地震勘探原理知识点总结

第三章地震资料采集方法与技术

一．野外工作概述

1.陆地石工基本情况介绍

试验工作内容：①干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。

②地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在

与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。

③选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。

④选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和

仪器因素的选择等。

生产工作过程：地震队的组成

（1）地震测量：把设计中的测线布置到工作地区，在地面上定出各激发点和接收排列上各检波点的位置

（2）地震波的激发

陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。激发方式：炸药震源

的井中激发、土坑等。激发井深：潜水面以下1-3m，（6-7m）。

（3）地震波的接收

实现方式：检波器、排列和地震仪器

2.调查干扰波的方法

（1）小排列（最常用）

3-5m道距、连续观测

目的：连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。

从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数

（2）直角排列

适用于不知道干扰波传播方向的情况

Δt1和Δt2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向

（3）三分量检波器观测法

（4）环境噪声调查

信噪比：有效波的振幅/干扰波的振幅（规则）

信号的能量/噪声的能量

3.各种干扰波的类型和特点

（1）规则干扰

指具有一定主频和一定视速度的干扰波，如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。

面波（地滚波）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指数衰减。其主要特点：①低频：几Hz～20Hz；②频散(Dispersion)：速度随频率而变化；③低速：100m/s ～1000m/s，通常为200m/s～500m/s；④质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。（能量较强）

声波：速度为340m/s左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。

浅层折射波：当表层存在高速层或第四系下面的老地层埋藏浅，可能观测到同相轴为直线的浅层折射波。

工业电干扰：当地震测线通过高压输电线路时产生，整张记录或部分记录道上出现50Hz的正弦干扰波。

侧面波：在地表条件比较复杂的地区进行地震勘探时，常出现侧面波干扰。

虚反射(ghost)：是指从震源先到达地面或潜水面发生反射后，再向下传播到地下界面形成的反射波。

多次反射波(Multiples)：当地下存在强波阻抗界面时，可能产生多种形式的多次反射波。

其特点与正常反射波相似，时距曲线斜率较一次波大。

（2）无规则干扰（随机干扰）

主要指没有一定频率，也没有一定传播方向的波，它们在记录上形成杂乱无章的干扰背景

微震：与激发震源无关的地面扰动统称为微震，外界随机产生；

低频和高频背景干扰：低频和高频背景的特点是整张记录上出现，而且显得杂乱无章。干扰波类型小结：

干扰波分为规则干扰和随机干扰。

规则干扰包括：沿水平方向传播的（面波和车辆引起的干扰）和沿垂直方向传播的（多次波）具有重复性的（面波）和不具有重复性的（人为因素产生的干扰）

随机干扰也分为：重复出现的和不重复出现的

4.压制面波的方法

选择适当的激发条件：

（1）激发岩性：疏松地层容易产生较强的面波

（2）激发深度：越深面波越弱

（3）采用组合法压制面波

（4）选择适当的观测系统避开面波

（5）频率滤波，利用面波与有效波的频谱差异

群速度：一个波列能量（包络）的传播速度

相速度：特定相位（波峰或波谷）的传播速度

5.激发条件和接收条件

6.海上地震勘探的特点和特殊性

特点：①广泛使用非炸药

②比陆上更早实现了野外记录数字化；

③使用等浮组合电缆；

④单船作业，不需采用松放电缆的措施就能保证连续工作

⑤全部采用多次覆盖技术，且覆盖次数较高，等浮电缆的道数不断增加。

特殊性：①观测船的前进速度为常数，使用多普勒声纳及时调节船速以保持船速恒定。但船速受风浪、涌流等多种因素的影响。

②海流和激发点间距不均匀是影响多次覆盖的因素。海流导致电缆与测线往往具有

一定的夹角，称为电缆偏角。

③需要导航定位，目前广泛使用卫星定位技术。

7.海上特殊干扰波

海上地震勘探中可能观测到的干扰波主要有重复冲击、交混回响或鸣震、侧反射、底波等。鸣震和交混回响：海面和海底是两个反射系数较大的界面,会形成多次反射;当海底起伏不平时,由于地震波的散射和水层内多次波相互干涉造成的干扰称为交混回响。如果海底是比较平坦、反射系数比较稳定的界面,则进入水层内的能量产生多次反射造成水层共振现象,称为鸣震。

8.海上震源：目前海上地震勘探主要使用非炸药震源，包括电火花震源、空气枪震源、蒸汽枪震源等。

9.分析比较陆地与海上地震勘探的异同点

地震勘探

利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。

在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上，都优于其他地球物理勘探方法。地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。

爆炸震源是地震勘探中广泛采用的。如重锤、连续震动源、气动震源等，但陆地地震勘探经常采用的重要震源仍为炸药。海上地震勘探除采用炸药震源之外，还广泛采用空气枪、蒸汽枪及电火花引爆气体等方法。

