工放電纜、埋設和連接檢波器測試儀器和檢波器電纜是否連通放炮、記錄。114野外觀測系統(tǒng)的圖示：激發(fā)點與接收點之間相互位置組成觀測 系統(tǒng)，常用綜合平面圖法表示。即從激發(fā)點向兩側作與側線成450角的直線坐標網(wǎng)，將測線上對應的接收排列投影到該450角的斜線上，并用粗線標出對應段。115反射波法野外觀測系統(tǒng)：為壓制干擾波、突出有效波，反射波 法使用最多的是多次覆蓋觀測系統(tǒng)。1）單次覆蓋觀測系統(tǒng)：對地下反射界面僅一次采樣的觀測系統(tǒng)。 沿測線布設激發(fā)點O1、O2、O3、O4、O5。在O1點激發(fā)，在O1O2地段接收，可觀測A1A2間的反射；在O2點激發(fā)，仍在O1O2地段接收

41、，可觀測A2A3間的反射。移動排列到O2O3地段，分別在O2、O3點激發(fā)，可觀測到A3A4和A4A5間的反射。以此類推，沿測線連續(xù)激發(fā)、接收，直至測線結束。 （雙邊激發(fā)觀測系統(tǒng)）116雙邊激發(fā)觀測系統(tǒng)：在排列的 兩端分別激發(fā)，所以又稱 雙邊激發(fā)觀測系統(tǒng)。單邊激發(fā)觀測系統(tǒng)：固定在排列 的一端激發(fā)，每激發(fā)一次，排列沿測線移動一次，半個排列長度。中間激發(fā)觀測系統(tǒng)：震源位于排列中間。1172）多次覆蓋觀測系統(tǒng)：是為了壓制多次反射波等特殊干擾波，提高地震記錄信噪比，同時移動激發(fā)點和接收排列，對地下界面反射點多次重復采樣的觀測形式。單邊激發(fā)6次覆蓋觀測系統(tǒng) 野外工作設計參數(shù)：覆蓋次數(shù)：N=6儀器接收道數(shù)：

42、n=24道間距：x跑點距：d=2x1183）三維觀測系統(tǒng)及采集參數(shù)選擇 A三維地震施工面積的確定及觀測系統(tǒng)的選擇原則三維地震勘探面積的確定a、偏移范圍的確定偏移范圍是傾斜地層的反射同相軸恢復到正確地下位置時移動的水平距離L 水平偏移距離示意圖地震施工面積S由下式計算：式中：x、y：地下實際勘探面積的長和寬。x：沿傾斜方向兩個邊界最深目的層偏移距離之和。y：沿走向方向兩個邊界最深目的層偏移距離之和。1x、2x：沿傾斜方向兩端附加段長度。1y、2y：沿走向方向兩端附加段長度。其中偏移距離是指傾斜地層的反射同相軸恢復到正確地下位置時移動的水平，偏移方向應為向測區(qū)地層下傾方向偏移。L119b 、空間采

43、樣間隔的確定 空間采樣是指分布在地面上離散的檢波點采集的地震訊號。三維空間采樣間隔包括道距和束線中的接收線距。根據(jù)采樣定理，為了使道距的選擇不產(chǎn)生空間假頻，道距應為： 如果應探測煤層反射波主頻為70Hz，視速度 *=3000m/s， 則 X21.4m120c 、 CDP點網(wǎng)格的確定三維地震勘探與二維地震勘探的迭加形式是不同的，二維是共反射點迭加，三維則是共反射面元迭加。共反射面元迭加是指共反射面元內(nèi)各個道集反射點信號的迭加。反射面元的大小在縱向上一般取小于接收點距之半為共反射面元的線性長度即DxX/2，為10米，橫向?qū)挾菵yDx，選為10米。根據(jù)上述可選擇CDP點網(wǎng)格為：DxDy=10米10米

44、這樣小的CDP點網(wǎng)格對探測細微構造和小幅度起伏是極為有利的。121d、炮線間距的確定 炮線間距即為炮點線向前滾動的距離。在規(guī)則觀測系統(tǒng)中，炮點線呈線狀規(guī)則排列，并垂直于觀測束線。設L為炮線間距，N為地震儀接收總道數(shù)（320），為束線內(nèi)接收線數(shù)（8），NX為縱向覆蓋次數(shù)（5），X為道間距（20），則：炮線間距L=40m。而炮線間隔道數(shù)K=4。122e、覆蓋次數(shù)的確定縱向覆蓋次數(shù)NX的確定 縱向覆蓋次數(shù)NX與二維觀測系統(tǒng)計算方法相同，可按NXN2K進行計算。若每線接收道數(shù)N=40，滾動間隔道數(shù)K=4，則NX=5。橫向覆蓋次數(shù)的確定 橫向覆蓋次數(shù)可利用Z變換多項式的方法進行計算。設炮點為S、檢波點為

45、G、共中心點為C，三者的關系式可寫成褶積形式： SGC則變換式為： S(Z)G(Z)=C(z)三維覆蓋次數(shù)的確定 三維覆蓋次數(shù)等于縱向覆蓋次數(shù)與橫向覆蓋次數(shù)的乘積，即 NNxNy 123三、 反射地震資料的數(shù)據(jù)處理1、數(shù)據(jù)處理的流程：流程：數(shù)據(jù)處理是對獲取的地震信息進行各種加工處理，主要包 括預處理、數(shù)字處理、繪制時間剖面等步驟。反射資料處理流程：124反射資料處理流程框圖 1252、預處理 1）記錄、驗收、登錄、繪制地震記錄剖面圖。 2）切除：將記錄中干擾嚴重、不正常的地震道或無意義記錄段 數(shù)值充零。 3）靜校正：對地形起伏和表層速度變化引起的時差進行校正。靜校正：對由于地表不同檢波點的高程

