地震勘探资料整理..

地震勘探原理（上）---------陆基孟主编（精华部分）

一、名词解释

1.综合平面法：在平面图上，表示出激发点和接收点的相对位置关系，同时也显示观测到的地段。

2.偏移距：为炮点与最近检波点的距离。

3.波剖面：在某时刻，以质点所在的位置为横坐标，以质点离开平衡位置的距离为纵坐标，画出某时刻振动情况（波形曲线），称为波剖面。

4.道间距：埋置在排列上的各道检波器之间的距离。

5.干扰波：指妨碍追踪和识别有效波的波。如面波、多次反射波。

6.（非）纵测线：一般炮点和接收点都放在同一测线上叫作纵测线，炮点与接收点不在同一测线上，叫非纵测线。

7波前（后）：振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始扰动的那一时刻。同样，振动刚停止时刻的分界面为波后。波前或波后是用面表示的，不是曲线。

二、简答题

1、共炮点与共中心点的区别：

1）共反射点时距曲线只反映界面上的一个点R的情况，而共炮点反射波的时距曲线反映的是一段反射界面的情况。

2）地震勘探上习惯把x=0时的反射波传播时间叫做t0，即t0=2h0/V。在共炮点反射波时距曲线上，这个t0反映激发点O处反射波的垂直反射时间（也叫做回声时间），在共反射点时距曲线上，t0时间代表共中心点M处的垂直反射时间。

2、动静校正的区别：

动校正：在水平界面的情况下，从观测纵到反射波旅行时中减去正常时差Δt，得到x/2处的t0时间。这一过程叫做正常时差校正，或称动校正。

不同位置（偏移距x），不同的深度（h),动校正量不同，校正量均为正值。

静校正：为了改善地震剖面的质量，需要表层因素的校正，即为静校正。

不同位置（偏移距x），不同的深度（h),动校正量不同，静校正量可为负值。

3、组合与叠加在压制干扰波上的区别：

在实际效果中，n 次叠加的统计效果要比n 个检波器组合的好。原因在于组合是同一次激发，由n 个检波器接收到的信号的叠加，检波器接收到的随机干扰是由同一震源在同一时间产生的。而多次叠加中一个共反射点道集的各道，是在各次激发时分别接收到的，因而记录下的随机干扰是由震源在不同时间、不同地点激发，不同时间、不同地点接收的，多次叠加中各道的随机干扰更符合“互不相关”的条件。因此，多次叠加的统计效果比组合的好。

三、计算题

1、推导时距曲线：

2、计算各种速度：

三、综合题

1、断层识别标志

1）反射波同相轴对比中断2）反射层突然减少或者突然增多，波组的间隔发生突变3）反射波同向轴形状和产状发生突变4）有绕射波、断面波或回转波出现5）反射波同向轴发生分叉、合并或扭曲，这往往是小断层的特点。 2、反射波的特点：

1)反射波的时距曲线是一条双曲线（2)对于倾斜界面的共炮点反射波的时距曲线，其极小点总是相对于激发点偏向界面的上倾方向一侧。（3）xmin 点实际上就是虚震源在测线上的投影，由震源点O 到xmin 的反射波射线是所有射线中最短的一条，并且反射波时距曲线是对称于过xmin 点的t 轴的。

3给定底层构造形态计算均方根速度，道时，理论曲线：参见下图

底层构造

方程式

1()a v f v =

水平单层

1a v v =

?

(b)

倾斜单层

2

2

2

20a

x v t

t =+

1

cos a v v ?=

(c)

水平多层

a R v v =

21

21

n

j j

j R

n

j

t v t

v ==?=

∑∑

(d)

倾斜平行多层

cos R a v v ?=

(e)

倾斜非平行多层

用迭代射线追踪法

地震勘探原理（上）---------陆基孟主编（重点部分）

1、地震勘探方法：

就是利用人工方法激发的地震波（弹性波），研究地震波在地层中传播的规律，来确定矿藏（包含油气，矿石，水，地热资源等）、考古的位置，以及获得工程地质信息。

2、三维地震勘探方法：

在一个平面上采集随时间而变化的地震信息，并在(x,y,t)三维空间进行处理和解释，这种地震勘探方法称为三维地震勘探技术。

3、波形图：

用图示来表示与震动有关的一种方式。

4、剖面图：

在某时刻，已质点所在位置为横坐标，以质点离开平衡位置的距离为纵坐标，画出某一时刻的振动情况（波形曲线），称为波剖面图。

5、波前、波后：

振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始扰动的那一时刻。同样，振动刚停止时刻的分界面为波后。波前或波后是用面表示的，不是曲线。

