叠前地震反演在银额盆地的应用
叠前反演
一引言 岩层中地震波的速度决定于弹性模量和密度，岩石的弹性模量又首先决定于岩石的矿物成分，其次是孔隙度、孔隙流体性质以及压力、温度等环境因素，而孔隙度、孔隙流体及环境因素是通过影响岩石的弹性模量和密度而影响速度的，所以决定岩石速度的最重要因素是岩石成分，因此我们自然想到用速度来判别岩性。然而，各种岩石的速度范围太宽，互相重叠，我们很难仅仅根据速度来作岩性判别。因此利用AVO和叠前弹性反演进行岩性预测越来越引起人们的重视。 二叠前反演方法原理 （一）AVO的方法原理 AVO分析技术是利用地震反射振幅与炮检距变化的关系 (Amplitude—Versus Offset,简称AVO)，即:通过分析CDP道集中不同炮检距的地震反射,来识别岩性及检测含气性的一种地震技术。其物理意义是:在两种不同岩层之间的界面上,当一种岩层的纵、横波速度之比Vp/Vs与另一种岩层的速度之比明显不同时，其反射系数随入射角（炮检距）而变化。AVO反演主要利用不同岩性泊松比差异所形成的AVO特征响应，来区分波阻抗相近的储层与非储层。 当地震纵波P1非垂直入射到两种介质分界面上时，会产生反射波和透射波，其中反射波包括反射纵波P2和反射横波S1，透射波包括透射纵波P3和透射横波S2（图1-1 图1-1纵波倾斜入射到界面产生的反射波和透射波示意图 纵波非垂直入射，反射系数和透射系数满足Zeoppritz方程：
??? ? ????????---=????????????? ????????? ??? ?? ? ?? ?------1111211222212 21111221 11222 2 211122211122 2112211 2cos 2sin cos sin 2sin 2cos 2sin 2cos 2cos 2sin 2cos 2sin sin cos sin cos cos sin cos sin φθθθφρρφρρφφφρρθρρφθφθφθφθφθPS PP PS PP P S P P P S S P S P S P S S P T T R R V V V V V V V V V V V V V V V （1-1） 其中介质1表示入射波和反射波所在的介质，介质2表示透射波所在的介质，VP1、VS1分别表示介质1中纵、横波的速度；VP2和VS2分别表示介质2中纵、横波的速度；ρ1和ρ2分别表示介质1和介质2的密度；θ1表示纵波的入射角和反射角；φ1表示横波的反射角，θ2和φ2分别表示透射纵波、横波的透射角；RPP 、RPS 、TPP 、TPS 分别表示P 波反射系数、SV 波反射系数、P 波透射系数和SV 波透射系数。 （二）叠前弹性反演的原理 叠前弹性反演基于贝叶斯原理，并且假设地震噪声和弹性模型的不确定性分布都是高斯概率分布，零均值，数据空间的斜方差为Cd ， 模型空间的斜方差为Cm 。 基于这些假设，在最大相似性基础上的最佳弹性模型，最小化下面的目标函数： （3-6） 这里Js 和Jg 分别是与地震和地质有关的表达式。 假设地震噪声各道之间是互不相关的，入射角为θ,数据的斜方差Cd 是对角 线的，角道集地震数据的噪声函数是 ， 表示的则是模型的预测结果与实 际角道集地震振幅的偏差： （3-7） 这里是角度为θ时的反射系数系列，与当前的弹性模型m 有关，是 与角度θ和 有关的最佳角道集子波， 是实测的角度为θ时的地震数据。 角度为θ时的反射系数序列由Zoeppritz 方程的近似算法Aki-Richards 方程得到。 最终叠前弹性反演的目标函数就变为：
地球物理学专业
地球物理学专业人才培养方案 教研室主任： 系主任： 教学副院长： 院长：
一、专业代码：070801 二、专业名称：地球物理学 三、标准修业年限：四年 四、授予学位：理学学士 五、培养目标： 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美等方面全面发展，具有良好的思想政治素质、人文素质、创新精神与实践能力，具有扎实的数理基础，掌握基本的地质学原理与方法，系统掌握地球物理学的基本理论、基本知识和基本技能，具有从事地震监测预测，地质矿产、煤田和油气资源勘查，道路桥梁的工程地球物理检测等方面的实际工作和研究工作初步能力的应用型人才。 六、基本要求： （一）知识要求： 1.具有基本的人文社科理论知识和素养，在哲学、经济学、法律等方面具备必要的理论知识，对社会有较强的适应能力； 2.具有扎实的数学、物理基础； 3.掌握基本的地质学原理与方法； 4.掌握地球物理场论、数字信号分析、水文地质学等专业基础知识； 5.系统地掌握固体地球物理学和勘探地球物理学的基本理论和基本知识； 6.掌握地震监测预测的基本理论与方法。 （二）能力要求： 1.具有较强的人际交往意识和初步的人际交往能力； 2.具有良好的自学能力和终身学习的意识； 3.具有独立思考问题、分析问题、解决问题的能力； 4.具有独立设计实验，并能对实验数据进行分析评价的能力； 5.具有独立地利用计算机进行文字和图像信息处理及进行科学计算的能力； 6.具有创新意识和创新精神，对特优学生要求具有质疑和挑战传统的理论、方法、假设的意识和能力； 7.了解全球自然灾害现状及防灾减灾体系研究发展趋势，具备综合防灾减灾意识及防震减灾宣传教育能力； 8.具有一定的提出新的问题和新的方法，分析、推断、解释新问题的能力； 9.得到从事基础研究和应用研究的初步训练。 （三）素质要求： 1．热爱祖国，具有高尚的民族气节、良好的道德品质和中华民族的传统美
反演原理及公式介绍工科
