第十四讲地震波层析成像

石油勘探地震勘查方法及成像解释原理

地震勘探是一种广泛应用于石油勘探领域的技术手段。通过使用地震波的特性，地震勘探可以提供地下结构和岩层的详细信息，以帮助勘探者准确地确定石油资源的位置和储量。本文将介绍地震勘探的方法和成像解释原理，以帮助读者更好地理解这一重要的石油勘探技术。

地震勘探是一种间接的勘探手段，它利用地震波在不同材料中传播的速度和反射的特性来获得地下结构的信息。地震波分为压力波（P波）和剪力波（S波），其中P波传播速度较快，S波传播速度较慢。地震勘探的基本原理是将能量源（震源）引入地下，通过检测记录地震波在地下的传播和反射，进而解释地下地质构造。

地震勘探的方法主要包括震源、检波器和数据处理。震源通常采用地震震源车辆或人工炸药，通过产生能量源来激发地震波。检波器则是用于记录地震波的传播和反射的仪器，又称为地震检波器或地震接收器。检波器可以分布在地面上，也可以埋设在地下。数据处理是将收集到的地震数据进行处理和解释，以获得地下地质信息。

在数据处理中，常用的一种方法是地震成像技术。地震成像技术可以将地震数据转换为地下的地质构造图像。其中最常用的技术是层析成像方法。层析成像基于地震数据中的波束形成，通过对波束进行分析和处理，可以获得地下的高分辨率图像。层析成像方法可以揭示地下岩层和构造的细节，帮助勘探者判断油藏位置和油气运移路径。

在实际的地震勘探中，通常会采用二维（2D）或三维（3D）地震勘探方法。二维地震勘探是指在地表上以一条测线为基础进行勘探，通过逐步移动震源和检波器收集数据，最终获得地下的剖面图像。三维地震勘探则是在一个三维空间中进行数据采集，通过同时移动震源和检波器收集数据，以获得更为准确的地下构造信息。三维地震勘探方法通常更为精确和有效，但也需要更多的时间和成本。

除了传统的地震勘探方法，近年来还出现了一些创新的地震勘探技术。其中之一是地震地电联合勘探技术。地震地电联合勘探将地震和电法勘探相结合，通过联合解释和分析地震和电法数据，可以获得更为全面和准确的地下构造和岩性信息。另一个创新技术是多频率地震勘探技术，多频率地震勘探可以通过使用多个震源和多个频率的地震波来提高勘探的分辨率和成像性能。

地震波反演成像方法的理论分析与对比

任浩然;王华忠;黄光辉

【摘要】Based on the mathematical and physical theory of wave equation,

the full waveform inversion, travel-time tomography, least squares

migration and migration velocity analysis can be included into a same

inversion frame. Based on Bayes theory, this paper analyzed and compared

these methods. It is proved that the full waveform inversion can use most

seismic information, but the overlying of different information increases

the difficulty of its usage. Under the guidance of signature waveform

inversion, the characterized information were extracted to carry out

seismic inversion, and several schemes were analyzed and compared

theoretically.%全波形反演、旅行时层析、最小二乘偏移和偏移速度分析具有相同的反演框架,以Bayes估计理论为基础对这些方法进行了分析和对比,证明了全波形反演能够利用最多的地震信息,但多重因素的叠加加大了其实用性的难度。针对这一问题,以特征波形反演为指导,对提取的地震波场的特征化信息进行了地震反演,并对其反演方案进行了理论分析和对比。

