海洋高分辨率反射地震的震源技术技术分析
海洋工程的高分辨反射地震勘探的震源技术特征+
万*、吴衡、王劲松、温明明
芃
（广州海洋地质调查局，广州，510760）
摘要：
文中首先简要的回顾了海洋高分辨地震勘探反射技术的基础理论，介绍了海洋工程勘探中主要使用的四大类高分辨地震震源—受控波束类震源（声纳）、加速水团技术类震源、挤压震源、爆炸式震源，并对各类震源技术的技术特点进行了对比分析，指出了这些技术发展方向、使用范围和应用前景。
关键词：高分辨地震震源；受控波束类震源；加速水团技术；挤压震源；爆炸式震源Abstract：The paper briefly reviewed the elementary theory of seismic reflection, introduced four basic categories of marine seismic sources for high resolution exploration: controlled waveform (sonar, e.g., 3.5 kHz sounder, parasound, chirp), accelerating water mass (e.g., boomer, airgun), explosive (e.g., sparker), and implosive (e.g., watergun),and carried on contrast analysis to each kind of technique characteristics , pointed out the development of these technologies, the use of the scope and application prospects.
Key words: High resolution marine seismic sources controlled waveform ;accelerating water mass ;explosive; implosive
海洋反射地震勘探始于20世纪30年代末期。当时，除设备部件的防水、水密措施外，在仪器和方法上大都沿袭陆地人工地震测量技术：以炸药做震源，用密封的检波器接收，将地震波记录到感光纸上再进行解释。调查主要集中在濒临陆岸的浅水区。50年代，海洋地震勘探仍旧使用炸药震源，接收装置采用晶体(酒石酸钾钠)检波器，用光点式地震仪在观测船行进中采集数据。50年代末期，由于多次覆盖技术的出现和数据的重复处理，导致了震源、接收和记录装置的更新，非炸药震源（压缩空气枪、电火花震源等）得到广泛的使用，用漂浮组合电缆在水下接收。装备的改善提高了勘探的速度和效果。60年代中期，由于电子计算机和计算技术的发展，促使70年代初数字地震仪逐步代替模拟磁带地震仪，又由于采用多次覆盖技术和覆盖次数的增加，使水下接收装置由24道发展到96道，从而也相应要求提高震源的能量与效率。80年代以来，海洋反射地震勘探技术向着高分辨率、高的接收道数和震源的大容量发展。
近二三十年中，高分辨海洋反射地震勘探技术在第四系分层、底质调查、工程应用和砂矿等沉积结构以及物源分析研究等领域得到了广泛的应用。与油气勘探中的常规地震勘
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+ 国家“863”项目海洋技术领域大容量电火花震源的技术研究课题（2006AA09Z347）。
* 万芃（1983－），男，2004年毕业于哈尔滨工程大学电子信息工程（水声）学院，广州海洋地质调查局高新技术研究室助理工程师，从事海洋地质勘查技术方法研究。Email：wanpeng9999@https://www.360docs.net/doc/ff14000000.html,
探系统相比，高分辨反射地震勘探系统的技术要求与其差异很大，具体表现为：震源能量低，阻抗变化小，频带带宽宽，信噪比小，并且信号衰减速度快。因此在采集系统、震源、接收器、数据、处理和数据显示方面，两种勘探系统都有明显的区别。目前，海洋高分辨反射地震勘探中使用的震源主要有以下四类：（1）可控波形类（如，声纳、3.5KHz浅地层剖面仪，连续变频声纳，差频声纳）；（2）加速水团技术（如，boomer布默震源，气枪）；（3）爆炸式震源（如，电火花）和（4）内爆式震源（如，水枪），可以根据勘探目的的不同选择不同类型的震源。本文将从基础理论、各种震源的技术特征研究，结合相关技术的典型设备的技术指标分析，就海洋工程的高分辨反射地震勘探的震源技术特征进行讨论。
1 海洋高分辨地震勘探反射技术的基础理论
海洋高分辨地震勘探技术与海洋环境下的声学特征密切相关。地震波反射是声波在两种具有不同声学阻抗特性介质的边界发生反射。在高分辨地震勘探中，声波入射角接近垂直入射，产生了一系列的反射波，这就由于在沉积物横切面的声学阻抗特性发生了变化。声学阻抗特性不同是因为两种不同物理介质，它们的声速伸缩性和容积密度的差异而造成。在光滑表面上的声波反射系数（μ0）等于反射波和垂直入射波的振幅之比，如下式：
在这里I为声学阻抗，V为声速，ρ为容积密度，下标是代表反射面两边不同的物理介质。能量经过反射回到检波器，它的大小与震源产生的声波脉冲振幅和两种不同介质之间的声学阻抗差异（反射系数的绝对值）成比例关系。在高分辨地震反射中的反射系数由于反射面的粗糙很明显的受到散射的影响。这个作用的大小如等式2所示。
在等式中μ0为反射系数，它只有在光滑反射面的条件下才有意义。（如等式1所示，这里μ是粗糙反射面的反射系数）指数大小受发射表面粗糙程度所影响，这里R为Rayleigh（雷利）参数。
未被反射或者散射的能量将透过分界面进入下一层介质。反射能量的大小与反射系数无关，但是当阻抗差异为负，既I2小于I1的时候，波形的相位将被颠倒。在海洋地震勘探中，反射面的上层介质永远是水，地震震源和检波器悬浮在水中，而各种沉积物在海底呈复杂的层状分布。通过检波器接收到的反射波振幅大小主要与震源的脉冲振幅，检波器的位置分布和灵敏度，传播过程中的能量损失和其他能量损耗因素，代表沉积柱的反射系数序列的振幅大小，和检波器周围环境的噪声大小等因素有关。