第一章反演理论 第一节基本概念 一．反演和正演 1．反演 反演是一个很广的概念，根据地震波场、地球自由振荡、交变电磁场、重力场以及热学等地球物理观测数据去推测地球内部的结构形态及物质成分，来定量计算各种有关的物理参数，这些都可以归结为反演问题。在地震勘探中，反演的一个重要应用就是由地震记录得到波阻抗。 有反演，还有正演。要正确理解反演问题，还要知道正演的概念。 2．正演 正演和反演相反，它是对一个假设的地质模型，给定某些参数（如速度、层数、厚度）用理论关系式（数学模型）推导出某种可测量的量（如地震波）。在地震勘探中，正演的一个重要应用就是制作合成地震记录。 3．例子 考虑地球内部的温度分布，假定地球内部的温度随深度线性增加，其关系式可表示成：T(z)=a+bz 正演：给定a和b，求不同深度z的对应温度T(z) 反演：已经在不同点z测得T(z)，求a和b。 二．反演问题描述和公式表达的几个重要问题 1．应用哪种参数化方式——离散的还是连续的？ 2．地球物理数据的性质是什么？观测中的误差是什么？ 3．问题能不能作为数学问题提出，如果能够，它是不是适定的？ 4．对问题有无物理约束？ 5．能获得什么类型的解，达到什么精度？要求得到近似解、解的范围、还是精确解？ 6．问题是线性的还是非线性的？ 7．问题是欠定的、超定的、还是适定的？ 8．什么是问题的最好解法？ 9．解的置信界限是什么？能否用其它方法来评价？ 第二节反演的数学基础
一．解超定线性反问题 1．简单线性回归 可利用最小平方法确定参数a 、b 使误差的平方和最小。 ??? ? ???∑-∑∑∑-∑=-=∑∑-=2 2)()(x x n y x xy n b x b y n x b y a （1-2-1） 拟合公式为： bx a y +=? （1-2-2） 该方法的公式原来只适用于解超定问题，但同样适用于欠定问题，当我们有多个参数时，称为多元回归，在地球物理领域广泛采用这种方法。此过程用矩阵形式表示，则称为广义最小平方法矩阵方演。 2．非约束最小平方法反演——广义矩阵方法 由前面讨论可知，参数估计的最小平方方法用矩阵公式表示，所得到的算法等价于一个或多个模型参数的一个或多个数据集反演，步骤为： 问题定义→矩阵公式→最小平方解 线性问题采用广义矩阵形式 d=Gm （1-2-3） 对于精确的数据模型，参数m 为 m=G -1d （1-2-4） 但是由于试验误差，实际数据将不能精确拟合获得，故采用最小平方法求解。解的矩阵表示式为 d G G G m T T 1][?-= （1-2-5） 上式具体计算时可用奇异值分解方法 G=U ∧V T 最后，得 m ?=（G T G ）-1G T d=V ∧-1U T d （1-2-6）
固体地球物理学
固体地球物理学 （学科代码：070801） 一、培养目标 本学科培养德、智、体全面发展，具有坚实的地球物理理论基础和系统的专业知识，了解固体地球物理学和与其相关学科发展的前沿和动态，能够适应二十一世 纪我国经济、科技和教育发展的需要，并具有较熟练的实验技能和较强的动手能力，具有较全面的计算机知识，具有独立从事该学科领域研究和教学能力的高层次人 才。 二、研究方向 1. 地震学、 2. 地球动力学、 3. 岩石物理、 4. 应用地球物理学、 5. 城市地球物理学 三、学制及学分 按照研究生院有关规定。 四、课程设置 英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。 学科基础课和专业课如下所列。 基础课: GP15201★地球内部物理学★（4） GP15202★ 地球动力学★（4） GP15203★地球物理反演★（4） 专业课：
GP14201 计算地震学（3） GP14202 地球物理学进展（4） GP14203 地震学原理（4） GP15210 地震勘探（3） GP15211 定量地震学（4） GP15212 地震偏移与成像（4） GP15213 工程地震学（4） GP15214 岩石本构理论（4） GP15215 应用地球物理学（3） GP15216 地球内部电性与探测（4） GP15218 现代计算机与网络应用（3） GP15219 固体力学（4） GP15220 城市地球物理学（3） GP15701 地球物理高级实验（2） PI05204 工程中的有限元法（3） GP16201 固体地球物理理论（4） GP16202 地球科学中的近代数学（4） GP16203 地球科学前沿讲座（4） 备注：带★号课程为博士生资格考试科目。 五、科研能力要求 按照研究生院有关规定。 六、学位论文要求 按照研究生院有关规定。
地震学原理与应用Chapter5b(1)
二、地震波辐射源的理论模式 1.集中力系点源 (1)集中力 弹性力学中为了分析连续体的运动，引入： Δm为ΔV中之质量；ΔF 为 Δm所受之合力。 1)r点上单位质量所受的体力(密度)： 2)r点上单位体积所含质量受到的体力(密度)： V r , m Δ F Δ lim )t,r ( X V Δ ∈ = → Δ V Δ r t), ,r ( X t),r (ρ m Δ F Δ V Δ m Δ lim V Δ F Δ lim t),r ( F V V ∈ = = = → Δ → Δ 即运动方程中的体力项。
*如果：???? ?Δ?=Δ∈≠V r 0,V r 0,t),r ( F *如果：(t) g t)dV', r'( F lim V V =∫ Δ→Δ当ΔV 趋于r 点时，积分有限。则称g(t)为作用在r 点上的集中力。 用Dirac δ函数表示： F(r, t)＝g(t)δ(r) (2)力场的势函数(用Φ和Ψ表示) *据场论分析，矢量场作Stokes 变换(分解)： 0,t),r ( F =Ψ??Ψ×?+Φ?=① *对①式两边分布求散或求旋： Ψ ??=Ψ??Ψ???=Ψ×?×?=×?Φ?=??2 2 2 )(F ;F ②
它们都是泊松方程(非奇次的拉普拉斯方程)，有定解 ∫∫ ∞ ∞ ×?= Ψ???=dV' ) r' -r (π 4 t) , r' (F ') t ,r (;dV') r' -r (π 4 t), r' (F ' t),r (Φ③ *求③式的积分：