岩溶探测中井间地震波层析成像的应用

第３２卷第１期　２００８年２月　物探与化探　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ　Ｖｏ１．３２．Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．，２００８　岩溶探测中井间地震波层析成像的应用　汪兴旺　，杨勤海。，孙党生。，薛典军　（１．成都理工大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室，四川成都　６１００５９；２．核工业井巷建　设公司，浙江湖州　３１３０００；３．中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定　０７１０５１；４．中国国土资源航空物探遥感中心，北京　１０００８３）　摘要：结合在岩溶地区开展的工程勘察实例，运用井间地震波层析成像技术研究钻孔之间的地质剖面。在确定岩　溶、裂隙、破碎带的空间位置方面所能解决的程度、适用条件、准确性等方面，表明该技术是一种数字化、高精度的　技术方法。　关键词：井间地震；层析成像；岩溶探测　中图分类号：ｔ）６３１．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—８９１８（２００８）０１—０１０５—０４　随着城市建设的发展，多层及高层建筑、地下通　道等工程的大量兴建，在岩溶地区，工程勘察时经常　遇到诸如岩溶、塌陷、裂隙破碎带等不良地质体现象　的探测问题。为了综合评价区内岩溶塌陷地质灾害　影响范围和危害程度，在探测目的明确，研究横向２　维地质体情况的目标下，井问地震波层析成像技术　是解决上述问题的一种行之有效的方法；在划分、确　定岩溶区域或岩体破碎带等方面，表明了该技术是　一种高分辨率的有效探测技术手段。　１井间地震波层析成像原理　井间地震波层析成像技术又被称为井间地震波　ＣＴ，是利用地震波探测钻孔问地质体介质分布的一　种地球物理勘探方法。实践表明，它可以分辨地下　１～１０　ｍ的介质分布。井间地震波层析成像的基本　原理与医学Ｘ一射线透视诊断技术类似，是一种边界　投影反演方法，即在一钻孔内通过人工激发震源，透　射地层或目的体后，在另一钻孔内同步用检波器接　收地震波信号¨“　。　井间地震波层析成像探测井间地质剖面的方法　主要是根据被探测的“不良”地质体（岩溶、裂隙、破　碎带等地质灾害）与围岩体的波速存在明显差异。　即存在探测的地球物理前提。利用人工激发的地震　波射线穿透地质体内部，其走时和振幅的观测值与　地质体内部的物理参数（速度、振幅衰减特性）存在　线积分关系，高精度地震仪接收并记录、测定地震波　走时或振幅变化，再通过进一步的信号处理、反演计　收稿日期：２００６—７—１１　算和解释即可了解钻孔之间的地质情况，得出地质　体内部介质二维速度结构和衰减特性，并以速度图　像表示其结果　Ｊ。　ＣＴ技术是利用波在不同介质中传播速度的不　同差异，目的是确定一个沿路径的积分图像函数　ｄ＝　，ｙ）ｄｌ，　即为Ｒａｄｏｎ变换。每个成像单元的地质介质是均匀　的，波速是单一的。一般而言，致密完整的岩体波速　较高，疏松碎裂岩体波速较低。数据处理满足方程　ｔ　＝ｌ　Ｊｄｌ／Ｃ（　，Ｙ）ｌ＋６　。　根据地震波信号初至时间数据的变化，利用计算机　通过这种重建的测试区域地震波速场的分布特征，　来推断地质构造的位置、形态和分布状况。由此获　得地震波初至波时数据并进行速度ｃ（　，Ｙ）分布反　演。井间地震波层析成像成果是以速度标识图像形　式记录。图形常以不同速度色标形象地表明钻孔间　地质体介质内部结构和特性。同时再结合地质体介　质的岩土物理特性，即可形象地反映出地质剖面。　根据地质剖面图像，可以判断出岩溶、裂隙破碎带与　周围基岩的赋存关系。　２工程实例　某场区主要分布有第四系冲洪积地层和古生界　寒武系的泥灰岩、灰岩。在自然和人为因素影响下，　曾多次发生岩溶塌陷，地面变形、塌陷等地质灾害。

地质层析成像技术的原理与应用

地质层析成像技术是一种通过分析地下地质情况的技术手段，它可以帮助我们了解地球的内部结构，探索地下水资源，以及寻找矿藏等。本文将介绍地质层析成像技术的基本原理，并探讨其在实际应用中的价值。

地质层析成像技术是一种基于物理探测原理的方法，主要通过测量地下地质体的物理属性差异，以构建地下地质横切面。它利用地下介质对电磁波、地震波、重力、磁力等的反射、折射、散射等现象，来获取地下结构的信息。具体来说，地质层析成像技术主要包括以下几个步骤：

首先是数据采集，通过地质勘查仪器对地下进行测量和记录，获得大量的数据。

其次是数据处理，利用计算机算法对采集到的数据进行处理和分析，以提取出有用的信息。这一步骤需要编写复杂的算法和模型，以实现对地下地质结构的准确描绘。

最后是数据解释，将处理得到的数据进行可视化，以便地质学家和地质工程师进行进一步的解读和分析。

地质层析成像技术在实际应用中具有广泛的价值。首先，它可以帮助我们了解地球的内部结构。地球是一个复杂的系统，通过地质层析成像技术，我们可以观察到地壳、地幔、地核等不同层次的结构，从而更好地理解地球的演化历程和板块运动的规律。