6、波面：

波从震源出发向四周传播，在某一时刻，把波到达各点所连接成的面，称为波面。

7、地震波运动学：

地震波动力学是从介质运动的基本方程波动方程出发来研究地震波动的传播特点的。从能量的角度来研究波的特征，如波的振幅、波形和吸收。

8、弹性波：

在弹性介质中传播的波称为弹性波。它的形成条件是：只要能传播弹性波的介质——弹性介质，以及在弹性介质中有振动。

9、射线：

是用来描述波的传播路线的一种表示。

认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传播到所观测的一点P，然后又沿着那条“路径”从P点传向别处。这是一条假想的路线也叫波线。

10、地震波：

一种在介质中传播的，频率较低的（与天然地震频率相近）的波，是弹性波在介质中传播的一种通俗说法.。

11、主波长：

是在一个振动主周期时间内波前进的距离，它是波在空间分布特征量，即它与介质的大小尺度同单位。

12、视波长和视速度：

当波的传播方向与观测方向不一致（夹角为θ）时，观测到的波速并不是波前的真速度V，而是视速度Va，Va=V/sinθ。同样此时的波长为视波长λa,λa=λ/sinθ。（因为sinθ≤1，所以Va 和λa一般大于他们的真实值V和λ。）

13、频谱：

一个复杂的振动信号可以看成由许多简谐分量叠加而成，这些简谐分量及各自的振幅和相位，就称为这个复杂振动的频谱。

14、主谱：

地震波一般为脉冲波，习惯上把脉冲波的频谱中振幅极大值所对应的频谱称为主频。15、狄利克里条件（Dirichlet)条件：

任意一个区段内，1）信号f(t)除有限个间断点外都连续，2）仅有有限个极大值和极小值。（这是傅里叶级数展开的充分必要条件）。

16、反射波：

不管什么时候，波只要入射到两种介质的分界面时，一部分会反射回来，称为反射波，入射和反射波在同一介质中；另一部分透射到第二介质中，称为透射波（或物理折射波，与地震勘探中的折射波概念有区别）。

17、直达波：

18、折射波：

在地震勘探中，由滑行波引起的波叫做折射波（refractions),也叫做首波(Head Wave)。

19、反射定律和投射定律：反射线位于入射面内，反射角a’等于入射角a。

透射线也位于入射面内，入射角的正弦和透射角的正弦之比等于第一和第二两种介质的波速之比，即（公式）。

20、斯奈尔定律：

P=（1/V)*sinθ(在水平层状介质中，一层，多层brief）P称为射线参数。

21、惠更斯原理：

在波前进的波前的每一点都可以看做是一个二次的震（波）源，且后一时刻的波面就切与前一时刻的波前面所激发的所有二次波的包络面。

另一种表述：在波前面上的任一个点，都可以看做是一个新的波(震）源，叫做子波源.。每个子波源都向各方向发出波，叫子波。子波以所处点的速度传播。

22、费马原理：

波在各种介质中的传播路线，满足所用时间最短的条件（旅行时为极小值）。如果介于路径中的介质有部分速度不同，则传播路线不是直线，而通常是旅行时最小的。即最后的射线路径是最小时间路程。

23、波速和速度：

质点振动速度——质点在其附近位置振动的速度。（每秒钟波前进的距离）

波速——质点振动能量传播的速度。（质点振动的速度与波的传播速度不同，其振动方向与波传播方向也不一定相同）

24、纵波和横波：

质点振动的方向与波的传播方向一致，传播速度最快。又称压缩波（compressional)、膨胀波(dilatational)、纵波(longitudinal)或P-波(P-Wave)。

质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢，也称剪切波(shear)、旋转波(rotational)、横波(transverse)S-波(S-wave，速度小于纵波的0.7倍。

