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1、第一章第一章 地震勘探地震勘探1. 1 1. 1 地震波的基本原理地震波的基本原理1. 2 1. 2 不同地震波的时距曲线不同地震波的时距曲线1. 3 1. 3 野外地震勘探的采集野外地震勘探的采集1. 4 1. 4 浅层折射波勘探浅层折射波勘探1. 5 1. 5 反射波勘探反射波勘探1. 6 1. 6 其他地震勘探方法与信号处理技术其他地震勘探方法与信号处理技术地震勘探发展简史 地震学这门科学起源于对天然地震的研究。通过对天然地震产生的地震波的研究，了解到地震波中包含着关于地球内部构造的有价值的信息，利用这种信息可以了解地球的内部构造。从而知道了地球是由地幔、地壳和地核组成的。基于对地震所产
2、生的地震波的分析研究。地震学家和地质学家发现了与自然地震波类似但比它弱得多的人工地震波的实际应用，这种波能够穿过地球的浅层构造，有助于确定地下矿物、水和碳氢化合物的位置。于是，地震勘探工业就由此而产生。 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况，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。地震勘探的基本环节主要包括三大部分：数据采集、数据处理和资料解释。整个过程是：人工产生地震波从震源点向下传播，遇到地下不同的地质界面时产生反射，然后传向地表；在地表用仪器测量到达地面的反射波并把它转换成电信号，经过放大、滤波、数字化记录在磁带上；记录的数据经过
3、数字计算机的精细处理，生成地层构造的图像剖面；有经验的地质学家或地球物理学家可以对这些剖面进行解释，确定它们所代表的岩石类型和是否含有有价值的资源。 最早的地震勘探方法是折射波法(1919一1921年)。20世纪30年代，地震反射波法开始用于油气勘探。20世纪60年代以来，地震勘探技术得到了迅速发展 此外，在野外数据采集系统中出现了第一台数字地震仪，并且道数不断增加；地震震源也产生了飞跃，出现了可控震源。国内地球物理勘探的发展简况我国的物探技术是从1939年开始发展的。当时，物探界的老前辈翁文波(1912-1994)先生从英国伦敦大学获得哲学博士学位回国后，在重庆原中央大学物理系任教授并首先开
4、设了地球物理勘探课程，吸收了一批爱好石油物探的师生。1940年，翁老先生进行了重磁力方法试验。1945年9月，玉门油矿成立了第一个重力队，由他任队长。随后，1947年成立了第一个磁法队。1951年3月成立了我国第一个地震队，使用的地震仪是美国轻便型24道光点记录仪，钻机也是美制的300m车装液压钻机。中国第一台地震仪中国第一个地震勘探队20世纪60年代我国进入了大规模开展物探普查阶段。在此期间，不但地震队伍发展快，而且地震仪器和地震技术也不断更新和发展。我国的物探技术虽然起步较晚，但发展较快。由于众多的硬件设备和软件系统主要是从国外引进的，所以从整体上来看，我国物探技术尤其是物探设备与世界先进
5、水平还有一段差距。从地震仪器的发展，地震勘探经历了光点记录仪、模拟磁带记录仪、数字磁带记录仪。第一阶段为“模拟光点”记录阶段(19271952)，采用电子管元件，把波变成光点的摆动，记录在照像纸上。克拉玛依油田、大庆油田、胜利油田、玉门油田等。第二阶段为“模拟磁带”记录阶段(19531963)，这时把磁带录音技术用于地震勘探，它由晶体管元件组装而成，把接收的地震波录制在磁带上，在室内可以用模拟电子计算机(基地回收仪)，对资料进行处理，得到地震时间剖面，使资料整理工作实现了半自动化，工作效率和精度也得到了提高，资料也便于保存。大港油田、辽河油田、南阳油田、中原油田和江苏油田等。第三阶段为“数字磁
