地震勘探原理复习总结石油大学

第一章绪论

1. 地球物理勘探的概念及分类

概念：利用物理学原理和相关技术获取某些地质参数、特征及变化规律，从而对地质问题经行切实合理的分析和解释的油气勘探手段。

分类：地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探

2. 地震勘探的概念

利用人工激发的地震波来定位矿藏，确定考古位置，获取工程地质信息的勘探方法，它是地球物理勘探中最重要、解决油气勘探问题最有效的一种方法。

3. 地震勘探的基本原理

人工激发的弹性波在岩石中传播时，遇到岩层的分界面便产生反射波或折射波，在它们返回地面时用高灵敏度的仪器记录，根据波的传播路程和旅行时间，确定发生弹性波反射或折射的岩层界面的埋藏深度和形状，从而认识地下地质构造，寻找油气圈闭。

4. 地震勘探的三个环节

野外资料采集、室内资料处理、地震资料解释

第二章地震波运动学理论

1.基本概念

●各种介质的概念

（1）均匀介质与非均匀介质

均匀介质：介质内每一点的物理特性参数均相同

非均匀介质：介质内的物理特性参数随空间位置的变化而变化

（2）弹性介质与非弹性介质

弹性介质：介质卸载后能够完全恢复到加载前状态

非弹性介质：卸载后不能够完全恢复到加载前状态

（3）各向同性介质与各向异性介质

各向同性介质：介质参数与方向无关

各向异性介质：介质参数随方向变化而变化

（4）单相与双相、多相

单相：固体、流体（油、气、水）

双相：固体骨架以及孔隙内的流体

实际地下介质的特征：非均匀、非弹性、各向异性、多相

●波动、弹性波、地震波、波前、波后、波面、振动曲线（地震记录）、波形曲线（波剖面、波场快照）

波动：振动在介质中传播形成波动；

弹性波：振动在弹性介质中传播形成弹性波；

地震波：地层中传播的弹性波；

波前：在某一时刻，介质中刚刚开始振动的点连接起来形成的面；

波后：在某一时刻，介质中刚刚停止振动的点连接起来形成的面；

波面：介质中同一时刻开始振动的点连接起来形成的曲面；

振动曲线：即地震记录，在某一点处质点位移和时间的关系(同一点不同时刻的位移形成的曲线)；

波形曲线：又叫波剖面、波长快照，某一时刻各点的位移（同一时刻各点的位移形成的曲线）；

●波长、视波长、速度、视速度、周期、频率

波长：波在一个振动周期内传播的距离；

视波长：不是沿波的传播方向确定的波长；

速度：在沿波的传播方向上，波在单位时间前进的距离；

视速度：不是沿波的传播方向确定的速度；

周期：波传播一个波长的距离所需要的时间；

频率：周期的倒数；

●体波、面波、纵波、横波

体波：振动能够在整个介质区域内传播形成的波。包括：纵波、横波。

面波：沿介质分界面传播，且只是在界面附近才有适当强度的波，这种波随着远离介质分界面能量迅速衰减。包括：瑞雷波、勒夫波和斯通利波。

纵波：质点振动方向与其传播方向平行，又称胀缩波；

横波：质点振动方向与其传播方向垂直，又称剪切波；

●反射波、透射波、直达波、滑行波、折射波

折射波：地震以临界角入射到两个不同介质的分界面，产生沿界面滑行的地震波，滑行波在传播过程中不断出射，形成折射波。

●波阻抗、时距曲线、动校正、正常时差、回折波、VSP、上行波、下行波

波阻抗：介质密度ρ与波速v的乘积。

时距曲线：

时：地震波从炮点传播到检波点的时间，用t表示；

距：炮检距（炮点到检波点的距离），用x表示；

时距曲线：t-x曲线。

t；

动校正：把反射波时间t校正到炮检中心点自激自收时间