25、面波：

波在自由表面或在岩石分界面上传播的一种类型波。在地表常见的波有瑞利波、拉夫波，在井中有斯通利波、和管波等，还有槽波。（或一种介质振动沿着或靠近介质表面传播的地震波，振幅随深度以指数规律衰减。其速度可由大约一个波长的深度范围内介质的弹性性质所定，速度约为横波的0.92倍。）

26、同类波和转换波：

入射波和反射波、透射波的振幅特性一致称为同类波，改变了振动特性的反射和透射波称为转换波。（称与原来入射波类型相同的反射和透射波为同类波，而改变了波类型的反射波和透射波为转换波）。

27、弹性系数（因子）：

在弹性介质中，应力σ与应变ε成正比例（只有在小应力时成立）。比例因子称为介质的弹性因子（或系数）。

二、简述题：

1、了解地球信息有哪些主要手段。

地质方法、地球物理方法、地球化学方法，钻探方法。

2、有几种主要非地震勘探方法，他们的基本原理

重力勘探——是研究反映地下岩石密度横向差异引起的重力变化，用于提供构造和矿产等地质信息。

磁法勘探——就是测定和分析各种磁异常，找出磁异常和地下岩石、地质构造及有用矿产的关系，作出地下地质情况和矿产分布等有关结论。

电法勘探——就是利用人工与天然产生的直流电场或磁场在地下分布的规律来研究地球结构、地质构造及找矿的一种物探方法。（电法勘探是以岩石或矿石的电性差异的基础的，主要研究的电

性差异参数包括：电阻率（ρ

）、激发极化率（

η

）、介电常数（ε）、导磁率（

μ

）

、电化学活动性等。）

3、地震勘探的主要工作步骤

野外数据采集、室内资料处理、地震资料解释

4、20世纪80年代出现了哪几项标志性的技术？

1、地震属性分析技术

（１）振幅属性（振幅分析ＡＶＯ）；（２）速度参数；（３）频率信息——三瞬（瞬时振幅、瞬时频率和瞬时相位）剖面。

2、井中观测技术

（1）垂直地震剖面（VSP）技术；（2）井间地震技术。

3、三维地震勘探技术

在一个平面上采集随时间而变化的地震信息，并在（x,y ,t)三维空间进行处理和解释，这种地震勘探的方法称为三维地震技术。

4、多波多分量技术

在相同的勘探区域，在纵波勘探的基础上，再利用横波和转换波技术。

5、20世纪90年代出现三项有效的地震技术。

（1）高分辨率地震勘探技术

一种通过提高震源频率，高采样率和高覆盖次数等数据采集方法和相应的处理技术，达到大幅度提高勘探精度的技术。

（2）时间延迟地震（四维地震）技术

在同一个地方、不同时间进行重复地震数据采集和相应的处理解释一整套技术。时间推移地震（Time Lapse Seismic, TLS)是不同时间对油气采收率的一整套技术。时间推移地震观测时通常以二维地震为基础，又简称为四维地震。

（3）叠前深度偏移技术

在原始数据叠加之前进行深度偏移处理技术，能实现对复杂构造准确偏移成像的技术。是复杂构造油气勘探的关键技术之一。

6、三维地震勘探方法

从二维向三维地震勘探方向发展是地震勘探方法的又一次重大变革。

三维地震勘探是在上世纪80年代发展起来的。

可以得到更清楚更正确的地质图像。

7、一个波入射到两个波阻抗不同的均匀介质的分界面上时会出现什么现象，他们遵循什么规律。

只有在Z1≠Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。遵守反射定律。

8、用惠更斯原理解释平面波、球面波、反射波和折射波以及反射和折射定律。

惠更斯原理：在波前进的波前的每一点都可以看做是一个二次的震（波）源，且后一时刻的波面就切与前一时刻的波前面所激发的所有二次波的包络面。（另一种表述：在波前面上的任一个点，都可以看做是一个新的波(震）源，叫做子波源.。每个子波源都向各方向发出波，叫子波。子波以所处点的速度传播。）惠更斯原理是利用波前面的概念来处理问题的。因此可用图法绘出各种波的波面。作图方法掌握几点：波前、新的点震源，速度相等、包络线。