海上没有面波。不受复杂地表起伏影响，风化壳影响也小，相对质量要好些。采集时候用船托缆，方便。但海上的多次波相当强，去多次是处理必须仔细进行的。

二．野外观测系统

1.观测系统：地震波的激发点和接收点的相互位置关系

排列：震源与检波器组中点位置（中心道）之间的关系

排列的类型（二维）：

纵排列：端点激发排列和中间激发排列

非纵排列

交叉排列

（二维）观测系统的图示方式：时距曲线

综合平面图：非纵侧线：T型，L型

纵侧线：中点激发，单边激发，端点激发

2.布设地震侧线的基本要求

①测线应为直线，保证所反映的构造形态比较真实；

②测线应该垂直构造走向，其目的是更加真实的反映构造形态，为绘制构造图提供方便。

3.观测系统图示方法（见课本75页及课件）---三维观测系统图示方法

4.多次覆盖：一次覆盖或多次覆盖(multiple coverage)指对被追踪的界面所观测的次数。

多次覆盖的优点：提高信噪比；处理中得到多种信息的记录（CSP,CMP,CRP,CO）

共激发点记录CSP：－从激发点出发的45°斜线代表一个排列，在此线上所有的接收点有共同的激发点，属于同一激发点的各道记录称为共激发点记录。

共接收点记录CRP：从接收点出发的－45°斜线代表地面同一接收点位置,此线上不同激发点的所有道都是同一地面点接收,由此组成的记录称为共接收点记录。

共偏移距记录CO：与激发点线平行的水平线表示等炮检距情况,各接收点的炮检距都相等,由此形成的记录称为共炮检距记录。

共反射点记录CRP：－垂直于共炮检距线的垂线表示共中心点（界面水平时为共反射点或共深度点）的位置，此线上各点接收到来自地下同一反射点的反射，由此组成的记录称为共反射点记录.

5.比较4种记录的差异及其在地震勘探中的应用

①共激发点和共接收点记录用于求取激发点和检波点的静校正量；

②在野外作业中，通过显示共激发点记录实行记录质量的监控；

③在资料处理中，需要对共激发点记录进行抽道集，得到大量的共中心点道集记录，然后进行速度分析、动校正、水平叠加或偏移归位等处理，最终得到用于资料解释的成果数据；

④在速度分析或某些偏移处理时，为了增加数据量或提高处理质量，需要抽取共炮检距记录，用于特殊分析和处理。

6.CSP——CMP：处理中常用记录

叠前反演：AVO,EI(弹性阻抗反演)

叠前偏移输入记录：CMP,CFP（共聚焦点）,CIP（共成像点）,CA（共入射

角道集）

三．地震波的激发与接受

1.对激发的基本要求

①激发的地震波要有足够的能量，以利于反射波法查明地下数千米深度范围内的一整套地层的构造形态

②激发产生的有效波与干扰波之间在能量，频谱特性等方面要有明显的差异，有利于记录有效波

③激发的地震波要有较高的分辨能力，适用于精细地震勘探和开发地震的要求

④在同一工区内使用的震源类型、激发参数（激发岩性、激发井深、药量等）、记录特征等应该保持基本一致，即记录面貌的一致性和稳定性。

2.影响激发波形特征的主要因素、A～Q和f～Q的关系

@药量的大小、爆炸介质的岩性、药包形状及其与爆炸介质的耦合等因素，对地震波的形状，振幅，频率等特点有重要影响。具体见课本79或课件

@A～Q和f～Q的关系（课本79）

@增大有效波能量的两个途径：增大振幅，如适当加大药量，但受到一定的限制

增大信号的延续时间Δt，但信号的延续时间过长又降低了

地震勘探的分辨能力。

@非炸药震源使用最广泛的是可控震源

@可控震源的工作原理与记录过程：课本80-81

3．控震源相对炸药震源的优越性：

①不产生地不传播的振动频率，从而节约能量

②不破坏岩石，不消耗能量与岩石的破碎上

③抗干扰能力强

④引起地面的损失小，特别适宜于人员稠密的工区工作，但结构庞大复杂，在地表复杂的地区使用不变

4.对接收的基本要求

①具备强大的信号放大功能：微米数量级的地面位移进行可变倍数放大。

②记录的原始地震资料要有良好的信噪比：震仪器必须有频率选择功能。

③具备足够大的动态范围：震波在地层内传播过程中，由于波前的扩散、界面的透过损失、介质的吸收等原因，其能量浅层很强，深层很弱。在地震勘探中，把地震波振幅强弱差别的变化范围称为地震波的动态范围。

④记录的原始地震信息具有良好的分辨能力：指在地震记录上区分某地层顶底反射波的能力。在仪器设计方面应该合理选取仪器参数，使仪器的固有振动延续时间不要太长，具有较好的分辨能力。

⑤对记录仪器的一些技术要求：求仪器是多道的，且各道间应是高度一致的；原始记录长度应是任意的，但必须大于5秒长度；把记录数据准确地传输到计算机处理中心，便于各种分析与处理；具有精确的计时装置，便于地震资料的地质解释；地震勘探野外作业的自然环境千变万化，要求地震仪器在结构上具备轻便、稳定、耗电少、操作简单、维修方便等特点，还能经得起颠簸和恶劣的气候变化等。

