地震勘探基礎(chǔ)知識(shí)

1、1.關(guān)于地震勘探的幾個(gè)基本概念1.1地震勘探是勘探石油的有效方法勘探石油的方法和技術(shù)可以根據(jù)其勘探手段分為地質(zhì)法、地球物理勘探法和鉆探法三種基本類型。地球物理勘探法(地球物理勘探法)使用物理學(xué)的原理和方法，利用地殼巖石物理特性(如巖石的彈性、密度、磁和電特性)的差異研究地球，了解地下巖石的波動(dòng)情況和構(gòu)成，從而達(dá)到尋找石油儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)以勘探石油的勘探方法。根據(jù)研究對(duì)象，地球物理定律大致分為以下幾個(gè)方面：地震勘探(使用巖石的彈性差)重力勘探(利用巖石的密度差異)磁勘探(使用巖石的磁差)電氣勘探(使用巖石的電氣差異)石油勘探中最經(jīng)濟(jì)的方法是地球物理勘探方法。首先，使用地球物理方法評(píng)估工作區(qū)含油氣前景，為

2、鉆探提供勘探井位置。然后，鉆探方法通過(guò)實(shí)際鉆探驗(yàn)證了地球物理勘探方法。如果建立了石油，也可以根據(jù)地球物理資料和勘探井計(jì)算出油分面積和地質(zhì)儲(chǔ)量。在我國(guó)，有宋遼平原、華北平原等廣闊的地表松散沉積區(qū)和塔什拉馬干沙漠等沙漠復(fù)蓋區(qū)，海洋是被廣闊海水復(fù)蓋的“一片汪洋大海”，再也看不到巖石地層的地面露頭的出現(xiàn)。鉆孔方法成本高，效率低。如何解決該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)儲(chǔ)量問(wèn)題？此時(shí)充分顯示了地球物理學(xué)法應(yīng)用的威力。在各種地球物理方法中，地震勘探具有高精度的顯著優(yōu)點(diǎn)，但其他地球物理勘探方法不可能通過(guò)淺深地層的結(jié)構(gòu)特征獲得對(duì)地下的詳細(xì)和準(zhǔn)確的理解。因此地震勘探已成為石油勘探中最有效的方法之一。1.2地震勘探的基本原

3、理地震勘探人工產(chǎn)生地震波，引起地殼的震動(dòng)，并由地面各地層界面上的反射波記錄地面各點(diǎn)的震動(dòng)。利用記錄的資料對(duì)其進(jìn)行處理分析，推導(dǎo)出地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地層巖石學(xué)特征。地震勘探查明地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的原理不難理解。利用聲波反射現(xiàn)象可以測(cè)量障礙物離開(kāi)聲源的距離，這是我們都知道的物理原則。計(jì)算公式為：其中：s障礙物離開(kāi)聲源的距離v波傳播速度t波旅行時(shí)間如果聲波速度為v=340m/s，波從聲音到回聲的旅行時(shí)間為t=10s，則障礙物到聲源的距離為：地震勘探的基本原理非常相似，如圖1，圖2所示。如圖所示，這兩者的地下反射界面外觀不同，但其他基本原理是相同的。也就是說(shuō)，通過(guò)在一條測(cè)量線上的特定點(diǎn)發(fā)射o(由地面上手動(dòng)產(chǎn)

4、生的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生地震波)，地震波向下傳播，當(dāng)局部沖擊波撞擊具有不同巖石特性的子界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。發(fā)射過(guò)程中，地面可以用地震儀記錄來(lái)自同一界的反射波信息。根據(jù)地震波從爆炸時(shí)刻到反射波到達(dá)地面的傳播時(shí)間t、轉(zhuǎn)換為反射點(diǎn)的垂直反射時(shí)間t0、使用VSP測(cè)井(或其他方法)獲取的地震波的巖石傳播速度v (1)，計(jì)算出各點(diǎn)的地層埋深h。O1O1S1S1R1李r煤氣油水T0圖2背面的反射O1T0S1Si-1R1Ri-1圖1傾斜界面的反射我們可以沿地面進(jìn)行行選擇性預(yù)測(cè)，用計(jì)算機(jī)處理觀測(cè)資料，形象地反映地下巖層分界線面的變動(dòng)和波動(dòng)。也就是說(shuō)，一條側(cè)線的地震剖面。近似地反映了地下反射界面的結(jié)構(gòu)。在工作區(qū)內(nèi)放置一

5、系列測(cè)量線，形成一個(gè)測(cè)量網(wǎng)，用相同的方法進(jìn)行觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理，就可以得到地下地層起伏的完整形式；綜合其他地球物理勘探方法和地質(zhì)鉆探等多方面的資料，進(jìn)行人工保存、粗去除、表及內(nèi)的分析和研究，可以揭示地下可能的石油儲(chǔ)藏結(jié)構(gòu)，為鉆探確定和提供井的位置。摘要地震勘探是通過(guò)人工激發(fā)(炸藥的震源或其他震源)產(chǎn)生地震波，研究地震波在地下地層中傳播的規(guī)律，揭示地下石油儲(chǔ)存地質(zhì)結(jié)構(gòu)，尋找油氣田或其他目的的地球物理勘探方法。1.3地震勘探內(nèi)容地震勘探的整個(gè)生產(chǎn)工作基本上可分為以下三個(gè)組成部分：1.3.1現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集其任務(wù)是在地質(zhì)或其他地球物理勘探方法早期確定的石油和天然氣有娛樂(lè)性的地區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步勘探。主要內(nèi)容是分為