4

求取新的波前对平面和曲面波的应用上

三、思考题

1、解释下列名词

（1）地震检波器:

检波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振动的地震探测仪器或接受仪器，它的实质是将机械振动转换为电信号的一种传感器。

（2）可控震源：

向地下输入一个延续信号很长的脉冲信号，在最后记录时再把它压缩成一个短脉冲，从而达到既增强信号能量又不降低分辨率的目的。

（3）规则干扰：

有一定的主频和视速度的波，如面波、浅层折射波、侧面波。

（4）道间距：

道与道之间的距离。

（5）组合：

把多个检波器接受信号输入一个地震道或者用多个震源同时激发构成一个总震源，前者称为检波组合，后者称为震源组合。

（6）观测系统：

各种观测方式震源和接受之间的排列按一定的规律分布称为观测系统。

（7）CDP道集：

在水平反射界面上，共反射点（CRP）也称共深度点（CDP），S1、S2、S3.........Sn各接受道称为共发射点叠加道或共深度叠加道，其集合称为共深度点叠加道集，简称ＣＤＰ道集。

（8）共深度点道集：同ＣＤＰ道集（brief）。

（9）偏移距：

为炮点与最近检波点的距离。

（10)剩余时差：

由于未能完全将正常时差消除而剩下来的那一小部分正常时差。即把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的t0之差叫作剩余时差。

（11）低（降）速带：

在地表附近一定深度范围内，其地震波的传播速度往往要比它下面的地层地震波速度低得多的地层。

（12）上行波和下行波：

把接收点布置在深井中，震源在地面的观测方式称为VSP观测方法。这种观测方式能测试到从地面向下传播的地震波（下行波），也能部分的接收到反射波（上行波）。

2、地震检波器有哪些类型？其基本工作原理是什么？地震检波器的重要参数有哪些？

（1）动圈式地震检波器

机电转换式，通过线圈相对磁铁往复运动而实现。线圈及线枢由一个弹簧系统支撑在永久磁铁的磁极间隙内，组成一个振动系统。当线圈在磁极间隙中运动时线圈切割磁力线，同时在线圈两端产生感应电动势。

感应电势的大小与线圈切割磁通量的速度成正比，也即，与其对于磁铁的运动速度成正比。因次，动圈式检波器也称为速度检波器。

（2）压电式检波器

这种检波器一般用于水下一定深度接收地震波，它是用压电晶体（或压电陶瓷）传感元件，当它受到压力形变时（如水压力变化），会产生一个与瞬时压力成正比的电压。因此，这种检波器称作压力检波器。他与压力有关，称为压力加速度检波器。

还有一种压力检波器通常安置在注满油的塑料软管中，其作用是将水的压力变化传给检波器内的敏感元件。这类检波器包在海洋电缆（拖揽）内。

（3）三分量检波器

（4）三分量数字检波器

检波器的主要性能参数有：固有频率、阻尼系数、灵敏度等参数。

3、地震勘探对震源有哪些基本要求？地震勘探中的人工震源如何分类？

要求：有足够的能量；持续时间短（脉冲源）；可重复性；尽量减少干扰波。

震源可分为炸药震源和非炸药震源两大类型。

4、野外地震实验工作的实验目的有哪些？生产工作的内容和步骤是什么？

（1）干扰波的调查，了解工区内干扰波的类型和特性；

（2）地震地质条件的了解，低速带、潜水面、地质构造特性等（低速带——在地表附近一定深度范围内，其地震波的传播速度往往要比它下面的地层地震波的传播速度低得多的地层。）