其次，地质层析成像技术可以用于寻找地下水资源。地下水是人类生活和工业生产的重要水源之一，通过地质层析成像技术，我们可以确定地下水的储量和分布，有助于科学合理地进行地下水资源的开发与利用。此外，地质层析成像技术还可以应用于矿产资源勘探。矿藏的寻找是一项重要的任务，利用地质层析成像技术，可以探测到地下金属矿床、石油气藏等矿藏的位置和规模，为矿产资源勘探提供重要的依据和指导。

除了上述应用领域外，地质层析成像技术也可以在地质灾害预测和防治中发挥重要作用。例如，地震灾害是一种常见的地质灾害，地质层析成像技术可以帮助我们预测地震的发生和活动区域，提前采取措施保护人民生命财产安全。

总之，地质层析成像技术是一项重要的地质勘查方法，它通过测量地下地质体的物理属性差异，以构建地下地质横切面，为我们了解地球的内部结构、探索地下水资源以及寻找矿藏等提供了重要的手段。随着技术的不断进步，相信地质层析成像技术将为地质学、地质工程学等学科的发展做出更大的贡献。

地震勘探理论基本知识课件

一、地震勘探理论概述........................................3

1.1 地震勘探的定义与意义.................................4

1.2 地震勘探的历史与发展.................................5

1.3 地震勘探在油气勘探中的应用...........................7

二、地震波理论..............................................8

2.1 地震波的传播原理....................................10

2.2 地震波的类型与特性..................................11

2.3 地震波的传播介质与速度..............................12

三、地震勘探方法...........................................13

3.1 地震测线与地震观测..................................15

3.2 地震数据采集技术....................................16

3.3 地震数据处理方法....................................17

3.3.1 预处理..........................................18 3.3.2 初次处理........................................19

3.3.3 解释处理........................................20

地震波ct法

地震波CT法

1. 介绍

地震波CT法（Computerized Tomography）是一种用于地下结构成像的地震勘探技术。它通过测量地震波在地下传播的速度和强度，来推断地下构造的分布和性质。地震波CT法在地质勘探、地下水资源调查、矿产资源勘查等领域有着广泛的应用。

2. 原理

地震波CT法的原理基于地震波在不同介质中传播速度的差异。当地震波从地表传播到地下时，它会受到地下不同介质的影响，如岩石、土壤、水等。不同介质对地震波的传播速度有不同的影响，因此可以根据地震波的传播速度来推断地下介质的性质。

3. 测量方法

地震波CT法的测量方法通常包括以下几个步骤：

3.1 布设测点

首先需要在待勘探区域布设一定数量的测点。这些测点通常是通过钻孔或者人工挖掘的方式获取的，以确保测点的准确性和代表性。

3.2 发射地震波

在每个测点上，通过震源发射地震波。震源可以是人工的，如震源车或者震源器；也可以是自然的，如地震事件。

3.3 接收地震波

在其他测点上，通过地震仪器接收到从发射点传播过来的地震波。接收到的地震波会被记录下来，以供后续分析处理。 3.4 数据处理

接收到的地震波数据需要进行处理，常见的处理方法包括滤波、去噪、时频分析等。数据处理的目的是提取地震波的有效信息，以便后续的成像分析。

4. 成像分析

在地震波CT法中，成像分析是最关键的步骤之一。通过对接收到的地震波数据进行分析，可以得到地下介质的速度分布、界面位置等信息。

4.1 反演

成像分析的核心是通过反演方法，将接收到的地震波数据转化为地下介质的速度分布。常用的反演方法有层析反演、全波形反演等。

4.2 重建图像

通过反演得到地下介质的速度分布后，可以进行图像重建。常见的重建方法有直接成像、反演成像等。

4.3 解释与分析

得到重建图像后，需要对图像进行解释和分析。可以通过对图像的特征、边界、异常等进行分析，来推断地下构造的性质和分布。

地震波速层析成像方法研究进展

￣２。８　４１＠。－　６　曹　地质学报　ＡＣＴＡ　ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ　Ｖｏ１．８４　ＮＯ．６Ｊｕｎｅ　２　０　１　０　