6、工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)工程兩個(gè)階段，刺激地震波，接收地震波。這兩個(gè)主要內(nèi)容可以細(xì)分為一系列任務(wù)：地震計(jì)線、發(fā)生點(diǎn)、接收點(diǎn)測(cè)量、發(fā)生和接收。1.3.2數(shù)據(jù)處理其任務(wù)是根據(jù)地震波傳播理論，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作，提取各種有效信息。1.3.3數(shù)據(jù)地質(zhì)解釋根據(jù)資料處理提供的各種處理成果及信息進(jìn)行地震勘探的結(jié)構(gòu)解釋(即地質(zhì)解釋)，是地震勘探的目的和最終成果，評(píng)估工作地區(qū)含油氣前景，最后提供鉆孔位置。1.4觀測(cè)系統(tǒng)地震勘探的“觀測(cè)系統(tǒng)”是指地震波的發(fā)生點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的相互位置關(guān)系。為了查明地下結(jié)構(gòu)的形態(tài)，需要繼續(xù)追蹤各界面的地震波。因此，沿地面從多個(gè)激發(fā)點(diǎn)向各個(gè)方向產(chǎn)生地震波，進(jìn)行連續(xù)的多觀測(cè)，從而持續(xù)追蹤地

7、面波接口。每次觀測(cè)，發(fā)生點(diǎn)和接收點(diǎn)的相對(duì)位置必須保持一定的關(guān)系，以便持續(xù)追蹤地震界面。不同的勘探方法有不同的觀測(cè)體系。使用反射波觀測(cè)系統(tǒng)，例如反射波方法。1.4.1地震儀線地震勘測(cè)線是沿著地面進(jìn)行地震勘探現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集工作的道路。測(cè)線觀測(cè)的處理結(jié)果是地震剖面(時(shí)間剖面或深度剖面)，它是地震數(shù)據(jù)地質(zhì)解釋的基本基礎(chǔ)。地震測(cè)量線有兩種形式：垂直線：與此處的點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)位于同一直線上的測(cè)量線。非垂直直線：一條直線上的活動(dòng)點(diǎn)和非觀測(cè)點(diǎn)的直線。1.4.2多個(gè)應(yīng)用觀測(cè)系統(tǒng)abcde圖3多覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)多個(gè)嵌套相對(duì)于一次復(fù)蓋，是對(duì)跟蹤的接口被觀察次數(shù)的引用。利用同反射點(diǎn)原理，由野外多套方法組成的多套觀測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)保

8、證對(duì)同反射點(diǎn)的多觀測(cè)與同反射點(diǎn)的多路徑記錄的同時(shí)反射點(diǎn)重疊，強(qiáng)調(diào)有效波，對(duì)某些干擾波(主要是多波)進(jìn)行有效抑制。目前，作為總反射點(diǎn)多次應(yīng)用的觀測(cè)系統(tǒng)激勵(lì)點(diǎn)和陣列之間存在以下形式：如圖3(a)中所示，總點(diǎn)在陣列的中點(diǎn)稱為中點(diǎn)引用。炮點(diǎn)排列在一個(gè)稱為單邊激發(fā)的一端。其中，圖3(b)位于此處的點(diǎn)陣列的端點(diǎn)處，圖3(c)位于此處的點(diǎn)陣列的一側(cè)，但是表示與第一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的距離(偏移距離)。此處的點(diǎn)在陣列的兩端觀測(cè)兩次，即在每個(gè)陣列中。圖3(d)、無(wú)偏移距離和圖3(e)中有偏移距離的兩種情況。以下以單邊激勵(lì)6個(gè)coverage為例，說(shuō)明了多個(gè)coverage觀測(cè)系統(tǒng)圖。正常應(yīng)用次數(shù)顯示為n，裝置記錄通道數(shù)n

9、=24。也就是說(shuō)，每個(gè)發(fā)生裝置可以記錄24個(gè)檢測(cè)點(diǎn)圖表記錄。圖4是一次發(fā)生一次的情況下，發(fā)生點(diǎn)與陣列一起向前移動(dòng)兩個(gè)道路間隔，構(gòu)成6個(gè)覆蓋觀察系統(tǒng)的一側(cè)激勵(lì)24個(gè)陣列。圖4將所有引用點(diǎn)位置O1、O2、O3/4顯示為同一水平線上的比例尺，然后沿從每個(gè)引用點(diǎn)到45個(gè)引用點(diǎn)的直線以相同對(duì)齊方式將24個(gè)檢查點(diǎn)位置投影到45個(gè)斜線。也就是說(shuō)，每個(gè)斜線表示可以獲得相同總點(diǎn)的原始記錄的數(shù)組。如圖所示：O1炮21次，O2炮17次，O3炮13次，O4炮9次，O5炮5次，O6炮1次，全部在地下接收來(lái)自相同點(diǎn)a的反射，因此從這6個(gè)記錄中分別提取的21、17、13、9、5、1是公共反射點(diǎn)a的公共反射點(diǎn)通道集合，稱為公

