地震勘探原理知识点总结讲解.docx

1、地震勘探原理知识点总结讲解第三章 地震资料采集方法与技术一野外工作概述1.陆地石工基本情况介绍试验工作内容：干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和仪器因素的选择等。生产工作过程：地震队的组成（1）地震测量：把设计中的测线布置到工作地区，在地面上定出各激发点和接收排列上各检波点的位置（2）地震波的激发 陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。

2、激发方式：炸药震源的井中激发、土坑等。激发井深：潜水面以下1-3m，（6-7m）。（3）地震波的接收 实现方式：检波器、排列和地震仪器2.调查干扰波的方法（1）小排列（最常用） 3-5m道距、连续观测 目的：连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。 从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数（2）直角排列 适用于不知道干扰波传播方向的情况 t1和t2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向（3）三分量检波器观测法（4）环境噪声调查 信噪比：有效波的振幅/干扰波的振幅（规则） 信号的能量/噪声的能量3.各种干扰波的类型和特点（1）规则干扰指具有一定主频和一定视速度

3、的干扰波，如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。面波（地滚波）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指数衰减。其主要特点：低频：几Hz20Hz；频散(Dispersion)：速度随频率而变化；低速：100m/s 1000m/s，通常为200m/s500m/s；质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。（能量较强） 声波：速度为340m/s左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。浅层折射波：当表层存在高速层或第四系下面的老地层埋藏浅，可能观测到同相轴为直线的浅层折射波。工业

4、电干扰：当地震测线通过高压输电线路时产生，整张记录或部分记录道上出现50Hz的正弦干扰波。侧面波：在地表条件比较复杂的地区进行地震勘探时，常出现侧面波干扰。虚反射(ghost)：是指从震源先到达地面或潜水面发生反射后，再向下传播到地下界面形成的反射波。多次反射波(Multiples)：当地下存在强波阻抗界面时，可能产生多种形式的多次反射波。其特点与正常反射波相似，时距曲线斜率较一次波大。（2）无规则干扰（随机干扰）主要指没有一定频率，也没有一定传播方向的波，它们在记录上形成杂乱无章的干扰背景微震：与激发震源无关的地面扰动统称为微震，外界随机产生；低频和高频背景干扰：低频和高频背景的特点是整张记

5、录上出现，而且显得杂乱无章。干扰波类型小结：干扰波分为规则干扰和随机干扰。规则干扰包括：沿水平方向传播的（面波和车辆引起的干扰）和沿垂直方向传播的（多次波） 具有重复性的（面波）和不具有重复性的（人为因素产生的干扰）随机干扰也分为：重复出现的和不重复出现的4.压制面波的方法选择适当的激发条件：（1）激发岩性：疏松地层容易产生较强的面波（2）激发深度：越深面波越弱（3）采用组合法压制面波（4）选择适当的观测系统避开面波（5）频率滤波，利用面波与有效波的频谱差异群速度：一个波列能量（包络）的传播速度相速度：特定相位（波峰或波谷）的传播速度5.激发条件和接收条件6.海上地震勘探的特点和特殊性特点：广

6、泛使用非炸药比陆上更早实现了野外记录数字化；使用等浮组合电缆；单船作业，不需采用松放电缆的措施就能保证连续工作全部采用多次覆盖技术，且覆盖次数较高，等浮电缆的道数不断增加。特殊性：观测船的前进速度为常数，使用多普勒声纳及时调节船速以保持船速恒定。但船速受风浪、涌流等多种因素的影响。海流和激发点间距不均匀是影响多次覆盖的因素。海流导致电缆与测线往往具有一定的夹角，称为电缆偏角。需要导航定位，目前广泛使用卫星定位技术。7.海上特殊干扰波海上地震勘探中可能观测到的干扰波主要有重复冲击、交混回响或鸣震、侧反射、底波等。鸣震和交混回响：海面和海底是两个反射系数较大的界面,会形成多次反射;当海底起伏不平时

7、,由于地震波的散射和水层内多次波相互干涉造成的干扰称为交混回响。如果海底是比较平坦、反射系数比较稳定的界面,则进入水层内的能量产生多次反射造成水层共振现象,称为鸣震。8.海上震源：目前海上地震勘探主要使用非炸药震源，包括电火花震源、空气枪震源、蒸汽枪震源等。9. 分析比较陆地与海上地震勘探的异同点地震勘探利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。 在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同