正常时差：界面水平时，对界面上某点以炮检距x进行观测得到的反射波旅行时与以零炮检距进行观测得到的反射波旅行时之差；

回折波：随深度增加而增加，当增加到90度时，射线会向上传播到地面，此时这种波称为回折波。

VSP：把检波器放入井中，在地面激发，即地面距井口一定距离激发，称作地震测井。这种观测方法得出剖面是垂直地震剖面(简称VSP )，得出的是地震波垂直时距曲线。

下行波：下行传播到检波器的波，例如直达波；

上行波：上行传播到检波器的波，例如反射波；

2.基本原理、定理

●惠更斯原理、费马原理、Snell定理

惠更斯原理：介质中波所传播到的各点，都可以看成新的波源，叫做子波源，每个子波源都向各方向发射球面波。

费马原理：波在各种介质中传播，满足所用时间最短的条件。Snell定理：

3.时距曲线

●直达波时距曲线

●一个水平界面、一个倾斜界面反射波时距曲线

水平界面反射波时距曲线：

倾斜界面反射波时距曲线：

下倾激发，上倾接受上倾激发，下倾接受

●一个水平界面折射波时距曲线

●水平层状介质透过波、反射波垂直时距曲线

4.单炮记录中各种波的识别

第三章地震资料采集方法与技术

一、野外工作概况

1.野外地震勘探工作

包括试验工作和生产工作两部分

2.试验工作的内容

（1）干扰波调查

工区干扰波的类型和特征；

（2）地质条件的了解

低速带特点、潜水面位置、地震反射界面存在与否、反射波的质量、速度特点等等；

（3）选择激发地震波的最佳条件

激发岩性、激发药量、激发方式；

（4）选择接收和记录地震波的最佳条件

观测系统、组合形式、仪器因素；

3.生产工作的内容

1.地震测量；

2.地震波的激发；

3.地震波的接收

4.干扰波的调查方法

小排列、直角排列、三分量检波器观测、环境噪声调查

5.干扰波的类型及特点

（1）规则干扰：有一定的主频和视速度的干扰波

a．面波：地震勘探中的面波通常指伪瑞雷波。特点：衰减特性、质点振动特性、频率低、速度低、频散现象：

b．声波：在空气中传播的弹性波。特点：速度为340m/s；频率较高、延续时间较短，呈窄带出现；

c．浅层折射波特点：同相轴为直线、能量较强、频率接近有效波

d．侧面干扰波：在地表起伏大的地区，地震波传播到地表面形成反射传播到检波器形成侧面干扰波。

e．工业电干扰波：50hz正弦干扰波。

f．虚反射：震源产生的地震波首先向上传播，遇到地面或者潜水面产生反射，然后向下传播到地下界面产生反射。

g．多次反射波：发生的反射次数大于1次的地震波。

（2）无规则干扰（随机干扰）：没有一定主频、传播方向的干扰波

a．微震：与震源激发无关，风吹草动、水流、人畜走动等；

b．低频和高频背景干扰：疏松介质中激发产生的低频干扰；浅层不均匀体产生的散射。

6.规则干扰与随机干扰的比较

7.海洋地震勘探特点

空气枪激发（气枪阵列）、压力检波器（水听器）接收、需要导航定位、多次波（交

混回响、鸣震）严重、施工高效方便。

二、野外观测系统

1.测线布置的两点基本要求

1.测线尽量布置成直线；

2.测线一般应垂直于构造走向

2.不同勘探阶段的测线布置

1.区域概查（又称大剖面）

（1）目的：了解区域性地质构造，确定含油远景区；

（2）线距：几十公里或几百公里。

2.面积普查

（1）目的：在含油远景区，寻找可能的油气储层带，研究地层分布规律，查明大的构造；（2）主测线布置：垂直于构造走向，线距小于预测构造长轴的一半；联络测线布置：一般垂直于主测线。