第二式也可类似导出。力势可由给定的力场表示： ?? ? ? ?? ?×?=Ψ???=Φ∫∫∞∞dV'r t), r' (F 4π1 t),r (dV'r t) , r' (F 4π1 t),r (** ④ (3)几种基本的集中力系点源的弹性波辐射场 (均匀各向同性弹性全空间) 1)单个集中力引起的位移场(基本解)*运动方程： F u μ)u ()μ2(λt u ρ22+×?×?????+=??⑤ *位移矢量场的Stokes 分解(用小写字符?和ψ表示)： ψ;ψu =??×?+??=⑥
第七章 地震预测1
地震学原理与应用
第七章 地震预测
一、概说
当今世界，各种自然灾害频频发生，全世界每年大约发生20起严 重的自然灾害，年平均死亡8万余人，经济损失80余亿美元。自然灾害 是对现代科学的挑战。 地震灾害的猝发性和惨重性给人类以极大威胁，地震所造成的巨 大灾害和损失，遥居各种自然灾害之首。 1995年1月17日，日本兵库县南部地震(MW＝7.2)，发生在工业发 达、人口密集的现代化大都市大阪－神户地区。这个地震造成人员死 亡5413人、受伤2.7万人；直接经济损失超过1000亿美元。 2011年3月11日，发生在日本东北部海域的MW 9.0地震及诱发的 海啸，已确认造成14435人死亡、11601人失踪；造成了重大人员伤亡 和财产损失 。
2013-5-27 地震学原理与应用第七章 2
大陆是人类主要活动地区，发生在大陆的地震虽只占全球 地震的15％，但大地震给人类造成的损失却占全球地震损失的 85％。中国是世界大陆区地震分布最广的国家，据1970-1980年 的统计，地震造成的伤亡和损失超过了其他国家和地区的总 和，地震预报的紧迫性明显地摆在中国地震工作者面前。 2008年5月12日下午14:28发生在四川汶川地区的MS8.0级地 震，截至8月25日统计，确认死亡69226人，失踪17823人，受伤 374643人，累计受灾人数4624.9048万人。直接经济损失估计超 过8451亿元人民币。 党和国家领导人多次到灾区视察、指导抗震救援工作。
2013-5-27 地震学原理与应用第七章 3
地震反演的类型
地震反演的类型 1．1 反演的分类 1）从所利用的地震资料来分可分两类：叠前反演和叠后反演; 2）从测井资料在其中所起作用大小可分为四类：地震直接反演，测井控制下的地震反演，测井—地震联合反演和地震控制下的测井内插外推； 3）从实现方法上可分三类：直接反演、基于模型反演和地震属性反演。 4）从反演模型参数来分主要有：储层特性(如:孔隙度、渗透率、饱和度等)反演、岩石物性反演、地质结构反演、各向异性参数反演、阻抗反演以及速度反演等; 5）从使用的数学方法可分为：最优化拟合反演、遗传算法反演、蒙特卡罗反演、Born近似反演、统计随机反演以及基于神经网络的反演等。 1．2几种主要反演方法的概述 叠前反演尚处于研究试验阶段，而叠后地震反演近年来快速发展，形成了多种技术。下面简要介绍几种主要反演方法：直接反演（递推反演和道积分反演）、基于模型反演、地震属性反演、测井约束反演和叠前AVO反演。 1．2．1直接反演 两种基本做法：递推反演和道积分反演。 1）递推反演：递推反演是一种基于反射系数递推计算地层波阻抗的直接地震反演方法。它完全依赖于地震资料本身的品质，地震资料噪音对反演结果敏感，影响大，地震带宽窄会导致分辨率相对较低，难以满足储层描述的要求。典型的有Seislog,Glog，稀疏脉冲反演(实现方法又有MED,AR,MLD,BED方法等)等;Seislog,CLOG等使用测井信息后，只获得剖面上关键点的低频分量，整个剖面上的低频信息要靠内插来求得。 优点：计算简单，递推列累计误差小。其结果直接反映岩层的速度变化，可以以岩层为单元进行地质解释。缺点：由于受地震固有频率的限制，分辨率低，无法适应薄层解释的需要；其次，无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数。这种方法在处理过程中不能用地质或测井资料对其进行约束控制，因而其结果比较粗略。 2）道积分反演：是以反褶积为基础的地震直接反演法。道积分是利用叠后地震资料计算相对波阻抗的直接反演方法，它无需测井资料控制，计算简单，其结果直接反映了岩层的速度变化，但受地震资料固有频宽的限制，分辨率低，无法适应薄层解释的需要，无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数。 优点：能比较完整地保留地震反射的基本特征（断层、产状），不存在基于模型方法的多解性问题，能够明显地反映岩相、岩性的空间变化，在岩性相对稳定的条件下，能较好地反映储层的物性变化。 缺点：由于受地震频带宽度的限制，递推反演资料的分辨率相对较低，不能满足薄储层的研究需要。 1．2．2基于模型的反演 1）基于模型的反演：就是从地质模型出发，采用模型优选迭代扰动算法(广义线性或非线性最优化算法)，通过不断修改更新模型，使模型正演合成地震资料与实际地震数据最佳吻合，最终的模型数据便是反演结果。 实现方法有广义线性反演(GLI)(Cooke,1983);宽带约束反演(BCI)(Martinez,1988);地震岩性模拟(SLIM)(Ge lfand,1984);具有全局优化特点的遗传算法、模拟退火法(Smith等1992:Sen和Stoffa,1995);蒙特卡罗搜索法(Cary和Chapman,19 98)以及人工神经网络法(Ca lderron-Macias 等，1998)等。 目前,以模型为基础的反演方法一般都是依据测井及地质资料建立初始模型,通过广义线性反
叠前反演技术