在一种给定的介质中，黏弹性能量损失过程与能量吸收有关，它的大小与波阵面扩散的范围和频率有关，其关系如下式：
这里，P r是在距震源距离为r（两倍传播距离）处接受到波形的振幅值，而距震源1米处
的参考振幅值为P0，αk为给定介质的吸收系数，单位是奈培/米*赫兹，f r是接受频率。多项式
优点缺点
易于使用和维护窄带宽（除了线性调频脉冲）
好的可重复使用性和高功效缺少相位信息
深水拖曳能力
低能量和高频率限制了它在硬沉积层的穿透性深水作业能力脉冲长度长限制了它的分辨能力
震源组合指向性一般
表1 声纳换能器总结
图1
图1（A）在水深1250米，传感器安装在船体外部的条件下，3.5KHz剖面仪测量到的海底剖面数据。（B）在这个剖面系统中使用的3.5KHz震源特征，相关的频谱图（C），显示频率峰值为3.2KHz，并且带宽非常窄。
传统的海底剖面仪主要是从单一参数或者从回波强度来判断海底的软硬度、粗糙度等。但由于受声波承载的信息有限，进行多参数识别的可能性难度很大，即便用于识别，准确度难以保证。到了80年代后期，A.DE Roos等提出了利用连续变频脉冲进行海底沉积物探测和识别的设想。连续变频声纳（Chirp）由此诞生。它发射的调频脉冲具有可选择性，实质上是在一个在400Hz到20KHz的频率范围内进行动态扫描。这种扫描可以增大震源宽带，同时增大脉冲长度。要想通过带宽的倒数来推算理论上的瞬时分辨率，可使用数字压缩滤波器对调频脉冲压缩处理，如匹配滤波器或脉冲反褶积，这样可以消除震源信号中波长比较长的那一部分波束信号。通过处理可以显著提高声纳的信噪比，并且可以重建相位信息。若不对接收波形进行数字取样和后处理，线性调频脉冲是不可用于高分辨地震反射作业中。
DATASONIC CAP6000A就属于此类声纳。下面是通过DATASONIC CAP6000A采集到的一个剖面实例。
图2
图2（A）是一个连续变频脉冲声纳，发射脉冲扫描频率范围在1.5到7.5KHz，（B）显示经过匹配滤波器处理后的情况。（C）是一个线性调频脉冲剖面的实例，这个剖面是在Huron湖，使用一台Datasonics CAP6000剖面仪采集到的，这个剖面仪的脉冲长度为100ms，扫描范围为4到10KHz。
差频参量声纳可以同步发出两个不同频率的信号。两个信号干涉产生的二次波频率大小等于两个信号频率的差值。二次波频率主要是产生在波束能量级别最高的部分。最终产生了一个低频，带宽非常窄并且没有旁频带的定向发射波束。这个参量的作用可以使一个物理体积小的换能器具有高指向性和低频率的特性（这些特性可以减少传播过程中的能量损失）。差频参量声纳一般有一个主频为18KHz和一个备频，这个备频在2.5到5.5KHz之间。然而由于差频参量声纳的波束锥角小，会使得斜面成象相对比较困难，而且其信号的带宽也非常小。
图3
图3 Krupp-Atlas差频参量浅地层剖面仪的记录结果，这些数据是在破冰的情况下，从阿蒙森海盆地水下4400米深处，并且探测器海底穿透深度超过40米的条件下得到的。由于没有相位信息，声纳数据一般显示为振幅的包络图（频率平方的逆变换），如（A）所示。将其与（B）相比较，（B）为一个振幅轨迹示意图，它是地震数据的典型显示。频率分析（C）显示这些数据带宽非常窄，并且以3.9KHz为中心。
SES-96差频参量浅地层剖面仪的照片如下图所示：
SES－96差频参量浅剖系统主机 SES－96差频参量浅剖系统换能器
图4 SES-96差频参量浅剖系统
2.2 加速水团技术
许多使用水团加速运动技术的系统广泛的应用在地震调查作业中。这些就包括电动式震源，通称为布默震源（Boomers）和空气震源例如空气式和套筒式枪阵。
布默震源产生一个压力脉冲，这个脉冲主要反映为一个运动的环形金属活塞的加速运动。当储存在电容器中的电能通过一个位于活塞后面的平面线圈释放出去，产生的感应电流的方向和线圈电流方向相反，从而产生一个排斥力使活塞和线圈迅速分离。活塞的运动产生了一个稳定的压力子波。在100到1000焦耳范围内的存储能量能被现有的布默震源吸收，还可以得到一个脉冲持续时间为100到200微秒下的1巴-米的峰压值，表2和图5
总结了布默震源的一些特点。在高分辨地震反射研究中，布默震源是目前最好的冲击式震源之一。在图5的小插图中显示了布默震源的子波，从中可以明显看出其在很宽的频带内都有能量分布。这个带宽相当重要。
优点缺点
可重复使用性好深水拖曳能力有限
尖峰频率高，带宽大电压大，电流大
相对于声纳而言输出能量高
物理尺寸受到布麦尔震源电极板的限制有一定的指向性低功效
表2 布默震源总结
图5
图5（A）在输出能量设定为280焦耳时，1KB-SeistecTM布默震源的振幅和频率谱，（B）是在Gulf 岛采集的一个地震剖面。布默震源显示出良好的放炮重复性（如插图所示），相对比较高的能量输出水平，它的能量均匀地分布在500到20000HZ频谱范围内，这些最终产生了一个分辨率大小和地层穿透能力的适当组合。
GeoAcoustics公司的GEOPLUSE5420单道震源和AppliedAcoustics公司的AA200单道震源就属于布默震源类型。
图6 GEOPLUSE5420型Boomer（左）和AA200型Boomer（右）
更加常见的用于深穿透的水团加速技术震源是使用压缩空气作为能量存储介质（参看Kramer等人，1968；Giles，1968；Ziolkowski等人，1982；Parkes和Hatton，1986；Racca 和Scrimger，1986；Quinn等人，1988）。气枪和它新近的派生物，套筒式气枪和GI枪。
