第一章 地震勘探概論

地震勘探原理與解釋樂友喜

地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院地球物理系辦公室：工科樓C-616Telmail:yueyouxi@地球物理勘探的實(shí)質(zhì)地下存在有不同物理性質(zhì)的巖石---產(chǎn)生不同的物理場(chǎng)；（實(shí)際條件）利用各種精密儀器測(cè)量地下的物理場(chǎng)，對(duì)物理場(chǎng)進(jìn)行分析、研究、解釋，推斷地下構(gòu)造、巖性等地質(zhì)現(xiàn)象及其變化規(guī)律，達(dá)到勘探石油及其它礦產(chǎn)的目的。（勘探手段）開設(shè)本課程的目的綜合實(shí)際地質(zhì)現(xiàn)象與地球物理場(chǎng)，把地質(zhì)上的地層、巖性、構(gòu)造等與地球物理上的響應(yīng)特征及其變化結(jié)合起來進(jìn)行解釋。任務(wù)學(xué)習(xí)并掌握地震勘探的基本原理及其特點(diǎn)特點(diǎn)；了解并掌握地震勘探的過程、基本概念及其應(yīng)用；熟悉地震資料的構(gòu)造解釋、地震地層學(xué)解釋；有機(jī)地把地震、地質(zhì)聯(lián)系起來。地質(zhì)情況＋地震資料＋巧妙的解釋＝地質(zhì)學(xué)一、石油勘探的主要方法二、地震勘探的幾個(gè)基本環(huán)節(jié)三、地震勘探發(fā)展史四、地球物理勘探方法的特點(diǎn)五、地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)六、地震勘探期望解決的問題第一章地震勘探概述一、石油勘探的主要方法地質(zhì)法—巖石露頭地球物理方法—面積覆蓋、連續(xù)測(cè)量、間接地化法—取樣、分析化驗(yàn)鉆井法—點(diǎn)、直接勘探第一章地震勘探概述在礦產(chǎn)調(diào)查中利用露頭、巖石、巖心等資料，綜合研究成礦的地質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)作用，實(shí)現(xiàn)找礦的一種方法。我國早期延長(zhǎng)油礦、老君廟油田、玉門油田的發(fā)現(xiàn)都與這種原始的地質(zhì)勘探有關(guān)。1、地質(zhì)法2.地球物理方法地球物理勘探物探測(cè)井測(cè)井公司地震勘探重力電法磁法遙感放射性勘探非地震勘探地面地震(縱波)垂直地震剖面(VSP)井間地震多波勘探(縱、橫波)地面地震典型的地面地震勘探野外工作示意圖地面地震自激自收多道接收垂直地震剖面(VSP)

直達(dá)波入射波反射波透射波

直達(dá)波反射波入射波透射波井間地震一維平面縱波一維平面橫波縱波入射時(shí)的反射和透射

重力勘探：以巖礦的密度差異為基礎(chǔ),通過觀測(cè)與研究天然重力的變化規(guī)律以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦產(chǎn)的一種物探方法。主要用于探查含油氣遠(yuǎn)景區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、鹽丘及圈定煤田盆地以及研究深部構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等。磁法勘探：以磁性差異為基礎(chǔ),通過觀測(cè)和研究天然磁場(chǎng)及人工磁場(chǎng)的變化規(guī)律以探查地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦產(chǎn)的一種物探方法。主要用于各種比例尺的地質(zhì)填圖、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找磁鐵礦、勘查含油氣構(gòu)造及煤田構(gòu)造、預(yù)測(cè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)以及尋找含磁性礦物的各種金屬與非金屬礦床等。

電法勘探：以電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測(cè)和研究天然電磁場(chǎng)及人工磁場(chǎng)的空間與時(shí)間分布規(guī)律進(jìn)行地質(zhì)勘查和找礦的一種物探方法。主要用于探查區(qū)域和深部地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣田和煤田、金屬與非金屬礦產(chǎn)以及解決水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中路基、橋基、壩基和環(huán)境勘查中的一些問題。

