地震勘探資料的理論基礎(chǔ)演示文稿

地震勘探資料的理論基礎(chǔ)演示文稿1當前1頁，總共72頁。2優(yōu)選地震勘探資料的理論基礎(chǔ)當前2頁，總共72頁。第一節(jié)地震剖面的形成及特點當前3頁，總共72頁。一、地震記錄的形成震源產(chǎn)生的信號傳播一段時間后，波形趨于穩(wěn)定，我們稱這時的地震波為地震子波。地震子波：爆炸時產(chǎn)生的尖脈沖，在爆炸點附近的介質(zhì)中以沖擊波的形式傳播，當傳播到一的距離后，波形逐漸穩(wěn)定，我們稱時的地震波為地震子波。當前4頁，總共72頁。

地震波在傳播過程中，其振幅會因各種原因而衰減，但波形的變化是很小的，在一定的條件下，可以看成不變。地震子波在向下傳播的過程中，遇到波阻抗界面會發(fā)生反射和透射，最后，地震子波從地下各個反射面反射回來。當前5頁，總共72頁。這些反射回來的子波在波形上，嚴格講是有差別的，近似地可以認為一樣，并且這些反射子波在振幅上有大有?。ㄖ饕獩Q定于反射界面的反射系數(shù)），極性有正有負（決定于子波反射系數(shù)的正負），到達時間有先有后（決定于界面的深度和波速）。反射系數(shù)：當前6頁，總共72頁。另外，地下地層的厚薄對于記錄面貌的形成也有影響。設(shè)地震子波的延續(xù)時間為,穿出巖層的時間為。如圖：當前7頁，總共72頁。S點接收到的來自R1，R2，R3界面的地震子波，相互迭加的結(jié)果，①+②+③的復波。①

巖層較厚，>同一接收點收到的來自界面R1和R2的兩個反射面也可以分開。形成2個單波。保留著各自的波形特征。這種情況，一般較少。②巖層較薄時，<來自相距很近的各個反射界面的地震反射子波，到達地面一個地質(zhì)點時，相互迭加，形成復波。當前8頁，總共72頁。它到此已分不出哪是R1上的波形，哪是R2上的波形，哪是R3上的波形。地震記錄上看到的一個反射波組，并不是簡單的等于一個反射波，即：并不是來自一個界面上的反射波，而是來自一組靠得很近的界面的許多地震反射子波迭加的結(jié)果。說明：當前9頁，總共72頁。在這一組靠得很近的界面中，必有起著主要作用的界面。那么，以某一個界面為主的一組靠得很近的界面，只要這些薄層的厚度和巖性一定的地段或地區(qū)是相對穩(wěn)定的，則來自這組界面的許多地震反射子波的相互關(guān)系也是相對穩(wěn)定的。因而，它們的迭加結(jié)果——地震記錄上的反射子波組，其波組特征（相位個數(shù)，哪個相位最強等），也一定具有某些相對穩(wěn)定的性質(zhì)。當前10頁，總共72頁。這就是地震記錄面貌形成的過程。同時也說明了，地震記錄上的波組與地下巖層之間既有聯(lián)系又有差別的關(guān)系。上述地震記錄面貌形成的物理過程。（合成地質(zhì)記錄）X(t)=K(t)+R(t)R(t)：測井資料當前11頁，總共72頁。二、地震剖面上的各種波形的識別上面講的是一道地震記錄形成的機理，在實際工作中，用于解釋的是“一張由許多地震道依次排列的地震剖面?！辈煌念愋秃蛡鞑ヌ攸c的波的同相軸，在剖面上會表現(xiàn)出不同的特點。這些特點，就是我們進行解釋時，在地震剖面上識別各種波的依據(jù)。（外科中，在剖面識別各種波的工作中叫“波的對比”）當前12頁，總共72頁。下面介紹一下各種在地震剖面上的特點1、同相性：由于同一反射波到達相鄰很近的兩個檢波點的路程是很相近的，因而，同一反射波的相同的同相位，在相鄰地震道上的到達時間也是相近的。