地震勘探的基本方法

關(guān)于地震勘探的基本方法第一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日什么是地震勘探地震勘探：以不同巖（礦）石間的彈性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究地震波在地下巖層中的傳播規(guī)律，借以實現(xiàn)地質(zhì)勘查找礦目的的物探方法。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于油氣田、煤田地質(zhì)構(gòu)造的勘探，地殼測深，工程地質(zhì)勘察等。第二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日2008年在EAGE上展示的地震車第四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日海上地震船第五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日巖石介質(zhì)的波阻抗差異（近似為速度差異，因為速度差異大于密度差異）是運用地震波進行勘探的物質(zhì)基礎(chǔ)，研究地震波的傳播速度規(guī)律具有極其重要的理論研究意義和實際應(yīng)用價值。第六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日地震勘探的分支方法：折射波法；反射波法；面波法；第七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日地震勘探技術(shù)的流程：理論研究；野外資料采集；室內(nèi)數(shù)據(jù)處理；地震地質(zhì)解釋；

‥‥等。第八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日地震反射波勘探的基本原理在地表附近激發(fā)的地震波向下傳播，遇到不同介質(zhì)（地層）分界面產(chǎn)生向上的反射波，檢測、記錄地下地層界面反射波引起的地面振動，可以解釋推斷地下界面的埋藏深度，地層介質(zhì)的地震波傳播速度、地層巖性、孔隙度、含油氣性等。最簡單的是根據(jù)反射波到達地面的時間計算地下界面的深度，基本公式為：反射波法的主要優(yōu)點是：在一定的條件下，可以查明從地表到地下數(shù)千米的整個地層剖面內(nèi)各個構(gòu)造層的起伏形態(tài)，甚至是地層巖性特征。第九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日地震勘探原理示意圖第十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日早期的地震勘探技術(shù)地震勘探的方法和技術(shù)是在運動學理論的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的，在很長的一段時間內(nèi)，動力學特征只被定性地利用，起輔助的作用，這與地震勘探技術(shù)水平（包括野外資料采集儀器和室內(nèi)數(shù)據(jù)處理設(shè)備）和石油勘探對地震技術(shù)的要求等因素有關(guān)。在早期，地震勘探采用光點和模擬磁帶地震儀采集數(shù)據(jù)，在地質(zhì)構(gòu)造相對簡單的地區(qū)尋找構(gòu)造圈閉，僅用地震波的運動學特征就可以勝任。第十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日近期的地震勘探技術(shù)1970年代以后，石油勘探面臨的任務(wù)是復雜地表和/或復雜構(gòu)造探區(qū)，以及各種復雜油氣藏（如地層、巖性油藏），運動學理論無法正確解釋復雜地質(zhì)條件下的波場，更無法根據(jù)時間場預測地層巖性特征，這就需要利用地震波的動力學特征，與此相適應(yīng)，野外數(shù)字記錄和室內(nèi)數(shù)字處理技術(shù)的推廣也為地震波動力學信息的應(yīng)用提供了可能。這種必要性和可能性的結(jié)合，促使地震波動力學理論的實際應(yīng)用有了飛速的發(fā)展，這些進展中最有代表性的是亮點技術(shù)、波動方程偏移、波阻抗反演、地震模擬等。地震勘探因此從單純的構(gòu)造研究過渡到研究巖性、巖相甚至直接找油的新階段。第十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日Ic為臨界角折射波的形成折射波的盲區(qū)第十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日水平兩層介質(zhì)折射波時距曲線第十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日穿透時間折射波的形成穿透速度第十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日多個水平折射界面的折射波理論時距曲線對于有三層介質(zhì)兩個水平折射界面的地質(zhì)模型第十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日折射波方法的特點探測能力(低速層、高速層)斷層的影響梯度層的影響第十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日傾斜折射界面的折射波理論時距曲線第十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日下傾接收的折射波時距曲線第十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日上傾接收的折射波時距曲線第二十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日時距曲線的特點1.傾斜界面上的時距曲線仍然是直線，但直線斜率的倒數(shù)不等于V2