地震勘探：利用巖石的彈性差別，通過人工方法激發(fā)地震波，研究地震波在地層中傳播的情況，以查明地下的地質(zhì)構(gòu)造，為尋找油氣田或其它勘探目的服務(wù)的一種地球物理勘探（物探，Geophysicalprospecting）方法。注意地震一詞英文的正確使用：人工地震：Seismic

天然地震：Earthquake地震勘探的基本技術(shù)激發(fā)地震波—人工激發(fā)接收地震波—記錄地震波場(chǎng)重建地震波路徑地震波的傳播路徑：

透射波路徑反射波路徑滑行波路徑地震勘探的幾種方法

折射波法反射波法—主要的地震勘探方法透射波法構(gòu)成地震勘探的主要傳播路徑

地震勘探具有精度高、作業(yè)范圍大、布局靈活、成本低等特點(diǎn)，是最有效的物探方法。

我國90%以上的油田是通過地震勘探找到的?；?guī)r砂巖反射波法地震勘探基本原理:（回聲測(cè)距原理）tx頁巖地震波傳播示意圖重力儀電法儀磁力儀

炮井鉆機(jī)可控震源地震檢波器儀器車平原勘探山地勘探沼澤區(qū)和叢林勘探沙漠勘探海上勘探地震剖面和水平切片地震解釋成果4、地化法—取樣、分析化驗(yàn)

地球化學(xué)探測(cè)（化探）方法：這是對(duì)巖石、土壤、地下水、地表水、植物、水系以及湖底沉積物等天然產(chǎn)物中一種或幾種化學(xué)特征作測(cè)定，再據(jù)測(cè)定結(jié)果所發(fā)現(xiàn)的化探異常，實(shí)現(xiàn)找礦之目的，包括巖石地球化學(xué)方法（金屬量測(cè)量）、水化學(xué)方法和生物地球化學(xué)方法等。油氣地球化學(xué)勘探方法的種類比較多，常用的是土壤烴氣體測(cè)量、土壤硫酸鹽法、穩(wěn)定碳同位素法、汞和碘測(cè)量法等。

油氣化探異常的主要類型有：多環(huán)狀(a)；環(huán)狀(b)；塊狀(c)；串珠狀(d)；如右圖所示。放射性暈圈異常的理論模型4、鉆探法通過打探井、生產(chǎn)井來勘探和開采石油。測(cè)井(Welllogging)：

檢查該井有沒有油，在哪個(gè)層段有油。鉆井現(xiàn)場(chǎng)二、地震勘探的幾個(gè)基本環(huán)節(jié)資料采集Dataacquisition勘探公司Explorationcorporation資料處理Dataprocessing處理中心Processingcenter磁帶Taper資料解釋Datainterpretation構(gòu)造圖Structuremap研究院所Researchinstitute高信噪比、高分辨率、高保真度、準(zhǔn)確成像的成果數(shù)據(jù)地震勘探的三大環(huán)節(jié)

野外采集室內(nèi)處理資料解釋（1）野外采集按照預(yù)先設(shè)計(jì)的觀測(cè)系統(tǒng)，炮點(diǎn)激發(fā)、檢波器接收、儀器記錄，得到原始地震資料（按時(shí)分道）。數(shù)據(jù)通常記成SEGB或SEGD格式，班報(bào)有電子格式的和手寫格式的。這一部分工作由物探地震小隊(duì)完成。野外采集得到的地震記錄不能很好反映地下地質(zhì)情況（2）室內(nèi)處理