（3）选择激发的最佳条件，浅层岩性、激发方式和炸药量；

（4）选择接收和记录地震的最佳条件，观测系统、检波器放置和仪器参数。

生产工作的基本内容及步骤如下：

（1）炮点和接收点的定位——就是把在室内设计的测线位置具体布置到野外工区。定出炮点和检波点的位置，埋木桩示出。

（2）地震波激发——在规定的位置放炮，陆地主要是钻井埋炸药，在海上用汽枪。

（3）地震波接收——按测线上的桩号摆好排列。在检波点上埋好检波器，由地震仪（包括检波器）完成，每炮都要检查记录的质量。

5、试举几例规则干扰并述其特点。

面波——地震勘探中最常见的一种干扰波，产生的原因很多；特别是频率低（几——30HZ），

速度低（100——1000m/s），常见的速度在200——500m/s，时距曲线是直线，有频散现象（扫帚状）。

浅层折射波——当浅层存在高速度地层时产生。

声波——在坑、浅水池、河和干井中爆炸，都会出现强烈的声波，在空气中传播的波，

特点：比较稳定，频率较高，速度为340m/s左右，延续时间较短。

侧面波——地表复杂区出现，如黄土高原，沟谷交错地形。

多次反射波——多次波和一次波的频谱、真速度是相近的，多次波的能量取决于产生多次波界面的反射系数。多次波的传播速度，比同时到达的一次反射波的传播速度低，这是多次波和反射波的主要不同点。

50HZ交流电干扰——主要特点是频率稳定，一般在50HZ左右。可采用滤波器滤掉。

6、有效波和干扰波有哪些差别？分别用什么方法压制干扰波突出有效波。

区别：1）在传播方向上不同，即干扰波的最大真速度和有效波的视速度范围不同。干扰波沿地表附近传播，有效波几乎是从地下垂直来到地面，也即视速度上有差别。

2）在频谱上有差别。3）经过动校正后的剩余时差有差别。4)出现的传播规律可能有差别。

7、写出简单线性组合的方向及频率特性公式，并简述其中的参数意义（brief）

8、由简单线性组合的方向和统计效应看，各组合参数应如何确定效果为最佳？

1）尽可能使有效波落入通放带，使干扰波落入压制带。为此，组合距为：

2）适当增加组合数目，但不宜过多。

3）既要考虑方向性，又要兼顾统计效益，组合距应大于随机干扰波的相关半径（地震勘探中相关半径为数十米）。

9、组合可分为哪些类型？

不等灵敏度组合，面积组合，震源组合。

10、共反射点叠加的基本原理是什么？

共反射点叠加法实际上是对地下同一反射点作多次观测，将不同接收点接收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号，经动校正后，叠加起来，使一次反射波加强，而多次反射波和其它类型的干扰波相对削弱，从而提高了信噪比，改善地震记录的质量。

11、简述叠加特性曲线的物理意义？

12、共反射点多次叠加观测系统的设计应遵循什么原则？

1）根据地质情况、地质任务和干扰波的特点来选择则观测系统。

2）必须保证有效波处于通放带，干扰波处于压制带。

3）经济的原则。在保证地质任务、质量的前提下，应尽量采用低覆盖次数，大道间距，大排列，以便较小的工作量就能有效的完成地质任务。

此外考虑到单位叠加参量中包含有效波的周期这一因素，因此在观测系统的设计中，应根据工区内反射波和多次波的速度规律、原始信噪比和多次波的视周期等情况，合理地确定覆盖次数，偏移距和道间距等参数。

13、如何测得低速带各参数？（brief）

14、野外地震资料采集包括哪些环节？期间是如何联系和协调工作的？

现场踏勘、施工设计、试验工作、正式生产。

15何为观测系统？它包含哪些重要信息？

各种观测方式震源和接收之间的排列按一定的规律分布称观测系统。

观测系统—在布置测线时基本上确定了炮距、道距和炮检距的位置。

炮检距—炮点到检波点的距离叫炮检距，有最小炮检距和最大炮检距。

波传播旅行时--从激发到被接收到所需的时间即为传播时间。

炮距--炮与炮之间的距离；

道间距--道与道间的距离；

线距--测线间的距离；

四、思考题

1、地震波岩层速度与各种因素的关系：

（1）速度与岩性的关系

岩性可能是影响速度的最重要的一个因素。速度测试表明不同岩性的速度范围互相重迭，甚至会超出主要范围。速度不是一个区分岩性的好标准。

（2）速度与密度的关系

V=6

-11（对于石灰岩和砂页岩来说）；地震纵波的速度与岩石密度（完全充水饱和体积

密度）之间，存在着良好的定量关系（brief）。

（3）与埋藏深度的关系

在岩石性质和地质年代相同的条件下，地震波的速度随岩石埋藏深度的增大而增加。其原因主要是埋藏深的岩石所受的地层压力大的缘故。经验公式（brief）

（4）压力

地震p波和s波的速度和波阻抗随上覆岩层净压力的增加而增大。但他们之间的关系是非线性的。（控制储层岩石地震特性的是上覆岩层净压力。这是因为孔隙流体压力抵消了一部分上覆岩层的压力，进而减少了整个岩石地层所支撑的负载）