因而，每道記錄下來的振動圖是相似的，所以同相軸應(yīng)是一條圓滑的曲線，有一定的規(guī)律，相鄰道的波形相似或漸變。（相干性）當前13頁，總共72頁。同一反射波在相鄰的地震道上的波形特征，主周期，相位數(shù)等是相似的。（由于震存所發(fā)出的地震子波基本相同，同一界面反射波傳播路程相的這，傳播過和中所經(jīng)受的地層吸收等因素的影響也相近）。2、振幅顯著增強由于野外采集和室內(nèi)處理中，已采取了許多產(chǎn)增強信噪比的措施，所以在地震剖央上，反射有效波的能量一般都大于干擾背景的能量。所以反射波的能量較強。3、波形特征（動力學特征）當前14頁，總共72頁。這是在地震剖面上總值別波的類型的重要依據(jù)。4、時差變化的規(guī)律：（δk）地震剖面已經(jīng)過了動校正和水平迭加，可以看作自激自收記錄。在地震剖面上，一次反射波同相軸是直線；繞射波和多次波同相軸仍是彎曲的，直達波、折射波（在共山嶺記錄上是直線）的同相軸，動較正后變成了曲線。當前15頁，總共72頁。上述四個標志中，1，2兩點用來識別，在地震剖面上是否有一個波出現(xiàn)。3，4兩點可以幫助我們進一步識別波的類型特征。以及對交生這個波的界面的特點作出推斷。三、水平迭加時間剖面的形成及其特點形成:1、給定中心點，抽取該中心點道集。2、動較正，使反射波時距曲線成直線。當前16頁，總共72頁。目前，在資料中使用最多的最基本的仍然是水平迭加時間剖面（3D資料用經(jīng)過3D偏移的3D數(shù)據(jù)體）3、水平迭加形成一道，放在中心點正下方。前面已經(jīng)指出了水平迭加剖面的一些特點，下面把水平迭加剖面手工藝軋些特點小結(jié)一下。當前17頁，總共72頁。經(jīng)水平迭加后剖面，已相當于地面各點自己的自吸剖面。一般情況下（地層傾角小，構(gòu)造簡單），能直觀地反映地下地質(zhì)構(gòu)造特征，同時也保留了各種地震波的現(xiàn)象和特點，為我們進行地質(zhì)計算提供了直觀的豐實的資料。時間剖面并不是沿線鉛垂向下的地質(zhì)剖面。時間剖面與地質(zhì)面之間有許多重要的差別。當前18頁，總共72頁。特點：①在測線上同一點，由鉆井資料得到的地剖面上地層界面與時間剖面上的反射同相軸在數(shù)量上出現(xiàn)后置上看，常常不是一一對應(yīng)。另外，時間剖面的縱坐標是t0，不是深度，（v隨深度面變化）所以，時間剖面上的反射同相軸，所反映的界面形態(tài)有假象。要引入速度函數(shù)，把t0變換成h后，才能與鉆井剖面或測井曲線對比。當前19頁，總共72頁。②時間剖面上的反射同相軸及波形本身都包含了地下地層的構(gòu)造和巖性信息。反射同相軸是與地下界面對應(yīng)的，一個界面的反射特性又與界面兩邊的巖性有關(guān)。一個反射波并不是與一個層簡單對應(yīng)，而是與兩個層有關(guān)。必須經(jīng)過一些特殊的處理（波阻抗技術(shù)等），能把反射波包含的界面信息轉(zhuǎn)換成為與“層”有關(guān)的信息。這時才能與地質(zhì)和鉆井資料更直接地對比。當前20頁，總共72頁。③：水平迭加剖面上存在偏移現(xiàn)象。當界面傾斜時，水平迭加剖面上反射波的位置不與反射點的位置一致，反射點向上傾方向偏移，這種現(xiàn)象稱為水平迭加剖面的偏移現(xiàn)象。