叠前反演技术，与叠前弹性反演技术、叠前地震反演技术和定量AVO都是指同一概念。该技术是利用叠前CRP道集数据（或部分叠加数据）、速度数据(一般为偏移速度)和井数据（横波速度、纵波速度、密度及其他弹性参数资料），通过使用不同的近似式反演求解得到与岩性、含油气性相关的多种弹性参数并进一步，用来预测储层岩性、储层物性及含油气性。 为什么要进行地震资料的叠前反演呢？首先，由于地震资料野外采集是多炮多道的观测系统，每个CDP点或CMP点记录的不同道具有不同的炮检距，每道上的反射振幅随炮检距不同而变化。叠后反演基于常规处理的水平叠加数据，以自激自收为假设条件，即每个CDP或CMP道集经动校正后，把不同炮检距的记录道动校正为零炮检距位置，之后进行水平叠加。这样，叠加剖面无法反应野外采集所记录的振幅随炮检距变化的特性，并损失了与炮检距关系密切的大量横波信息。其次是叠后波阻抗反演是不随入射角发生变化，仅与纵波速度、密度有关，而叠前反演的弹性阻抗与入射角密切相关并与纵波、横波速度、密度4项参数有关。由于同时利用了纵横波速度，其计算产生的弹性参数远较叠后反演丰富，可区别岩性与含油气性，为钻探提供更丰富、更准确的依据。 技术人员在研究中发现：进行叠前反演时，要注意资料条件及处理解释的结合。一是地震资料的采集必须针对目的层深度，有足够大的炮检距来记录大量信息，并在处理中，对振幅进行补偿，严格保持相对振幅关系，避免虚假振幅信息的产生。二是在地震资料道集进行部分叠加时，炮检距或角度范围的选择要针对目的层深度，使不同炮检距范围能明显反应用振幅的变化。三是至少需要3个以上的子波，子波振幅谱对应于不同炮检距部分叠加数据。四是在纵横波资料分析中，当岩石中含有油气时，纵波速度会降低，有时会出现含油气砂岩的速度接近泥岩速度，在声阻抗上无法区分岩性，但横波阻抗受油气影响很少，因此，两者的交汇图分析对划分岩性及含油气意义深远。五是弹性参数综合分析，其物理意义不同，有的反应弹性模量，有的反应剪断模量，必须综合分析，才能做出合理解释。 原来用的比较多的是叠后反演，比较典型的是波阻抗反演，就是当入射角为零度时候，p波速度和层密度的乘积。因为我们只能分离出密度和速度的乘积，不能进一步分离出密度和速度，所以就用密度和速度的乘积即波阻抗来判断岩性的变化。但是随着技术的发展，人们开始注意到地震记录中有AVO(amplitude versus offset)现象，也就是说，在入射角不大于30度时，振幅也随着入射角度而变换，这样人们就想，能不能将入射角是零度时候的波阻抗，进行改进，将角度变化反应出来的信息加入之中，于是就提出了弹性波阻抗的概念，弹性波阻抗主要是以AVO为基础，而AVO就是在叠前数据中表现的，因此，弹性波阻抗也肯定是在叠前记录中进行的。所以说叠前和叠后反演只是考虑的方面不同而已.
地震反演方法概述
地震反演方法概述 地震反演：由地震信息得到地质信息的过程。 地震反射波法勘探的基础在于：地下不同地层存在波阻抗差异，当地震波传播有波阻抗差异的地层分界面时，会发生反射从而形成地震反射波。地震反射波等于反射系数与地震子波的褶积，而某界面的法向入射发射系数就等于该界面上下介质的波阻抗差与波阻抗和之比。也就是说，如果已知地下地层的波阻抗分布，我们可以得到地震反射波的分布，即地震反射剖面。即由地层波阻抗剖面得到地震反射波剖面的过程称为地震波阻抗正演，反之，由地震反射剖面得到地层波阻抗剖面的过程称为地震波阻抗反演。 叠前反演主要是指AVO反演，通过AVO反演，可以获得全部的岩石参数，如：岩石密度、纵横波速度、纵横波阻抗、泊松比等。叠前反演与叠后反演的根本区别在于叠前反演使用了未经叠加的地震资料。多道叠加虽然能够改善资料的品质，提高信噪比，但是另一方面，叠加技术是以东校正后的地震反射振幅、波形等特征不随炮检距变化的假设为基础的。实际上，来自同一反射点的地震反射振幅在不同炮检距上是不同的，并且反射波形也随炮检距的变化而发生变化。这种地震反射振幅、波形特征随炮检距的变化关系很复杂，主要原因就在于不同炮检距的地震波经过的地层结构、弹性性质、岩性组合等许多方面都是不同的。叠加破坏了真实的振幅关系，同时损失了横波信息。叠前反演通过叠前地震信息随炮检距的变化特征，来揭示岩性和油气的关系。叠前反演的理论基础是地震波的反射和透射理论。理论上讲，利用反射振幅随入射角的变化规律可以实现全部岩性参数的反演，提取纵波速度、横波速度、纵横波速度比、岩石密度、泊松比、体积模量、剪切模量等参数。 叠后地震剖面相当于零炮检距的自激自收记录。与叠前反演不同，叠后反演只能得到纵波阻抗。虽然叠后反演与叠前反演想必有很多不足之处，但由于其技术方法成熟完备，到目前为止，叠后反演仍然是主流的反演类型，是储层预测的核心技术。 介绍几种叠后反演方法： 1）道积分：利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗（速度）的直接反演方法。因为它是在地层波阻抗随深度连续可微的条件下推导出来的，因而又称为连续反演。 原理简述： 上述公式表示，反射系数的积分正比于波阻抗Z的自然对数，这是一种简单的相对波阻抗概念。 适用条件及优缺点 与绝对波阻抗反演相比，道积分的优点：1.递推时累积误差较小；2.计算简单，不需要反射系数标定；3.无需钻井控制，在勘探储气即可推广使用。 缺点：1.由于这种方法受到地震固有频宽的限制，分辨率低，无法适用于薄层解释的需要；2.需要地震记录经过子波零相位化处理；3.无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数；4.这种方法在处理过程中不能用地质或测井资料对其进行约束控制，因而结果比较粗略。 2）递推反演方法：根据反射系数进行递推计算地层波阻抗或层速度，其关键在于由原始地震记录估算反射系数和波阻抗，测井资料不直接参入反演，只起到标定和质量控制的作用。因此又称为直接反演。 原理简述： 利用以上公式，可以从声波时差曲线及密度曲线上（没有密度曲线时可以利用Gardnar 公式进行换算）选择标准层波阻抗作为基准波阻抗，将反褶积得到的反射系数转为波阻抗。
机械波与电磁波的区别与应用