3.面积详查

（1）目的：查明构造，确定有利含油气区、井位

（2）测线布置：线距2-3公里，或者直接进行三维地震；

4.构造细测

（1）目的：配合钻井和油田开发

（2）以三维地震为主，二维地震测线应加密，线距缩短到几百米。

3.观测系统、覆盖、多次覆盖、变观、共炮点、共中心点、共接收点、共炮检距

观测系统：指地震波的激发点与接收点的相互位置关系。

覆盖：指对界面的观测，一次覆盖是指对界面进行了一次观测。

多次覆盖：是指对界面进行了多次观测；

变观：指观测系统发生变化；

4.观测系统的图示方法

三、地震波的激发与接收

1.常用震源、常用检波器

常用震源：炸药震源、非炸药震源（陆上非炸药震源、海上非炸药震源、可控震源）；

常用检波器：动圈式地震检波器、压电式检波器、数字检波器；

2.地震波激发要求

激发产生强的地震波能量; 激发产生的有效波和干扰波在能量、频谱特性上有明显差异;激发产生的地震波有较高的分辨率;同一工区震源类型、激发参数等应基本一致。

3.地震波接收要求、检波器埋置要求、道间距选择原则

地震波接收要求：检波器具有强大的信号放大功能、记录仪器具有频率选择作用、足够大的动态范围、地震记录信息具有良好的分辨能力；

检波器埋置要求：与地面充分耦合、挖坑埋置；

道间距选择原则：满足空间采样定理△x<λ/2；

4.可控震源记录的特点：

地震波到达时间为峰值时间、主频较低、环保。

四、低速带的测定与静校正

1.低速带的概念、低速带对地震波传播的影响

低速带：在地表附近的一定深度范围内，地震波的传播速度往往要比它下面的地层地震波速低得多，这个深度范围内的地层称为低速带。

低速带对地震波传播的影响：对地震波能量强烈吸收，产生散射、衰减；反射波旅行时明显增加，导致反射波时距曲线畸变。

2.静校正的概念

消除因激发条件和接收条件变化（主要是由于地形起伏和近地表速度结构的变化造成的）对反射波所引起的时差，这个过程称为静校正。

五、地震组合法

1.有效波和干扰波的四个主要差别

1.传播方向（视速度）差异：反射波近于垂直出射地面，面波沿地面传播

2.频谱（主频和频宽）差异：反射波、面波、工业电干扰、随机干扰

3.动校正剩余时差差异：一次反射波和多次反射波

4.出现规律差异：随机干扰和反射波

2.野外组合的目的、组合形式

震源组合：若干个震源同时激发（或时延激发），目的：提高反射波能量；

检波器组合：每道多个检波器接收，将其叠加结果作为该道记录，目的：提高信噪比。

3.检波器组合压制规则干扰波的基本原理

检波器线性组合具有方向特性，干扰波落入压制带，有效波落入通放带，就可以提高信噪比。检波器线性组合具有低通滤波效应，可以压制高频，虽然提高了信噪比，但因为低通效应降低了分辨率。