偏移現(xiàn)象：時間剖面，當界面傾斜時，時間剖面行列的來自傾斜反射層的法線反射時間，是放在記錄點的正下方。當前21頁，總共72頁。圖(a):深度剖面，3個水平界面，2個傾斜界面；圖(b):在地面自激自收得到的時間剖面；其中，在地面0點的自激自收記錄道上有5個反射，在時間剖面上把這5個反射都顯示在0點的正下方。當前22頁，總共72頁。④在構(gòu)造復雜的地區(qū)，在時間剖面上還會出現(xiàn)各種異常波，如法射波，凹界面的回轉(zhuǎn)波等，它們的同相軸形態(tài)與地質(zhì)剖面完全不同，不能直接用來用地質(zhì)解釋。（必須經(jīng)過嚴格處理才能用來解釋，恢復真實面貌）但實際上，從（a）可以看出，兩個反射波的反射點都不在0點正下方，而是沿界面上傾方向偏移了一段距離。當前23頁，總共72頁。

第二節(jié)地震繞射波和物理地震學當前24頁，總共72頁。在第一章，對層狀介質(zhì)、均勻介質(zhì)、連續(xù)介質(zhì)反射界面為平面的情況，討論了反射波的傳播規(guī)律。但是，把地層分界面看成是一些延伸很長的平滑的平面，只是對地下實際情況的一種很粗略的簡化。實際上地上地質(zhì)構(gòu)造往往是很復雜的，由于構(gòu)造運動的結(jié)果，會產(chǎn)生斷層、不整合、地層的繞曲褶皺等。當前25頁，總共72頁。由于存在這些比較復雜的構(gòu)造，地下的地層界面就可能發(fā)生中斷、彎曲或變得起伏不平，當?shù)叵碌牡刭|(zhì)構(gòu)造除了產(chǎn)生次反射波外，還會出現(xiàn)一些與復雜構(gòu)造有關(guān)的地震波，如斷面反射波、繞射波、回轉(zhuǎn)波等等。習慣上把它們稱為異常波。異常波的存在，一方面會與一次反射波發(fā)生干涉，使地震剖面的面貌復雜化，給波的對比和解釋帶來困難；另一方面，異常波是地下復雜的地質(zhì)構(gòu)造引起的，必須同地下復雜的構(gòu)造有著某些聯(lián)系——提供了利用它們來了解地下復雜構(gòu)造的特點的可能。當前26頁，總共72頁。異常波：不管是要從剖面上把異常波造成的假象識別出來，還是進一步對它加以利用，都必須對它們產(chǎn)生的原因、傳播規(guī)律以及在剖面上出現(xiàn)的特點進行研究。首先在這一節(jié)中討論地震繞射波。當前27頁，總共72頁。一、繞射波的產(chǎn)生地震在傳播過程中，如果遇到一些地層巖性的初變點，（斷層的斷棱，地層的尖滅點等）。這些突變點一會成為新震源，再次發(fā)出球面波，向四周傳播。這種波在地震勘探中，稱為繞射波。定義：當前28頁，總共72頁。二、斷棱繞射波的主要特點主要證討論測線與斷棱正交這種情況。如圖：當前29頁，總共72頁。測線ox垂直斷棱，o點激發(fā)的地震入射到達繞點R，然后，以R為新震源產(chǎn)生繞射波，傳播到地面測線上各點。推導一下繞射波的曲線方程：繞射波的整個傳播時間分為兩個部分，一部分為入射波從O到R所需的時間。當前30頁，總共72頁。另一部分，R點產(chǎn)生的繞射波傳播到測線上各點所需的時間∴繞射波的整個傳播時間為：當前31頁，總共72頁。如圖畫出了O點激發(fā)，RS界面上的反射波時距曲線。畫出了O點激發(fā)，R點產(chǎn)生的繞射時距曲線。通過分析，得到繞射波時距曲線特點。1、是一條雙曲線，R點產(chǎn)生的繞射波時距曲線與在R點激發(fā)。