5.检波器的类型

*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器或接收器，实质是将机械振动转换为电信号的传感仪器

*动圈式电磁地震检波器

*涡流地震检波器

*压电式水听器

*数字检波器

*检波器：速敏检波器：动圈式电磁地震检波器、流地震检波器（陆地）

压敏检波器：压电式水听器（海上）

*检波器的安置条件（课件）平稳正直紧

6.采集站

信号放大，模拟转换，数据传输或存储三大功能

7. *动态范围：在地震勘探中，把地震波振幅强弱差别的变化范围称为地震波的动态范围。*可控震源：

*偏移距：激发点到最近的检波器组中心的距离

*遥测：是利用电缆、光缆、无线电或其他传输技术对远距离的物理点进行测量。

*MEMS：Systems微电子机械系统

*采集站：

*矢量保真度：矢量保真度是指每个分量互相耦合的信号量度

8. 地震仪的4个发展阶段

模拟光点记录地震仪

模拟磁带记录地震仪

数字磁带记录地震仪

遥测地震仪

9地震仪的记录过程（课本91）

10.地震品质分析（PPT）

11.野外采集参数的确定

①最大偏移距Xmax，炮点与排列中最远一道的距离，应大致等于最深目的层的埋深

②最小移距Xmin，炮点与排列中最近一道的距离，应不小于最浅目的层的埋深，它大一些可以消除地震产生的噪声，但可能损失有用的浅层信号

③道间距Δx，定义为相邻两个中心道之间的距离，通常不应该超过设计的水平分辨率的2倍目的是使地下空间采样间隔满足空间采样定理：δx≤λ/2

④最小药量或最小震源强度-课本93

四．低（降）速带测定与静校正

1. *低速带：在地表附近一定深度范围内，地震波的传播速度往往要比其下面地层的波速低

得多，该深度范围的地层称为低速带

*降速带：某些地区，在低速带与相对高速地层之间，还有一层速度偏低的过

渡区，称之为降速带。

*低速带参数：低速带层数、厚度、速度等。

2.低速带测定的重要性

是野外工作的重要内容之一，准确测定低速带参数有利于地震资料的静校正处理，满足地震勘探原理的基本假设条件

3.低速带测定的基本方法

地震勘探方法常用的有浅层折射法、微测井法，近几年又发展了小反射法和面波法，以及

大折射、深井微测井、小折射结合大炮初至的方法以及基于初至的回折波法和层析反演等方法；非地震勘探方法常见的有地面地质调查、地质雷达、大地电磁测深等方法。

（1）浅层折射法（时距曲线法）

浅层折射法或时距曲线法求取低速带参数的步骤（2层，3层介质）课本95-96

求取交叉时的方法：延长时距曲线法；相遇法；追逐法；复合时距曲线法；求界面速

度的方法：差异时距曲线等。

（2）微地震测井的工作方法及微地震测井资料的解释步骤课本97

（3）层析成像法

其方法原理是建立在对地层进行网格化的基础上的，且利用最小走时射线路径的全局算法，即利用费马原理与网络理论构建网络中的最小走时树，可以同时计算出与某点震源相关的所有的初至走时及相应的射线路径

4.τ值时间：从井底到井口的直达波传播时间t

5.静校正的工作内容

*静校正分为野外（一次）静校正和剩余静校正

*静校正：人为选定一个海拔高程作为基准面，利用野外实测得到的各点高程、低速带厚度、速度或井口时间tuh等资料，将所有的激发点和检波点都校正到此基准面上，用

基岩速度替代低速带速度，从而去掉表层因素的影响

*静校正的目的是满足基本假设条件

（1）井深校正

（2）地形校正

（3）低速带校正具体见课本101或课件

6. 分析说明地震勘探原理的基本假设条件以及低速带测定的目的意义

*基本假设条件：地下界面为水平,介质均匀且界面水平，界面以上速度为速度为一常数*低速带测定的目的意义：准确测定低速带参数有助于地震资料的静校正处理；满足地震勘探原理的基本假设条件。

五．地震组合法

1.地震组合法是利用有效波与干扰波的传播方向不同来压制干扰波的一种方法，主要用于压制面波之类低视速度的规则干扰以及无规则的随即干扰

2.有效波与干扰波的主要差别

（1）有效波和干扰波在传播方向上可能不同。

水平界面的反射波差不多是垂直从地下反射回地面的，而面波是沿地面传播的。实质上就视速度的差别。针对这一类型的干扰波，在野外施工时，往往采用检波器组合的方法来压制；在进行资料处理时，还可以采用视速度滤波（f-k滤波）进行去除。（2）有效波和干扰波可能在频谱上有差别.

此类干扰波的压制方法主要是野外记录时进行有目的地进行滤波和在室内进行频率滤波处理。

（3）有效波和干扰波经过动校正后的剩余时差可能有差别.

多次波在经过动校正后，剩余时差仍不为0，广泛使用的野外多次覆盖、室内水平叠加技术能较好压制多次波；另外，预测反褶积方法对多次波也有良好的压制效果（4）有效波和干扰波在它们出现的规律上可能有差异。

3. 组合方法的基本原理课本102

*有n个检波器沿直线等距排列，等灵敏度的检波器间距为△x。

*组合就是n个检波器的输出叠加起来作为一道的信号。

*组合的振幅特性：

*组合的相位特性：

（组合后的相位特性相当于第（n-1）/2个检波器的相位特性）*从组合法基本原理的讨论可以看到，组合确实可以视为一个滤波过程，单个检波器信号为该滤波器的输入，多个检波器组合后的信号是该滤波器的输出，滤波器的系统特性就是上述的两个的表达式

4. 讨论组合的方向－频率特性的基本思路（课本105）

*当固定w=wi，即只研究某一频率的简谐波的组合效果时，此时的就是就是就是方向特性，反映了组合对来自不同方向的频率为wi的简谐波的组合效果；当固定

,即只研究来自某一方向的不同频率的组合效果时,此时的

就是频率特性。

*通常用组合后总振动的振幅与组合前单个检波器接收到的振动的振幅的n倍之比值来表示组合对来自不同方向的波的相对加强或压制效果，称之为组合的方向特性.