，斜率的倒數(shù)為V*=△x/△t，稱之為視速度。在傾斜界面情況下，在上傾、下傾方向接收到的兩支時距曲線斜率不等，下傾方向斜率為sin（i+φ），與上傾方向相比，斜率大視速度較?。簧蟽A方向斜率為sin（i-φ），與下傾方向相比，斜率小視速度較大。2.傾斜界面上折射波的盲區(qū)和臨界距離與界面的深度有關(guān)，因此在上傾方向和下傾方向接收時，初至折射波的接收范圍也有差異。第二十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日時距曲線的特點3.傾斜界面傾角較大時，可能出現(xiàn)i+φ>=90的情況，若在下傾方向接收，折射波將無法返回地面，因為盲區(qū)為無限大。如在上傾方向接收，入射角總是小于臨界角，無法形成折射波。野外工作中應(yīng)改變測線方向使界面視傾角與臨界角之和小于90°。4.傾斜界面情況下，在上傾方向接收，當i>φ

時，為正；當i=φ

時，趨于無窮大，即時距曲線為水平狀，其斜率為零，這說明遠路徑的折射波和近路徑的折射波同時到達；i<φ

時，時距曲線斜率為負，V*為負，這說明較遠路徑的折射波先于近路徑的折射波到達，這是因為界面速度高于覆蓋層的速度，遠接收點處的折射波的傳播時間小于近接收點。第二十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日反射波時距曲線當炮檢距X=0時，t0=2h/V1，是炮點之下垂直反射波的走時。第二十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日連續(xù)介質(zhì)情況下

反射波時距曲線連續(xù)介質(zhì)中波的射線和等時線方程

定義視速度的倒數(shù)為視慢度，它就是射線參數(shù)p.第二十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日連續(xù)介質(zhì)情況下反射波時距曲線取連續(xù)介質(zhì)中的一個微元，記射線某一小段為ds，其垂直長度為dz，水平長度為dx。有第二十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日連續(xù)介質(zhì)情況下反射波時距曲線把它們積分，得到射線方程和等時線方程射線方程等時線方程第二十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日我們來討論一下速度函數(shù)為線性的情況設(shè)，代入射線方程，得把代入上式，得這是圓的方程第二十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日把代入等時線方程，最后得這也是圓的方程第二十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日繞射波時距曲線

地震波在傳播過程中，當遇到斷層的棱角，地層尖滅點，不整合面的突起點或侵入體邊緣等巖石物性顯著變化的地方，將發(fā)生繞射。按照惠更斯原理，繞射波將以這些點為新震源向周圍傳播。如右圖所示，從激發(fā)點O發(fā)出的入射波到達繞射點A，然后以繞射波形式到達地面的任意觀測點D，顯然，波的旅行時是由兩部分組成：一部分是入射波旅行OA所需的時間，另一部分是繞射波經(jīng)過AD的傳播時間。第二十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日多次反射波時距曲線多次反射波時距曲線是雙曲線當?shù)叵麓嬖趶姴ㄗ杩菇缑鏁r（如在水域開展調(diào)查時的水底界面、淺層基巖面等），往往能夠產(chǎn)生多次反射波。多次反射波可分為全程多次波和層間多次波等，在地震記錄上出現(xiàn)得最多、也比較容易識別的是全程多次反射波。第三十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日共反射點方法

共反射點疊加：野外多次覆蓋觀測得到的地震資料，室內(nèi)處理時采用水平疊加技術(shù)，最終得到水平疊加剖面。它利用校正后剩余時差的差異，壓制多次反射。目前該方法已經(jīng)成為最基本的反射波法。第三十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日共反射點時距曲線水平界面的共反射點時距曲線方程：x——各道炮檢距；h——共反射點M處的法線深度；v——界面上部均勻介質(zhì)的波速。第三十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日正常時差正常時差：某個接收點t觀測到的時間與t0時間之差X為炮檢距，t0為自激自發(fā)時間第三十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日動校正動校正：將每一個接收點的時間減去它的正常時差第三十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日共反射點時距曲線傾斜界面（下傾）的共中心點時距曲線方程：把代入上式，得第三十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日多次波的剩余時差水平均勻介質(zhì)下的反射波動校正剩余時差：做過動校正后的反射時間與共中心點處的t0m之差：tr為波的旅行時間，t為水平界面情況下一次反射波的旅行時間第三十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日多次波的剩余時差多次波剩余時差公式其中q為剩余時差系數(shù)。