（5）与构造历史和地质年代的关系

同样深度、成分相似的岩石，当地质年代不同时，波速也不同，年老的岩石比年轻的岩石具有较高的速度。速度与构造运动的关系，在不同的地区有不同的表现。

在强烈褶皱的地区，经常观测到速度的增大；而在隆起构造顶部、则发现速度降低。一般的说，地震波在岩石中的传播速度随地质过程的构造作用的场强而增大。

（6）岩石结构的影响

颗粒——颗粒接触关系差通常导致很低的地震波速，而胶结程度好速度明显的增强。（因为颗粒之间的接触区域大，所以大颗粒的砂层比细颗粒的砂层呈现更高的地震速度。）分选性差的砂层呈现较高的地震速度（因为分选性差降低了孔隙度）；圆滑的颗粒导致良好的颗粒接触关系，从而具有更高的速度。

（7）与孔隙度的关系（时间平方公式）

时间平均方程（Wyllie方程brief）由于地震波在油、气、水等流体中的传播速度比在岩石基岩中的传播速度小，因而岩石孔隙中含有流体时使岩石的速度降低。（时间平均方程不适用在气饱和岩石）

（8）孔隙度，空隙形状和粘土含量

Vp=Vpo—a1φ

—a2C, Vs=Vso—b1

φ

—b2C

式中φ

和C分别是以体积百分数表示的孔隙度和粘土的含量；Vp和Vs是纵波和横波速度（km/s)。

回归常数a1、a2、b1、b2是上覆岩层净压力的函数。如果粘土是岩石基质的一部分，以及粘土比石英更可压缩，则速度将随着粘土含量的增加而减小。

（9）与温度的关系

当温度升高时，气饱或水饱和岩石的地震速度仅稍有减少，当温度低于冰点时，水饱和的岩石速度会明显提高。当岩石为原油饱和时，地震特性可以随着温度的增加而大幅度地降低，尤其是在含重油的未固结砂层中。

（10）与频率的关系

在大多数实验资料的应用中一般认为，在很宽的频率范围内，纵波与横波的速度与频率无关，这说明纵波和横波不存在频散现象。但在一些实际资料中或是实验室测试发现，在液体饱和的岩石中存在着速度频散现象。受诸多因素的影响，速度和频率的关系还没有较明确的认识。

（11）纵波与横波的关系

Vp=1.36+1.16Vs(Km/s)(仅对水饱和弹性岩石有效）

2、岩石物理模型：空间平均模型：流体置换方程（brief）

3、简述几种速度的概念

1）平均速度：一组水平层状介质中某一界面介质的平均速度就是地震波垂直穿过该界面以各层的总厚度与总的传播时间之比。

2）等效速度（brief）

3）均方根速度：把水平层状介质情况的反射波的时距曲线近似地当作双曲线，求出的波的传播速度就是这一层状介质的均方根速度。

4）层加速度：层的厚度与地震波穿过该厚度的总时间之比。

5）叠加速度：是一个能使道集内的倾斜层反射波有最佳叠加效果的速度（它不会等于倾斜层上部均匀覆盖介质的速度，应比此速度大）。

6）射线平均的速度：在水平层状介质中，波沿某一条射线传播时，其传播总路径与总时间之比。

4、各种速度间的相互间关系

5、叠加速度的求取方法

用计算速度频谱的方法求取叠加速度的基本原理。所谓速度频谱分析就是根据这个原理：即选用一系列不同速度值对共反射点时距曲线进行动校正，看选用哪一个速度值时正好能把共反射点的时距曲线校正为水平直线，则这个速度就是合适的叠加速度。

6、层速度的DIX公式