8、的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上，都优于其他地球物理勘探方法。地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。 爆炸震源是地震勘探中广泛采用的。如重锤、连续震动源、气动震源等，但陆地地震勘探经常采用的重要震源仍为炸药。海上地震勘探除采用炸药震源之外，还广泛采用空气枪、蒸汽枪及电火花引爆气体等方法。海上没有面波。不受复杂地表起伏影响，风化壳影响也小，相对质量要好些。采集时候用船托缆，方便

9、。但海上的多次波相当强，去多次是处理必须仔细进行的。二野外观测系统1.观测系统：地震波的激发点和接收点的相互位置关系 排列：震源与检波器组中点位置（中心道）之间的关系 排列的类型（二维）： 纵排列：端点激发排列和中间激发排列 非纵排列 交叉排列（二维）观测系统的图示方式：时距曲线 综合平面图：非纵侧线：T型，L型 纵侧线：中点激发，单边激发，端点激发2.布设地震侧线的基本要求测线应为直线，保证所反映的构造形态比较真实；测线应该垂直构造走向，其目的是更加真实的反映构造形态，为绘制构造图提供方便。3.观测系统图示方法（见课本75页及课件）-三维观测系统图示方法4.多次覆盖：一次覆盖或多次覆盖(mu

10、ltiple coverage)指对被追踪的界面所观测的次数。多次覆盖的优点：提高信噪比；处理中得到多种信息的记录（CSP,CMP,CRP,CO）共激发点记录CSP：从激发点出发的45斜线代表一个排列，在此线上所有的接收点有共同的激发点，属于同一激发点的各道记录称为共激发点记录。共接收点记录CRP：从接收点出发的45斜线代表地面同一接收点位置,此线上不同激发点的所有道都是同一地面点接收,由此组成的记录称为共接收点记录。共偏移距记录CO：与激发点线平行的水平线表示等炮检距情况,各接收点的炮检距都相等,由此形成的记录称为共炮检距记录。共反射点记录CRP：垂直于共炮检距线的垂线表示共中心点（界面水平

11、时为共反射点或共深度点）的位置，此线上各点接收到来自地下同一反射点的反射，由此组成的记录称为共反射点记录.5.比较4种记录的差异及其在地震勘探中的应用 共激发点和共接收点记录用于求取激发点和检波点的静校正量； 在野外作业中，通过显示共激发点记录实行记录质量的监控； 在资料处理中，需要对共激发点记录进行抽道集，得到大量的共中心点道集记录，然后进行速度分析、动校正、水平叠加或偏移归位等处理，最终得到用于资料解释的成果数据；在速度分析或某些偏移处理时，为了增加数据量或提高处理质量，需要抽取共炮检距记录，用于特殊分析和处理。6.CSPCMP：处理中常用记录 叠前反演：AVO,EI(弹性阻抗反演) 叠前

12、偏移输入记录：CMP,CFP（共聚焦点）,CIP（共成像点）,CA（共入射角道集）三地震波的激发与接受1.对激发的基本要求 激发的地震波要有足够的能量，以利于反射波法查明地下数千米深度范围内的一整套地层的构造形态激发产生的有效波与干扰波之间在能量，频谱特性等方面要有明显的差异，有利于记录有效波 激发的地震波要有较高的分辨能力，适用于精细地震勘探和开发地震的要求 在同一工区内使用的震源类型、激发参数（激发岩性、激发井深、药量等）、记录特征等应该保持基本一致，即记录面貌的一致性和稳定性。2. 影响激发波形特征的主要因素、AQ和fQ的关系药量的大小、爆炸介质的岩性、药包形状及其与爆炸介质的耦合等因素

13、，对地震波的形状，振幅，频率等特点有重要影响。具体见课本79或课件AQ和fQ的关系（课本79）增大有效波能量的两个途径：增大振幅，如适当加大药量，但受到一定的限制 增大信号的延续时间t，但信号的延续时间过长又降低了地震勘探的分辨能力。非炸药震源使用最广泛的是可控震源可控震源的工作原理与记录过程：课本80-813控震源相对炸药震源的优越性： 不产生地不传播的振动频率，从而节约能量不破坏岩石，不消耗能量与岩石的破碎上 抗干扰能力强 引起地面的损失小，特别适宜于人员稠密的工区工作，但结构庞大复杂，在地表复杂的地区使用不变4.对接收的基本要求 具备强大的信号放大功能：微米数量级的地面位移进行可变倍数放