到此，深度為h/2水平界面的反射波時距曲線，在形狀上是一樣的。（R為虛）當前32頁，總共72頁。2、繞射波時距曲線極小點坐標（L,）,曲線的極小點在繞射點的正上方。注意：激發(fā)點穩(wěn)動，曲線極大點在測線上位置不變，繞射點正上方。但整條繞射波曲線沿t軸平穩(wěn)，曲線形狀保持不變。3、兩曲線在x=2L外相切。繞射波時距曲線與同界面反射波時距曲線在x=2l上相切。當前33頁，總共72頁。M點:Rm為反射波的最后一條射線。同時RM又是在M點的一條繞射波射線。可見，在M點，界面RS上的反射波，和R點的繞射波是同時到達的。證明：兩曲線在M點（x=2L處）斜率相等當前34頁，總共72頁?！嘣贛點處兩曲線斜率相等在M點相切。在測線上除M點以外的其它各點，O放炮，A點接收的反射波繞射波，當前35頁，總共72頁。O→R→A=+RA>整條繞射波時距曲線在反射波時距曲線的上方。以上指出的繞射波時距特點，繞射波時距曲線與反射波時距曲線關(guān)系，對于我們在一張共炮點地震記錄上識別繞射波是很有用的。一般情況下，則線不一定與斷棱垂直，這時繞射波特征曲線特點同。當前36頁，總共72頁。測線方向與數(shù)據(jù)棱走向之間的夾角有關(guān)。圖：h=2000,v=2400,下，不同角（測線與垂直斷棱之間的夾角），所對應(yīng)的繞射波時距曲線。當前37頁，總共72頁。

越小，時距曲線彎曲程度越大。即：測線與斷棱正交。（=0）繞射時距曲線最陡溫暖線與斷棱平行（=），繞射波時距曲線最緩。三、水平迭加剖面上折射波的特點討論折射波等異常波的目的是要了解它們的特點，以便對它們進行壓制，識別或利用。因此，討論折射波在在水平迭加剖面上的特點最有實際意義。當前38頁，總共72頁。進行水平迭加時，不管是反射波還是折射波，都按平界面反射波動?？闪抗竭M行校正，然后再進行共中心點迭加。思路：定量分析：折射波按平其齊界面一次波動校正后剩余時差。當前39頁，總共72頁。動校正后折射波時距曲線是一條拋物線，極小點在x=2L處，極小點位置會隨激發(fā)點的位置（L的大?。┑淖兓兓?。當前40頁，總共72頁。但在時間剖面上，是把炮檢距為x的道的波形畫在x/2,處，∴在時間剖面上，動較正后與繞射波時距曲線的極小點又正好移回到繞射點上，并不管炮點的位置如何變化，極小點位置都保持不變。動校正后，繞射波的極小點位置，極小點時間，以及曲線上的各點相對于極小點時間的剩余時差等，在時間剖面上的與激發(fā)點的位置無關(guān)。結(jié)論：當前41頁，總共72頁。即：不同位置激發(fā)所得以的動校正后的繞射波的時距曲線在時間剖面上是重合的?！嘣谒降拥钠拭嫔希瓷洳ǖ玫郊訌?。即：在水平迭加剖面上，繞射波顯示得更加清楚。水平迭加剖面上繞射波同相軸極小點位置，反映斷棱位置，利用此特點，研究斷層，確定斷點位置。又：當前42頁，總共72頁。四、物理地震學的基本思路在本節(jié)前面的討論中，只涉及繞射波的時距曲線問題——繞射波的動力學特點。至于繞射波動力學問題沒有進行討論。R點產(chǎn)生的繞射波，在測線上觀測時，各點所接收到的R繞射波在能量上是否一樣？人們通過對大量生產(chǎn)工作，試驗工作的總結(jié)及理論研究，推出一套物理地震學理論。當前43頁，總共72頁。首先介紹一下物理地震學的基本概念，并從物理地震學觀點出發(fā)進一步說明繞射波的性質(zhì)。