將野外采集的原始地震資料轉(zhuǎn)化為可用于地質(zhì)解釋的地震剖面。包括：預(yù)處理、常規(guī)處理和特殊處理三塊內(nèi)容。這部分工作由資料處理中心完成。（3）資料解釋結(jié)合地質(zhì)、測(cè)井、錄井、油藏工程等，進(jìn)行綜合解釋。多由物探研究院、物探公司、地質(zhì)研究院、采油廠地質(zhì)所等完成。多學(xué)科綜合解釋地震解釋剖面三、地震勘探發(fā)展史我國地球物理勘探的發(fā)展?fàn)顩r：20世紀(jì)40年代：成立普通物探隊(duì)伍20世紀(jì)50年代：光點(diǎn)地震記錄儀20世紀(jì)50年代后期：勘探重點(diǎn)移到東部20世紀(jì)60年代中后期：模擬磁帶記錄70年代以后：數(shù)字地震記錄、巨型計(jì)算機(jī)的使用中國大陸第一口油井：位于陜西延長(zhǎng)縣，1907年鉆成。該井深二百二十六尺，提煉后每日可得燈油25斤。小知識(shí)：中國大陸第一井我國的石油物探技術(shù)是從1939年開始發(fā)展的。1945年9月，玉門油礦成立了第一個(gè)重力隊(duì)，由翁文波老先生任隊(duì)長(zhǎng)，使用的儀器是美國海蘭特研究公司生產(chǎn)的零長(zhǎng)式重力儀。隨后，1947年成立了第一個(gè)磁法隊(duì)。1951年3月成立了我國的第一個(gè)地震隊(duì)，使用的地震儀是美國輕便型24道光點(diǎn)記錄儀。到了50年代末，全國的物探隊(duì)伍已發(fā)展到幾十個(gè)。1958年，由重力、電法和地震反射波法勘探技術(shù)發(fā)現(xiàn)了大慶長(zhǎng)垣構(gòu)造，并定位了松基3井。1959年松基3井鉆探成功，并于9月26日試油獲工業(yè)油流，從而發(fā)現(xiàn)了大慶油田。電視連續(xù)劇《奠基者》介紹大慶油田發(fā)展歷程

20世紀(jì)60年代我國進(jìn)入了大規(guī)模物探普查階段。在此期間，不但地震隊(duì)伍發(fā)展快，而且地震儀器和地震技術(shù)也不斷更新和發(fā)展。1966年開始生產(chǎn)模擬磁帶地震儀，1968年開始數(shù)字地震儀器的研制，技術(shù)上開始研究地震多次覆蓋方法，延續(xù)到70年代末。在這一期間發(fā)現(xiàn)了勝利、大港、江漢、遼河、河南、華北、中原等油田。

20世紀(jì)80年代是我國石油物探資料處理技術(shù)和解釋水平取得較大進(jìn)步的階段。全國先后建立了多個(gè)計(jì)算機(jī)處理中心，反褶積、偏移歸位等較復(fù)雜的處理方法已被列為常規(guī)處理；波阻抗剖面、亮點(diǎn)剖面、層速度剖面、三瞬剖面、碳?xì)錂z測(cè)等各種特殊處理也得到廣泛應(yīng)用。二維資料處理、寬線、彎線資料處理、VSP資料處理等都有了完善的計(jì)算機(jī)軟件和批量處理能力。計(jì)算機(jī)處理能力和水平的提高推動(dòng)了解釋技術(shù)的發(fā)展，使解釋成果更加準(zhǔn)確可靠。20世紀(jì)80年代初開始引進(jìn)了人機(jī)聯(lián)作交互解釋系統(tǒng)，解釋工作站不僅縮短了地震資料的解釋周期，而且使地震資料的解釋精度和“自動(dòng)化”程度提高到新的水平。