气枪的子波示意图很明显地显示在主脉冲的后面有一个很强的气泡脉冲（图7B）。这个气泡脉冲是一个假声学震源，它是压缩空气从释放后到上浮到海面的过程中在静水压力作用下振荡性的膨胀和收缩而产生的。气泡脉冲的振幅与释放气体的体积和气枪的沉放深度成正比。振荡周期可以通过Rayleigh-Willis公式来计算：
这里T是气泡的振荡周期以秒为单位，ρ是液体密度，Q是膨胀气泡的势能大小，K 为常量，它的值取决于表达式Q所采用的单位，d是气泡中心在液体中的深度。
气泡脉冲中所包含的能量可以使信号的振幅谱出现额外的槽口（图7B）。受影响的频率取决于振荡周期。气泡脉冲叠加在地震记录上干扰了主记录道（图7C），从而影响地震剖面的解释。通过使用一排同时触发或是几乎同时触发的枪阵可以减弱气泡效应，并提高信号强度。这种技术可以增大频谱宽度，提高信号振幅和增强震源的可重复使用性（图7）。
优点缺点
高能量输出深水拖曳能力有限
在低频部分带宽大没有指向性
应用广泛（技术易于得到和熟悉）需要定期的保养维修
有气泡效应干扰
表3 气枪震源总结
常规气枪不适用于高分辨地震勘探，一般使用在高分辨地震勘探中的气枪容量都比较小，频率比较高。
相对于其它高分辨地震勘探震源而言，气枪震源具有更强的穿透能力，并且可以在高噪声背景下工作，但是需要认真调整它的位置和航行状态，这样才能使震源子波特征达到最优化，表3和图7总结了气枪的一些特点。
图7
图7（A）显示了一个2*10in3调谐气枪阵列的子波示意图，将其与（B）相比较，（B）是一个单独的10in3气枪震源性能示意图。（C）是一个剖面的示例图，这个剖面是在Juan de Fuca海峡东部采集到的，首先使用（A）中的气枪阵列，然后再使用一个单独的10in3气枪。注意在第二个剖面中能量比较低，但是在气泡脉冲影响方面有优势。
图8 MINI GI枪照片
如图所示Sercel的MINI GI枪作为其具有代表性的产品，主要用于高分辨地震勘探。
挤压震源是利用气泡或真空的内爆形成一个脉冲压力波。板式挤压震源、小型板式挤压震源和高压蒸汽枪就是此类震源，它们就是利用气泡或水蒸汽泡的内爆来工作的。最新的发展是水枪，它有多种尺寸大小，可用于探测浅水和中等水深中的目标。这个系统使用了大量压缩气体来加速闭合活塞的运动，活塞再将水柱高速的发射到周围的水团中。由水柱尾流造成的空穴实际上接近于真空，它的内爆将产生一个压力急剧上升的子波。活塞和水团的初始加速和延迟会形成一个低频、振幅小的前兆信号。水枪的操作性和适用性与气枪相类似（表3），其特点是频谱相比气枪稍微宽一点（图9）。
图9
图9（A）显示一个容量为80in3的水枪（内爆式震源）的子波特性和能量谱。水枪产生一个具有前兆特征的尖锐脉冲。（B）是一个取自太平洋西部赤道附近的水枪剖面样本。
Sercel公司的S15型水枪为一种通用性挤压震源，可
用于海上、草沼地区、陆上或井下放炮，既可作为独立震
源也可在阵列中使用。
图10 S15型水枪
爆炸式震源包括炸药，起爆雷管和气爆震源。然而在海洋高分辨地震勘探中最常见的爆炸式震源是电火花。它也是最早使用的海洋地震震源之一，迄今为止仍然是一种成本较低的海洋高分辨率地震勘探震源。电火花通过放置在导电液体例如海水中的电极释放电能，产生气泡，气泡的迅速膨胀产生了一个几乎完美的正压脉冲。输出能量范围由100焦到30千焦。然而，气泡只有在膨胀到超过周围压力时才会破裂，但会产生一个气泡振荡的二次高压脉冲。这个过程将持续下去，直到能量耗尽。这个振荡过程增长了震源信号的持续时间，但会在有效的频率范围内产生破坏性干扰；并且这个振荡过程是变化的，还会影响震源的可重复使用性（图11）。
和气枪阵列一样，多电极电火花可以通过多个气泡的相互作用来减弱气泡效应的影响。多电极排列还可以增大峰压。表4和图11总结了电火花震源的一些特点。
图11
图11（A）是一个剖面，它是通过一个Huntec能量为500焦耳的电火花系统在Georgia 海峡采集到的。（B）详细显示了一部分轨迹，通过这些轨迹表明每炮之间是相似的，但是有些炮有开始时间延迟（检查B中左边第四个轨迹），这个是电火花系统的典型问题，也就是说，很难准确的控制电火花的点火时间。（C）显示电火花震源的时域和频域子波特性。这里可以将能量频率提高到6000Hz，但是会出现明显的频谱零点，也就是说和D中的Huntec 布麦尔震源相比较，电火花的能量不能均匀的分布在整个频谱范围内，举例说明，这个槽口就是强气泡脉冲造成的破坏性干扰而产生的。布麦尔震源相比电火花震源，在高频部分能量更高，而低频部分能量更低。
优点缺点
高能量输出可重复使用性低
带宽宽而且频率相对比较高限制了方向性
一般的深水拖曳能力脉冲持续时间长而且有气泡效应
费用低廉，使用方便，可靠
表4 电火花震源总结
目前，AppliedAcoustics单道震源、SIG SIG800J单道震源、Geopluse单道震源和Georesease单道震源在我局的海洋高分辨地震勘探中得到了广泛的使用。
CSP1500供电系统 SQUID2000型电极
图12 AppliedAcoustics单道震源系统
SIG800A电源箱、SIG800B电容箱 120&200极鱼骨型电火花电极
图13 SIG 800J单道震源系统
3 海洋高分辨地震勘探反射震源的各种技术对比分析
震源类型震源具体型
号
工作频率勘探分辨率能量级别触发间隔勘探深度DATASONIC
SBP5000
中心频率为
3.5KHz
15cm到30cm
最大输出能量
12kw
最小可达
0.125s
最大穿透
深度30m DATASONIC
CAP6000
FMCHIRP
1.5—10KHz，连
续变频扫描
最高分辨率
可达7cm
最大输出能量
1kw
最小可达0.25s
最大穿透
深度100m
受控波束（声
纳）SES-96差频
浅地层剖面
仪
主频:100KHz,差
频:4/5/6/8/10/
12KHz
最高分辨率
可达1cm
最大输出能量
18kw
0.03s
最大穿透
深度50m
AA200(布默
震源)
中心频率为
500-6000Hz
最高分辨率
可达10cm
最大输出能量
