第二部分地震勘探10/14/20221第二部分地震勘探10

第二部分地震勘探10/14/20222第二部分地震勘探10

第二部分地震勘探10/14/20223第二部分地震勘探10

地震勘探資料處理與解釋中心第二部分地震勘探10/14/20224地震勘探資料處理一、地震波場概述1、地震波是彈性波

彈性介質受外力作用產生形變，介質中的質點將發生振動，從而形成彈性波。地震勘探時，在巖層中用炸藥爆炸激發地震波產生如下情況：在炸藥包附近，爆炸產生的強大壓力大大超過巖石的極限強度，巖石遭受破壞形成一個破壞圈，炸成空洞如圖1所示。第二部分地震勘探10/14/20225一、地震波場概述第二部分地震勘探10/11/2022

圖1爆炸對巖石的影響示意圖第二部分地震勘探10/14/20226第二部分地震勘探10/11/20226隨著離開震源距離的增大，壓力減小，但仍超過巖石的彈性限度。此時巖石雖不發生破碎，但發生塑性形變，形成一些輻射狀或環狀裂隙。在塑性帶以外，離開震源距離增大，壓力降低到彈性限度以內，又因炸藥爆炸所產生的是一個延續時間很短的脈沖作用力，所以這一區域的巖石發生彈性形變。由上述可見，地震波實質上是一種在巖層中傳播的彈性波。第二部分地震勘探10/14/20227隨著離開震源距離的增大，壓力減小，但仍超過巖石的彈性限度。此2、地震波的動力學特征振動在介質中的傳播就是波。研究地震波的方法同研究其它波的方法一樣，需要進一步研究地震波的波形振幅、頻率、相位特性、偏振狀態以及衰減規律等傳播特點，這些特點統稱為地震波的動力學特征。

波前、波后和波面設想在某一時刻介質中震源開始振動。過了一段時間，到了某一時刻，介質中某些點的振動就停止了；再過了一第二部分地震勘探如水波10/14/202282、地震波的動力學特征第二部分地震勘探如水波10/11第二部分地震勘探10/14/20229第二部分地震勘探10/11/20229一段時間，到了某一時刻，波已傳播了一段距離。因此介質分成了幾個區域，如圖2所示。

圖2波前和波后示意圖

第二部分地震勘探10/14/202210一段時間，到了某一時刻，波已傳播了一段距離。因此介質分成了幾在V0區域中，介質振動已處于停止，V1區域振動正在進行，而V2區域介質的振動還沒有開始。因此，把V1與V2分界面S稱做波在時刻t1的波前（或稱波陣面），V0與V1分界面稱做波的時刻t1的波后（或稱波尾），將具有相同相位振動的面稱為波面。按照波面的形狀，可對波進行分類，如果波面都是球面，稱做球面波；如果都是柱面，就稱柱面波；如果都是互相平行的平面，就稱平面波。地震勘探中，炸藥包只有第二部分地震勘探10/14/202211在V0區域中，介質振動已處于停止，V1區域振動正在進行，而V幾米長，而地下界面很深，往往超過千米，因此，遠離震源的波可以看成是平面波。振動曲線和波形曲線波在傳播過程中，質點只是繞著平衡位置振動，對于介質中的任一固定點，振動位移u只是時間t的函數。一個質點在振動過程中位移隨時間變化的曲線稱為振動曲線。如指定一個點P1，它隨時間的振動可以用一條振動曲線來反映，如圖3（a）所示；換了另一個點P2，它第二部分地震勘探10/14/202212幾米長，而地下界面很深，往往超過千米，因此，遠離震源的波可以的振動曲線曲線很可能線很可能是另一個圖形，如圖3（b）所示。這種反映一個質點在振動過程中位移u隨時間t變化的圖形，稱為質點的振動圖，如圖3（b）所示。圖3介質中不同點的振動曲線第二部分地震勘探10/14/202213的振動曲線曲線很可能線很可能是另一個圖形，如圖3（b將振動的最大位移（即極值的大小）A1，A2，A3稱為視振幅。將兩個相鄰極大值或極小值之間的時間間隔稱為視周期T*，它的倒數稱為視頻率。在地震勘探中，每個檢波器所記錄的是這個檢波器所在質點的地面振動，它是一條振動曲線，習慣稱為振動圖。波的頻譜分析前面所討論的是波的運動學和動力學特征，但只局限于波動與時間、空間的關系，這是在時間域范圍內進行討第二部分地震勘探10/14/202214將振動的最大位移（即極值的大小）A1，A2，A3稱為視振幅。論的。下面在頻率域范圍內來研究波的另一重要動力學特征—波的頻譜，它是利用傅里葉變換對振動信號進行分解和處理得到的，這個過程稱為頻譜分析。關于頻譜分析的原理及計算過程，在《信號與系統》中要詳細介紹。一個復雜的振動信號，可以看成是由許多簡諧分量疊加而成，許多簡諧分量及其各自的振幅、頻率和初相，就稱為復雜振動的頻譜。地震勘探中地震信號是一個復雜信號，對它進行頻譜分析，它的頻譜可表示為第二部分地震勘探10/14/202215論的。下面在頻率域范圍內來研究波的另一重要動力學特征—波的頻