6、带”记录阶段(1964现在)，使用了数字地震仪，它采用了电子集成电路技术，把地震波以数字的形式记录在磁带上，然后直接输入电子计算机进行各种处理，这样使资料的整理工作实现了自动化，工作效率和精度得到了空前提高。 随着地震勘探技术的不断发展，在20世纪80年代以来发展了一系列的新技术，其中高分辨率地震勘探,井中VSP法；还有多波勘探、井间地震、四维地震、高精度三维等。按不同的勘探区域，还开展了深层勘探、山地勘探、复杂地表勘探以及滩海勘探等新技术。一、地震勘探的基本原理 地震波的运动学研究的是地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，引用波前、射线等几何图形来描述波的运动过程和规律，因此也叫几何地震学
7、。1.地震波地震波振动在介质中传播便形成波。介质中有无数个点，在波的传播过程中，每个点都会或早或晚地受到牵动而振动起来。把介质中的无限多个点当作一个整体来看，它的运动就是波动。2. 振动振动振动：质点围绕平衡位置发生的往返运动简谐振动：在与位移量成正比、与位移方向相反的力作用下的振动。振动曲线一般为正弦或余弦曲线3 振动图和波动图 振动图是振动质点的位移随时间的变化。 波动图是在同一时刻弹性体上某个方向上质点的位移分布情况。在野外接收的地震记录，每一道的记录是观测点的振动图，所有道在同一时间上的幅值组成的是该时刻该接收空间的波动图。 振动和波动的关系就是部分和整体的关系。 实测地震信号4.地震
8、波的几个概念波面波面：波传播过程中，波前将不断推进扫过介质内部，介质中每一个这样的曲面就是一个波面。波面上各点是同时开始振动的，所以波面又叫等时面。等时面。5 5 地震波的传播路径地震波的传播路径- -射线射线 在条件适当时，可以认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又沿着那条“路径”从P点传向别处，这样的假想路径就叫做通过P点的波线，又叫射线。 与波面相垂直且从震源向四方发射的线就叫射线。6. 地震波传播的基本规律（1 1）反射定律）反射定律 设地震波从点震源O沿射线OR射到分界面上。入射线和法线所夹的角叫做入射角；反射波的射线叫做反射线，反射线和法线的夹角做反射角。
9、O*点地震勘探中称虚震源。两地层边界的声速度V1和V2，密度1和2。波阻抗等于密度乘以速度。入射振幅Ai，反射振幅Ar和反射系数Rc之间的关系如下：Ar=Rc*Ai这里Rc=（2V2-1V1）/（2V2+1V1）（2 2）斯奈尔定律）斯奈尔定律 斯奈尔定律说明了射线入射角的正弦 除以最初介质速度V1，等于射线折射角的正弦 除以较低介质速度V2，也就是： 因此，当波传播到一个弹性突然变化的界面上，随着界面上传播方向的变化，部分能量被反射，部分能量被透射，其传播的方向和波速遵循斯奈尔定律。（3 3）费马原理）费马原理 关于波的传播主要有以下几点：在均匀介质中，射线是直线；在非均匀介质中，射线是曲线
10、；在两种均匀介质的分界面上，存在反射定律和透射定律。 费马原理较通俗的表达是：地震波沿射线传播的旅行时和沿其他路径传播的旅行时相比为最小。即波在各种介质中的传播路线满足所用时间为最短的条件。（4 4）惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理表述为：介质中波所传到的各点都可看成是新波源，叫子波源，每个子波源都向各方发出微弱的波叫子波，子波又以所在处的速度向外传播着。（5 5）能量衰减规律）能量衰减规律 振幅衰减有两种类型，叫做发散或吸收。发发散散：当地震波从炮点向外扩展时，波前单位面积的能量与炮点距离的平方成反比例关系，这种现象叫做能量传播损失。球面积： 能量密度为E,则有 ，r1和r2是同一炮点的两个射线距离。当一个波前传播时单位面积的扩展丢失可以由下式给出：振幅丢失dB=10logr2/r1，吸吸收收：当波前穿过岩石振动，岩石质点也会发生振幅丢失，振动的质点吸收能量作为热量，这种形式的能量丢失叫做吸收。振幅表示为：A1、 A2分别是距离r1 、 r2处的振幅，是介质的吸收系数。计算两种类型的损失，我们得到振幅：吸收系数与介质品质因子Q关系密切，品质因子与频率呈线性关系。地震波的频率越高，其能量衰减的越快。
