地震勘探方法与技术新进展
地震勘探方法与技术新进展——第四章 多波地震勘探
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第三节 多波地震资料采集
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多波地震资料采集比单一纵波采集要复杂的多。震
源设备、检波器、观测系统均要有特殊的要求。下面分
别简要概述。
• 一、采集设备
• ⑴首先要产生纵波、横波的震源设备。纵波震源设备 一般比较容易，横波的震源设备一般要产生剪切力，有 专门的产生横波的震源设备，设备笨重、昂贵、野外施 工困难。
（4-1）
• 式中λ为拉梅常数，μ为切变模量，vp为纵波速度。
地震勘探中多年来是利用纵波进行勘探，由于纵波的特点，只需用一个垂直
分量的检波器记录即可（见图4-1（a））；另一种是介质中质点振动的方向
与波传播的方向相互垂直的横波，其传播速度vs= (μ/ρ)1/2
（4-2）
式中，vs横波速度。有两种横波，一种是在射线平面以内传播的SH横波，一
• 二、地震各向异性
•
多年来应用的地震勘探理论都是建立在各
向同性、均匀、完全弹性介质的假设基础上，
各相同性是指假设介质的弹性参数与波的传播
方向无关。实际上，介质的弹性参数与波的传
播方向有关，包括波传播的速度、振幅、偏振
特性等，具有这种性质的介质叫各项异性介质。
实际介质中存在着广泛的各项异性性质，油气
勘探和开发中也是如此。
1．各项异性分类
波的传播速度与与波的传播方向有关，
这叫速度各项异性。在各向异性介质中， 例如波沿着地层水平方向传播速度与沿 着地层垂直方向传播方向传播速度不同。 在地震勘探中，常见的各项异性介质可 简化为两种，一种是横向各相同性（简 称TI介质），它具有一个垂直对称轴， 在垂直于对称轴的平面内，介质是各向 同性的，见图4-3（a）,例如周期性的保 护层就属于此类。另一种是方位各向异 性（简称为EDA介质）它是由平行的垂 直裂隙或定向的孔隙所引起的，具有水 平的无限次旋转轴的介质。见图4-3 （b）,还有其它的复杂的各项异性介质， 见图4-3（c）、(d)。
地震勘探新方法
地震勘探新方法地震勘探是一种通过研究地震波在地下的传播规律来探测地下地质构造的方法。
随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
以下是一些常见的地震勘探新方法：1. 三维地震勘探：三维地震勘探是一种基于二维地震勘探的技术，通过在地下布置多个检波器，可以获取地下的三维数据，能够更加准确地探测地下地质构造。
2. 折射波勘探：折射波勘探是一种利用折射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收折射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
3. 反射波勘探：反射波勘探是一种利用反射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收反射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
4. 共聚焦点源勘探：共聚焦点源勘探是一种利用共聚焦点源进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置多个震源，可以产生共聚焦点源，并接收和分析反射波和折射波的传播规律，从而确定地下地质构造。
5. 多分量地震勘探：多分量地震勘探是一种利用多分量检波器进行地震勘探的方法。
通过在地下布置多个分量检波器，可以同时接收多个方向的地震波，从而更加准确地探测地下地质构造。