机械波与电磁波的区别与应用 机械波与电磁波是波的两种主要形式，它们共有波的基本特性：比如说能发生反射、折射、干涉、衍射，都能够传播能量与信息，波速、波长、频率之间具有同样的关系。它们又有各自不同的地方：电磁波是一种纵波，有偏振现象，机械波的形式可以是纵波也可以是横波、电磁波的传播不需要介质，机械波必须在介质中传播。由于两者性质的不同，他们在现实生活中也有着不同的应用。 远距离的测量可以用到机械波和电磁波。在海上航行的船只在测量海底深度时会用到一个叫声纳的装置，它的工作原理是发出一束能量很强的超声波，超声波在到达海底后发生反射，测量超声波发射到反射回船只的时间就能得到海底的深度。当测量地球到月球的距离时，就必须用到电磁波。将上述工作原理中的超声波改为电磁波就能合理地测量地球到月球之间的距离。超声波的穿透能力很强，在水中传播时损耗很小，所以能够较好地测量海底的深度，但是超声波不能在真空中传播，所以在测量地月距离时必须要用到电磁波。 机械波的另一个主要应用表现在对地震波的测量和分析。 地震波是由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时，震源释放出巨大的能量。震源区的介质在这股能量的驱动下发生剧烈的振动和破裂，这种振动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及其表层各处传播出去，形成了连续介质中的弹性波。地震震源施放出的能量沿振动波传播到地表，给地面的建筑物造成强烈的破坏。 地震波主要分为两种，一种是实体波，一种是表面波。表面波只在地表传递，实体波能穿越地球内部。实体波在在地球内部传递，又分成P 波和S 波两种。 P 波为一种纵波，粒子振动方向和波前进方平行，在所有地震波中，前进速度最快，也最早抵达。P 波能在固体、液体或气体中传递。 S 波前进速度仅次于P 波，粒子振动方向垂直于波的前进方向，是一种横波。S 波只能在固体中传递，无法穿过液态外地核。 表面波又称L 波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。表面波有低频率、高震幅和低频散的特性，只能沿地表传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 根据对波动方程20tt xx u v u -=的分析可以得到：地震波的传播速度由下式决定。 v = 该式中E 为介质的弹性模量，ρ为介质的密度。
第五章 地震波的激发和震源机制3
2.利用S波偏振确定断层面
?1 = ε tg 1) S波的偏振角ε的定义：
SH SV
由直接的记录计算出真入射的SV、SH。 ?1 SH ε = tg SV 2)用地震记录实测ε，并画在Wolf 网上 将Wolf 网上过台站，以 ε为切向的大园弧BC画 出。
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《地震学原理与应用》第五章
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3)由位错源理论求出偏振方向，并画在Wolf网上 *剪切位错源的震源坐标系 (与断层面法向n 一致)
(与X1，X3组成右手直角坐标系) (与断层面滑动方向λ一致) 则剪切位错源 的辐射波谱为：
*辐射图形因子
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《地震学原理与应用》第五章
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震源坐标中，eθ方向与偏 振方向(BC)夹角为： ?? du ?1 ε ' = tg ( ) ?θ du
(注意：它虽能确定偏振方向 ，却不是偏振角的定义)
cos θ sin ? ε ' = tg ( ? ) cos 2 θ cos ?
?1
当震源是剪切位错源时 ，位于(θ，?)的台站上 有：
因此，设定一{Xi}便可计算出任意指定点(θ，?)上的偏振方向。
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4) 穷举对比
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三、破裂过程和震源参数
断层面上各点同时破裂不太合乎实际，比较合理的模型应是一 个破裂过程(有限时段)。
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叠后地震反演方法联合应用研究_张宏
[收稿日期]2009208202 [作者简介]张宏(19672),男,1991年大学毕业,博士(后),高级工程师,现主要从事地震资料综合解释及储层预测方面的研究 工作。 叠后地震反演方法联合应用研究 张 宏 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京100083) 杨春峰,常炳章,张 驰任军战,吴官生 (中国石油化工股份有限公司河南油田分公司,河南南阳473132) [摘要]叠后地震反演方法很多,不同的反演方法具有不同的优缺点和用途。在叠后反演过程中,通常只 选用一种方法进行一次反演,反演效果往往难以满足储层预测的精度要求。通过采用递推反演、约束稀 疏脉冲反演和神经网络反演3种方法联合反演,不断提高反演结果的分辨率,增加信息量。反演获得高 精度的波阻抗、储层地球物理特征参数等多种数据体,可为储层预测提供高精度的资料。实际应用表明, 该反演技术流程是可行、有效和实用的。 [关键词]叠后地震反演;递推反演;稀疏脉冲反演;神经网络反演;储层预测 [中图分类号]P631144[文献标识码]A [文章编号]100029752(2009)0520246204 地震反演就是由地震反射数据(通常还需要地质、测井等先验信息作为约束条件)获知地下岩性定量信息的过程。