研究地震波的頻譜特征有著多方面的意義。如圖4圖4地震勘探有關波的頻譜分布第二部分地震勘探10/14/202216

圖主要反映與地震勘探有關的波的頻譜特點，分析頻譜的差異對設計地震儀器、選擇處理參數和研究野外工作方法都有一定的指導意義。此外，地震波的頻譜中還包含著地下地層的巖性、構造方面的信息。如果找出了它們之間的內在聯系及變化規律，在一定條件下，就能直接利用頻譜資料進行地震資料的地層巖性解釋。與地震勘探有關的各種地震波按波在傳播過程中質點振動方向來分，波可以分為縱波和橫波。炸藥爆炸以猛烈的膨脹作用為主，第二部分地震勘探10/14/202217圖主要反映與地震勘探有關的波的頻譜特點，分析頻因此主要造成巖石的膨脹和壓縮，這種形變使質點的振動方向與波傳播方向一致，即主要產生縱波，但實際地層不是均勻介質，而且實際爆炸作用不完全具有球形對稱性，因此，還會造成質點振動方向與波傳播方向垂直，即產生橫波。因此，目前地震勘探中主要利用縱波，但隨著采集和處理技術的不斷提高，橫波在尋找油氣、判定裂隙方向等方面也將起到重要作用。根據波所傳播的空間范圍又將波分為體波和面波。體波是指在介質的內部傳播的波，而面波是指在自由表面第二部分地震勘探10/14/202218因此主要造成巖石的膨脹和壓縮，這種形變使質點的振動方向與波傳(巖石和空氣接觸面)或巖層分界面附近觀測到的波。按照波在傳播過程中的傳播路徑，把地震波分為直達波、反射波、透射波、折射波、滑行波、繞射波等，如圖所示。直達波是由震源出發，沒有遇到分界面直接到達接收點的波。而折射波是由滑行波產生的，當入射角達到臨界角時，會產生沿界面的滑行波，引起界面下伏介質質點的振動，而這些質點作為次生震源向上覆介質內發生球面波。依據惠更斯原理在上覆介質內可以產生一些射線.第二部分地震勘探10/14/202219(巖石和空氣接觸面)或巖層分界面附近觀測到的波。第二部分相互平行、出射角為的波，這種波稱為折射波。

第二部分地震勘探10/14/202220相互平行、出射角為的波，這種波稱為折射波。第二部分當一束縱波以一定入射角入射至界面時，即產生反射縱波和反射橫波，又可能產生透射縱波和透射橫波。如果產生的波與入射波的類型不同，則稱為轉換波；如果產生的波與入射波的類型相同，則稱為同類波。入射縱波垂直入射角時，不產生轉換波，反射波振幅A反和入射波振幅A入與兩邊介質的波阻抗有如下關系：