5. 组合特性曲线的主要特点

简谐波压制在压制带，最好是压制在1/n

6.组合的方向效应（即组合对信噪比的改善程度）课本106

在最有利条件下，组合的方向性效应与组内检波器个数相等，检波器个数n越多，信噪比的改善越大

7. 脉冲波的组合特性课本106

*讨论脉冲波组合的方向特性的2种方法

*脉冲波的组合就不能用组合前后的振幅比来说明组合的方向特性，只能用别的参数如振幅极值比、能量比或包络面积比等

*对脉冲波的组合特性的讨论所得到的主要结论：

*脉冲波与简谐波组合特性曲线的通放带宽度基本一致，脉冲波的压制带不是周期性曲线，无零值，但其数值基本上与简谐波的压制带极值相同，为1/n（压制带的基本度量值）左右

8.随机干扰的特点

*平稳的随机过程: 程是指其基本条件在时间变化过程中保持不变，故其统计规律也不随时间而变化的随机函数的集合。

*各态历经性质: 一个随机过程的统计规律在一次实现中已能反映该随机过程的全部特点

*描述随机过程的主要参量：平均值、方差、相关函数

*随机干扰的相关半径: 随机干扰的相关半径就是自相关函数第一个零值点所对应的lΔx值（在lΔx上随即干扰互不相似）

9. 组合的统计效应的结论

*当组内各检波器之间的距离大于该地区随机干扰的相关半径时,用m个检波器组合后,其信噪比增大√m倍

*G=√m(统计效应) G=m方向效应）

10. 组合的频率效应与平均效应

（1）频率效应（防止非利用）

*对于平面简谐波而言，组合后的信号频率与组合前单个信号频率是一样的，因此没有频率畸变而组合后信号的相位相当于组内中心位置检波器接收到的信号的相位。

*组合相当于一个低通滤波器，组合后信号的频谱与组合前单个检波器的信号频谱有差异，即组合前后的波形发生了畸变。需要说明的是，组合是为了利用地震波在传播方向上的差异来压制干扰波，突出有效波。虽然组合本身具有一定的频率选择作用，但我们不是利用这种频率选择作用进行频率滤波。因此，组合的这种低通频率特性只能起着使有效波波形畸变的不良作用，不是利用它，而是要尽量避免这种低通滤波特性。

为此，对于有效反射波应尽可能通过野外工作方法增大视速度，即减小△t，以

获得最佳组合效果。

（2）组合的平均效应（不适合高分辨勘探）

组合的平均效应包两方面内容：

①是对地面的平均效应，组合对地表的平均效应是有利的。

②是对地下界面的平均效应。这对细致研究断块特点不利，所以高分率或高精度

地震勘探要求小组合基距就是为了避免组合对地下界面的平面的平面的平

面的平均效应。

11.分析说明确定组合参数的方法步骤与基本原则

确定组合参数的方法步骤：课本112

（1）干扰波调查

（2）理论分析与计算

（3）组合效果检验

确定组合参数的基本原则：

（1）尽可能使有效波落入通放带,使干扰波落入压制带，要求组内距Δx为：

（2）适当增加检波器的组合数目，但不宜过多过多。

（3）既要考虑方向特性又要兼顾统计效应，组内距Δx应大于随机干扰波的相关半径

（4）从压制干扰波的角度出发，组合基距应为：

实际上

（5）理论计算结果与实际生产条件相结合的原则

12. 了解其他组合形式的相关结论课本114

（1）不等灵敏度组合

*不等灵敏度组合就是采用某些办法使同一组内各检波器接收到的信号幅度不一

样。

*其曲线具有两个特点：

①通放带宽度与组合点数为n的简单线性组合特性的通放带度基本上相同

②压制带极值基本上为组合数为n的简单线性组合压制带极值的平方，所以

它的压制带极值比简单线性组合特性小的多，对干扰波压制效果更佳，这

是等腰三角形分布组合的显著优点

（2）面积组合

*简单线性组合只能压制沿测线方向传播的规则干扰波，而不能压制垂直或斜交

测线方向到达的规则干扰波。如果工区存在来自不同方向的规则干扰波时则干

扰波时则干扰波时，采用面积组合较为合适。采用矩形面积积组合时，通常沿

测线方向检波器多一些，垂直测少一

（3）震源组合（可控震源）简单线性组合课件以及课本

12.组合的实现途径

?野外检波器组合

?野外震源组合

?检波器－震源联合组合

?室内数字组合：若干个地震道信号按比例相加，形成新的地震道（课件图）

13. *视速度：如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速，得到的结果就不是

波速的真实值。这样的结果叫做简谐波的视速度

*剩余时差: 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t0m 之差称为剩余时差。

*时延定理: 设τ为实值常量，而u (t ?) S )，则有 ω(u(t ?) τ±S)ω(e ±jτω

六．多次覆盖技术（multiple coverage）

1.多次覆盖：同一反射点重复观测的次数

水平叠加：在野外采用多次覆盖的观测方法，在室内将野外观测的多次覆盖原始记录，经

过抽取共中心点（CMP）或共深度点（CDP）或共反射点（CRP））道集记录、

速度分析、动静校正、水平叠加等一系列处理的工作过程，最终得到能基本反

映地下地质形态的水平叠加剖面或数据体，这一整套工作称为共反射点叠加法，

简称为水平叠加技术（利用动校正后有效波和干扰波的剩余时差的差异）

2.多次覆盖技术主要侧重于野外资料采集观测方法,得到的是后续资料处理反演的基础资料即按一定观测系统激发并接收记录下来的原始共激发点(CSP)记录;而水平叠加技术则涉及到室内资料处理的一系列工作过程

