ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 第五章 地震勘探ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 勘探地震学是利用岩石的弹性性质研究地下矿床和解决勘探地震学是利用岩石的弹性性质研究地下矿床和解决工程地质、环境地质问题的一门学科。勘探地震学是为寻找工程地质、环境地质问题的一门学科。勘探地震学是为寻找石油、天然气而发展起来的，世界上绝大多数油气田都是先石油、天然气而发展起来的，世界上绝大多数油气田都是先由地震工作找到构造，再由钻井发现的。目前世界上还没有由地震工作找到构造，再由钻井发现的。目前世界上还没有一种探测方法能像勘探地震学那样对地下介质作出整体的精一种探测方法能像勘探地震学那样对地下介质作出整体的精确而详细的三维描述。确而详细的三维描述。 人们最早研究的是天然地震，公元人们最早研究的是天然地震，公元132132年，东汉张衡发年，东汉张衡发明了世界上第一台地震仪。明了世界上第一台地震仪。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 一、地震波的类型一、地震波的类型 地震勘探中由人工激发产生的地震波有两种类型：体波地震勘探中由人工激发产生的地震波有两种类型：体波和面波。和面波。【体波体波】体波是在弹性介质内部向四周传播的波。体波是在弹性介质内部向四周传播的波。 纵波：是质点振动方向与波的传播方向相同的波；纵波：是质点振动方向与波的传播方向相同的波； 横波：是质点振动方向与波传播方向垂直的波。横波：是质点振动方向与波传播方向垂直的波。5.15.1 理论基础理论基础ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 【面波面波】面波只在两种介质的界面传播。面波只在两种介质的界面传播。 瑞雷波：沿自由表面瑞雷波：沿自由表面( (介质与大气层的界面介质与大气层的界面) )传播的波；传播的波； 勒夫波：在低速岩层覆盖于高速岩层的情况勒夫波：在低速岩层覆盖于高速岩层的情况下，沿两岩层界面传播的波下，沿两岩层界面传播的波 。二、描述地震波的常用术语二、描述地震波的常用术语 波前波前 波后波后 波面波面 振幅振幅 视速度视速度 ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 三、地震波的反射和折射三、地震波的反射和折射 假设存在着两种岩层，上假设存在着两种岩层，上部岩层密度为部岩层密度为1 1，波传播速度为，波传播速度为V V1 1；下部岩层密度为；下部岩层密度为2 2，波播速，波播速度为度为V V2 2。 这种具有波阻抗差异的界面这种具有波阻抗差异的界面称为称为反射界面反射界面。 ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 当入射角增大至某一角度时，会使透射角当入射角增大至某一角度时，会使透射角=90=90，透射，透射波在下层介质中以速度波在下层介质中以速度V2V2沿界面滑行，这种沿界面滑行的透沿界面滑行，这种沿界面滑行的透射波又称为射波又称为滑行波滑行波。此时的入射角称为。此时的入射角称为临界角临界角。 折射波射线是以临界角出射的一簇平行线，其中第一条折射波射线是以临界角出射的一簇平行线，其中第一条射线射线AMAM又是以临界角出射的又是以临界角出射的“临界临界”反射波射线。反射波射线。M M是折射是折射波出现的始点，在区间波出现的始点，在区间OMOM内不存在折射波，该区间称为内不存在折射波，该区间称为盲区盲区。 折射波形成的基本物理条件是：界面下介质的波速大于折射波形成的基本物理条件是：界面下介质的波速大于上覆介质的波速；波以球面波入射；入射角等于临界角。上覆介质的波速；波以球面波入射；入射角等于临界角。 ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 四、有效波和干扰波四、有效波和干扰波 用于解决所提出地质问题的波称为用于解决所提出地质问题的波称为有效波有效波，而所有妨碍分，而所有妨碍分辨有效波的其它波都属于干扰波。辨有效波的其它波都属于干扰波。 无论何时，爆炸引起的声波，风吹草动、机械、车辆等形无论何时，爆炸引起的声波，风吹草动、机械、车辆等形成的微震都属于干扰波。成的微震都属于干扰波。 地震波遇到良好的弹性界面时，不仅能形成一次反射，而地震波遇到良好的弹性界面时，不仅能形成一次反射，而且能再次反射，形且能再次反射，形成多次反射波。成多次反射波。分辨和压制多次分辨和压制多次波是地震资料处波是地震资料处理和解释中的重理和解释中的重大课题。大课题。 ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY O O为震源，在测线上用检波器接收地震波。每道记录都有为震源，在测线上用检波器接收地震波。每道记录都有一些振幅增大的地方，反映了传播路径不同的波到达。找出各一些振幅增大的地方，反映了传播路径不同的波到达。找出各道记录振幅最大的点，将这些点连接起来，就构成了该种波的道记录振幅最大的点，将这些点连接起来，就构成了该种波的同相轴。这些同相轴反映了炮点至检波点的距离同相轴。这些同相轴反映了炮点至检波点的距离 x x与波到达各与波到达各检波点的旅行时检波点的旅行时t t之间的函数关系，即称为之间的函数关系，即称为时距曲线时距曲线。