4.描述随机干扰的三个统计参数、检波器组合对随机干扰的统计效应

三个统计参数：平均值、方差、相关函数；

检波器组合对随机干扰的统计效应：当组内各检波器之间的距离大于随机干扰的相关半径

时，m

5.检波器组合的频率特性、平均效应

平均效应：对地面的平均效应、对地下界面的平均效应

6.确定检波器组合参数的方法

干扰波调查、理论分析计算

7.检波器不等灵敏度组合、检波器面积组合、震源组合的方法、目的

检波器不等灵敏度组合：同一点放两个或更多个检波器，有利于压制干扰波。

面积组合：检波器分布在一个面积上，可以压制来自不同方向的干扰。

震源组合:为了提高有效波能量。

六、多次覆盖技术

1.基本概念：全程多次波、层间多次波、虚反射、动校正、动校正量、动校正剩余时差

4.动校正：将反射波时间校正到炮检中心点t0 时间；

5.动校正量：反射波时间与炮检中心点t0 时间之差；

动校正剩余时差：动校正后反射时间与中心点处t0时间之差。

2.共中心点（共反射点）反射波时距曲线推导（一个水平界面、一个倾斜界面）

3.多次叠加压制多次波、随机干扰的基本原理，多次叠加的目的

4.多次叠加的振幅特性、频率特性、统计效应

统计效应：如果各道记录的随机干扰是互不相关的，则经过n次叠加后，

n。

5.动校正速度大小对动校正效果的影响、倾斜界面共中心道集反射点的分散

动校正速度对动校正效果的影响：

动校正速度偏低时，校正量偏大，校正过量；动校正速度偏高时，校正量偏小，校正不足；动校正速度正确时，经n次叠加后，得到最好的加强效果。

倾斜界面共中心道集反射点的分散：

特点：倾角越大、炮检距越大，r越大，反射点分散越严重；

倾斜界面埋藏深度越浅，r越大，反射点分散越严重。

6.选择观测系统参数的原则和步骤

原则：根据地下地质情况、地质任务和干扰波的特点来选择观测系统的形式；必须确保有效波处于通放带；经济原则。

步骤：理论计算与野外试验相结合。

7.主要采集参数的选择原则

道间距：不产生空间假频。仪器道数：越多，效率越高。炮点移动量：根据覆盖次数和道数来确定。检波器组合的组内距：大于随机干扰的相关半径。记录采样间隔：不产生时间假频。记录长度：根据目的层的深度来确定。井深（炮点深度）：低速带以下、潜水面以下。

炸药：提高激发能量、频率（药量小、组合）。激发岩性：潮湿的可塑性岩石。

第四章地震波速度

1. 地震波岩层速度与各种因素的关系

1、岩石弹性参数：

2、岩性：不同岩性具有不同速度，速度比值（泊松比）

3、密度：密度增加，速度增加

4、地质年代、构造历史：年代老的岩石比年代轻的岩石具有较高的速度；在隆起的构造顶部，速度较低。

5、埋深：地震波速度随深度增大而增大，泊松比（或vp/vs）随埋藏深度增大而减小。

6、孔隙度、含流体特征：

7、温度、压力：随着温度的升高，速度降低：随着压力的升高，速度增加

8、频率：一般认为纵波速度和横波速度与频率无关

2. 层速度、平均速度、均方根速度、等效速度、叠加速度的概念及公式

层速度：把某一速度层的波速叫作这一层的层速度

平均速度：（两种定义,结果相同）

均方根速度：

=

R

等效速度：

—倾斜界面共中心点时距曲线叠加速度: 当在地下介质速度横向变化不大，炮检距较小（小排列），观测面水平时，

共中心点反射波时距曲线可以近似表示为双曲线:

3. 各种速度的相互关系、Dix公式推导

平均速度、均方根速度、射线速度关系：

叠加速度与各种速度的关系

（1）水平单层va=v1

（2）倾斜单层va=v1/cos

（3）水平多层va=vR

（4）倾斜平行多层va=vR/cos

（5）倾斜非平行多层射线追踪问题

叠加速度与均方根速度关系：

界面倾斜，覆盖层为均匀介质

Dix公式推导：

4. 三种计算层速度的方法（地面地震、地震测井、声波测井）地面地震：常规的求取层速度的方法；

地震测井与声波测井：

第五章地震资料解释基础

1.基本概念：子波、褶积模型、绕射波、物理地震学、菲涅尔带、偏移、分辨力、最小相位子波、混合相位子波、最大相位子波、零相位子波、回转波

地震子波：炸药爆炸时，产生尖脉冲传播到一定距离，波形逐渐稳定此时地震波为地震子波。褶积模型：地震记录等于子波与反射系数的褶积。

绕射波：在地震波的传播过程中，遇到一些地层岩性的突变点（如断层的断棱、地层尖灭点、不整合面突起点等）这些突变点会成为新的震源，再次发出球面波，向四周传播形成的波动称为绕射波。

