地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理

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1、CHANG7 AN UNIVERSITY题目地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理学生姓名邵鑫学号 2702100423指导教师孙渊学院地球科学与资源学院专业班级资源勘查（石油与天然气）地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理、引言从 19 世纪中叶，马利特用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳的传播速 度为地震勘探萌芽的开始， 经历了数百年的应用于发展， 地震勘探已经在生产生 活的各个领域发挥着越来越多、越来越重要的作用。中国于 1951 年开始进行地震勘探，并将其广泛的应用于石油与天然气、每 天勘探、工程地质勘查已经金属矿的勘查当中。从国内外的近几十年勘探实践表明， 没有物探技术的进步， 就没有更多圈

2、闭 的发现，就没有钻探成功率的提高，也就更不会有油田和储产量的快速增长。宏观看，物探的作用在勘探阶段是客观的目标评价， 在开发阶段是精细的油 藏描述。 因此，油气勘探开发离不开地震技术和地震技术的进步与发展。 如果说 勘探技术是石油工业的第一生产力， 那么物探技术就是获得油气储量的第一直接 生产力。纵观近些年的勘探技术的具体运用， 最常见的莫过于地震勘探， 所谓地震勘 探就是通过人工方法激发地震波， 研究地震波在地层中传播的情形， 以查明地下 的地质构造，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法！21 世纪是海洋的世纪，海洋对于人类，对于中国未来几十年甚至数百年的 发展的重要性非同小可。

3、目前，石油已经成为世界各国发展中必不可少的战略性 资源，世界各国对石油资源的消费量逐年递增， 据统计和预测， 全世界石油消费 在 1990 一一 2010 年将以每年 1.3%的速度增长 ; 国土资源部的资料显示， 近十年 来，我国原油消费量以年均 5.7%的速度增加，高出全世界石油消费总增长速度 4.4 个百分点。近几年来，我国对石油的需求量越来越大，国内石油产量和需求 量之间的差距日益拉大， 1993 年我国成为石油净进口国 ;200() 年我国原油产量 是1.5 亿吨，进口5983万吨;2003年产量1.7 亿吨，进口9112万吨，预计2015 年我国原油需求缺口将达到 2 亿多吨。目前

4、，我国已经成为世界第二大石油消费 国。为了解决石油需求缺口逐年加大的问题，必须从三个方面来考虑 : 一是加强 勘探，增加国内石油储量和产量 ; 二是进口 ; 三是促进海外石油投资， 建立海外石 油基地。而作为资源勘查专业的学生的我认为第一项：加强石油勘探是重中之重。 中国现有的几大油田：如塔里木油田、延长油田、中原油田、长庆油田、胜 利等等所开发的的确绝大部分为陆相生油盆地。据数据调查，世界上70%的油田是海相生油盆地。而中国拥有着 299.3 万平方公里的海域面积， 有着珠江三角洲盆地， 渤海湾 盆地，东海盆地以及广阔的还未详细勘察的南海。 这里面蕴藏着丰富的油气资源和可燃冰资源。可以为我们

5、国家未来近百年的发展奠定坚实的资源基础。海洋蕴藏着很多丰富的资源、宝藏，随着生产技术的日趋进步，世界各国(包 括中国在内)目前都在积极寻求开发海洋资源，在海洋的勘探开发中离不开物探， 而且运用最广泛也最有效的是地震勘探。地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一，它的原理是利用人工 激发的地震波在弹性不同的地层内的传播规律，来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或 折射波返回地面，用专门的仪器可记录这些波，分析所得记录的特点，如波的传 播时间、振动形状等，通过专门的计算或仪器处理，能较准确地测定这些界面的 深度和形态，判断地层的岩性，

6、是勘探含油气构造甚至直接找油的主要物探方法， 也可以用于勘探煤田、盐岩矿床、个别的层状金属矿床以及解决水文地质、工程 地质等问题。、海洋地震勘探在茫茫大海里寻找石油最有效的技术方法是地球物理方法，其中主要是地震勘探方法。近几十年来，随着电子计算机的广泛应用，海洋地震勘探的数据采集 和装备得到了极大的改进，数据处理技术和解释方法也得到迅速的发展。在油气 勘探中，利用地震资料不仅能确定地下的构造形态、 断裂分布，而且能了解地层 岩性、储层厚度、储层参数甚至能直接指示地下油气的存在。在油气开发中，地 震资料同测井、岩芯资料以及其它地下地质资料相结合能对油藏进行描述和监 测。地震技术远远超出了石油勘探