14、大。 记录的原始地震资料要有良好的信噪比：震仪器必须有频率选择功能。 具备足够大的动态范围：震波在地层内传播过程中，由于波前的扩散、界面的透过损失、介质的吸收等原因，其能量浅层很强，深层很弱。在地震勘探中，把地震波振幅强弱差别的变化范围称为地震波的动态范围。 记录的原始地震信息具有良好的分辨能力：指在地震记录上区分某地层顶底反射波的能力。在仪器设计方面应该合理选取仪器参数，使仪器的固有振动延续时间不要太长，具有较好的分辨能力。 对记录仪器的一些技术要求：求仪器是多道的，且各道间应是高度一致的；原始记录长度应是任意的，但必须大于5秒长度；把记录数据准确地传输到计算机处理中心，便于各种分析与处理；

15、具有精确的计时装置，便于地震资料的地质解释；地震勘探野外作业的自然环境千变万化，要求地震仪器在结构上具备轻便、稳定、耗电少、操作简单、维修方便等特点，还能经得起颠簸和恶劣的气候变化等。5.检波器的类型*检波器是安置在地面，水中或井下以拾取大地振动的地震探测器或接收器，实质是将机械振动转换为电信号的传感仪器*动圈式电磁地震检波器*涡流地震检波器*压电式水听器*数字检波器*检波器：速敏检波器：动圈式电磁地震检波器、流地震检波器（陆地） 压敏检波器：压电式水听器（海上）*检波器的安置条件（课件）平稳正直紧6.采集站信号放大，模拟转换，数据传输或存储三大功能7. *动态范围：在地震勘探中，把地震波振幅

16、强弱差别的变化范围称为地震波的动态范围。*可控震源：*偏移距：激发点到最近的检波器组中心的距离*遥测：是利用电缆、光缆、无线电或其他传输技术对远距离的物理点进行测量。*MEMS：Systems微电子机械系统*采集站：*矢量保真度：矢量保真度是指每个分量互相耦合的信号量度8. 地震仪的4个发展阶段模拟光点记录地震仪模拟磁带记录地震仪数字磁带记录地震仪遥测地震仪9地震仪的记录过程（课本91）10.地震品质分析（PPT）11.野外采集参数的确定最大偏移距Xmax，炮点与排列中最远一道的距离，应大致等于最深目的层的埋深最小移距Xmin，炮点与排列中最近一道的距离，应不小于最浅目的层的埋深，它大一些可以

17、消除地震产生的噪声，但可能损失有用的浅层信号 道间距x，定义为相邻两个中心道之间的距离，通常不应该超过设计的水平分辨率的2倍目的是使地下空间采样间隔满足空间采样定理：x/2 最小药量或最小震源强度-课本93四低（降）速带测定与静校正1. *低速带：在地表附近一定深度范围内，地震波的传播速度往往要比其下面地层的波速低得多，该深度范围的地层称为低速带*降速带：某些地区，在低速带与相对高速地层之间，还有一层速度偏低的过渡区，称之为降速带。*低速带参数：低速带层数、厚度、速度等。2.低速带测定的重要性是野外工作的重要内容之一，准确测定低速带参数有利于地震资料的静校正处理，满足地震勘探原理的基本假设条件

18、3.低速带测定的基本方法地震勘探方法常用的有浅层折射法、微测井法，近几年又发展了小反射法和面波法，以及大折射、深井微测井、小折射结合大炮初至的方法以及基于初至的回折波法和层析反演等方法；非地震勘探方法常见的有地面地质调查、地质雷达、大地电磁测深等方法。（1）浅层折射法（时距曲线法）浅层折射法或时距曲线法求取低速带参数的步骤（2层，3层介质）课本95-96求取交叉时的方法：延长时距曲线法；相遇法；追逐法；复合时距曲线法；求界面速度的方法：差异时距曲线等。（2）微地震测井的工作方法及微地震测井资料的解释步骤 课本97（3）层析成像法其方法原理是建立在对地层进行网格化的基础上的，且利用最小走时射线路

19、径的全局算法，即利用费马原理与网络理论构建网络中的最小走时树，可以同时计算出与某点震源相关的所有的初至走时及相应的射线路径4.值时间：从井底到井口的直达波传播时间t 5.静校正的工作内容*静校正分为野外（一次）静校正和剩余静校正*静校正：人为选定一个海拔高程作为基准面，利用野外实测得到的各点高程、低速带厚度、速度或井口时间tuh等资料，将所有的激发点和检波点都校正到此基准面上，用基岩速度替代低速带速度，从而去掉表层因素的影响*静校正的目的是满足基本假设条件（1）井深校正（2）地形校正（3）低速带校正 具体见课本101或课件6. 分析说明地震勘探原理的基本假设条件以及低速带测定的目的意义*基本假