6. 宽频带地震勘探：宽频带地震勘探是一种利用宽频带地震仪进行地震勘探的方法。
通过使用宽频带地震仪，可以获取更宽频带的地震信号，从而更加准确地探测地下地质构造。
7. 井中地震勘探：井中地震勘探是一种将地震仪放置在钻孔中的地震勘探方法。
通过在钻孔中放置地震仪，可以获取更加准确的地震数据，从而更加准确地探测地下地质构造。
总之，随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
这些新方法和技术在提高探测精度、降低成本、提高工作效率等方面具有重要作用。
高精度地球物理勘探技术的创新与应用
高精度地球物理勘探技术的创新与应用地球物理勘探技术是现代石油勘探中不可或缺的一环，它通过人工代替人眼观测，利用各种电磁、声波、重力场、磁场等物理场和成像技术来获取地下信息。
随着勘探深度和复杂程度的不断提高，现有的勘探技术逐渐无法满足需求。
因此，高精度地球物理勘探技术的创新与应用变得愈发重要。
一、海底地震探测技术近年来，随着海洋石油资源勘探逐渐走向深海，海底地震探测技术受到了广泛关注。
传统的海底地震勘探技术由于受到水深和气候的影响，数据质量受到了很大限制。
而基于可控源技术的海底地震探测技术采用长时间的低频率震源，能够减小水深和气候的影响，实现了深海高精度地震数据的获取。
此外，还可以将海底地震探测技术与地震学中的共同中心成像技术相结合，提高数据的空间分辨率和精度。
二、天然地震监测技术天然地震监测可以获取到地下的一些物理场数据，使用这些数据可以获得更加准确的地质模型，有助于降低勘探风险。
近年来，用天然地震监测技术进行勘探的研究越来越受到重视。
天然地震数据的应用需要独特的处理技术，这些技术包括信号处理、数据拾取和成像技术等。
同时，天然地震数据的采集、分析和处理也需要使用大规模的计算机集群。
三、地震台站网络技术网络技术的发展为地球物理勘探提供了较好的支持。
目前，世界范围内有大量的地震台站分布在不同的地区，构成了一个全球地震监测网络。
利用地震台站来获取地下物质信息，可以实现地震勘探的高精度成像。
地震台站网络技术还可以利用地震波在地球中传播的速度差异，重建地球内部的三维结构模型。
四、重磁电法勘探技术重磁电法勘探技术是常用的地球物理勘探技术之一，它通过测量地表磁场、电场和重力场数据，来获取地下物质分布的信息。
近年来，随着计算机技术的发展，重磁电法勘探技术也得到了一定的提升。
例如，在重磁电场数据处理过程中，在数据质量控制的基础上利用模型综合，进一步提高数据解释的可靠性。
同时，将重磁电法和高精度测量技术等结合，可以实现更高精度的三维成像。
我国城市地球物理勘探方法应用进展
我国城市地球物理勘探方法应用进展导读：随着我国城市化建设不断推进，城市地下空间探测任务越来越多，探测精度要求也越来越高。
地球物理方法具有无损、快速、无盲区的优势，在进行城市地下空间探测、开展地下地质结构调查以及地下填图中发挥着重要作用。
与常规物探工作相比，城市地下空间探测面临着较为复杂特殊的环境，因而某些领域对常规物探工作提出了更高要求。
本文总结梳理了近年来城市地下空间探测中的应用研究进展及发展趋势，从城市高密度电法、探地雷达法、面波勘探法、浅层反射地震法及城市高精度重力探测等五种方法概述应用进展，涵盖电磁、地震、重力等多门类综合地球物理勘探方法，涉及光纤传感及微动技术在地下空间探测的应用，分析了各种方法的优势所在，简明阐述了城市地下空间探测的有效方法途径和部分存在的问题。
本文研究成果为城市地下空间探测、水文工程环境地质勘查和地质灾害调查等提供了地球物理勘探方法应用选择和参考。