長期以來，我們主要從幾何地震學的觀點來解釋地震波，認為地震波沿“射線”路徑在介質(zhì)中傳播，入射到分界面時，按發(fā)生反射，并認為：地面上某點接收到的反射波是來自地下界面上的某點。構(gòu)造簡單地區(qū)：用幾何地震學的觀點計算地震記錄是行之有效的。當前44頁，總共72頁。小斷塊發(fā)育構(gòu)造復雜地區(qū)：用幾何地震學的觀點計算，許多現(xiàn)象不好解釋，有局限性。物理地震學觀點：對反射波形成解釋，地震波是一個波動，不能簡單地把它看成是沿射線傳播，地震波從震源出發(fā)，以球面波的方式向下傳播到達反射界面S，S可以看成由許多小面積元組成的（大小接近地震波的波長70~100米）。當前45頁，總共72頁。每個小面積元都可以看成是一個繞射體，（由惠更斯原理）每個小面積元都可以看成是一個小點震源，并發(fā)出一系列的球面子波向四面八方傳播。對于地面上的某個接收點P來說，它所收到的反射波就是來自S面上的每個小面積元產(chǎn)生繞射波，在P點迭加的結(jié)果。因此，P點收到的能量并不只是來自地下反射界的某一點，而是界面上的所有點。當前46頁，總共72頁?？傊锢淼卣饘W的基本觀點認為繞射是最基本的，反射波是反射界面上所有小面積產(chǎn)生的繞射的總和。物理地震學的概念與幾何地震學的概念并不矛盾。二者的適用范圍主要取決于所勘探的斷塊大小與地震波波長的大小兩者的關(guān)系。當斷塊的大小比地震波波長大得多時，幾何地震學行之有效。當前47頁，總共72頁。幾何地震學只研究運動學問題，不能保留波的動力學特性，對復雜的地構(gòu)造產(chǎn)生的復雜的波場不能做出正確的解釋。物理地震學處理地震波場時，既考慮了波的傳播時間，也考慮了波的強度，同時的研究運動學問題和動力學問題。當斷塊很小，與地震波波長相當時，地震波波動特點表現(xiàn)得很突出，用物理地震學觀點來計算小斷塊構(gòu)造的各種地震波特點。另一點差別：當前48頁，總共72頁。因此，有可能對復雜的地質(zhì)體產(chǎn)生的波場作出正確的計算。從物理地震學的觀點，關(guān)于繞射波的性質(zhì)，繞射波與反射波的關(guān)系等主要有以下幾點結(jié)論：1）幾何的點或線不能產(chǎn)生繞射波實際上被記錄到的，具有一定能量的繞射波，是由具有一定面積的界面產(chǎn)生的。所以一個繞射體必須大到與一個地震波波長相當?shù)某潭然蚋笮?，才能產(chǎn)生可觀的繞射能量。當前49頁，總共72頁。2)短反射段的反射波相當于點繞射兩個半幅射點是斷點位置短反射段：反射段長度2a，地震波波長為，界面深度為H三者之間滿足短反射時距曲線幾乎和幾何點繞射一樣。它與幾何點繞射有本質(zhì)的區(qū)別。當前50頁，總共72頁。它是由相距比較近的兩個斷點形成的，所以在時間剖面上見到有極小點的對稱又支繞射——是短反射段的反映，它不代表斷棱點，是還沒有破碎的小斷點。（它的中央振幅與反射段長度成正比，長度為零，振幅也為零。）3）長反射段滿足關(guān)系的反射段稱為長反射段。當前51頁，總共72頁。一個主體，兩個尾巴繞射波與主體的切點為斷點。特點：長反射段的終斷點產(chǎn)生左右兩支繞射，兩支的相位相差180度。（斷點的振幅為正常振幅的一半）在斷點處的繞射波與反射波相連，形成”層斷波不斷，繞射連反射”現(xiàn)象。當前52頁，總共72頁。水平粗線一個水平反射同相軸（用V表示）在斷點處產(chǎn)生繞射波（D）。