20世紀(jì)90年代，我國各大油田分別進(jìn)行了新一輪的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的更新?lián)Q代（1974年的定點(diǎn)機(jī)、1983年的標(biāo)量機(jī)、1992年的巨型并行機(jī)、2001年的PC-Cluster）,多節(jié)點(diǎn)、并行算法的巨型計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的地震資料處理系統(tǒng)的引進(jìn)，極大的推動(dòng)了我國油氣勘探開發(fā)技術(shù)的深入發(fā)展。目前地震資料解釋主要采用從國外引進(jìn)的Landmark、GeoFrame和EPOS工作站交互解釋系統(tǒng)；國內(nèi)的處理和解釋系統(tǒng)主要由東方地球物理公司推出的Grisys和Gristation。20世紀(jì)90年代的核心技術(shù)有：高分辨率三維地震勘探、時(shí)間推移（4D）地震技術(shù)、三維深度偏移成像、地球物理資料的三維可視化分析與解釋等。四、地球物理勘探方法的特點(diǎn)1、物探方法的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)。將物理學(xué)原理和方法應(yīng)用于地學(xué)，發(fā)展成了地球物理學(xué)；而其應(yīng)用于找礦和勘探，又發(fā)展成了應(yīng)用地球物理學(xué)。具體說來其基礎(chǔ)理論包括：地磁場(chǎng)、地電場(chǎng)、重力場(chǎng)、彈性波、放射性同位素等理論。地球物理勘探方法研究的是地球物理場(chǎng)或某些物理現(xiàn)象，而不是直接研究巖石或地層，這是完全不同于地質(zhì)方法的。地球物理勘探方法不僅可了解地表或近地表的地質(zhì)現(xiàn)象，而且通過場(chǎng)的研究，還可獲得深部地質(zhì)現(xiàn)象的信息。2、用物探方法解決一項(xiàng)地質(zhì)任務(wù)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)化，即先將地質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為地球物理的問題，再使用物探方法觀測(cè)地質(zhì)現(xiàn)象所反映的地球物理異常，最后根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)或物理現(xiàn)象與地質(zhì)體間存在的特點(diǎn)關(guān)系，把地球物理資料再轉(zhuǎn)化為地質(zhì)語言或圖示，并賦予地質(zhì)含義，肯定其地質(zhì)效果。3、物探方法的觀測(cè)資料或分析處理結(jié)果存在多解性，表現(xiàn)在：（1）不同地質(zhì)體可能有相同的物理場(chǎng)；（2）地質(zhì)體的大小、形狀、深度與產(chǎn)狀等參數(shù)的不同組合，可能引起相同的異?，F(xiàn)象。從數(shù)學(xué)關(guān)系上看，實(shí)際上是求解超定方程或欠定方程的解。4、每一種物探方法都有其應(yīng)用條件和使用范圍。物探方法的適用性問題不可忽視。礦床地質(zhì)、地球物理特征及自然地理?xiàng)l件經(jīng)常因地而異，物探方法本身在解決地質(zhì)問題時(shí)存在局限性，這些可能影響了方法的有效性。理論研究與實(shí)際應(yīng)用的差異性決定了方法的應(yīng)用條件，這種差異性分布在觀測(cè)儀器制造、資料采集、處理、解釋方法等方面。5、每一種物探方法都要經(jīng)歷資料的觀測(cè)或采集、數(shù)據(jù)的整理或處理、資料的分析與解釋這三大環(huán)節(jié)。地球物理資料的觀測(cè)必須使用相應(yīng)的觀測(cè)儀器和觀測(cè)方式，觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理和解釋必須使用相應(yīng)的設(shè)備和專用軟件。6、地球物理觀測(cè)資料中既包含豐富多彩的地質(zhì)信息（如旅行時(shí)、波形、振幅、頻率、速度、吸收衰減等），但又可能受各種干擾因素（規(guī)則干擾與隨機(jī)干擾）的影響或存在人為的觀測(cè)誤差。五、地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)四維（時(shí)間推移）地震技術(shù)微機(jī)集群技術(shù)（PCCluster）疊前深度偏移和成像技術(shù)全三維可視化解釋技術(shù)井間地震技術(shù)二維地震三維地震四維地震四維地震技術(shù)曙光3000超級(jí)服務(wù)器微機(jī)集群技術(shù)（PCCluster）疊前深度偏移和成像技術(shù)疊前深度偏移疊前時(shí)間偏移疊后深度偏移疊前深度偏移可視化全三維地震資料解釋全三維可視化解釋技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用井間地震技術(shù)井間地震技術(shù)可以提供高精度地下成像資料，能分辨2-5米薄層和小斷層，為描述井間精細(xì)構(gòu)造、薄層砂體分布，確定儲(chǔ)層連通性、剩余油分布等復(fù)雜地質(zhì)問題，指導(dǎo)調(diào)整井的布署和采收率的提高，提供非?？煽康募夹g(shù)手段。羅151-11羅151-12.12.22.32.4秒31003000290028002700米羅151井間反射剖面與過井三維地震剖面的對(duì)比330米六、地震勘探期望解決的問題1、h