多次覆盖和组合都是用来提高信噪比的

3. 多次覆盖的方法原理和具体实现以及主要目的

*多次覆盖的方法原理（具体实现）：按照一定的观测系统对地下某点的地质信息进行多

次观测；

*基本假设条件：地下界面为水平，介质均匀

*具体做法：分别在炮点O1,O2,O3等激发，在D1,D2,D3等接收,保证炮检距相对于中心点M是对称的课本118

*主要目的：提高观测资料的信噪比。

*多次覆盖方法得到的原始资料经过动校正、水平叠加等处理后，可以得到水平得加剖面4.CRP反射波时距曲线

（1）水平界面

以各接收点与对应的激发点的距离（称为炮检距）x为横坐标，以波到达各共反射

点（CRP）道的传播时间t为纵坐标。式中，x为各道的炮检距；h0为共中心点M

处界面的法线深度；v是界面上部均匀介质的波速

（2）倾斜界面

时距曲线方程中的t0记作t0m，且表示共中心点M处的自激自收时时间0 t 5. 共激发点和共中心点反射波时距曲线的主要异同点

（1）反射波时距曲线都是一条双曲线

（2）极小点位置不同；共激发点：

共中心点：

（3）物理意义上的差别：共中心点反射波时距曲线只反映界面上一个点R（界面水平时）或R点附近的一个小区间（界面倾斜时时）的情况，而共激发点反射波时距曲线

反映的是一段反射反射界界面的情况。在共激发点反射波时距曲线上这个t0反映激发点处反射波的垂直反射时间，在共反射点时距曲线上，这个t0时间代表共中心点

M处垂直反射时间反射时间

6. 多次波的类型及其特点

（1）全程多次反射波(long-path multiple)－在某一深层界面发生反射的波在地面又发生反射，向下在同一界面发生反射，来回多次，又称简单多次波。

（2）短程多次反射波(short-path multiple)－地震波从某一深部界面反射回来后，再在地面向下反射，然后又在某一个较浅的界面发生反射，又称局部多次波。

（3）微屈多次反射波(peg-path multiple)－在几个界面上发生多次反射,多次反射的路径是不对称的,或在一个薄层内受到多次反射,它与短程多次波并没有严格的差别。

（4）虚反射(ghost)－进行井中激发时，地震波能量一部分向上传播，遇到地面再向下反射，这个波称为虚反射,它与直接由激发点向下传播的地震波相差一个时间延迟τ，τ等于波从井底到地面的双程旅行时

7. 全程多次波时距关系的思路及其方程特点

*推导思路为：

①做出一个等效界面，使这个等效界面的一次反射波相当于原来界面的全程多次反射

波

②用等效界面的法线深度h’、倾角φ’写出它的一次反射波的时距曲线方程

③求等效界的参数h’、φ’与原来的界面参数h、φ的关系，再代回到等效界面一

次方程，就可得到原界面的全程多次反射波的时距曲线方程

*全程二次反射波与一次反射波之间的两个重要关系：

（1）在激发点O处（x＝0）观测到的全程二次反射波的t0时间是：'

当界面倾角较小时，，此时近似有，这是一个常用的识别

近于水平界面的多次波的重要标志－t0标志

（2）等效界面的倾角表明全程二次反射波的等效界面的倾角φ’等于一

次反射界面倾角φ的二倍，这称为全程多次波的倾角标志

8.剩余时差

*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t0m之差称为剩余时差

*水平叠加是将不同接收点收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号，经过动校正后叠加起来，能够提高信噪比，改善地震记录质量，压制一种规则干扰波（多次波），效果好。它所利用的不是频率滤波的频谱差异，也不是组合的方向差异，而是利用动校正后有效波与干扰波之间剩余时差的差异

*课本125页1、2段

*拉东变换去除多次波，水平叠加技术压制多次波，突出一次波，而非去除多次波

*剩余时差

式中分别为多次波和一次波的正常时差，分别为多次波和一次波的速度

*在速度随深度增加的情况下，，所以大多为正，动校正后表现为校正不

足，影响叠加效果。通常一次剖面上剩余时差随x的加大而增大

*

把表达式中与炮检距x无关的项用q代替，即：

q称为多次波剩余时差系数，表达式变为：

*在CSP记录上，来自水平界面的一次反射波同相轴经过动校正后变为一条直线；它反映了一段界面，倾斜界面的反射波同相轴经过动校正后变为一条倾斜的直线，反映一段界面。在CRP点道集上，来自水平界面的一次反射波同相轴经过动校正后变为一条直线，经叠加后变为一条直线，只反映界面上一个反射点的情况；倾斜界面的反射波同相轴经过动校正后很接近一条直线，叠加后变为一道，反映一小段界面（不是一个点）的情况

9. 多次波剩余时差的特点:

多次波的剩余时差是按抛物线规律变化的，并与下列两个参数有关：一是与炮检距x 的平方成正比；二是与界面的埋藏深度或t0时间有关，因为q随t0而变，而V、Vd 在一定的地区也随t0而变，q总的来说是t0的函数