20、设条件：地下界面为水平,介质均匀且界面水平，界面以上速度为速度为一常数*低速带测定的目的意义：准确测定低速带参数有助于地震资料的静校正处理；满足地震勘探原理的基本假设条件。五地震组合法1.地震组合法是利用有效波与干扰波的传播方向不同来压制干扰波的一种方法，主要用于压制面波之类低视速度的规则干扰以及无规则的随即干扰2.有效波与干扰波的主要差别（1）有效波和干扰波在传播方向上可能不同。水平界面的反射波差不多是垂直从地下反射回地面的，而面波是沿地面传播的。实质上就视速度的差别。针对这一类型的干扰波，在野外施工时，往往采用检波器组合的方法来压制；在进行资料处理时，还可以采用视速度滤波（f-k滤波）进行

21、去除。（2）有效波和干扰波可能在频谱上有差别. 此类干扰波的压制方法主要是野外记录时进行有目的地进行滤波和在室内进行频率滤波处理。（3）有效波和干扰波经过动校正后的剩余时差可能有差别. 多次波在经过动校正后，剩余时差仍不为0，广泛使用的野外多次覆盖、室内水平叠加技术能较好压制多次波；另外，预测反褶积方法对多次波也有良好的压制效果（4）有效波和干扰波在它们出现的规律上可能有差异。3. 组合方法的基本原理 课本102*有n个检波器沿直线等距排列，等灵敏度的检波器间距为x。*组合就是n个检波器的输出叠加起来作为一道的信号。 *组合的振幅特性： *组合的相位特性： （组合后的相位特性相当于第（n-1）

22、/2个检波器的相位特性）*从组合法基本原理的讨论可以看到，组合确实可以视为一个滤波过程，单个检波器信号为该滤波器的输入，多个检波器组合后的信号是该滤波器的输出，滤波器的系统特性就是上述的两个的表达式4. 讨论组合的方向频率特性的基本思路（课本105）*当固定w=wi，即只研究某一频率的简谐波的组合效果时，此时的就是 就是 就是方向特性，反映了组合对来自不同方向的频率为wi的简谐波的组合效果；当固定,即只研究来自某一方向的不同频率的组合效果时,此时的就是频率特性。*通常用组合后总振动的振幅与组合前单个检波器接收到的振动的振幅的n倍之比值来表示组合对来自不同方向的波的相对加强或压制效果，称之为组合

23、的方向特性. 5. 组合特性曲线的主要特点 简谐波压制在压制带，最好是压制在1/n6.组合的方向效应（即组合对信噪比的改善程度） 课本106在最有利条件下，组合的方向性效应与组内检波器个数相等，检波器个数n越多，信噪比的改善越大7. 脉冲波的组合特性 课本106 *讨论脉冲波组合的方向特性的2种方法 *脉冲波的组合就不能用组合前后的振幅比来说明组合的方向特性，只能用别的参数如振幅极值比、能量比或包络面积比等*对脉冲波的组合特性的讨论所得到的主要结论：*脉冲波与简谐波组合特性曲线的通放带宽度基本一致，脉冲波的压制带不是周期性曲线，无零值，但其数值基本上与简谐波的压制带极值相同，为1/n（压制带的

24、基本度量值）左右8.随机干扰的特点*平稳的随机过程: 程是指其基本条件在时间变化过程中保持不变，故其统计规律也不随时间而变化的随机函数的集合。*各态历经性质: 一个随机过程的统计规律在一次实现中已能反映该随机过程的全部特点*描述随机过程的主要参量：平均值、方差、相关函数*随机干扰的相关半径: 随机干扰的相关半径就是自相关函数第一个零值点所对应的lx值（在lx上随即干扰互不相似）9. 组合的统计效应的结论*当组内各检波器之间的距离大于该地区随机干扰的相关半径时,用m个检波器组合后,其信噪比增大m倍 *G=m(统计效应) G=m方向效应）10. 组合的频率效应与平均效应（1）频率效应（防止非利用）

25、*对于平面简谐波而言，组合后的信号频率与组合前单个信号频率是一样的，因此没有频率畸变而组合后信号的相位相当于组内中心位置检波器接收到的信号的相位。*组合相当于一个低通滤波器，组合后信号的频谱与组合前单个检波器的信号频谱有差异，即组合前后的波形发生了畸变。需要说明的是，组合是为了利用地震波在传播方向上的差异来压制干扰波，突出有效波。虽然组合本身具有一定的频率选择作用，但我们不是利用这种频率选择作用进行频率滤波。因此，组合的这种低通频率特性只能起着使有效波波形畸变的不良作用，不是利用它，而是要尽量避免这种低通滤波特性。为此，对于有效反射波应尽可能通过野外工作方法增大视速度，即减小t，以获得最佳组合