300J
最小可达
0.17s
穿透深度
为20到30
米
加速水团
MINI GI枪中心频率为
50-400Hz
最高分辨率
可达2m
容积60立方英
寸时，工作压力
2000psi
5s
最大穿透
深度为
3000m
挤压震源HYDRO-
ADAPTER
7001
中心频率为41Hz
最高分辨率
可达2m
容积378立方英
寸时，工作压力
2000psi
8s
最大穿透
深度为
200m
Geo-Spark
800多级电
火花震源
中心频率为
500-2000 Hz
最高分辨率
可达30 cm
200焦到1万焦
的能量范围
充电速度可达
2500J/s，能量
为1万焦时，触
发间隔大约为
4s
穿透深度
为100m到
250m
爆
炸
震
源
CSP-1500多
级电火花震源（使用AAE Squid2000
电极）中心频率为
20-4000Hz
最高分辨率
可达20cm
能量最高可达
1500焦
充电速度可达
1500J/s，能量
为1500焦时，
触发间隔大约
为1s
穿透深度
为80到
100m
4 结束语
通过海洋高分辨地震勘探反射技术的基础理论回顾、海洋高分辨地震勘探反射震源技
术特征分析、海洋高分辨地震勘探反射震源的各种技术对比，我们可以看出四大类震源由于工作原理、技术指标和所针对目标等方面各不相同，它们今后的技术发展和应用方向也各不相同。
用于海底浅地层研究的受控波束（声纳）技术的发展主要经历了由早期的普通海底浅层剖面仪（例如，DATASONIC SBP5000）到连续变频声纳（例如，DATASONIC CAP6000 FMCHIRP），再到最新的差频参量声纳（例如，SES-96）这三个阶段。通过三种典型声纳设备的各项技术指标的对比，我们可以看出声纳技术的基本发展方向，不断提高声纳设备的工作频率（提高设备的分辨率）和波束指向性（增强设备的穿透能力），缩短触发间隔（增加了单位时间采集的数据量，有利于高分辨地震勘探）。但是声纳设备受其工作原理的限制，它的能量小，其作用水深和穿透能力相比其它类型震源要弱。它主要用于浅水高分辨勘探中，如海底管线路由调查中，需要对预选路由的海底工程地质条件、海洋动力环境、腐蚀环境状况以及海洋开发活动等进行综合性调查。此外，还要从埋设施工的要求出发，进行路由埋设评价调查，为最终确定经济上合理、技术上可行、安全性高的海缆路由和施工方案提供科学技术依据。海底管线路由的埋藏深度一般不会很深，故海底管线路由调查对震源的穿透能力要求不高，但是对震源分辨率要求很高，在调查中一般选用声纳作为勘探震源。
加速水团技术主要有两类震源，布默震源和气枪及其派生物，套筒式气枪和GI枪。其中的气枪震源目前已经发展到非常完善的地步，但由于其固有的子波频率较低，加上施工等方面的原因，它并不适合于浅海高分辨工程地质调查的需要，而更多的服务于深海油气勘探。现今用于海洋高分辨反射地震勘探中使用的气枪类震源是GI枪，它主要用于中深部海域的高分辨地震勘探。布默震源由于其主频在几百Hz到几千Hz之间，其穿透性和分辨率刚好介于声纳和气枪震源之间，与相比电火花震源还可在淡水中使用，在内河、湖泊内的高分辨地震勘探中具有广阔的应用前景。
挤压震源，如高压蒸汽枪、水枪等的技术特点与气枪基本类似，它们与气枪相比最大的区别在于它没有气泡干扰，而且它的频谱宽至高频（频率可以高达上千Hz），因此相比气枪，其更适合于中深部海域的高分辨地震勘探。
当今主要使用的爆炸式震源是电火花震源，它利用电容器充电后经电极在水中瞬间导通，电流的突然放电来激发声脉冲。由傅里叶分析可知，此声脉冲在很宽频段内其谱级较平直，因而电火花震源是一种较理想的震源。正是由于电火花的高能量输出，带宽大而且频率高，费用低，使用方便，电火花是最早使用在海洋地质勘探的震源类型之一。但是后来由于技术水平的限制，诸如气泡效应、充放电时间长、电极损耗造成的可重复利用性低等问题没有得到解决，它一度被气枪和水枪所代替。随着使用脉冲变压器充电、可控硅整流管开关放电、负脉冲电源充放电等技术先后出现，现代多级电火花技术正朝着高能量、快速充放电（充电时间有早期的1200J/s提高到现在的2500J/s，）、电极低损耗、多电极放电（从早期的3电极发展到现在的1600级）、高频率（早期频率一般在50Hz～400Hz，现在主频一般在500 Hz～2000Hz）的方向发展。由于电火花工作原理的限制，它只能用于含盐达到一定溶度的海水中。目前，电火花震源主要应用在滨海浅水高分辨地震勘探中，如近岸水域的跨海桥梁、海底隧道、核电厂设施等大型工程项目初期勘探调查中。这些调查要求对施工区域及周围水域的地层、断层等进行详细勘察，探明水域基岩面及上覆沉积层的分布范围以及揭示出基底断层构造的产状及空间延伸方向，对施工区域是否存在能动断层进行判断。其对震源穿透能力要求一般，但是要求震源具有较高的分辨率，在此类调查中一般使用电火花震源。
我国有3.2万公里的漫长海岸线，拥有300万平方公里的海域，广袤而辽阔。我国近海大陆架海域相当于我国可耕作面积的两倍，是世界上少有的海洋大国之一。随着我国改革开放的不断深入，经济持续高速发展，必然需要加大对近海及内河大型基础设施建设的投入，这就需要进行大量的近海及内河高分辨工程勘探。我们应针对不同的勘探目的和不同的作业环境等条件，采用不同的海洋高分辨震源或震源组合，这样使各类震源得到合理地使用，并达到最佳的勘探效果。
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[17]张兆富．SESO6参量阵测浅地层剖面仪的特点及其应用[J]．中国海湾建设．2001(3)．
地震反射层位的地质解释