与地震振幅相比,反演结果具有更高的分辨率,便于储层特征(如孔隙度和有效厚度)估算,可进行更精细的综合地质解释。另外,反演结果还有助于油气藏钻探不确定性分析和风险评估[1]。尽管地震反演问题是一项十分复杂的理论与实际问题[2],但经过近30年的发展,反演技术已趋向多元化和不断成熟化,并已在国内外诸多研究区的实际应用中获得成功[3～8]。毫无疑问,地震反演技术是目前储层预测中最主要的定量分析工具。 1 地震反演方法 地震反演可分为叠前反演和叠后反演两大类。叠前反演主要是基于AVO 分析的弹性阻抗(EI )反演,叠后反演主要是基于振幅信息的声阻抗(A I )反演。尽管叠前反演精度更高,能够提供更多的地层信息,是地震反演技术发展的趋势,但相对来说,叠后反演具有算法简单、稳定性好、运算速度快等优点,已形成多种成熟的技术方法和配套的工业化软件,因此,目前还是以叠后地震反演方法为主,叠前反演为辅。叠后地震反演的算法很多,常用的方法有递推反演、有色反演、稀疏脉冲反演、基于模型(确定性或随机性)的反演和神经网络反演等。在储层预测过程中,通常需根据地下地质特点、地震资料情况、已钻井数量以及不同反演算法的适用条件,选择满足需求的反演方法,进行反演分析。笔者根据各类反演结果精度的差异性,选用递推反演、约束稀疏脉冲反演和神经网络反演3种反演方法进行串行逐级反演,不断提高反演的分辨率以及对地层岩性的识别能力,深化对储层的认识。 111 递推反演(带限反演) 递推反演是最早的,也是最基本的反演算法,它的前提假设条件是地震振幅与地层反射系数呈正比关系。如果给定一个初始阻抗,则可利用叠偏地震道数据,直接依次向下递推计算各层声阻抗值,也就是地震褶积的反过程。由于地震道是反射系数与地震子波的褶积结果,实际地震数据并不完全满足反演的基本假设,因此,调谐效应和子波旁瓣都会导致反演结果出现偏差。另外,由于实际地震波频带有限,缺乏地层反射系数的低频(如0～10Hz )的成分,反演中的低频信息只能来自地震数据以外,如测?642?石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2009年10月 第31卷 第5期Journal of Oil and G as T echnology (J 1J PI ) Oct 12009 Vol 131 No 15
GMAX_叠前地震储层描述_软件技术介绍-2006new解析
技术介绍 GMAX TM reservoir v1.0 EPT 公司 叠前地震储层描述软件 叠前地震储层综合描述 AVO/FVO 属性分析 储层流体预测 地震偏移 叠前弹性波阻抗反演 叠前和叠后地震混合反演 流体置换模型 地震响应正演模拟
1. 叠前地震储层描述的关键技术 GMAX TM reservoir ( 以下简称GMAX )是EPT公司自主开发的功能强大的综合性叠前地震储层描述和解释软件系统。该系统利用地质、叠前地震、测井和岩石物理等信息，成功地实现了对储层空间几何形态、物性和含流体特性等各项参数的描述。 GMAX拥有国际上处于领先地位的叠前地震储层描述技术。除了同类软件所具有的功能外，还有其独特的功能和技术： (1) 岩石物理模拟和叠前地震波场正演模拟技术 利用测井资料和岩石物理测试数据，并利用钻井资料和岩石物理理论建立关键井的储层地质模型和岩石物理模型，正演模拟储层的叠前地震波场特征。利用模型叠前地震正演模拟结果，结合油藏特征，分析不同地质条件下，油、气、水等流体所产生的叠前地震波场特征。关键技术包括: 流体置换模型技术 模拟孔隙形状与纵横波速度的关系 模拟流体压力和地应力与纵横波速度的关系 模拟流体饱和度与纵横波速度的关系 叠前地震正演模拟技术 （2）A VO/FVO技术 GMAX采用A VO/FVO技术, 对储层的含流体特性进行精细描述。关键技术包括: 基于多信号频率估算技术的频率随偏移距变化(FVO)特征分析 A VO属性分析 基于岩石物理模型的A VO属性和岩石弹性模量的交汇解释 （3）叠前地震弹性参数反演技术 GMAX采用叠前地震弹性参数反演技术反演纵横波阻抗、泊松比、拉梅常数和剪切模量等参数, 对储层的几何、物性和含流体特性进行精细描述。叠前地震弹性参数反演的关键技术包括: 基于流体替换模型的井中横波速度反演技术 与偏移距有关的子波反演技术 复杂地质构造情况下弹性阻抗建模技术 纵横波阻抗、泊松比、拉梅系数和剪切模量反演技术
地球物理学专业培养方案
地球物理学专业培养方案 一、专业介绍 地球物理学用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。研究方向包括地震学、勘探地球物理学、地球内部物理学、岩石力学与岩石物理学、地球电磁学和大地测量学等，该专业学术研究与应用研究并重，其研究成果不仅有助于增进对地球结构和各种物理现象及其运行规律的科学认识，而且也可以为众多的国民经济建设中具有重要意义的产业部门或高科技领域提供支撑，例如，勘探和开发利用石油与天然气、金属与非金属矿藏，预测与预防（或防治）诸如地震、火山、滑坡及岩爆等自然灾害，此外，地球物理学在国防领域也有很重要的应用。 二、专业培养目标 系统掌握本学科基础理论和专业知识，具备基本地球物理实验技能，具有严谨求实的工作态度和作风，具有较强的知识更新能力，具有适合现代科技发展和社会需求的创新意识和创业精神，具有国际化视野的高素质地球物理人才。毕业后能胜任地球物理学相关科研、应用和管理等工作，也可进一步攻读硕士或博士学位。 三、学制、授予学位及毕业学分要求 1、学制：四年。按照学分制管理机制，实行弹性学习年限，年限为3-6年。 2、学位：对完成本科培养方案内容并符合主修要求的学生，授予理学学士学位。 3、最低学分要求：本学科本科专业毕业最低学分要求为151.5学分（细分要求见第七部分）。 四、主干学科 地球物理学