7、领域，已向石油开发和生产领域渗透。用于寻找海上石油的地震反射法，和陆地的地震反射法相比，在方法基本原 理、资料处理和解释方法等方面基本上是一样的。其中，测量原理在这类方法中，地震波在介质中传播的物理模型如图 1所示。从震源0激发 出的弹性波投射到反射界面上产生反射波， 其条件是：入射角a等于反射角B。 能够形成反射的界面，必须具备这样的条件，即在弹性波垂直入射时，界面R上的反射系数不等于零。公式公式中p、U分别为地层的密度和弹性波的传播速度，它们的乘积称为波阻抗，角标1、2分别表示界面上下的地层。因此，反射界面存在的条件为：p 2u 2Mp 1 u 1。所以,反射界面也称为波阻抗界面。反射波返

8、回地表，为检波器(si, S2, S3,)接收，并由地震仪记录下来。反射地震记录内包含着多种信息，其 中反射波的旅行时间和震源到检波器之间距离的关系，称为时距曲线t(x)。用时距曲线可反演出地下反射界面的几何形态 (地质构造)；而在地震反射信息中， 还包含有地震波的振幅、相位、频率、速度、极性以及其他一些参数，表现出反射波的动力学特点，它能给出地层岩性的特征，有助于判断沉积环境，甚至还能 给出油气的直接指示。数据处理和资料解释方面对共深点反射记录磁带，必须应用电子计算机处理。机器完成动静校正、振 幅调整、滤波、相关和组合等程序之后，再分别进行水平叠加、偏移叠加和振幅 保持，提供水平叠加时间剖面

9、、偏移叠加时间剖面，作为常规处理成果。根据时 间剖面图和时间一深度转换关系编制反映某个地震层位空间展布的构造图。在有利构造上进行反射振幅比、瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率、子波反褶积、 伪声阻抗和烃类检测（亮点技术）等特殊处理，并进行速度分析和层速度计算， 提 取各种地震参数，进而利用地震波的动力学特点来研究地层的岩性， 为发现地层 圈闭或隐伏油气藏提供依据。但在野外工作方面，由于海洋与陆地有很大的差别，海上地震工作也有许多特殊 性。海上地震工作是以地震队（船）的组织形式来完成的。可把地震仪器安装在船 上,使用海上专用的电缆和检波器，在地震船航行中连续地进行地震波的激发和 接收。实际地震勘 探的

10、三大基歎据来集Data acqalsition|获环节：地震资料的采集、处理和解释数畢处理Data processiug地麗队Seismic计算站WorksliilionV、高信噪比 高分辨率 高保真度資料解释 Datsi lnterpretatloa构遗图Structureinnp海上地震工作具有下述几方面的特点：1 使用非炸药震源，如空气枪2 .野外记录数字化，使用 96、120、240、480、720、或960道数字地震仪。3使用等浮数字电缆。为了适应高覆盖的需要，等浮电缆的道数不断增加。4. 一般为单船作业，记录仪器和震源在同一条船上，目前多船作业也逐渐增多5. 米用咼次覆盖，例如在部

11、分海域的地震勘探最咼已达120次。6. 采用导航定位技术实时确定船的位置和炮点的位置。而现在我们在海洋地震勘探方面广泛应用的是OBS技术海洋地震勘探流程示意图三、OBS（一 ）,BOS勘探原理OBS作为广角地震的一种，较海洋调查中其它常规地震方法的显著特点和优 势在于它实现了海洋地震的海底接收，这样就避免地层返回来的地震波能量在海 水中的大量吸收和衰减，并可同时记录来自地壳中的P波和转换S波信息，且海 底是较为安静的环境，这样就大大提高了所得数据的信噪比， 减少了反演结果的 多解性。此外S波数据采集的实现使我们可以探讨地壳的物质组成，这在相对缺少岩石证据的海区具有重要的意义。海底地震仪（Oce