26、效果。（2）组合的平均效应（不适合高分辨勘探） 组合的平均效应包两方面内容：是对地面的平均效应，组合对地表的平均效应是有利的。是对地下界面的平均效应。这对细致研究断块特点不利，所以高分率或高精度地震勘探要求小组合基距就是为了避免组合对地下界面的平 面的平 面的平 面的平均效应。11.分析说明确定组合参数的方法步骤与基本原则 确定组合参数的方法步骤： 课本112（1）干扰波调查（2）理论分析与计算（3）组合效果检验确定组合参数的基本原则：（1）尽可能使有效波落入通放带,使干扰波落入压制带，要求组内距x为： （2）适当增加检波器的组合数目，但不宜过多过多。（3）既要考虑方向特性又要兼顾统计效应，组

27、内距x应大于随机干扰波的相关半径（4）从压制干扰波的角度出发，组合基距应为：实际上 （5）理论计算结果与实际生产条件相结合的原则12. 了解其他组合形式的相关结论 课本114（1）不等灵敏度组合 *不等灵敏度组合就是采用某些办法使同一组内各检波器接收到的信号幅度不一样。 *其曲线具有两个特点：通放带宽度与组合点数为n的简单线性组合特性的通放带度基本上相同压制带极值基本上为组合数为n的简单线性组合压制带极值的平方，所以它的压制带极值比简单线性组合特性小的多，对干扰波压制效果更佳，这是等腰三角形分布组合的显著优点（2）面积组合 *简单线性组合只能压制沿测线方向传播的规则干扰波，而不能压制垂直或斜交

28、测线方向到达的规则干扰波。如果工区存在来自不同方向的规则干扰波时 则干扰波时 则干扰波时，采用面积组合较为合适。采用矩形面积积组合时，通常沿测线方向检波器多一些，垂直测少一（3）震源组合（可控震源）简单线性组合 课件以及课本12.组合的实现途径野外检波器组合野外震源组合检波器震源联合组合室内数字组合：若干个地震道信号按比例相加，形成新的地震道（课件图）13. *视速度：如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速，得到的结果就不是波速的真实值。这样的结果叫做简谐波的视速度 *剩余时差: 把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的t0m之差称为剩余时差。*时延定理: 设

29、为实值常量，而u (t ) S )，则有 w(u(t ) tS)w(e jtw六多次覆盖技术（multiple coverage）1.多次覆盖：同一反射点重复观测的次数水平叠加：在野外采用多次覆盖的观测方法，在室内将野外观测的多次覆盖原始记录，经过抽取共中心点（CMP）或共深度点（CDP）或共反射点（CRP） ）道集记录、速度分析、动静校正、水平叠加等一系列处理的工作过程，最终得到能基本反映地下地质形态的水平叠加剖面或数据体，这一整套工作称为共反射点叠加法，简称为水平叠加技术（利用动校正后有效波和干扰波的剩余时差的差异）2.多次覆盖技术主要侧重于野外资料采集观测方法,得到的是后续资料处理反演的

30、基础资料 即按一定观测系统激发并接收记录下来的原始共激发点(CSP)记录;而水平叠加技术则涉及到室内资料处理的一系列工作过程多次覆盖和组合都是用来提高信噪比的3. 多次覆盖的方法原理和具体实现以及主要目的*多次覆盖的方法原理（具体实现）：按照一定的观测系统对地下某点的地质信息进行多次观测；*基本假设条件：地下界面为水平，介质均匀*具体做法：分别在炮点O1,O2,O3等激发，在D1,D2,D3等接收,保证炮检距相对于中心点M是对称的 课本118*主要目的：提高观测资料的信噪比。 *多次覆盖方法得到的原始资料经过动校正、水平叠加等处理后，可以得到水平得加剖面4.CRP反射波时距曲线 （1）水平界面 以各接收点与对应的激发点的距离（称为炮检距）x为横坐标，以波到达各共反射点（CRP）道的传播时间t为纵坐标。式中，x为各道的炮检距；h0为共中心点M处界面的法线深度；v是界面上部均匀介质的波速（2）倾斜界面 时距曲线方程中的t0记作t0m，且表示共中心点M处的自激自收时时间0 t5. 共激发点和共中心点反射波时距曲线的主要异同点（1）反射波时距曲线都是一条双曲线（2）极小点位置不同；共激发点：共中心点：（3）物理意义上的差别：共中心点反射波时距曲线只反映界面上一个点R（界面水平时）或R点附近的一个小区间（界面倾斜时时）的情况 ，而共激发点反射波时