五、专业主要（干）课程 地球与空间科学导论、普通地质学、理论力学I、弹性力学、数值分析、概率论与数理统计、数学物理方法、科学计算和计算机编程、地球物理学基础I (地震学原理)、地球物理学基础II（地磁学、地电学）、地球物理学基础III（重力学、地热学）、应用地球物理学I（地震勘探原理）、应用地球物理学II（重磁电探测方法及测井）、地球物理实验等。 六、主要实践性教学环节 地球物理野外实习、地质学野外实习、应用地球物理学II（重磁电探测方法及测井）、地球物理实验等。 七、课程结构及最低学分要求分布 通识通修必修课68.5学分 通识通修选修课10学分 专业基础课 26学分 专业核心课 22 学分 专业选修课 15 学分 实践课程（包括毕业论文、科技创新项目）10学分 最低毕业学分要求共 151.5 学分。 注：必修课学分不包括实践性课程学分，但包括理论课所带的实验课。
反演技术原理
反演技术 前言 一. 反演的概念、目的 二. 反演的发展历史及趋势 三. 反演的基本方法 四. 地震反演难题的解决方案 五. 反演的实质 六. 反演的基本流程 七. AVO反演处理简介 地震、测井、钻井是石油工作者认识地下地质构造、地层、岩性、物性、含油气性的最重要的信息来源。虽然测井、钻井仅能提供井孔附近的有关信息，尤其是有关岩性、物性、含油气性的信息，但是这些信息往往具有很高的分辨率，可信度、准确性，能确切地指出含油气层的位置，定量化分析与储层、油藏有关的参数。然而一个油气田勘探、开发方案的设计、实施、调整仅靠测井、钻井资料是远远不够的，
必须与地震资料相结合进行综合分析才能取得良好效果。 地震资料的分辨率虽然远远不及测井、钻井，但是随着地震勘探技术的发展，从光电记录、模拟记录到数字记录，从二维到三维，地震资料的信噪比、分辨率、成像的准确性都获得了极大的提高，由于地震资料包含大量地下地质信息，覆盖面积广，具有三维特性，所以这项技术的使用越来越受到石油工作者的重视，如何利用地震资料研究地下地质构造、地层？如何进行储层预测、油藏描述？如何进行油藏、含油气层的预测？ 这些问题促使地球物理学家、地质学家开发应用了一系列地震资料特殊处理技术，如地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO 分析技术，这些技术充分利用测井、钻井、地震的长处，使人们对地下储层、油藏的研究从点到面、从二维到三维、从三维可视化研究到油藏动态监测、从定性研究到定量化研究，大大提高了钻探成功率，有效地指导了油田开发，为提高油田最终采收率起到了积极的作用，因此地震技术被列为二十一世纪石油工业发展的首要技术，相信地震资料特殊处理技术（地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO分析技术）也必将在我国油田勘探、开发中起到越来越重要的作用。 一. 反演的概念、目的 地震资料反演技术就是充分利用测井、钻井、地质资料提供的丰富的构造、层位、岩性等信息，从常规的地震剖面推导出地下地层的波阻抗、密度、速度、孔隙度、渗透率、沙泥岩百分比、压力等信息。那么如何理解这个概念？还是让我们看看什么是正演吧！ 1.正演的概念 如果我们已知地下的地质模型，它的地震响应如何？通过模拟野外地震采集，得到单炮记录，再通过速度分析、动校正、叠加、偏移得到合成剖面这一过程就是正演。
地震学
一、地震学的主要研究内容及主要应用 1、地震学的主要研究内容 地震学主要是研究固体地球介质中地震的发生规律、地震波的传播规律以及地震的宏观后果等课题的综合性科学。是固体地球物理学的一个分支，研究固体地球的震动和有关现象的一门科学，固体地球物理学中的一个重要分支。它不仅研究天然的地震，也研究某些人为的或自然因素所造成的（比如地下爆炸、岩浆冲击、岩洞塌陷等）地的震动。2、地震学的主要应用 天然地震是在特定的地质条件下，地下发生的一种物理现象，它使地面震动,甚至造成破坏。这个现象不是孤立的,而是一个物理过程中能量突然大量释放的阶段。地震学的应用就表现在： （1）、认识了地震这个过程就可选择适当的前兆来预测地震，预测地震，可以根据地震地质的情况或历史统计资料，这种方法是长期的并带有一定程度的不确定性；另一种方法是根据地震发生的前兆进行预测，这可以是短期的。若要科学地预测地震，这些都是需要对地震学深入研究的。（2）、预防地震不仅是一个科技问题，而且还要考虑地震的社会影响。在地震学的范畴内，这就是根据地震资料来采取防震措施或提出抗震设计。这项工作现正发展成为地震学的一个重要分支──工程地震学。（3）、由地震震源发出的地震波可以穿过地球的任何深度而又返回地面，从而带来地球内部的信息，特别是地球内部各个深度的地震波传播速度。而这个速度与该处介质的密度和弹性有关，所以地震学是研究地球内部最基本的方法。观测内容包括地震波的波形变化和到达时间，以及大地震时地球自由振荡的频谱。根据地震观测结果可以独立地计算地球内部的结构，但同其他的地球物理数据配合时，还可以确定地球内部组成的物理性质和物理状态。 （4）地震波可以用做传递信息的工具直接寻找油、气田和等等。 二、.地震学与土地资源管理的学科交互 由于我的专业是土地资源管理，这个专业的重点是研究土地特征及其管理的，而地震与地震灾害则主要介绍地震及地震所带来的灾害，两者有着非常密切的关系。在我们刚刚结束的第四纪地质学与地貌学和遥感原理与应用还有测量学几门课程上也有提到地震灾害，因此我们专业或多或少的会接触到地震学，这也算我当初选这门课程的理由之一吧。而我认为把两者联系在一起目前最成功的应用应该算CIS技术了。
地震学原理与应用Chapter6a(1)
地震学原理与应用
第六章 地震活动的主要特征及 成因假说
2014-4-29 《地震学原理与应用》第六章 1
一、地震活动的特点
1.宏观特点： 2.地震动的特点：
(1) 强度：
(人类长期观测的成果)
伴有断层活动，特别是大浅震。 （因与果曾有争议。）