可见，各种波的剩余时差曲线都各具特点和规律，研究各种波的剩余时差曲线的特点既有利于了解突出一次反射波、压制多次干扰波的基本原理，也有助于鉴别波的类型

10. 识别多次波的标志

11. 讨论多次叠加特性的思路以及多次波的叠加特性（课本126-127）

12.脉冲波的叠加特性

多次叠加的相位特性

多次叠加的频率特性（防止，不是利用）

多次叠加的统计效应：:提高的倍数，多次叠加的统计效应要优于组合的统计效应13. 影响叠加效果的主要因素——速度、地层倾角（课本135-138）

*倾角的影响：非共反射点叠加

剩余时差的存在影响叠加效果

14.分析说明多次覆盖和组合这两大技术的基本假设条件和方法原理以及压制干扰波的效果差异

第四章地震波速度

一．影响地震波传播速度的因素分析

1.影响速度的主要因素：岩石弹性常量、岩性、密度、构造历史和地质年代、埋藏深

度、孔隙率和含水性、频率和温度

孔隙流体性质影响纵波的速度和反射系数，不影响横波，纵横波速度比是研究孔隙流体性质的有利参数，威利方程是亮点技术的理论基础

2. *泊松比：

*纵横波速度比：

*Gardner公式：式中速度V的单位是m/s，密度ρ的单位是g / cm3

*Wyllie方程：

*频散：传播速度是频率的函数

*与密度的关系：式中速度V的单位是km/s，密度ρ的单位是g / cm3 *与埋深的关系：速度随深度变化的垂直梯度可能相差很大，一般地说，在浅处速度

梯度较大；深度增加时垂直梯度减小（往外鼓出）

3. 沉积岩中速度的一般分布规律：

（1）在沉积岩中速度的空间分布规律决定于地层的沉积顺序及岩性特点。沉积岩的基本特点之一是成层分布。根据形成沉积的各种条件，可将整个地质剖面划分为许多地层，在各层中波传播的速度是不同的。因此，速度在剖面上的成层分布就成为沉积岩的基本特点，而这一特点恰恰是地震勘探的有利前提。

（2）速度与深度和地质年代有关，这个关系基本上是平滑变化。所有影响因素的共同作用表现出速度变化具有方向性，其方向接近于垂线方向。速度随着深度（或反射波t0时间）的增加而增大。速度垂直梯度的存在也是速度剖面的又一重要特点，速度垂直梯度是随深度的增加而减小的。

（3）由于工区地质构造与沉积岩相的变化，也会引起速度的水平方向变化。一般来说，速度的水平梯度不会很大，但要细致地处理和解释地震资料，考虑速度的水平梯度还是必要的，这个问题正在引起人们的注意。构造破坏（如断层）可以引起速度的突变。

个别地层中的不整合及地层尖灭都会对速度的水平梯度有显著的影响。

二．各种地震波速度的概念

理解各种速度的引入、基本计算公式、适用条件、主要用途

1.平均速度（最小路径非最小时间）Vav

*一组水平层状介质中某一界面以上介质的平均速度就是地震波垂直穿过该界面以上所有地层的总厚度与总传播时间之比

*n层水平层状介质的平均素的计算公式：

式中，hi，vi，ti分别为每一层的厚度、速度和传播时间

*用途：时深转换

*条件：x=0（垂直入射垂直反射）

2.均方根速度Vr

*定义1：把非双曲线的时距曲线方程简化为双曲线关系时引入

定义2：把水平层状介质情况下的反射波时距曲线近视地看成双曲线，求出的速度就是

这一水平层状介质的均方根速度

*计算公式：

式中ti为波在第i层介质中沿着垂直界面的方向双程传播的时间

*适用条件：水平层状介质

*意义：把各层的速度的“平方”按时间取其加权“平均”值，而后取“平方根”值，要注意其中速度较高的层所占比重要大，表明这种近似在一定程度上考虑了射

线的偏折

3.等效速度

*公式：

*适用条件：倾斜的一个层

*意义：倾斜界面情况下共中心点道集的叠加效果存在2个问题，即反射点分散和动校正不准确。引入等效速度后，利用按水平界面动校正公式对倾斜界面的共中心

点道集进行动校正，可以取得很好的叠加效果，没有剩余时差。但不应忘

记，从地质效果来说，反射点分散的问题，并没有解决，这个问题只有用偏移

叠加才能妥善解决。

4．叠加速度Vav

*引入：在一般情况下（包括水平界面均匀介质、倾斜界面均匀介质、覆盖层为层状介质或连续介质等），都可将共中心点反射波时距曲线看作双曲线，用共同的式子来

表示

式中Vav为叠加速

*对于不同的介质结构, Va就有具体的意义，例如对倾斜界面均匀介质Va就是等效速度，对水平层状介质Va就是VR 等

5.层速度

在地震勘探中，把某一相对稳定或岩性基本一致的沉积地层所对应的速度称为该地层的层速度

6.影响速度分析精度的因素课本149

7.地震波速度的应用

野外观测系统设计时需要速度来确定具体的采集参数；地震资料数字处理过程中的动校正、水平叠加需要叠加速度，偏移归位需要偏移速度，深度偏移需要速度模型或速度场；在地震资料的解释过程中，平均速度主要用于时深转换，以便于制作合成地震记录和绘制深度构造图；层速度信息主要用于地层、岩性解释，也可用于储层参数、含油性预测。