第二部分地震勘探10/14/202221當一束縱波以一定入射角入射至界面時，即產生反射將A反/A入稱為波從介質1入射到分界面時的界面反射系數，記做R。可以看出，只有兩介質波阻抗不等時，才能發生反射，因此只有波阻抗界面才是反射界面，而速度不等，波阻抗不一定不等。地震勘探中，主要是利用反射縱波進行勘探的，習慣上把一次反射波稱為有效波，而其他的波稱為干擾波，如面第二部分地震勘探10/14/202222將A反/A入稱為波從介質1入射到分界面時的界面反波、聲波、折射波、多次波等。因此，地震勘探中一個十分重要問題，就是如何壓制干擾波，突出有效波。二、反射地震波運動學時距曲線與時距曲面地震勘探的基本任務之一是根據地震記錄上的有效波確定地層的空間位置，以查明地下地層構造特點。這就需要我們詳細研究地震波在時間和空間中的傳播規律，即地第二部分地震勘探10/14/202223波、聲波、折射波、多次波等。因此，地震勘探中一個十分重要問題震波運動學特點。因此，研究地震波從激發點到接收點傳播時間及所在空間位置關系是地震勘探原理中很重要的部分。通過把地震波的傳播時間稱為旅行時間，炮點與檢波之間的距離稱為炮檢距。地震波旅行時間與炮檢距之間的關系曲線稱時距曲線如圖5。地震波的時距曲線是研究地震波運動的一個重要的資料。對地震波旅行時間和炮檢距找出明確的定量關系，即所謂時距曲線方程。第二部分地震勘探10/14/202224震波運動學特點。因此，研究地震波從激發點到接收點傳播時間及所圖5傾斜界面的反射波時距曲線第二部分地震勘探10/14/202225第二部分地震勘探10/11/202225直達波的旅行時間可以表示為

式中v——直達波的傳播速度；

x——炮檢距。前式就是直達波時距曲線方程。可以看出，直達波的時距曲線是一條直線，因為地表附近波速極低，因此直線的斜率很大。對于三維地震勘探來說，一點激發，同時在一個近似第二部分地震勘探10/14/202226直達波的旅行時間可以表示為第二部分地震勘探10/11/平面上有許多點進行接收。激發點與各接收點坐標和波的旅行時間t的關系，即函數關系，這種關系為一個曲面，稱為時距曲面。因此不難想象，直達波的時距曲面為一個倒置的圓錐面。另外，已知時距曲面，就可以確定任一測線的時距曲線；如果已知所有測線的時距曲線，就可以組合成時距曲面。

第二部分地震勘探10/14/202227平面上有許多點進行接收。激發點與各接收點坐標三維勘探處理的成果圖10/14/202228三維勘探處理的成果圖10/11/202228三、地震勘探野外工作方法

野外工作是整個地震勘探的重要基礎工作，其主要任務就是采集與地質現象有關的原始數據，主要由地震隊的組織形式來完成。野外工作分為試驗和生產兩部分工作，主要內容是激發地震波和接收地震波。其裝置分為激發裝置和接收裝置，激發裝置主要是震源等，接收裝置主要由檢波器和儀器車組成。現代地震勘探方法，主要用一次反射波來解決所提出的地質任務，這種波稱為有效波。所有妨礙有效波的識別與追蹤的其它波都稱為干擾波。第二部分地震勘探10/14/202229三、地震勘探野外工作方法第二部分地震勘探10/11/地震勘探的關鍵問題就是突出有效波，排除干擾波。因此，我們首先對干擾波的類型特點的調查，這對理解工作方法和選擇激發條件與接收條件等大有幫助。1地震檢波器地震勘探獲取原始資料的方法，是由爆炸或其它能源形式引起地面運動，用地震檢波器接收此振動，并把機械振動轉換為電信號，傳到地震記錄儀器記錄到磁帶上。因第二部分地震勘探10/14/202230地震勘探的關鍵問題就是突出有效波，排除干擾波。因此，我們首先此，地震檢波器是一種機電裝置，按照線圈與磁鐵安置的方向不同，它可分為：垂直地震檢波器和水平地震檢波器，地震檢波器的結構如圖6所示，主要由外殼、彈簧和線圈組成慣性體及永久磁鐵組成。當地面振動時，則線圈在磁場中作相對運動，因而形成感應電位。第二部分地震勘探10/14/202231此，地震檢波器是一種機電裝置，按照線圈與磁鐵安置的方向不同，第二部分地震勘探圖6地震檢波器結構