------内容提纲------0引言1 城市地球物理勘探基本原理、方法及探测目标1.1 地球物理勘探基本原理1.2 地球物理勘探方法1.3 地球物理勘探目标2 方法应用研究进展2.1 高密度电法2.2 探地雷达法2.3 面波勘探法2.3.1 主动源面波勘探2.3.2 被动源面波勘探（微动探测）2.4 浅层反射地震法2.4.1 纵波反射地震2.4.2 横波反射地震2.5 高精度重力法3 方法对比分析4 结论与展望0 引言城市地下空间作为一种宝贵的自然资源，在全球发达国家和部分发展中国家已得到广泛开发应用。
随着我国城市化建设不断推进，城市地下空间探测已成为当前研究关注的热点问题，同时对地球物理方法技术提岀了更高要求，地球物理方法是进行城市地下空间探测、开展地下地质结构调查以及地下填图不可或缺的手段。
近年来，我国在成都、杭州及雄安新区等重大城市均开展了城市地下空间探测工作，并且综合运用多种物探方法，用以解决与城市密切相关的地质、水文、环境及灾害等一系列问题，取得了较好应用效果。
地球物理勘探技术的发展现状与趋势
地球物理勘探技术的发展现状与趋势地球物理勘探技术是指利用地球物理学原理和方法，对地球内部结构、地壳构造、地下资源等进行探测、分析和研究的技术，这项技术在石油、矿产资源勘探、地震监测等领域得到广泛应用。
近年来，随着科技的不断进步，地球物理勘探技术也在不断发展，取得了一系列重要的成果，形成了一些新的趋势和发展方向。
一、地球物理勘探技术的发展现状1. 重力勘探技术重力勘探技术是指利用重力场的变化来研究地下物质分布和地形状况的一种方法。
它通过测量不同区域的重力场差异，探测出地下岩石的不同密度和形状。
目前，重力勘探技术已经广泛应用于石油勘探、地质灾害预警等领域，成为地球物理勘探技术的一项重要内容。
2. 电磁勘探技术电磁勘探技术是指利用电磁场的变化来探测地下物质特性的一种方法。
它通过测量地下介质中电磁场的变化，推断出地下物质的性质和位置。
目前，电磁勘探技术已经被广泛应用于矿产资源勘探、环境监测等领域，取得了显著的成果。
3. 地震勘探技术地震勘探技术是指利用地震波的传播来探测地球内部结构和地下物质的一种方法。
它通过分析地震波在地下的传播速度、衰减等特征，推断出地下介质的性质和构造情况。
目前，地震勘探技术已经被广泛应用于石油、天然气勘探等领域，是目前最常用的地球物理勘探技术之一。
二、地球物理勘探技术的发展趋势1. 多物理场数据联合多物理场数据联合是指将不同物理探测方法的数据进行结合和分析，从而获得更准确的地下物质分布信息的一种方法。
随着科技的不断进步和算法的不断改进，多物理场数据联合已经成为地球物理探测技术的一个重要趋势。
2. 三维成像技术三维成像技术是指将地下物质的信息以三维的方式进行表达和呈现的一种方法。
它通过将二维数据信息合成为三维结构，提高了勘探数据的可视化程度和空间表达能力，为地球物理勘探技术的不断发展提供了有力的支持。
3. 智能化和自动化智能化和自动化是指利用人工智能、机器学习等技术，实现地球物理勘探过程的智能化和自动化的一种方法。
地震勘探新技术发展及其在油气资源勘探开发中的意义
地震勘探新技术发展及其在油气资源勘探开发中的意义地震勘探是一种常用的地质勘探方法，通过测量地震波在地下的传播速度和特性，以揭示地下地层结构和油气资源的分布情况。
近年来，随着科技的不断进步，地震勘探新技术的发展为油气资源的勘探开发带来了革命性的变化。
一、地震勘探新技术发展概述1. 宏观技术发展：近年来，地震勘探技术在硬件装备、数据处理和解释方法等方面取得了显著的进步。
先进的地震仪器设备、高速计算机和人工智能技术的引入，使得勘探精度和效率大幅提升。
2. 三维地震勘探技术：传统的地震勘探主要依赖二维地震数据，不能直观地表现地下地层的三维形态。
而三维地震勘探技术能够获取更全面、准确的地下地层信息，为油气勘探开发提供了更准确的地质模型。