46、和地表低速層的厚度、速度變化等的影響所產(chǎn)生時差的校正稱為靜校正，它包括井深校正、地形校正、低速帶校正。126靜校正量計算：（1）井深校正：將炮點O的位置校正到地面Oj點。 V0為低速帶波速，V為基巖波速，h0+hj為炮井中低速帶厚度，h是基巖中炸藥埋藏深度。（2）地形校正：將炮點和檢波點校正到基準面上。 炮點地形校正：檢波點地形校正：127總地形校正： 地形校正量有正有負，當測點位置高于基準面為正，需要去掉波實際傳播時間中的地形時差；反之為負，需要加上地形時差。128（3）低速帶校正：基準面以下的低速帶延遲地震 波傳播的時間，為此進行的 時差校正稱低速帶校正。炮點低速帶校正：檢波點低速帶校正：

47、總低速帶校正： 由于基巖波速V總大于低速帶波速V0，所以低速帶校正總是正的。129接收點總靜校正量： 若Hs為檢波點地面海拔高程， Hi為檢波點下方低速帶底界面海拔高程， Hb為基準面海拔高程， H為炮點處海拔高程，則接收點總靜校正量改寫為：130動校正：反射波的傳播時間與檢波器距離爆炸點的距離遠近有關，并與反 射界面的傾角、埋深和覆蓋層波速有關，由此產(chǎn)生的時差稱為正 常時差，需要進行正常時差校正，稱為動校正。在已知V、h、x的條件下，通過時距曲線，可得動校正量：動校正通常是利用計算機來實現(xiàn)的。動校正是地震資料水平疊加處理中必須做的重要工作！131 從時距曲線理解動校正，就是把時距曲線拉平。1

48、32四、反射波地震勘探資料的地質(zhì)解釋 1、基本概念基本流程：數(shù)據(jù)采集處理正、反演物理模型地質(zhì) 解釋地質(zhì)模型地震子波：確定的起始時間、能量有限的振動。 三要素：f，A(f)，(f)133地層序列：地層厚度越薄，主頻越高，反之主頻越低。 四類地層結構：薄 厚（高 低頻） 厚 ?。ǖ?高頻） 薄 厚 ?。ǜ?低 高頻） 厚 薄 厚（低 高 低頻）地震勘探縱向分辨率： ：同一接收點接受的薄層 頂、底兩個反射波的時差。 t：地震波延續(xù)時間。134 例如：地震勘探主頻2030Hz，速度3000米/秒，大概勘探厚度2030米。 一般：地震勘探分辨率 n-10m，鉆井 0.1-0.3m135各種速度概念： 速

49、度 平均速度 均方根速度 層速度136反射波對比識別的三個標志：反射層位在時間剖面上表現(xiàn)為同相軸的 形式，地震波的雙程旅行時大致和界面的法 線深度成正比，t0時間大、界面埋藏深。同一反射界面的反射波，同相軸具如下特點：(a) 強振幅特性：反射波有較強的能量。(b) 波形相似性：同一反射界面的反射波路程相近、在相鄰道地震記錄上波形 （T、A、）相似。(c) 同相性：不同相位的同相軸彼此平行。137確定反射波的層位（人工合成記錄）cba人工合成記錄及層位對比a、聲波時差曲線 b、人工合成記錄 c、地震時間剖面138多次波和特殊波的識別： (a) 多次波：多次波具有與一次反射波相同的視速度，會與有一

50、定傾角的 中深層反射波發(fā)生斜交干涉?？赏ㄟ^傾角、t0時間、速度等 標志識別。 (b) 特殊波：繞射波、斷面波 繞射波：斷層斷點上出現(xiàn) 斷面波：斷層面兩側巖石波阻抗差異明顯時，產(chǎn)生斷面波。其同 相軸較陡、能量時強時弱。 139時間剖面：野外地震資料 數(shù)字處理 水平疊加（或偏移）的 時間剖面。是地震資料經(jīng)數(shù)字處理后的主要成果。縱 軸為t0時間，橫軸為CDP點在地面的位置排列，兩個CDP 之間的距離為道間距的一半。140時間剖面的地質(zhì)解釋： 1）地層標準層的確定和追蹤：結合地質(zhì)和鉆孔資料，在時間剖面上 找出特征明顯、可連續(xù)追蹤對比、具有地質(zhì)意義的標準層。 2）斷層的識別： a、反射波同相軸錯位，但兩

51、側波組關系穩(wěn)定、特征清楚，表明斷層斷 距小、延伸短、破碎帶窄。 b、反射波同相軸突然增減或消失，波組間隔突然變化。反映基底大斷 層。 c、反射波同相軸產(chǎn)狀突變，反射零亂或出現(xiàn)空白帶。反映斷層錯動、 兩側地層產(chǎn)狀突變。 d、標準反射波同相軸發(fā)生分叉、合并、扭曲、強相位轉換等。是小 斷層的反映。 e 、出現(xiàn)特殊波（斷面波或繞射波） 3）不整合面的識別：角度不整合面上，時間剖面出現(xiàn)多組視速度有 明顯差異的反射波組，且沿水平方向有逐漸合并和殲滅的趨勢。141解釋成果圖件： 1）深度剖面圖：時深-轉換。 地震資料經(jīng)數(shù)字處理后得出主要成果是時間剖面，但時間剖面不是地質(zhì)剖面，必須進行時-深轉換處理： 式中：為界面沿剖面x的視傾角