5.25.2 地震波时距曲线地震波时距曲线ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 一、直达波时距曲线一、直达波时距曲线二、反射波时距曲线二、反射波时距曲线ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 若反射界面为倾斜的平界面，则其反射波时距方程为若反射界面为倾斜的平界面，则其反射波时距方程为ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 三、折射波时距曲线三、折射波时距曲线ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 水平多层介质的折射波时距曲线，界面埋藏愈深，该水平多层介质的折射波时距曲线，界面埋藏愈深，该界面的时距曲线愈平缓。界面的时距曲线愈平缓。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 5.35.3 地震仪器和地震勘探工作方法地震仪器和地震勘探工作方法 地震仪器是获得地震记录必不可地震仪器是获得地震记录必不可少的工具。少的工具。 它包括震源、地震仪和地它包括震源、地震仪和地震车，其中地震仪包括检波器、放大震车，其中地震仪包括检波器、放大器和记录器。一台地震仪大多有很多器和记录器。一台地震仪大多有很多道道( (如如6 6、1212、2424、4848道甚至更多道甚至更多) )。浅。浅层地震仪有层地震仪有1212道，主要用于解决水文道，主要用于解决水文地质、工程地质和浅层勘探等问题。地质、工程地质和浅层勘探等问题。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 一、地震勘探工作方法一、地震勘探工作方法 地震勘探可分为路线普查、面积普查、面积详查和构造地震勘探可分为路线普查、面积普查、面积详查和构造细测四个阶段。各阶段的地质任务不同，测网密度或测线上细测四个阶段。各阶段的地质任务不同，测网密度或测线上炮点的距离也不同。主测线应尽可能垂直于预测构造的走向，炮点的距离也不同。主测线应尽可能垂直于预测构造的走向，测线间距以不漏掉次级构造为原则。测线间距以不漏掉次级构造为原则。1 1、反射波法、反射波法 观测系统观测系统：炮点和检波点之间：炮点和检波点之间的相互位置关系。的相互位置关系。 炮点炮点 炮检距炮检距 炮间距炮间距 排列排列长度长度 反射波法常用的是反射波法常用的是多次覆盖观多次覆盖观测系统测系统。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2 2、折射波法、折射波法 常用的是常用的是相遇时距曲相遇时距曲线观测系统线观测系统。 时距曲线时距曲线S1S1和和S2S2是分别是分别在在O O1 1和和O O2 2激发时得到的，反映激发时得到的，反映界面的界面的BDBD和和CACA段，其中段，其中BCBC段段是被重复覆盖的地段。利用是被重复覆盖的地段。利用互换时间相等，可对这两条互换时间相等，可对这两条时距曲线进行解释，将提高时距曲线进行解释，将提高解释的可靠性。解释的可靠性。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 5.45.4 地震资料的处理地震资料的处理 对野外取得的地震资料必须进行加工处理，以便消除或压对野外取得的地震资料必须进行加工处理，以便消除或压制地震记录中的噪音，改善或加强地质信息，提高有效波的分制地震记录中的噪音，改善或加强地质信息，提高有效波的分辨率，为解释提供可靠的基础数据。辨率，为解释提供可靠的基础数据。常规水平叠加资料处理流程图ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 一、预处理一、预处理地震记录在数字计算机中的表示和存储地震记录在数字计算机中的表示和存储数据重排数据重排不正常道、炮处理不正常道、炮处理抽道集抽道集增益恢复增益恢复初至拾取初至拾取ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 二、动校正二、动校正介质均匀时，水平界面的反射波时距曲线为双曲线。将介质均匀时，水平界面的反射波时距曲线为双曲线。将各道记录的反射波旅行时逐点校正为各检波点至炮点各道记录的反射波旅行时逐点校正为各检波点至炮点O O的中点处的中点处的回声时间，时距曲线就变成了一条水平直线，这种校正方法称的回声时间，时距曲线就变成了一条水平直线，这种校正方法称动校正动校正。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 三、静校正三、静校正 由于地形起伏、地下介质不均匀、地表低速带以及炮点深由于地形起伏、地下介质不均匀、地表低速带以及炮点深度的影响，会使反射波时距曲线产生畸变。即使动校正准确，度的影响，会使反射波时距曲线产生畸变。即使动校正准确，时距曲线也存在畸变。消除由于上述原因造成的反射时差时距曲线也存在畸变。消除由于上述原因造成的反射时差tt，这种校正称为这种校正称为静校正静校正。 计算静校正值时要任意选定一计算静校正值时要任意选定一个基准面，并将所有炮点和检波点个基准面，并将所有炮点和检波点都校正到这个基准面上。静校正包都校正到这个基准面上。静校正包括三项内容：括三项内容：地形校正地形校正炮点深度校正炮点深度校正低速带校正低速带校正ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 四、叠加处理四、叠加处理 将多次覆盖获得的来自同一反射点的地震记录道抽出，可将多次覆盖获得的来自同一反射点的地震记录道抽出，可以绘成以绘成共反射点时距曲线共反射点时距曲线。