地震反射层位的地质解释 论文提要 地震反射层的地质解释主要是依据地震剖面的反射特征，选择特征明显的标准反射波，然后结合研究区底层层位关系确定反射波代表的地质层位。这种具有明显地震特征和明确地质意义的反射层通常称为发射标准层，反射标准层选取的正确与否直觉影响到剖面对比工作和最终解释成果。 正文 一、地震剖面与地质剖面的对应关系 地震剖面是地质剖面的地震响应，在地震剖面中蕴含大量的地质信息，地震反射所涉及的地质现象，在地震剖面中都应有所反映。然而，在地震剖面中除了地质现象的响应之外，还包含着与地质现象无关的噪声，它们不具有任何地质意义。因此，在地震剖面与地质剖面之间、反射界面与地质界面，反射波形态与地下构造，反射层与底层之间有着紧密的联系，但又存在一定区别。 由于地震反射界面是波阻抗有差异的物性界面，地质上可构成误差的界面是层面、不整合面、剥蚀面、断层面、侵入体接触面、流体分界面以及任何不同岩性的分界面，均可构成地震反射面。对于此种情况，反射面与地质分界面是一致的。在某些情况下，地震反射界面与地质界面是又差异的，不一定与地层或岩性界面具有对应关系。如相邻地层由于颜色和颗粒大小变化具有层面，但没有形成明显波阻抗差异界面，不足以构成地震反射面；另外，同一岩性的地层，既无层面也无岩性界面，但由于岩层中所含流体成分的不同（例如水层与油层的分界面、水层与气层的分界面、油层与气层的分界面），而形成明显的波阻抗差异界面，足以构成地震反射面，该地震反射面不一定代表地质界面。 在一般情况下，具有明显波阻抗差异的地层层面是不整合面，不整合面具有明确的年代地层意义，因而相应地也赋予了地震反射面明确的地层年代含义。确定地震反射界面的地质年代是地震解释十分重要的基础性工作之一。 由地震垂向分辨率分析可知，在薄互层地区，地震记录上的一个反射波，并不是由单一界面产生的单波，而是几十米间隔内许多反射波叠加的结果。地震剖面上的反射界面不能严格的与某一确定的地质界面相对应，而是一组薄互层在地震剖面上的反映。特别是在陆相盆地中，主要为砂泥互层结构，垂向和横向变化大，非均一性十分明显，地震反射趋向于以一种微妙的波形变化“追踪”岩性-地层界面，随着地震分辨率的提高，地震反射的物性界面特征越来越明显，“地震反射同向轴实质上是追踪着反射系数而不是追踪砂岩”（李庆忠，1993）：在分辨率较低的情况下，这种薄互层的地震反射界面往往是穿时的。 在有些地区，尽管地质界面的物性差异较大，构造形态明显，但由于界面过短或界
高分辨率地震勘探在地热资源勘查中的应用
高分辨率地震勘探 在地热资源勘查中的应用 孙党生＊ 雷 炜 李洪涛＊ 杨立春 (中国地质调查局水文方法研究所 河北·保定 071051) 提要 该文以山东博兴某工程为例,简介在地热勘查中,高分辨率地震勘探的激发方式,野外观测系统,数据采集、处理参数设置及资料分析解释等方面的方法技术,勘查结果表明,应用该技术进行地热资源勘查不仅可能而且效果良好。关键词 地震勘探 反射波 标准层 地热资源勘查 APPLICATION OF HIGH RESOLUTION SEISMIC EXPLORATION METHOD TO THE PR OSPECTING OF GEOTHERMAL R ESOURC ES Sun Dangshen Lei Wei et al (Institute of Hydrogeology and Engineering Geology ,CGS ) Abstract Taking the project in B oxin ,Shandong province as an example ,the method and technique of the excitation types ,field observation s ystem ,data acquisition ,the setting of processing parameters and data in -terpretation ,etc of high resolution seismic exploration in geothermal prospecting are briefly introduced .The result shows that not only to prospect the geothermal resources by high resolution seismic exploration is poss i -ble ,but als o the effectiveness is satisfactory . Keywords seismic exploration ;reflected wave ;standard layer ;geothermal resource prospecting 第一作者简介:孙党生,男,38岁,高级工程师,从事工程物探研究与开发工作。＊现在职攻读中国地质大学(武汉)地质工程专业硕士学位。 1 前言 地震方法是目前用于水文、工程、环境、地质调查的主要物探方法,它通过研究人工激发的地震波的运动学和动力学特征来 解决地质问题。工作时采用人工爆破产生地震波,震波入射到地下弹性介质中遇到地层的界面时,便产生波的反射和折射返回到地面,被不同位置的检波器所接收,通过仪器将地震波记录存储,经室内资料处理来完成勘探地下目标地质体的任务。 过去十年中,高分辨率地震勘探已逐渐成为地质勘探的重要工具,在探测第四系厚 度和基岩起伏、含水层和古河道,断层、裂隙带等地下构造,滑坡及落水洞,以及地表沉降等方面已经取得了丰富的经验。由于地 热资源一般蕴藏在地下数千米,以往常规浅层地震勘探很难达到这一深度,而利用传统的石油地震勘探不仅设备庞大,而且工作周期长,人力、物力和财力都耗费巨大,使地热勘探成为一种高投入、高成本、高风险的活动,投资者往往望而却步。近年来我们应用高分辨率地震勘探技术进行了深层地热资源勘查的尝试,先后在山东的德州、博兴、庆云、平阴、武城、茌平及云南宣威、广东南海等地开展了该项工作,取得了良好的效果。本文结合作者在山东博兴某工程的实例说明应用浅层地震进行地热资源勘查的实际效果。
地震分辨率