多次波的剩余時差是按照拋物線規(guī)律變化的，并與兩個因素有關(guān)：①與炮檢距x的平方成正比；②q是t0的函數(shù)。第三十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日共反射點疊加法原理（1）共反射點時距曲線由于采用一次反射波的速度進行動校正，動校正后剩余時差為零，各道反射波相位相同，因而一次反射波疊加后得到加強；（2）對于多次波或者其它規(guī)則干擾波，由于速度的差異，動校正后存在剩余時差，各道的多次波其它規(guī)則干擾波存在相位差，因而疊加后相對較弱；（3）對于隨機干擾，由于其出現(xiàn)帶有隨機性，疊加時能互相抵消一部分，因而疊加后能使隨機干擾相對削弱。第三十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日影響疊加效果的因素1、動校正速度選取的影響2、地層傾斜的影響第三十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日動校正速度選取的影響對速度精度的要求：1、疊加次數(shù)越高，接收間隔越大，通放帶越窄，對動校正速度要求越高；2、界面越深的反射波，速度誤差的影響越?。?、隨著道間距的增加，由速度誤差引起的疊加參量增大，允許的最大速度差就要減小。有速度誤差，則經(jīng)過動校正后，還有剩余時差第四十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日地層傾斜的影響當?shù)貙觾A斜時，對水平疊加效果的影響可歸結(jié)為兩方面：1、共反射點分散的影響；2、把傾斜面當作水平面計算動校正造成校正不準確的影響。第四十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日地震剖面的形成1、各種速度的概念（1）真速度-瞬時速度（2）層速度-把某一層看做均勻介質(zhì)（3）平均速度-總厚度/總時間（4）均方根速度-可使得層狀非均勻介質(zhì)中反射波時距曲線看成雙曲線（5）等效速度-用于傾斜界面（6）疊加速度-使得反射波時距曲線符合雙曲線的介質(zhì)速度，即根據(jù)共中心點時距曲線求得的速度。第四十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日瞬時速度第四十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日層速度層速度實際上等于均勻介質(zhì)中瞬時速度第四十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日平均速度平均速度常常是相對多層層狀介質(zhì)而言的。地震波在多層層狀介質(zhì)中的平均速度，是指地震波垂直穿過該介質(zhì)各層的總厚度與總的傳播時間之比，即第四十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日我們從另一角度來看看平均速度。設(shè)有n層水平層狀介質(zhì)，在O點激發(fā)，在S點接收，我們先作出炮點O的虛密度O*并假設(shè)地震波在傳播時按直線傳播即波從O入射到Rn界面上某一點P時OP就為直線，這時波從O→P，再P→S所在的路程相全于波Ｏ*→Ｐ→Ｓ所走的總路程，設(shè)波入射角度為α，把平均速度定義為在水平層狀介質(zhì)中波沿直線傳播所走的總路程與所需總時間之比，則有第四十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日等效速度傾斜界面的時距曲線方程為可以成寫成令上式可寫成均勻介質(zhì)水平界面的形式第四十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日均方根速度第四十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日疊加速度無論是水平界面的均勻介質(zhì)、傾斜界面的均勻介質(zhì)，還是覆蓋層為層狀介質(zhì)或連續(xù)介質(zhì)，都可以將共中心點反射波時距曲線看做是雙曲線，用共同的式子來表示其中va稱為疊加速度。第四十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日疊加速度的含義對于不同介質(zhì)結(jié)構(gòu)，疊加速度有具體的含義構(gòu)造水平單層傾斜單層水平多層傾斜平行多層傾斜非平行多層vava=v1va=/cosφva=vRva=vR/cosφ迭代射線追蹤第五十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日平均速度和均方根速度第五十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日速度譜速度譜：地震波的能量相對于波速的變化關(guān)系的曲線。根據(jù)共中心點時距曲線求得的速度叫做疊加速度。因為疊加是經(jīng)動校正后進行的，疊加振幅的大小與所用的速度值關(guān)心密切。動校正用的速度合適，則疊加后有效波的能量最強，這時的速度稱為最佳疊加速度。否則，動校正的速度用的不合適，疊加后有效波能量就要削弱。疊加記錄的振幅隨疊加速度而變化，這就是疊加速度譜。第五十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日速度譜的確定共反射點反射波時