10/14/202232第二部分地震勘探圖6地震檢波器結構10/11/22干擾波

干擾波的類型和特點根據干擾波的出現規律，可以分為規則干擾波和不規則干擾波（隨機干擾波）兩大類。

規則干擾波規則干擾波主要指有一定的主頻和一定視速度的干擾波，如面波、聲波、淺層折射波、側面波等。

無規則干擾波（或隨機干擾波）第二部分地震勘探10/14/2022332干擾波第二部分地震勘探10/11/202233無規則干擾波（或隨機干擾波）主要指沒有一定頻率，也沒有一定傳播方向的波，在記錄上形成雜亂無章的干擾背景，主要有微震爆炸時產生的次生高速干擾、次生低速干擾背景。“次生波”是指激發出的某一地震波遇到非均勻體，非均勻體作為新的震源，又激發出來的波，如圖7，圖8所示。第二部分地震勘探10/14/202234無規則干擾波（或隨機干擾波）主要指沒有一定頻率，也沒有一

圖7干擾波調查地震記錄第二部分地震勘探10/14/202235第二部分地震勘探10/11/202235圖8干擾波的特點（a）地震波的頻率譜；（b）地震波的視波長譜；第二部分地震勘探10/14/202236第二部分地震勘探10/11/2022363地震測線的布置地震測線是指沿著地面進行地震勘探野外工作路線。對于二維地震勘探，主要分為主測線和聯絡測線兩種測線。它的布置對于了解地質結構關系很大，一般情況下，地震勘探的基本階段與地質勘探的面積和構造預測的基本階段相對應。地震勘探工作階段可分區域普查及詳查階段，不同階段對地震測線的要求也不一樣，但無論哪種階段，第二部分地震勘探10/14/2022373地震測線的布置第二部分地震勘探10/11/20測線的布置都要盡量滿足下列基本要求。①測線應盡量為直線。測線為直線時，其垂直切面為一平面，所反映的構造形態比較真實。如圖9所示，主測線能夠反映真實構造分布。②一般情況下要求測線要正交，且主測線與構造走向垂直，聯絡測線平行于走向，這可以避免復雜的地質構造所產生的地震波更加復雜化，造成處理和解釋的不利。第二部分地震勘探10/14/202238測線的布置都要盡量滿足下列基本要求。第二部分地震勘探1圖9測網布置（a）豐字形測線；（b）網狀測線第二部分地震勘探10/14/202239第二部分地震勘探10/11/2022394地震波的激發在地震勘探的野外工作中，第一步要用人工方法激發地震波。為了適應各種地表條件及具體工作特點，震源及激發方式是多種多樣的。（1）．對激發的要求激發的有效地震波要有足夠強的能量、良好的頻譜特性和較高分辨能力，這樣才能查明地下幾千米深度范圍的第二部分地震勘探10/14/2022404地震波的激發第二部分地震勘探10/11/2022一整套地層的構造形態。地震勘探的震源基本上分為兩大類型，一類是炸藥震源，另一類是非炸藥震源。目前陸上主要以炸藥震源、可控震源、氣動震源為主，海上用電火花震源、空氣槍震源、無氣炮蒸汽槍震源等，其中炸藥震源是最常用的。

炸藥震源炸藥震源激發的效果主要取決于井深、藥量、激發巖第二部分地震勘探10/14/202241一整套地層的構造形態。第二部分地震勘探10/11/20性因素的選擇與使用，因此，試驗階段不但要進行干擾波的調查和觀測因素的選擇，還要進行激發因素的試驗。