3. 长偏移距地震勘探技术：长偏移距地震勘探技术能够提高地震波在地下的穿透深度和分辨率，对于深层地质结构和隐蔽薄层油气的探测能力更强，有助于开发深层油气资源。
4. 增强震源技术：增强震源技术通过提高地震波能量释放和频率带宽，能够在地下产生更强的反射能量，提高地震勘探的信噪比和分辨率。
它在海上勘探中尤为重要，因为海洋环境下地震波会衰减得迅速，而增强震源技术能够弥补这一不足。
二、地震勘探新技术在油气资源勘探开发中的意义1. 提高勘探成功率：地震勘探新技术能够提供更准确、全面的地质信息，帮助勘探人员准确定位油气藏，提高勘探成功率。
通过对地震波的解释和处理，可以预测潜在的油气储量和产能，为油气资源的合理开发提供科学依据。
2. 降低勘探成本：地震勘探新技术能够更好地识别目标层位，避免不必要的钻探与开发，从而帮助节约勘探成本。
通过高精度的地震勘探数据，勘探人员可以更好地评估目标层位的地质特征，降低勘探风险。
3. 拓宽勘探范畴：传统的地震勘探方法对于复杂地质结构和深层油气的勘探存在一定的局限性。
而地震勘探新技术的发展可以更好地解决这些难题，拓宽油气勘探的范畴。
比如，在海底深水地区，增强震源技术能够提高地震勘探的效果，帮助勘探人员发现更多的深水油气资源。
地质资源勘探的新技术
地质资源勘探的新技术随着科技的进步和人类对能源的需求越来越大，寻找和开发地质资源的意义也越来越重要。
地质资源勘探是指通过各种手段和技术，深入了解地下地质构造和矿产资源分布情况，以期找出富含矿产资源的地质构造。
而新技术的发展，为地质资源勘探带来了更多的可能性和便利性。
本文将从多个方面探讨地质资源勘探的新技术，以期为大家提供更多关于这个话题的了解。
一、高密度地震勘探技术高密度地震勘探技术是一种目前非常热门的勘探方法，它主要依靠高精度的地震探测技术。
随着科技的不断发展，高密度地震勘探技术已经成为了地震勘探的主要手段之一。
它可以提高地震勘探的精度和有效性，大大缩短勘探时间，降低勘探成本。
高密度地震勘探技术的重点在于获取更加准确的地质信息，并通过模型分析的手段进行有效的数据分析，从而得到更加详尽的矿藏分布和配置情况。
这种技术的出现，必将改变勘探行业的发展走向。
二、地质雷达技术地质雷达技术是一种能够探测到地下结构的雷达技术。
它通过射频信号的反射，可以非常精确地确定地下地层、石油、天然气等矿产资源的分布情况。
这种技术在勘探行业内应用非常广泛，具有非常好的效果。
它可以针对土壤深度大于20米的地质构造进行高效的探测，精度高、可靠性好、速度快等优点，能够大大缩短勘探周期、提高勘探效率，对勘探行业发展有着重要的推动作用。
三、光学雷达技术光学雷达技术是一种比较常见的勘探技术，主要通过激光束的发射，对地下矿藏进行探测。
这种技术主要通过激光束的反射和衍射作用，来测量地下介质的密度和厚度。
通过建立模型，并对模型进行数值模拟，可以获得更加准确的地质构造分布以及地下矿藏排布。
这种技术的使用非常广泛，特别是在寻找油气、煤炭的勘探、地下水资源的调查等方面，都有着非常好的应用前景。
四、磁波探测技术磁波探测技术是一种基于磁场变化的探测技术，主要用于地下水和矿产资源的勘探。
它通过磁场的变化对矿藏资源和地下水源进行探测。
这种技术可以大幅减少勘探的时间和成本，并且探测效果也非常好。
第3讲地震勘探震源及其新技术
新型炸药震源dBX――2002年引入的一种新型的地震专用炸药。 dBX地震专用炸药也称为金属炸药，是一种添加了镁、硼、钙等 易氧化金属的混合爆炸物。其机理为:当爆炸反应开始时，起爆 冲击波传向炸药，压缩内部空间产生强大的内部压力。这种内部 压力提供了使燃料和氧化剂产生化学反应的启动热量，添加的金 属作为敏感剂，增加了化学反应的速度。一旦化学反应发生，形 成的金属氧化物可增加爆炸混合物的温度，加快反应速度，从而 增加爆炸能量。常规炸药与地震专用炸药(dBX)的对比试验结果 表明，在相同的表层地质条件下，采用dBX型炸药激发获得的地 震数据的质量明显优于用常规炸药获得的地震数据。