12、an Bottom Seismometer，OBS是将检波器直接放置在海底的一种地震观测系统，既可用于天然地震的观测 （长周期或宽频带），也可用于人工地震剖面探测（短周期），是研究边缘海和大洋 深部结构的有效手段。海底地震勘探：先将OBS等仪器投放到确定好的待测海底，利用人工方法在 海水表面激发的波动在海水中和海底岩层中传播的规律（速度），来确定海底构造及岩层的分层状况特征等，研究地下地质问题；主要研究海底地形构造、大洋 中脊等，并可为寻找油气及其他矿物资源提供服务。OBS进行的研究一般是广角地震，是大面积大范围的研究，所以对于寻找油 气及其他矿物不是很方便， 但是放置密集点仍旧可以进行小范围

13、， 较薄岩层的划 分。OBSfc体部分包括由一个三分量地震仪和一个深海水听器组成的传感器、一台数字化记录器、 一个声学应答释放器， 外加无线电发射器、 闪光灯、 罗经和压 力表。辅助设备包括释放器的甲板单元和传感器、GPS定位单元、镇重锚、电池和旗子。OBSf测的一个重要技术特点是地震检波器具有三分量功能，即一个垂直分量，两个水平分量。 检波器安装在一个充满高粘度硅油的玻璃圆柱内的阻尼万向 平衡支架上， 使检波器在海底面倾斜时保持其原来的平衡位置，圆柱被固定在玻璃球底部。 应用纵横波资料进行综合解释可获得很多有用信息，进行纵横波联合地震勘探最好的办法是做三分量地震勘探。 简单地说， 就是同时接

14、收纵波和两个 横波分量的勘探叫三分量地震勘探， 所得到的记录叫三分量记录。 以往常规地震 勘探是接收垂直地面振动的纵波（用 P表示），仅得到一个方向的资料-纵波 剖面。而横波（用S表示）不像纵波那样简单，它有两个分量，一个是沿测线方 向振动向地下传播的分量，用 SV表示；另一个是垂直测线方向振动向地下传播 的分量，用SH表示。频率范围是 2 100Hz。 SEDIS IV 型短周期自浮式海底地震仪除了上述三分 量检波器外， 还配有一个深海水听器， 其作用一是当地震检波器由于海底面过于 倾斜或其它原因而失效时， 水听器可以保证通过水压变化记录到地震信号； 二是 将水听器信号（只含P波信息）与检波

15、器信号（三道均含P波和S波信息）进行 对比，可以比较容易地提取 S波信号。OBS作为广角地震的一种，较海洋调查中其它常规地震方法的显著特点和优 势在于它实现了海洋地震的海底接收， 这样就避免地层返回来的地震波能量在海 水中的大量吸收和衰减，并可同时记录来自地壳中的P波和转换S波信息，且海 底是较为安静的环境， 这样就大大提高了所得数据的信噪比， 减少了反演结果的 多解性。此外S波数据采集的实现使我们可以探讨地壳的物质组成，这在相对缺少岩石证据的海区具有重要的意义。海底地震仪除了上述三分量检波器外， 还配有一个深海水听器， 水听器又称 水下传声器， 是把水下声信号转换为电信号的换能器， 其作用一是当地震检波器 由于海底面过于倾斜或其它原因而失效时， 水听器可以保证通过水压变化记录到 地震信号；二是将水听器信号（只含P波信息）与检波器信号（三道均含P波和 S波信息）进行对比，可以比较容易地提取 S波信号。进行声学释放时，作业船开到OBS原先的投放位置，将计算机与甲板单元相 连接，通过电缆和水中传感器发送释放信号， OBS应答释放部分收到信号后发出 释放命令，使燃烧线熔断，OBS与镇重锚脱钩，依靠玻璃球及塑料套的浮力以 0.51m/s的速度上浮到海面。借助漂浮在海面 OBS发出的无线电信号、闪光灯 指示器和荧光旗子来进行海上搜寻。当