地震波速层析成像方法研究进展　

贺日政，高锐，郑洪伟，管烨，李秋生，李文辉，熊小松，邓攻　

中国地质科学院地质研究所，北京，１０００３７　

内容提要：本文回顾了利用天然地震观测获取地下速度结构的方法。尽管有不同的新方法涌现，天然地震波速　

层析成像方法，尤其是多震相联合反演的格点层析成像方法，是当今使用广泛使用的层析成像方法之一，是对地球　

内部成像的最有效方式。波速层析成像方法的未来发展首先是提高第一手的观测资料，即增加接收地震波信息的　地震台站分布密度；同时，通过多种地球物理方法联合反演相互约束可以给出较为严格的地球物理模型，并来降低　

了地球物理反演和解译的多解性，这是地球物理探测研究的趋势，也是天然地震波速层析成像方法的研究趋势。　

关键词：地震波；速度；层析成像方法；研究进展　

经过近３０多年的快速发展，地震学已成为研究　

地球内部结构的主要手段，是深部地球物理探测技　

术中首选技术。天然地震波的非凡穿透能力，同时　

地震波包含着其传播过程中所穿越地球内部结构的　

丰富信息，使得天然地震学研究是当今地球内部结　

构的主要方法技术之一。地震波速度成像技术常见　

有三种，即波形拟合反演，接收函数方法，地震波层　

析成像。　

波形拟合：自Ｗｏｏｄｈｏｕｓｅ　ａｎｄ　Ｄｚｉｅｗｏｎｓｋｉ　

（１９８４）首先利用波形拟合方法分析了全球数字化台　

站数据后，波形拟合方法得到了广泛运用（Ｃｈｅｎ，　

１９９３；Ｓｏｎｇ　ａｎｄ　Ｈｅｌｍｂｅｒｇｅｒ，１９９２，１９９８；Ｍｉｎｋｏｆｆ　

ａｎｄ　Ｓｙｍｅｓ，１９９７；Ｐｒａｔｔ，１９９９；黄建平等，２００９）。　

目前波形拟合反演技术充分利用从震源至台站间的　

全波形信息，既可以对震源结构也可以对接收台站　

区域反演，或二者同时反演获取其目标区域的速度　

结构特征，甚至还可以模拟地震破裂过程等。波形　

地震体波速度与各向异性层析成像研究进展

黄周传

【期刊名称】《地球与行星物理论评》

【年(卷),期】2022(53)6

【摘要】地震层析成像被称为地球CT,是利用地震观测资料反演获得地球深部的结构.利用体波走时反演速度结构是最稳定、最重要的层析成像方法,成功地揭示了地球的深部结构,推动了地球科学的发展.近年来,随着地震数据的快速积累与计算机能力的大幅度提升,地震体波成像的理论与应用均取得了显著的进步,在揭示地球内部的物质循环与动力学、大地震的孕震与发震构造等领域均发挥了重要的作用.本文总结了21世纪以来地震体波成像的新方法和取得的重要进展,特别详细描述了各向异性层析成像的原理和方法.结合东亚、东南亚地区的研究,本文总结了地震层析成像在揭示俯冲板片的形态、结构的应用,发现东亚地区俯冲太平洋板片大规模滞留在地幔转换带中,但在东南亚大量的俯冲印度—澳大利亚板片直接穿过转换带进入下地幔;地震波各向异性进一步约束了俯冲板片及其上覆地幔的变形特征,东亚地区存在强烈的大地幔楔对流,东南亚的上地幔对流相对复杂,并可能受到青藏高原演化的影响.在大地震构造区,地震层析成像揭示了明显的速度和结构异常,陆内大地震的震源附近常常发现低速异常,可能指示了流体对大地震的重要影响;在板块边界,发生在俯冲带逆冲断层面的板间大地震与高速异常的分布密切相关,各向异性反映了断层面的应力状态,可以用来研究逆冲断层面的地震构造.最后,本文探讨了地震体波层析成像存在的问题,展望了该方法如何在地球内部结构演化与动力学领域进一步发挥更大、更重要的作用.