扫频信号的自相关
3.2.3 可控震源的工作参数
扫描长度
数据采集的持续时间
扫频宽度
震源个数
振动次数
3.2.4可控震源的工作特点
可控震源工作时，3~4台可控震源，以一定的组合形 式，在一个振点(即炮点)上同时振动几次甚至几十次。 每次振动的持续时间为8~16s，在同一地点振动规定的 次数就算完成一“炮“。
3.2.5炸药震源与可控震源的对比
炸药震源
可控震源
激发波形不可控制
激发波形可控制
震源能量的利用率低
震源能量的利用率低
容易对周围环境造成损害 对周围环境不造成损害
易受干扰
可通过相关压制随机干扰
3.3 震源同步系统
为了保证地震仪能准确地从震源激发瞬间 开始采集地震数据，震源和仪器车之间部配 备了震源同步系统来保持联系和同步。震源 同步系统就是一种在地震仪控制下自动启动 爆炸，并能传送爆炸信号和井口信号的震源 同步装置。它由两部份组成，安装在仪器车 上的部分为“控制器”，放在炮点的部分为 “爆炸机”。爆炸机与控制器之间通常用无 线电台联系(必要时也可以用有线通讯联系)。
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油地震勘探、油气开发、地球物理学、射电天文学、超声学、微波、雷 达、结晶学、电子显微技术等等。
在石油开发中，作适当改进后的医学CT扫描仪是做岩心测定、岩 石机理和油藏工程研究的新的高精度工具。利用CT扫描仪在提高采收率 （EOR）方面开展的研究，主要是岩石学和储层分析。
英国EMI（电器公式司中心研究试验室的G.Hounsfield自1967年进行了X 射线断层图象重建过程中的一系列试验，1970年研制出世界上第一台X 射线颅脑CT扫描机。
1979年G.N.Hounsfield和A.M.Cormack共同获得1979年度生理、医 学诺贝尔奖金。
X射线CT在世界范围内得到普遍应用，并且不断改进，现在已从 第一代CT机发展到第五代CT机。 现在层析技术有X射线层析，核磁共振(NMR)层析，正电子发射断层成象， 微波层析、超声波层析、地震层析等等，而且还在继续发展中。
首先，影象重叠。X射线装置是把三维物体显示在二维的胶片或 荧光屏上，使得深度方向的信息重叠。
其次，分辨率低，图象模糊等等。
在这个世纪之初，许多放射学家和医生开始了层析技术研究，取
得突破性进展是在60年代至70年代。 物理学家A.M.Cormack研究了根据物体外测量的射线数据确定物体的 吸收系数和正担电子散射物质在传播中的分布问题以及由已知平面区 域上的函数沿所有与该区相交直线上的积分确定此函数。他于1963年 和1964年发表了“用线性积分表时函数及其在放射学中的一些应用”。 奠定了诊断医学图象重建的理论基础。
或
∫Lµ(x,y)ds=-㏑(I/I0) （5—3）
其中线积分沿射束路径L计算。对于一条射线，有以下关系（参见图5—1）
∫ Q(p,θ)= Lµ(x,y)ds
（5—4）
在式（5—4）中，若固定方向，即θ一定，改变p大小，平移X射线发射源
A和检测器B，得到一组积分值。然后改变方向，旋转一个θ角，在改变p
井间地震受到X射线扫描装置的启发， 在一口井中激发地震波，在另一口井中接 收到地震波（示意见图5-4）地震波在不同 岩石中传播的速度不同，在接收井中的到 达时间不同。利用到达时间，用医学层析 法做反投影成象，可以相当精确地显示出 地下岩性变化，在油气开发区还可以判断 油气运移情况。
地震勘探方法与技术新进展
第五章 井间层析成像
第一节 井间层析成象概述
层析技术，通称CT(Computerized tomography的缩写)技术。它与 空间技术、遗传工程、新粒子发现等同列为70年代国际重大科技进展。