8.速度的测定方法

（1）实验室测定方法

*岩石物理学

*WS：地震测井（WS-Well Survey)野外观测方法：

*CVL：声波测井

*VSP：地震测井或零偏移距垂直地震剖面

*TLS：时移地震

*弹性参数：

①纵波传播速度：定义为在固体、流体、气体中由于拉－压形变而产生的弹性波

传播速度；②横波传播速度：定义为在固体中由于切变而产生的弹性波传播速度；

③杨氏模量（纵向弹性模量）E：指法向应力与沿应力作用方向引起的伸长之比；

④泊松比（横向压缩系数）：指当单轴方向延展时，物体横向压缩与纵向伸长之

比值；⑤剪切模量μ：指表征物体反抗形状变化能力的剪切力与剪切角的比

值

*确定岩石超声波范围的弹性振动传播速度通常采用三种方法：共振法、脉冲法和超波的干涉测量法

（2）时距曲线分析法

此类方法通常把覆盖层视为均匀介质，并利用实际观测到的直达波或折射波资料获取平均速度。直达波或折射波的时距曲线是一直线，该直线斜率的倒数就是介质或折射层界面平均速度。对于均匀介质的反射波时距曲线方程

采用x2 ～t2直角坐标系，反射波时距曲线方程可展现为一条直线，该直线斜率的倒数就是介质的速度，利用这种方法求取的速度称之有效速度

（3）井孔测定方法

*井中观测资料包括地震测井资料或零偏移距垂直地震剖面（VSP -Vertical Seismic Profile ）资料和声波测井资料，两种资料都可求取相应的平均速度和层速度