地震分辨率 1分辨率的定义 分辨能力是指区分两个靠近物体的能力。度量分辨能力的强弱通常有两种方式：一是距离表示，分辨的垂向距离或横向范围越小，则分辨力越强；二是时间表示，在地震时间剖面上，相邻地层时间间隔Δt 越小，则分辨能力越强。为了利于理解，采用时间间隔Δt 的倒数为分辨率（resolution ），采用相对值表示。 地震勘探的分辨率，要使两个地震波完全分开，必须两个子波脉冲的包络完全分开，如果两个子波的包络连在一起，必然互相干涉，两个波的振幅、频率必然含糊不清。 2地震分辨率的分类 地震分辨率包括垂直分辨率、水平分辨率和广义空间分辨率。 2.1垂直分辨率 垂直分辨率是指地震记录或地震剖面上能分辨的最小地层厚度。 2.1.1波形分辨率 Knapp 认为，相邻两个子波波形或波形包络在时间域可以完全区分，称为波形分辨率（厚层分辨率）。 分辨率与层厚度、频率的关系： 子波延续时间：t nT n V λ?== 顶底反射波时差：2h V τ?=? 上式n 为子波延续时间的周期数，λ为子波波长，V 为子波在地层中的速度，h ?为层厚度。 （1） 若t τ??，则可分辨。 欲分辨该地层，则需t τ?>?，即2h V n V λ?>，则：2h n λ?>。 可以看出垂向分辨率主要取决于子波的波长（频率）和延续时间的周期数。 子波分类： （1） 分类（能量特征、Z 变换多项式的根） 最小相位子波：能量集中前部、根位于单位圆外 混合相位子波：能量集中中部、根位于单位圆内与圆外 最大相位子波：能量集中尾部、根位于单位圆内
（2） 零相位子波 （a ） 相位等于零的子波 （b ） 关于t=0时刻对称的，物理不可实现的 （c ） 典型的零相位子波：雷克子波（Ricker wavelet ） 时间域：()()()2 2 12 t f m w t m t f e ππ- ??=-??? ? 频率域：( )2 2 f w f f m m f e f - ?? ?= ??? ???? 相位：()0f ?= 2.1.2时间分辨率 利用复合反射波的振幅和波形变化特征指出，两个子波的波形可以部分重叠。 （1）Rayleigh （瑞雷）准则：两个子波的旅行时差大于或等于子波的半个视周期，则这两个子波是可分辨的，否则是不可分辨的。 )22T V τλ?== 244h V V T τλ?=?== 通常认为，垂直分辨率的极限是4λ。 图2. 1 时间差达到Rayleigh 极限 （2）Ricker （雷克）准则：两个子波的旅行时差大于或等于子波主极值两侧的最大陡度点的间距时，这两个子波是可分辨的，否则是不可分辨的。 子波一阶导数两个异号极值点的间距，约为 2.3T 。 2.3 4.6 4.6h V V T τλ?=?= =
断层在地震剖面上的反映及解释
断层在地震剖面上的反映及解释 论文提要 断层是一种普遍存在的较复杂的地质现象，我国华北、苏北、江汉、南海北部湾盆地等地区断层都相当发育，断层对于油气的运移聚集起着很重要的控制作用，与油气形成、分布、富集有十分密切的关系，因此正确解释断层就成为地震资料解释中一个十分重要的问题。下面我同大家一起来探讨一下这个问题。 正文 断层在时间剖面上的主要特征： 1.反射波同相轴错断，由于断层规模不同可表现为反射标准层错断和波阻系的错断，在断层两侧波阻关系稳定，波阻特征稳定，这一般是小型断层的反映，其特点是是断距不大，延伸较短，破碎带较窄。 2.反射同相轴数目突然增减或消失，波阻间隔突然变化，在断层的下降盘地层变厚，而上升盘地层变薄甚至缺失，这种情况往往是基底大断层裂的反映，其特点是断距大，延伸破碎带宽，这种断层对地层厚度起着控制作用，一般是划分区域构造单元的分界线。 3.反射波同相轴形状突变，反射零乱或出现空白带，这是由于断层错动引起的两侧地层产状突变，或是断层面的屏蔽作用和对射线的畸变造成的。 4.标准反射波同相轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换等现象，一般这是小断层的反映，但应注意这类变化有时可能是由于地表条件变化或地层岩性变化以及波的干涉等引起，区别他们要综合考虑上下波阻关系进行分析，对于地表条件引起的同相轴扭曲常表现为对不同深度的同相轴都是一样的影响。 5.异常波的出现这是识别断层的主要标志，在时间剖面上反射层中断处往往伴随出现一些异常波如绕射波，断面反射波它们一方面使记录复杂化另一方面成为确定断层的重要依据 一、断层模型的剖面特征 (一)水平地层中的断层 图一所示是水平地层中直立断层、倾斜正断层、倾斜逆断层的断层模型和叠加剖面上的反射同相轴形态，从图中可以看出地震反射剖面特征与实际模型基本一致，断层棱点处出现绕射波。 （二）倾斜地层中的断层 当断面倾斜时，断面反射波向其下倾方向偏移有以下几种情况： 正向断层和反向断层上下盘地层倾向与断面倾向一致称为正向断层，上下盘地层倾向与断面倾向相反称为反向断层，在水平叠加剖面上，正向断层的两盘的反射和断面波都向下倾方向偏移，反向断层的两盘反射向断面波相反方向偏移，(图一）绕射波的极小点对应真实地层断点位置，断盘反射波在断点处与绕射波向切，断面反射相对地下真实地层的断面位置总是向下倾方向偏移。
陆上高分辨率多分量地面地震勘探的潜力和策略