激發巖性爆炸時所產生的波的頻率譜很大程度上決定于激發巖石的物理性質。若在松軟的干燥巖層（如砂層）或松散的巖層（如淤泥）中爆炸，頻率很低，爆炸能量大部分被松散巖層所吸收，會產生極高頻率，這種高頻的振動很快被吸收掉，而且在爆炸點周圍產生很大破碎帶，轉換成彈性第二部分地震勘探10/14/202242性因素的選擇與使用，因此，試驗階段不但要進行干擾波的調查和觀能量不多，因此，激發巖性應選取潮濕的可塑性巖層（如膠泥、粘土、濕砂）。

井深試驗以反射波來說，要選在潛水面以下，最好是潛水面以下3~5m的粘土層或泥巖中爆炸，這樣可使激發的頻譜適中，且由于激發點離上面的潛水面不遠，潛水面又是一個強反射界面，激發的能量由于潛水面強烈反射作用大部分第二部分地震勘探10/14/202243能量不多，因此，激發巖性應選取潮濕的可塑性巖層（如膠泥、粘土往下傳播，從而增強有效波的能量，減少了干擾波的能量。也可在試驗階段分別選擇固定藥量、井深，進行井深試驗獲得。第二部分地震勘探井口10/14/202244往下傳播，從而增強有效波的能量，減少了干擾波的能量。也可圖10激發巖性圖圖11低降速帶產生直達波和折射波第二部分地震勘探10/14/202245第二部分地震勘探10/11/202245

藥量試驗藥量的選擇應考慮炸藥包周圍巖性、勘探深度、爆炸點與接收點之間的距離及儀器靈敏度等。在上述因素不變情況下，適當增加炸藥量，可以提高有效波的振幅。但藥量增大到一定量時，振幅將不再隨藥量的增加而增大。這是因為藥量很大時，巖石的破壞作用急速增大，振幅能量反而減小。在井深確定后，選擇不同的藥量進行試驗，分析不同藥量情況下記錄的品質，從而選擇適當藥量。但從第二部分地震勘探10/14/202246藥量試驗第二部分地震勘探10/11/202提高經濟效益角度考慮，藥量也不應過大。5、地震波的接收當激發地震波時，既產生有效波，也會產生干擾波。人們往往利用有效波和干擾波的差異，在野外條件下采用不同的儀器和觀測方式，來壓制干擾波，突出有效波。有效波和干擾波之間存在以下差別：在頻譜上有差別，質點振動可能有所差別，在傳播方向上可能不同，在它們出現的規律上可能有差別。針對這些差別提出各種壓制干擾波的方法，如下圖一維濾波方法。第二部分地震勘探10/14/202247提高經濟效益角度考慮，藥量也不應過大。第二部分地震勘探第二部分地震勘探高通濾波帶通濾波10/14/202248第二部分地震勘探高通濾波第二部分地震勘探濾波處理前濾波處理后10/14/202249第二部分地震勘探濾波處理前濾波處理后10/11/20四、地震資料的處理