*井孔地震：VSP：零偏移距的VSP->VSPLOG->层位标定（第五章）

非零偏移距的VSP->VSPCDP->水平叠加剖面

IVSP(反VSP)（震源在＃中）：SWD（随钻地震：钻头作为震源）

3DVSP（移动激发点）

斜井vsp

井间观测：经济效率低

MWD:SWD,LWD,随钻地质导向

*1.地震测井或零偏移距垂直地震剖面方法WS（课本151）

*就求取平均速度和层速度而言，地震测井或零偏移距VSP方法在原理上是基

本是基本一致的

*当地层倾角较大时，激发点应布置在地层的下倾方向，以防止折射波的干扰

*具体过程见课本153

*地震测井资料的整理结果

①利用相应的公式计算t,vav ,先把t0(t0=2t),再把数据绘制在Vav～t0的坐标

系中，就得到平均速度随t0的变化曲线

②把{H,t0/2}数据点绘制在H～t0/2坐标系中，得到地震波沿沿垂直向下方向

传播的距离与传播时间的关系，称之为垂直时距曲线

③利用垂直时距曲线上折线段斜率不同进行分层，折线段斜率的倒数就是该

地层的层速度Vn=ΔH/Δt，绘制Vn～H曲线，它反映层速度随深度变化

的情况

2*声波测井方法CVL（课本154）

声波测井从其原理上讲,主要利用沿井壁滑行的初至折射波时差来求取速度参

数,具有简便灵活又能连续观测的特点，将声波探头下到井底,然后边向上提升，

边测量声波时差,其倒数就是层速度

慢度：速度的倒数

声波测井资料的整理和解释是从连续曲线着手，任意深度H的旅行时可由下

下式求取：

而由地至深度H的平均速度为：

用声波测井曲线直接求取的层速，即，这样求出的层速度分层细致、

准确，但分层时应参考岩性柱状图和井径曲线

3* WS与CVL的异同点

共同点：均为获取层速度和平均速度的有效方法

不同点：获取速度资料的方法不同

工作条件不同

所得资料不同

（4）速度谱分析方法（求取叠加速度）（课本156）

*速度谱：把地震波的能量相对于波速的变化关系的曲线称为速度谱

*求取叠加速度的方法原理：

对道集内某个反射波同相轴用不同的速度进行动校正并分析校正后的叠加效

果，其中叠加效最好的那个速度就是该反射波的叠加速度，具体实现时有叠加

速度谱和相关速度谱。主要用途：可用于求取记录的最佳叠加速度资；检查多

次叠加剖面的质量；发现多次波以便消除它；帮助合地质解释；提供叠加速度

场，用于变速成图或偏移速度场的建立；提供层速度资料进而研究岩性变化、

寻找地层或岩性圈闭等

*叠加速度谱的显示方式：等值线显示方式，能量曲线显示方式，彩色显示方式

*叠加速度的用途：由叠加速度求取偏移速度，动校正，求层速度

（5）速度反演方法（课本156）

*反演：理论：波动方程，褶积模型（第五章，射线理论）

井资料：无井LOG，井→地震，地震→井，多井

反演方法：线性和非线性反演方法

反演的输入资料（2D,3D）：叠前反演：CMP,CSP,CA(角度),CO,CIP（成

像）→输出EI（弹性参数反演）

叠后反演：使用成果数据（用于资料解释）

和纯波数据（用于反演）→输出

结果为AI（波阻抗反演）

按地质目标分类：岩性反演、储层参数反演、流体性质反演、地层参数

反演

*主要使用波阻抗反演，即对地震记录做反褶积处理，再把反射系数剖面换算

为波阻抗剖面，消除密度参数便得到速度剖面，用于速度的区域分布或研究岩

性、含油性解释

9.各种地震波速度之间的转换关系

各种速度概念与介质的对应关系：P149

（1）平均速度与均方根速度的关系

*射线平均速度：把地震波沿某一条射线传播所走的总路程长度除以所需的时间叫

做沿这条射线的射线平均速度

*平均速度和均方根速度与射线平均速度三者间的关系：（课本158-159）

炮检距为零时，平均速度精度高；随炮检距增大，均方根速度比

较准确；炮检距过大，均方根速度精度降低（课本161图）*结论

?平均速度适于设计井深、时深转换等

?均方根速度考虑了界面上的射线偏折，适用于大多数炮检距，用于水平叠加

?复杂介质，需要使用射线平均速度

（2）射线平均速度的特点：（课本160）

①它是炮检距或出射角或射线参数的函数；

②它比平均速度更精确地描述了波在介质中的传播特点；

③分析各种速度的精度时可以用它作为一个比较的标准；在数字处理中讨论偏移叠

加速度时，也要用到射线平均速度的概念

①可以用射线平均速度作为衡量其他速度的精度和特点的标准

②平均速度和均方根速度都把介质看成是某种假象的均匀介质

③平均速度一定小于均方根速度

（3）叠加速度与均方根速度的关系：

①对水平层状介质（或水平界面覆盖层是连续介质），叠加速度就是均方根速度，即

当φ=0时:

②当界面倾角为φ、覆盖层为均匀介质时，求得的叠加速度是等效速度，这时要作倾

角校正，即：

（cosφ的求取方法见课本162）

（4）均方根速度与层速度的关系（课本163）

*DIX公式：

*公式的适用条件：只适用于水平层状介质

求出的速度能在地震记录上分清层的顶底，即层厚

*层速度的地质意义：

?稳定沉积环境、岩性和岩相下的速度趋于稳定的数值，称为层速度Vn

?Vn所对应的沉积地层具有一定的厚度，V n数目远小于实际地质上分层数目

?层速度的应用：研究岩性、沉积相、孔隙流体性质、变速成图等*小结：各种速度之间的关系

①平均速度一定小于或等于均方根速度

②由叠加速度计算均方根速度：

?均匀介质下求取的叠加速度就是平均速度

?水平层状介质的叠加速度就是均方根速度

?界面倾斜时，叠加速度是等效速度Vφ，此时，叠加速度作倾角校正后，

得到均方根速度

③由均方根速度计算层速度的Dix公式：

VR,i为第1到第i层的均方根速度

Vi为第i层的层速度

T0,i为第1到第i层的自激自收时间

④平均速度与均方根速度的换算

对于不同的速度模型，方法有所不同

对于水平层状介质:

10．速度的用途及容差一览表

第五章地震资料解释的理论基础

一．地震剖面的特点

1.处理之后的成果数据→解释（工作站的方式—交互形式）→构造图（课本165）

2.*切片：等t0切片、岩层切片、地层切片

*同相轴：指地震剖面上相同相位如波峰或波谷的连线

*CSP→抽道集得CMP→速度谱分析得Va-t0曲线→NMO,校正，拉伸畸变→切除→

水平叠加剖面(x为CMP)→叠后偏移剖面(不整合面、绕射波、回转波)

3．假设地震子波的延续时间为Δt，地层间双程旅行时为Δτ

①如果岩层较厚，即时，地面同一点接收的来自界面R1 和R2 的2个反射

波可以分开，形成2个单波，保留着各自的波形特征；

②如果岩层较薄时，层间双程旅行时小于地震子波的延续时间，即，此时

来自相邻的各反射界面的地震反射子波到达地面同一接收点时互相叠加，形成复合波

4.褶积模型的数学表达式（课本168）

假设地震道f(t)是由有效波s(t)和干扰波n(t)叠加组成的，即：

层状介质的一次反射波s(t)通常用线性褶积模型表示：

式中：w(t)为地震子波；r(t)为反射系数函数，符号“*”表示褶积运算，上式称为地震记录道的时间域褶积模型

时间域的褶积公式在频率域中就是乘积关系：

三者之间的振幅谱和相位谱分别为：

5.褶积模型的物理意义

①时间域的褶积可视为滤波过程，频率域则为线性滤波方程,即S(f)=R(f)·W(f)。

由此可理解为：输入信r(t)是由一系列尖脉冲组成，每个尖脉冲通过滤波器后的

输可视为该滤波器的滤波特性，即w(t)，据此褶积模型的物理意义可理解为：一系列不同时间、幅度、极性的尖脉冲依此通过滤波器后的响应的叠加结果

②从褶积的运算过程看，固定r(t)，把w(t)以t=ti与r(t)对齐后再对折，再相乘相加

6. 褶积模型的应用（课件、课本169）

①已知W(t)和R(t)，求S(t)这是正演问题，如合成地震记录(synthetic seismogram)或

合成地震剖面；

②已知S(t)和W(t)，求R(t)这是反演问题，如波阻抗反演(impedance inversion)；

③已知S(t)和R(t)，求W(t)这是地震资料数字处理中的子波处理(wavelet processing)问

题。

7.数据存储的格式：SEG-Y、SEG-D |速度分析

获取地震数据的途径：野外采集：CSP→CMP等抽道→动静校正→水平叠加→偏移（成

果数据—用于解释、纯波数据—用于反演）