陆上高分辨率多分量地面地震勘探的潜力和策略 张山 江苏南京卫岗２1号，21001４ 摘要本文从理论分析、物理模型试验、VSP记录和地面地震记录四个方面分析了陆上高分辨率多波多分量地震勘探的潜力;分析了现行生产中影响多波多分量地震勘探分辨率的几个关键因素;提出了提高陆上多波多分量地震勘探分辨率的基本策略。认为通过努力可以把陆上多波多分量地震勘探的分辨率提高到现有纵波高分辨率地震勘探的水平。 一、引言 相对于常规的纵波勘探而言，多分量地震勘探增加了有关横波的独特信息,这些信息的增加意味着岩性/油气预测和储层描述的可靠性和精度将成倍增加;同时对某些P波不能很好成像的特殊层位也可能得到较好的成像。概括起来，多分量地震勘探可以解决或有潜力解决以下几个方面的问题: （1)综合利用多分量地震资料提供的纵波速度Vp、横波速度Vs以及由此导出的泊松比、速度比、速度积等，可直接预测岩性和油气,估算砂泥比、孔隙率、地层压力等参数，评估流体性质; （2）改进盐岩、玄武岩下成像,改进气藏及弱P波波阻抗差界面成像; （3)提高储层描述和横向预测的可靠性； (4）研究地层的横向各向异性，描述裂隙性储层的发育特征。 近年来，随着海底接收技术的发展,海上4Ｃ地震勘探技术取得了长足的进展,对上述问题大都取得了令人满意的结果。但作为多分量地震勘探起始点的陆上多分量地震勘探，虽经多年努力，在解决上述问题上却没能取得多少令人满意的结果。究其原因就是因为分辨率太低,所得结果对岩性/油气预测或储层描述意义不大。在现实生产中需要采用多分量信息的地区都是非构造控制油气的隐蔽型圈闭,解决这些地区的油气/岩性预测或储层描述问题，必须采用高分辨率的资料才能得出有意义的结果。因此，提高多分量地震资料的分辨率，尤其是横波分量的分辨率，是多分量地震勘探能否在陆上非构造控制油气区推广应用的前提,也是在这类地区能否可靠预测油气、精确描述储层的重要方面。陆上多分量地面地震勘探的出路在高分辨率。 目前，我国绝大部分构造控制油气区都已得到了较充分的勘探开发，油气勘探开发的重点正在转向非构造控制油气区。因此，开展陆上高分辨率多分量地震勘探具有非常现实的意义，也具有相当的紧迫感。 我们知道,地震系统的分辨率主要取决于地震子波的有效频带宽度;在现实
油气层的地震反射特征
油气层的地震反射特征 储集层物理性质的横向变化、储集层中聚集的石油和天然气对储集层的物理性质的影响，改变了地震波在这些条件下的传播参数，使其顶、底界面上、下的波阻抗差异发生了变化，这些变化理所当然地使相应界面的反射系数也发生了变化。一般情况下，这些变化的主要表现是： （1）地震波速度发生变化。在品质较好的储集层中、在聚集了油气的储集层中，地震波的传播速度是下降的。 （2）物性界面的反射系数发生了变化。在品质较好的储集层中、在聚集了油气的储集层中，其顶界面的反射系数要下降，底界面的反射系数要增加。值得注意的是：当顶界面的反射系数下降到“负”以后，其反射能量是增加的，只是方向差180度。 （3）反射波频率发生了变化。品质较好的储集层和聚集了油气的储集层地震波频率，在横向上有较大幅度的下降。 （4）在同一储集层中，同时存在的不同性质的流体破坏了所在储层的内部波阻抗相对均一状态，在储集层内部产生了新的波阻抗界面和这类界面上、下波阻抗的差异，形成了相应的地震反射波。流体存在的静态特征使这种反射波同相轴永远保持在水平状态。 储集条件变好的储集层、聚集了石油和天然气的储集层造成的地震波的这种变化，在地震剖面上出现了相应的地震信息。在理论推力方面，这些地震信息的存在是无庸置疑的。然而实际情况，不尽如此，原因是：它们的出现或出现的程度，要受到探区的地震条件、地震勘探的野外采集参数、地震资料的处理技术等多种因素的控制。 在地震技术发展的现阶段，地震剖面较多见的油气显示地震信息有了很多发展。现把主要的一些特征及其应用实例叙述如下。 一．亮点剖面特征 地震波在物性变好的储集层重或者在聚集了油气的储集层中传播时的“低 速”特征，揭示了这些部位的波阻抗值的变化，也揭示了这些部位相应界面上、下波阻抗值差异的变化，还揭示了相应界面地震反射系数的增大或减小，在地震
地震勘探技术的发展与应用
地球探测与信息技术 读书报告 课题名称：地震勘探的发展与应用 班级：064091 姓名：吴浩 学号：20091004040 指导老师：胡祥云
地震勘探的发展与应用 吴浩 （地球物理与空间信息学院，地球科学与技术专业） 摘要地震勘探是地球物理勘探中发展最快的一项技术，近年来，高分辨率地震勘探仪器装备、处理软件升级换代速度明显加快，地震资料采集、处理与解释出现了一体化的趋势。从常规的地震勘探发展到二维地震、三维地震、高精度地震勘探等先进技术，应用于石油、煤炭、采空区调查、地热普查等重要领域，由陆地不断向海洋发展。本文着重针对地震勘探过程和技术的发展几个重要阶段及应用进行展开。 关键字地震勘探三维地震石油勘探煤矿发展与应用 1 引言 地震勘探是利用岩石的弹性性质研究地下矿床和解决工程地质，环境地质问题的一种地球物理方法。地震勘探应用领域广泛，与其他物探方法相比，具有精度高、分层详细和探测深度大等优点，近年来，随着电子技术、计算机技术的高速发展，地震勘探的仪器装备、处理软件升级换代的速度明显加快，地震资料采集、处理与解释的一体化趋势得到加强。从常规的地震勘探发展到二维地震、三维地震、高精度地震勘探等先进技术，通常用人工激发地震波，地震波通过不同路径传播后，被布置在井中或地面的地震检波器及专门仪器记录下来，这些地震拨携带有所经过地层的丰富地质信息，计算机对这些地震记录进行处理分析，并用计算机进行解释，便可知道地下不同地层的空间分布，构造形态，岩性特征，直至地层中是否有石油、天然气、煤等，并可解决大坝基础，港口，路，桥的地基，地下潜在的危险区等工程地质问题，以及环境保护，考古等问题。 2 地震勘探过程及发展 地震勘探过程由地震数据采集、数据处理和地震资料解释3个阶段组成。 1．地震数据采集 在野外观测作业中，一般是沿地震测线等间距布置多个检波器来接收地震波信号。常规的观测是沿直线测线进行，所得数据反映测线下方二维平面内的地震信息。一般地讲，地震野外数据采集成本占勘探成本的80%左右，因此世界各国为了降低勘探成本、提高勘探效果，
海洋技术▏浅表层天然气水合物高分辨率地震勘探方法与应用