层析技术经过了漫长的研究过程。W.Rontgen与1985年发现X射线。 不久建立诊断医学中的X射线摄影术，开创了技术与医学相结合的新 纪元，为人类健康做出了巨大贡献。但是X射线摄影术有一些缺点：
第二节 层析原理
概括地说，层析技术是在物体外部发射物理信号，穿过物体（经过物体内
部的反射）测量物体内部信息的信号，利用计算机按图象重建方法，重现
物体内部二维或三维清晰图象。该技术最大的特点是在不损坏物体的条件 下，探知物体内部结构的几何形态与物理参数（如密度等）的分布。
井间地震层析原理来自诊断医学中的X射线层析。这里简要介绍X射线层 析原理，可以帮助人们理解井间层析原理以及有关的问题。
核磁共振成象也被用于石油开发，中国石油天然气中总公司渗流力
学研究所安装了一台4.7T得47/40型超导核磁共振成象系统。研究均匀地 层与非均匀地层模型的油水渗透现象。研究在水驱替、聚合物驱替、复 合化学剂驱替过程中油的动态变化。
地球物理层析主要包括井间地震层析和地震层析。 井间地震是一种提高采收率的新技术。当今世界各国原油仅能从 地下采出20％～30％，大部分储量埋藏在地下。在稠油开发中，使用 了注蒸汽、注热水和火烧油层的热采访法。如何确定油层中的高温区 和它的前缘位置，这是一个非常重要的问题。斯坦福大学AmosNur等 人的室内实验表明，在常压下岩样温度升高100度，地震波纵波速度 降低20％左右，用现代数字化技术，测定地震波速度的精度可以达到 几个百分点，完全可以通过速度的下降判断蒸汽驱的运移空间位置。 1983年G.McMachan提出井间地震波层析，很快得到推广。
I= I0 e-µx
Hale Waihona Puke （5—1）若物体由多层介质组成，设每层是均匀的，各层衰减系数分别为µ1,µ2…，
µN，相应的厚度分别为x1,x2,…xN, X射线穿过N层后，有类似式（5—1）的
关系
I= I0 e-∑jµjxj
（5—2）
对于非均匀介质的物体在某一平面上，我们引入坐标系（X,Y）,沿任意
一射束路径L的衰减系数I记= 为I0 µe=-µ∫(xLµ,(yx,)y，)ds则
据权威专家推算，井间地震如果得到推广应用，将会提高1％～ 3％的采收率，对全球范围是一个极为壮观的数字。正是这个诱人的 前景鼓励着人们进行试验，改善井下装备，降低施工成本。
层析技术出用在井间地震之外，还用在三维叠前深度偏移中的速
度建模、地层内横向速度变化等方面。石油大学（北京）在地球物理 层析和用CT扫描仪在油藏工程研究方面获得了开创性的成果。
值，又得到一组积分值。这样没旋转一次增加10，从00～1800（参看图5-
2）。
方程（5—4）是一个线积分它可视为投影，也可看成是拉东变换。把所有
的投影值，借助计算机按照拉东反变换，求得方程（5—4）等式右边积分
号下的函数µ(x,y)，就可的到物（人）体密度分布的清晰图象，医学上称
X射线CT图象。
我们强调指出，在X射线层 析中，发射源（或射线源）与 检测器做同步线性平移，要旋 转1800，一般每一度做许多次 发射和检测。图5—3是X射线 装置示意图。根据拉东变换原 理，把探测器采集到的数据， 进行反投影成像，在计算机上 重建图象主要有四种方法，： 拉东反投影算法、滤波反投影 算法、代数重建算法、矩阵反 演算法。
假设我们已经有了X射线的发射和接收装置。X射线经过物体后，它的强
度减弱，这是由两种过程产生的，一种是射线被物体吸收，另一种是被散
射，散射改变X射线的方向，于是原方向上强度降低，在X射线层析中，一
般忽略散射因素。假设被测物体是均匀的介质，X射线管发出单色X射线穿
过物体，已知初始强度为I0，经过x距离后探测管得到强度为I，µ是衰减系 数，有以下关系