1、共中心點疊加一般把在野外采用多次覆蓋的觀測方法，在室內處理中采用水平疊加技術，最終得到水平疊加剖面，這一整套工作稱為共中心點疊加法。多次覆蓋是地震勘探野外工作的一個重大的改進。多次覆蓋資料不僅可以經過處理得出水平疊加剖面，還可用于計算速度譜，計算靜校正和用于進一步實現各種偏移技術，求取各種地震參數等。第二部分地震勘探10/14/202250四、地震資料的處理第二部分地震勘探10/1水平疊加是將不同接收點接收到的，來自地下同一反射點不同激發點的信號，經過動校正后疊加起來。這種方法能提高信嗓比，改善地震記錄質量，特別是對于壓制一種規則干擾波（多次波）效果最好。它所利用的是動校正后有效波與干擾波之間剩余時差的差異來達到濾波作用，并且在壓制隨機干擾方法比組合效果更好，如圖12-圖13。第二部分地震勘探10/14/202251水平疊加是將不同接收點接收到的，來自地下同一反射點不同激發點圖12水平界面的共反射點道集和共反射點時距曲線第二部分地震勘探10/14/202252第二部分地震勘探10/11/202252圖13一次反射波動校正后疊加加強第二部分地震勘探有效波地震勘探資料處理10/14/202253第二部分地震勘探有效波地震勘探資料處理10/11/2對于多次波或其他規則干擾波，由于速度的差異，動校正后存在剩余時差，各道的多次波或其他規則干擾波存在相位差，因而疊加后相對削弱（圖14所示）。圖14干擾波動校正后疊加第二部分地震勘探干擾波地震勘探資料處理10/14/202254對于多次波或其他規則干擾波，由于速度的差異，動校正后存2．水平疊加剖面的形成地震野外資料經過數字處理之后，可以得到多種地震信息，這些地震信息的大多數都以時間剖面的形式顯示出來。目前使用最廣泛的時間剖面有兩種：一是水平疊加時間剖面，簡稱水平疊加剖面；二是疊加偏移時間剖面，簡稱疊偏剖面。這兩種剖面既是地震構造解釋的主要時間剖面，又是地震地層解釋中不可缺少的資料。兩種時間剖面第二部分地震勘探10/14/2022552．水平疊加剖面的形成第二部分地震勘探10/11/20中又以水平疊加剖面應用最廣泛，也是最基礎的剖面；疊加偏移剖面就是將水平疊加剖面進行偏移歸位后得到的剖面，剖面的形成過程如圖15。

第二部分地震勘探10/14/202256中又以水平疊加剖面應用最廣泛，也是最基礎的剖面；疊加偏移剖面圖15水平疊加剖面形成過程第二部分地震勘探10/14/202257第二部分地震勘探10/11/202257

第二部分地震勘探水平疊加剖面10/14/202258第二部分地震勘探水平疊加剖面10/11/202258

第二部分地震勘探反演處理的波阻抗剖面10/14/202259第二部分地震勘探反演處理的波阻抗剖面10/11/202五、三維地震地震勘探的目的是通過地震觀測獲取反映地下界面的真實位置和地下巖性、物性等地質信息。然而，二維地震觀測只能獲取反映平面內的地質信息，即使在生產實際中，二維觀測有時也在地表按面積布置測線，但每一條測線卻是按二維采集數據并按二維偏移處理，由于二維偏移是沿著測線的視傾角方向進行的，因此，第二部分地震勘探10/14/202260五、三維地震第二部分地震勘探10/11/202260偏移結果不完全，也不準確，尤其對地下復雜的地質構造，進行二維地震勘探并按二維歸位處理就不能反映地下界面的真實產狀。三維采集的數據按三維空間成像處理，可以真實地確定反射界面的空間位置。對于復雜的地質構造，在當前地震波的縱橫向分辨率允許的范圍內，利用三維地震勘探的觀測資料都可以基本查清。

第二部分地震勘探10/14/202261偏移結果不完全，也不準確，尤其對地下復雜的地質構造，進行二維由于二維地震勘探的局限性（即使反復加密測線，增加覆蓋次數，也難于查明較復雜的油氣田地質問題），而三維地震勘探又有著眾多顯著的優點，使三維地震勘探技術得到了迅速發展。與此同時，適應于三維地震勘探的技術裝備——多道數字儀和大型數字處理計算機的發展，為三維地震技術的發展創造了必要條件。從二維勘探到三維勘探，標志著地震勘探技術發展到一個全新的水平。第二部分地震勘探10/14/202262由于二維地震勘探的局限性（即使反復加密測線，增加覆蓋次數，也1、三維地震數據體的形成三維地震野外數據采集后，要形成最終用于解釋的三維地震數據體，還需要進行一系列的處理工作。三維地震數據處理與二維地震數據處理基本相似，三維地震數據處理與二維地震數據處理相比，也有許多不同之處。第二部分地震勘探10/14/20