沿反射段延伸方向為繞射波正半支，沿反射段延伸方向為繞射波負半支。在多次迭加剖面上，反射波與繞射波切點為斷點位置。如圖：當前53頁，總共72頁。所以：長反射段是“一個主體，兩個尾巴”，主體是反射波，尾巴是繞射波的正半支。4）除去無限延伸反射系數(shù)不變的平面以外，任何地下反射體都能產(chǎn)生繞射波。構(gòu)造越復雜，埋得越深，繞射現(xiàn)象越嚴重。也就是說，只要反射界面發(fā)生突變，在一定條件下就會產(chǎn)生繞射。當前54頁，總共72頁。五、地震繞射波的識別和利用前面討論的關(guān)于繞射波在水平迭加剖面上的運動不學和動力學特點，就是我們識別繞射波的主要依據(jù)。此外，還經(jīng)常采用一兩種鑒別繞射波的辦法。當前55頁，總共72頁。一種是利用繞射波時距曲線上的時間值，畫反射界面的剖面，如是繞射波，則幾個圓弧應(yīng)交于一點。對斷棱繞射波，如測線與斷棱不正交，畫剖面的圓弧不交于一點，交成一個小三角形。注意：畫剖面時，必須采用極小點的所對應(yīng)的平均速度。當前56頁，總共72頁。另一種在一定的假設(shè)條件下計算一套繞射波時距曲線量板，然后把實測的繞射波時距曲線與理論時距曲線比較，這樣來鑒別繞射波和確定繞射點的深度。在水平迭加剖面上，繞射波顯示得較清楚，為利用繞射波來識別斷層、確定斷點提供了有利條件。比如古潛山頂面繞射波較發(fā)育，正確認識和計算繞射波，對研究古潛山很重要。在侵入體邊沿或礁塊邊沿，繞射波也會大量出現(xiàn)。當前57頁，總共72頁。從宏觀上反映了侵入體的邊界。若經(jīng)過偏移迭加，則繞射波收斂，侵入體邊界更清晰。當前58頁，總共72頁。

第三節(jié)地震勘探的分辨能力當前59頁，總共72頁。一、分辨能力及其意義地震勘探的分辨能力：當前60頁，總共72頁。為了更細致地研究地下地質(zhì)情況，要求地震勘探的分辨能力越高越好。（越小越好），我們弄清楚影響分辨能力的各種因素，就有可能通過各種辦法提高分辨能力。二、垂直分辨率（垂向分辨能力）1、表示方法：當前61頁，總共72頁。①

設(shè)地震子波延續(xù)時間為，垂直通過地層的雙穩(wěn)時間為，可以用比較和的辦法來表示垂向分辨能力。當>時，在地震記錄上可以分辨出這個地層上下界面的反射波。當<，則不可分辨。這里。②可以用地震波的波長和地層厚度來表示垂直分辨能力。當前62頁，總共72頁。設(shè)地震子波的延續(xù)長度是n個視周期（習慣上說2n個相位，包括n個正相位及n個負相位）。把上面與關(guān)系分別用=nT(n為周期數(shù)，T是周期)和代入，可得：1、n=1(這種情況要經(jīng)過努力才能達到)要能分辨原地層，有>時子波較尖銳，延續(xù)短當前63頁，總共72頁。2、n=2(這種情況是常見的)，要能分辨厚地層，有>3、n=3(這種情況是少見的)，要能分辨應(yīng)有：>當前64頁，總共72頁。即：從時間分辨能力的觀點，子波視周期不同，相應(yīng)的薄層定義也不同。根據(jù)地震不同視周期數(shù)可以導出以上三式的關(guān)系。影響地震記錄分辨能力的因素很多。2、影響因素①影響的主要因素：震源特性。大地濾波，記錄儀器特性等。當前65頁，總共72頁。②影響的因素：主要是地層的波速v，和地層厚度（）在同一種巖層中，利用橫波勘探對于同一種巖層，可以分辨的厚度就更小