对此进行动校正，校正后同一反射。对此进行动校正，校正后同一反射点的反射波振动相位完全相同，将它们叠加点的反射波振动相位完全相同，将它们叠加( (水平叠加水平叠加) )后，反后，反射信号幅度大大增强。而其它干扰波，如多次波、随机干扰等射信号幅度大大增强。而其它干扰波，如多次波、随机干扰等仍有剩余时差。它们的相位不相同，叠加后干扰信号的幅度必仍有剩余时差。它们的相位不相同，叠加后干扰信号的幅度必然削弱。水平叠加是突出有效波、压制干扰波的有效手段。然削弱。水平叠加是突出有效波、压制干扰波的有效手段。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 五、时间剖面五、时间剖面实测地震资料经各种处理后，同相轴变换成地下界面实测地震资料经各种处理后，同相轴变换成地下界面的形状。由于同相轴代表的界面到地表的距离不是深度而是时的形状。由于同相轴代表的界面到地表的距离不是深度而是时间，故这种剖面称为间，故这种剖面称为时间剖面时间剖面。时间剖面有不同的显示方式，我国常用的是波形时间剖面有不同的显示方式，我国常用的是波形变面变面积时间剖面积时间剖面。所谓变面积，就是在地震波形极大值附近，按一。所谓变面积，就是在地震波形极大值附近，按一定的阀值截取出的面积所形成的小梯形黑块。小梯形面积的大定的阀值截取出的面积所形成的小梯形黑块。小梯形面积的大小和形状反映了地震波能量的强弱。根据该剖面上的波形还可小和形状反映了地震波能量的强弱。根据该剖面上的波形还可以了解波的振幅和频率等。通过对时间剖面中各反射同相轴的以了解波的振幅和频率等。通过对时间剖面中各反射同相轴的对比追踪，我们可以在时间剖面上识别出断层、隆起、不整合、对比追踪，我们可以在时间剖面上识别出断层、隆起、不整合、尖灭、超覆等地质现象。尖灭、超覆等地质现象。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 六、修饰性处理六、修饰性处理 改善剖面的面貌，使反射层次清晰、能量均衡、改善剖面的面貌，使反射层次清晰、能量均衡、美观。美观。道内平衡道内平衡道间平衡道间平衡相干加强相干加强ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 5.55.5 地震资料的解释地震资料的解释同一地点得到的地质柱状图、速度测井曲线和地震记录ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 在地震资料解释工作中一般包括以下几项工作：在地震资料解释工作中一般包括以下几项工作：地震资料的初步整理和评价地震资料的初步整理和评价 速度参数的研究速度参数的研究进行波的对比进行波的对比 进行地震剖面的地质解释进行地震剖面的地质解释绘制平面图绘制平面图 作出油气评价作出油气评价ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 一一. .速度参数的研究速度参数的研究【平均速度、均方根速度、射线速度及其相互关系平均速度、均方根速度、射线速度及其相互关系】ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 二、时间剖面的对比二、时间剖面的对比反射界面反射波振幅显著增强；波形相似；同相性。反射界面反射波振幅显著增强；波形相似；同相性。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 三三. .时间剖面的地质解释时间剖面的地质解释确定标准层及其相当的地质层位，确定地质构造层，了解地确定标准层及其相当的地质层位，确定地质构造层，了解地层厚度变化和接触关系，可能时确定沉积厚度；层厚度变化和接触关系，可能时确定沉积厚度；了解构造形态及其基本特征；了解构造形态及其基本特征；了解断层性质、断距和断面产状等；了解断层性质、断距和断面产状等；了解火山岩是否存在及其分布规律；了解火山岩是否存在及其分布规律；划分构造带。划分构造带。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 四、断层的解释四、断层的解释反射波同相轴错断。反射波同相轴错断。标准反射同相轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换等现象，标准反射同相轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换等现象，这一般是小断层的反映。这一般是小断层的反映。反射同相轴突然增减或消失，波组间隔突然变化，这往往是反射同相轴突然增减或消失，波组间隔突然变化，这往往是大断裂的反映。大断裂的反映。反射同相轴产状突变，反射零乱或出现空白带。反射同相轴产状突变，反射零乱或出现空白带。异常波的出现是识别断层的重要标志。异常波的出现是识别断层的重要标志。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 五、地震地层解释五、地震地层解释ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 利用地震剖面进行沉积环境分析和沉积相解释叫地震相分析。利用地震剖面进行沉积环境分析和沉积相解释叫地震相分析。ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY ECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本章结束！本章结束！