1)相差悬殊。目前可观测到-3～9 级的地震，折算为辐射的弹 性波能可差18个数量级。 32[9-(-3)]?1.15×1018 2)存在极限。古今强震 ≤9.5级。
(2) 频带：
目前可测 10-2～103sec 。 (上限与地球半径、速度有关)
(3) 频谱：
1)远场、大震具有共同的特征； 2)细节各有个性。
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3.震级─频度关系
(1) G-R公式
(地震活动性的定量描述)
Gutenburg和Richter对南加州和全球地震作统计研究，得出： log10N(M)＝a－bM 其中，N(M)称地震频度，频繁程度，单位时间里的次数。 * Uppsala地震研究所用1918─1964共47年的资料统计的全球地 log10N＝10.40－1.15M 震频度曲线： N为每10年、震级为(M, M+0.5)地震次数的平均值。
( log10N＝8.73－1.15M
震级 8 .5 - 8 .9 8 .0 - 8 .4 7 .5 - 7 .9 7 .0 - 7 .4 * 6 .5 - 6 .9 * 6 .0 - 6 .4
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N：1年中ΔM＝0.1 M±0.05 )
释 放 能 量 E (1 0 2 3 尔 格 /1 0 年 ) 156 113 80 58 41 30
全球的地震次数和能量(1918－1964)
地 震 频 度 N '(1 /1 0 年 ) 3 11 31 149 560 2100
*表示不是实 测数据是按 公式外推的。
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《地震学原理与应用》第六章
AVO及叠前反演详解
第一节 叠前流体检测技术 近几年，随着地震采集处理技术的进步，尤其叠前偏移技术的发展和推广应用，使得研究人员可以得到来自地下真实反射点的叠前道集（CRP 道集），为叠前烃类检测技术的发展奠定了资料基础。目前基于叠前道集的直接烃类检测方法主要有两种：一种是在岩石物理建模的基础上进行叠前道集A VO 响应特征分析；一种是利用多个限角叠加数据体进行叠前弹性参数反演，利用纵横波波阻抗、纵横波速度比、泊松比、拉梅系数等敏感属性反映含油气性。 一. AVO 分析技术 1、 AVO 理论简介 A VO （Amplitude Variation with Offset ），早先也称为Amplitude Versus Offset ，译为振幅随炮检距变化。由此而衍生的有振幅随入射角变化A VO （Amplitude Variation with Angle ），振幅随方位角变化A V A （Amplitude Variation with Azimuth ），振幅随炮检距和方位角变化AVOA （Amplitude Variation with Offset and Azimuth ）等。 A VO 作为一种含气砂岩的异常地球物理现象，最早在20世纪80年代初被Ostrander 发现。这一现象表现为：当储层砂岩含气后，地震反射振幅随炮检距会发生明显的加大（基于SEG 标准极性）。因为A VO 现象与含气砂岩的对应关系，从而引起勘探地球物理界广泛的重视。后续的研究表明：这种异常现象并非一种特殊的形式，而是遵循Zoepprittz 早先所提出的地震反射波动力学方程式，从而对A VO 现象的解释有了完整的理论基础。 针对A VO 现象继而出现的A VO 技术是继亮点之后又一项利用振幅信息研究岩性、检测油气的技术手段。 A VO 技术具有以下特点： A 、直接利用CDP 道集资料进行分析，这就充分利用的多次覆盖得到的丰富的原始信息； B 、利用振幅随炮检距（入射角）的变化的特点，即利用整条曲线的特点。而亮点技术只是利用了这一特殊情况下曲线的一个数值。所以，A VO 技术对岩性的分析比亮点技术更为可靠。 C 、这几年波动方程对地震剖面的成像有了更大的成果，是对地下构造形态的反演。A VO 技术从严格意义上说算不上是利用波动方程进行岩性反演分析的方法，但是其理论和思路是对波动方程得到的结果的比较精确的利用。 D 、A VO 技术是一种研究岩性的比较细致的方法，并且需要有测井资料的配合。 2、 AVO 技术的理论基础 振幅随炮检距的变化来自于所谓的“能量分区”。当地震波入射到地层界面时，一部分能量反射，一部分能量透射。如果入射角不等于零度，纵波（P 波）能量一部分反射，一部分转化成透射P 波和S 波。反射和透射波的振幅能量取决于地层边界的物理性质差异。纵波速度Vp 、横波速度Vs 和密度ρ是非常重要的。同时，需要注意反射振幅也依赖于入射波的入射角（图5-3-1）。 因此，当一个平面纵波非垂直入射到两种介质的分界面上，就要产生反射纵、横波和透射纵、横波。在界面上，根据应力连续性和位移连续性，依据边界条件并引入反射系数、透射系数，就可以得出四个相应波的位移振幅应当满足的方程叫做Zoeprritz 方程，这个方程是Zoeprritz 在1919年解出的。这个方程组比较复杂，不能解出新产生的波的振幅与有关参数明确的函数关系。但是从方程组可以看出，一般反射纵波的反射系数Rpp 是入射角界面上部介质的密度ρ1，纵波速度Vp 1，横波速度Vs 1以及界面以下的介质密度ρ2，纵波速度Vp 2，横波速度Vs 2等七个参数的函数，可以简单的表示为Rpp （＆，Vp 1，Vs 1，ρ1，Vp 2，Vs 2，ρ2），虽然不能直接从方程中解出Rpp 与七个参数的具体关系，但是可以假设以物质的六个物性参数为参变量，以＆为变量，仔细分析可以得到，六个参数是以两个参数的比值，例如21 p p V V 、21ρρ等形式出现。这样就可以把2 1p p V V 、21ρρ等分别看作一