物理地震学观点：地震波是波动在地层中的传播,不能简单看成沿射线传播，地面上一点收到地下多点的广义绕射波；

几何地震学观点：地震波沿射线传播，地面上一点只收到地下某一点的反射。

菲涅尔带：

偏移：把反射和绕射准确到真实位置。

最小相位子波：能量集中于子波前部。

混合相位子波：能量集中于子波中部。

最大相位子波：能量集中于子波尾部。

零相位子波：相位等于零的子波；关于t＝0对称，物理不可实现；典型的零相位子波——雷克子波。

回转波：

2.单炮记录上各种波的识别

识别依据：同相轴、时距特征、频率、视速度

3.水平叠加时间剖面的特点

1.纵坐标是t0时间，同相轴所反映的界面形态、界面间距，都有假象；

2.地层倾斜时反射点不来自正下方；

3.反射波包含构造、岩性信息，且与界面两侧地层都有关；

4.复杂构造区出现异常波（如绕射波、回转波）。

4.弯曲界面反射波的特点

5.单炮记录、叠加剖面上绕射波的特点单炮记录

叠加剖面

绕射波的识别：1.利用绕射波识别断层，确定断点;2.古潜山顶面绕射波发育;3.在侵入体或礁体边沿，绕射波丰富。

6.地震勘探分辨力的概念（垂向分辨力、横向分辨力）、分辨力的极限、影响分辨力的因素和提高分辨力的方法、子波对分辨力的影响

纵向分辨能力（垂向分辨能力）：利用地震记录，沿垂直方向能分辨的最薄地层厚度。

横向分辨能力（水平方向分辨能力）：利用地震记录，沿水平方向能分辨地质体的大小。

纵向分辨率和横向分辨率的极限都为：λ/4。

影响因素：子波的波长（频率）、延续时间的周期数。

提高纵向分辨力的方法：（1）提高频率（2）压缩子波长度：反褶积（3）减小波长：横波勘探。

提高横向分辨力的方法：（1）减小波长，提高频率（2）偏移：绕射波收敛,菲涅尔带收缩。子波对分辨力的影响：（1）在相同频带宽度下，零相位子波的旁瓣比最小相位的小，分辨率高；（2）最小相位子波反射时间在子波起跳处，而零相位子波在峰值处，零相位子波更利于解释（3）零相位子波更优越，实际子波接近最小相位，处理中将子波零相位化。

7.叠加剖面存在的问题、偏移的目的、地震偏移的基本原理

存在的问题：（1）界面倾斜时，反射点不是来自于该点的正下方；（2）在地层岩性的突变点（断点、尖灭点），存在绕射波；（3）菲涅耳带的大小影响横向分辨率；另外，界面倾斜时，CMP叠加不是真正的共反射点叠加，降低了横向分辨率。

偏移的目的：倾斜界面归位、绕射波收敛、提高横向分辨率

偏移的基本原理：圆弧切线法、线段移动法

8.一个简单的地震资料处理流程

第六章三维地震勘探技术概述

1.地震勘探的分类

1.按激发点和接收点的位置

2. 根据维数分类

二维地震勘探、三维地震勘探、四维地震勘探——时移地震

3. 根据震源分类

纵波勘探——震源为纵波；横波勘探——震源为横波

2.三维地震勘探的优点

1.成像准确：绕射波完全收敛、倾斜界面准确归位、振幅准确

2.分辨率高：相对于二维地震，测线间距小；通过三维偏移，菲涅尔带完全收缩，横向分辨率高。

3.三维观测系统设计的要求

1.面元大小：满足勘探分辨率要求

2.覆盖次数：要求不同面元的覆盖次数相同

3.炮检距：要求不同面元内炮检距分布相同

4.方位角：要求不同面元内方位角分布相同

4.三维地震野外采集过程

类似于二维地震野外数据采集过程，不同之处在于激发点和接收点不在同一个铅垂面内。

第七章地震资料解释概述

1.地震资料解释的概念

由地震观测资料出发，并利用相关物探、测井、钻井和地质等资料应用地质学和地球物理学的知识解释地下地质构造，分析沉积特征，描述储层特性，进行油气预测。

2.地震资料在油气勘探开发中应用

（一）振幅解释

（二）波阻抗反演

（三）相干体技术