【总页数】24页(P656-679) 【作者】黄周传

【作者单位】南京大学地球科学与工程学院

【正文语种】中文

【中图分类】P315.3

【相关文献】

1.基于密集流动地震台阵的青藏高原东北缘及邻区Rayleigh波相速度层析成像2.南北地震带岩石圈S波速度结构面波层析成像3.非均匀各向异性介质的地震P波走时层析成像研究4.川西龙门山及邻区地壳上地幔各向异性地震P波走时层析成像研究5.初至波地震层析成像中自动生成初始速度模型的方法研究

地震层析成像技术发展现状

２０１３年第１１期　西部探矿工程　１１７　

地震层析成像技术发展现状　

丁安徐　

（１．中国石油化工股份有限公司华东分公司石油勘探开发研究院，江苏扬州２２５００７；　２．中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛２６６５５５）　

摘要：介绍了地震层析成像中的井间地震层析成像、井间电阻率层析成像、远震层析成像和ＦＭ—　ＴＴ、瑞雷面波相速度层析成像和有限频层析成像的发展现状，探讨了地震层析成像中存在的主要问　

题，并提出了应对策略。　关键词：层析成像；井间地震；远震层析成像；问题；对策　

中图分类号：Ｐ６３１．４文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—５７１６（２０１３）１１—０１１７—０４　

层析成像应用最早的领域是医学，利用Ｘ射线研　

究人体内部结构，医学上应用的巨大成功使层析成像　逐渐发展到其它领域。早期的地震ＣＴ技术完全套用　

医学ＣＴ技术，其基础为广义拉冬变换，它是波数域的　富里叶投影切片定理的空间域形式，由于医学ＣＴ利用　

的是ｘ射线，其波长极短，可以简单化地看作是直线传　播，早期地震ＣＴ也是假设地震波直线传播的，故此时　

的ＣＴ技术完全为直射线ＣＴ。但毕竟地震波的波长比　Ｘ射线要长得多，地震射线不是直线传播的。根据地　

震射线理论，后来又发展了折射线ＣＴ，这一类地震ＣＴ　技术统称为射线层ＣＴ　，地球物理领域的层析成像研　

究如何利用地震波、电磁波的数据对地球内部成像，但　与医学层析完全不一样，医学层析获得的数据是全方　

位的，而地球物理层析的发射源和接收器只分布在地　

面上或深井中，且数量非常少，因此得到的投影数据的　角度有限。而运用Ｒａｄｏｎ变换，恢复唯一的图象函数　

需要所有人射角的投影函数，由于这种先天不足（投影　的角度不全面），从而使层析成像在地球物理领域的发　

展受到限制，但与其它的成像方法相比较，层析成像依　然是一种研究地下构造和岩石物性的好方法。本文介　

绍了地震层析成像中的井问地震层析成像、井间电阻　率层析成像、远震层析成像和ＦＭＴＴ、瑞雷面波相速度　

地震层析成像原理

地震层析成像（Seismic Tomography）是利用地震波在地下传播的波速变化，通过对地震波数据的观测和处理，反演出地下介质的速度结构和构造特征的一种方法。它是地球物理学中的一项重要研究领域，可以帮助我们深入了解地球内部的构造和演化过程。

地震层析成像的原理基于地震波在不同介质中传播速度不同的特性。地震波在地下传播时，会受到地下结构的影响，传播速度会发生变化。当地震波经过不同介质时，它们的传播速度会发生改变，这种改变可以通过对地震波的观测和分析来反演出地下介质的速度结构。

1.数据采集：首先需要在地表布置一定数量的地震台站，用于记录地震波的传播情况。这些地震台站会同时记录到来的P波（纵波）和S波（横波）的到达时间。

2. 数据处理：利用地震波到达的时间信息，可以通过计算波传播路径的长度来估计地下介质的速度。传统方法中常使用迭代法（如Gauss-Newton算法）来求解速度模型。

3.反演：根据数据处理得到的波速数据，通过数学反演的方法建立地下速度模型和构造特征。其中常用的方法包括射线追踪、线性反演、全耦合反演等。

4.分辨率评价：为了评价反演结果的可靠性，需要进行分辨率评价，判断反演结果的可信程度。常见的评价方法包括主分量分析、模拟能力谱等。

地震层析成像的应用范围非常广泛。在地质勘探中，通过层析成像可以直接观测到地下的速度结构变化，识别地下的构造和岩性界面，并预测可能存在的矿床等重要资源；在地震地质学中，层析成像可以用来研究地壳的构造和演化过程，例如地震断层的产生和活动等；在地球科学中，利用层析成像可以研究地球内部的动力学过程，了解地球的内部结构和演化历史。

总结起来，地震层析成像通过对地震波传播速度的观测和处理，能够反演出地下介质的速度结构和构造特征。它是地球物理学中的重要研究方法，对于深入了解地球内部的构造和演化过程具有重要的意义。