10、共反射點(diǎn)流道集。其他反射點(diǎn)還可以找到一組相應(yīng)的公共反射點(diǎn)流道。O1-O6發(fā)生記錄表示只有6個(gè)遮蓬可用于以下4個(gè)相鄰公共反射點(diǎn)a、b、c和d:1、5、9、13、17個(gè)，21個(gè)，a點(diǎn)2、6、10個(gè)，14、18個(gè)，22個(gè)，b點(diǎn)3、7、11個(gè)，15個(gè)，19個(gè)，23、c點(diǎn)4、8個(gè)，12個(gè)，16個(gè)，20個(gè)，24個(gè)，d點(diǎn)O11O2O3O4哦哦哦6O7圖4 6覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)示意圖O112124O11162413O1112249O118245abcd波分檢測(cè)點(diǎn)反射點(diǎn)O11241220242421201591317481216124O141如果連續(xù)發(fā)生總點(diǎn)(如O7O8O9O10O11)，則可獲得6個(gè)連續(xù)罩框截面。表

11、格中顯示了它們的公共反射點(diǎn)的對(duì)應(yīng)復(fù)疊料道集。表中還表明，此觀測(cè)系統(tǒng)僅具有上述b、c、d的4個(gè)提取集，共包含由24個(gè)6個(gè)嵌套組成的6個(gè)記錄。O6以后每增加一炮就重復(fù)。另外，如圖5-3所示，炮點(diǎn)的水平連接和一組公共反射點(diǎn)通道的連接相互垂直，交點(diǎn)是地面上公共反射點(diǎn)的投影。這是單方面刺激24個(gè)儀器的6個(gè)覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)。表1是構(gòu)成每組公用反射點(diǎn)通道的每個(gè)通道的總編號(hào)和通道編號(hào)表反作用射擊波道路號(hào)碼浦項(xiàng)制鐵123456789101112131415161718192021221212223242171819202122232431314151617181920212223244910111213141516

12、171819202122232455678910111213141516171819202122232461234567891011121314151617181920212271234567891011121314151617188123456789101112131491234567891010123456111211.4.3名詞解釋快照點(diǎn)：用于生成彈性波能量的源點(diǎn)的中心，也稱為源。縮寫：SPRECEIVER POSITION(檢測(cè)點(diǎn)):以地震波接收點(diǎn)為中心TRACE NUMBER(道路數(shù)):地震記錄通道數(shù)深度點(diǎn)(DEPTH POINT):地震射線地層上的入射點(diǎn)，從波點(diǎn)出來(lái)并旅行到檢測(cè)點(diǎn)，

13、縮寫為DP公共深度點(diǎn)：如果形成界面是水平界面，則在測(cè)量線的其他位置發(fā)生o，則從地下反射界面的相同點(diǎn)r接收來(lái)自一系列相應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)s的反射波。r稱為公共反射點(diǎn)或公共深度點(diǎn)?？s寫為總深度點(diǎn)(CDP)或總中心點(diǎn)(CMP)服務(wù)范圍：構(gòu)成CDP的通道數(shù)疊加：添加屬于同一組道路的地震記錄道路剖面：沿地震測(cè)量線垂直剖面的相鄰道路組成的時(shí)間或深度單位的地下地層圖像1.5與地震勘探有關(guān)的各種地震波圖5地震勘探的各種波os直達(dá)航線波a誘導(dǎo)波透射擊波入河射擊波入河射擊波折疊方法射擊波反作用射擊波baallR1R1r2在地震勘探中刺激震中的時(shí)候，大炮一響就會(huì)產(chǎn)生多種地震波。根據(jù)傳播過(guò)程中粒子振動(dòng)的方向劃分，可以分為縱波和

14、橫波。根據(jù)是向介質(zhì)傳播還是向自由表面或巖石子界面?zhèn)鞑?，可以分為體波和面波。在傳播過(guò)程中，根據(jù)波傳播路徑的特性，地震波還可以分為直接波、入射波、反射波、透射波、活波和折射波(見(jiàn)圖5)。媒體1媒體2簡(jiǎn)單全多重反射波1.5.1縱波和橫波理論和實(shí)踐證明，介質(zhì)各點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向可能不同。介質(zhì)中各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相同的波是縱波，介質(zhì)中各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波是橫波。更形象地說(shuō)，在縱波傳播的彈性介質(zhì)中，點(diǎn)在同一時(shí)間點(diǎn)的密度不同，一些被壓縮(密度增加)，一些被膨脹(密度減少)。壓縮的部分會(huì)再次變成膨脹，而擴(kuò)展的部分會(huì)變成壓縮。介質(zhì)的每個(gè)部分都像這樣繃緊的交替。換句話說(shuō)，介質(zhì)的每個(gè)點(diǎn)與波的方向相同。因此，縱波也稱為微波或壓縮波。此外，縱波看起來(lái)是