海洋技术▏浅表层天然气水合物高分辨率地震勘探方法与应用 随着天然气水合物勘探开发的逐渐深入，浅表层天然气水合物的资源潜力日益引起国内外的关注，尤其是日本海东部浅表层天然气水合物调查获得了突破性进展。浅表层天然气水合物赋存于近海底沉积物中，埋深一般小于海底以下60m，具有厚度大、纯度高等特点。浅表层天然气水合物资源勘探对天然气水合物资源勘探、深水地质灾害预测和评价、气候变化等科学问题具有重要的指导意义。浅表层天然气水合物与海底冷泉系统密切相关，冷泉系统为甲烷流体运移至水合物稳定带提供了有利通道，同时浅表层天然气水合物的分解也是冷泉系统甲烷的重要来源。 地震勘探是目前天然气水合物勘探的重要手段，但由于浅表层天然气水合物赋存位置较浅，对地震浅层分辨率具有较高的要求。 常规地震勘探方法拖缆间隔大、排列长，气枪震源能量大、频率低、激发间隔大，对于海底以下千米级深度的目的层具有较好的探测效果，但无法满足以高频信号为主的海底浅表层天然气水合物勘探的需要。对于常规天然气水合物而言，似海底反射（BSR）是最重要的识别标志，而浅表层渗漏型天然气水合物位于近海底的沉积物中，在常规的地震数据中没有明显的振幅异常，因此，仅仅依靠BSR难以在多道地震资料中准确的识别浅表层天然气水合物。海底
气体渗漏相关的地貌特征、气体运移通道、速度异常和振幅异常等特征是浅表层泥火山型天然气水合物该重要识别标志。 自2011年以来，青岛海洋地质研究所针对海域浅表层天然气 水合物的特点，逐步形成了一套浅表层天然气水合物高精度地震勘探技术体系，利用海洋小道距高分辨率二维、三维多道地震，结合参量阵高频浅地层剖面，提高了浅部地层的分辨率，为浅表层天然气水合物资源勘查提供了高品质的数据基础。 一、海洋小道距高分辨率地震勘探方法 ⒈海洋小道距高分辨率二维多道地震 勘探技术 震源是提高地震资料探测精度最重要的因素之一。海底以下50～1000m深度地层是海域地震勘探一个非常重要的范围，天然气水合物的勘查、海底滑坡等地质灾害的调查与预防、浅部断层的类型及活动性等都与该深度地层有着紧密的联系。传统气枪震源具有能量大、频率低、激发间隔大等特点，而浅层主要以高频信号为主，因此使用气枪震源的常规地震勘探方法不能适应海底浅层高精度地震勘探的要求。 为了克服常规地震勘探方法浅层分辨率低的问题，本文采用了一种海洋小道距高分辨率二维多道地震探测技术，该技术接收道数少（一般24～48道）、道间距小（3.125～6.25m），工作段缆长一般
地震波反射法实施细则
地震波反射法（简称TSP）实施细则 1 检测原理 地震波反射法（TSP法）是利用地震波反射回波方法测量的原理。地震波震源采用小药量炸药激发产生，炸药激发在隧道边墙的风钻孔中，通常24个炮孔布置成一条直线。地震波的接收器也安置在孔中，一般左右洞壁各布置一个。地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时，例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质继续传播。反射的地震信号被高灵敏度的地震检波器接收，反射信号的传播时间与传播距离成正比，与传播速度成反比，因此通过测量直达波速度、反射回波的时间、波形和强度，可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的。在一定间隔距离内连续采用上述方法，结合施工地质调查，可以得到隧道围岩的地质力学参数，如-动弹性模量、动剪切模量和动泊松比参数等。工作中结合相关的地质资料和施工地质工作，总结预报经验可以提高预报的准确性。 2 检测仪器简介 采用地震波反射法（TSP）技术进行预报中，使用的仪器为TGP206隧道地质超前预报系统，TGP206（Tunnel geology Prediction )由北京市水电物探研究所研制，已经经过国内著名隧道专家组评审，鉴定为具有国际先进技术水平。 TGP206隧道超前地质预报系统包括仪器主机、配件和处理软件三部分组成。下图为TGP206隧道超前地质预报系统实物照片。
图TGP206隧道超前地质预报系统 3 探测方法 采用黄油耦合，定向安置孔中三分量检波器；记录接收器孔、距离接收器最近的炮孔和隧道掌子面的里程桩号，以及各炮孔间的距离，以上数据填写在《TGP 现场数据记录表》中；爆破孔药量一般控制在50～70克，采用计时线炸断的触发方式，在孔中灌满水的条件下激发，按序依次起爆和进行数据采集。工作中对测线布置段至隧道掌子面间的隧道围岩进行地质描述，以利于资料解释。 4 测线布置 在隧道左或右壁的同一水平线上从里向外布置24个炮孔，炮孔间距2.0m，炮孔高度1.1m；与接收孔的最近距离一般为20m。下图为工作布置示意图和钻孔布置平面示意图。
浅层地震探测技术应用中的分辨率问题
浅层地震探测技术应用中的分辨率问题 来源：矿产与地质谢忠球时间：2005-11-1 摘要浅层地震探测技术中影响分辨率的因素,除与反射波主频和频带宽度有关外,还主要受信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数的影响。浅层地震探测中,通过高分辨率数据处理,能有效地提高资料的信噪比和分辨率。 关键词浅层地震勘探,分辨率,高分辨率处理 RESOLUTION PROBLEMS ABOUT THE APPLICATION OF SHALLOW SEISMIC PROSPECTING TECHNIQUE Xie Zhongqiu (I nstitute of K arst G eology,C AGS,G uilin 541004) Abstract The factors which influence the resolution of shallow seismic prospecting are affected mainly by SNR (signal-to-noise ratio),Wavelet shape,sampling rate and reflection coefficient of lithological interface in addition to main frequency and frequency band-width of reflecting wave.The SNR and resolution of seismic data can be effectively improved through high resolution processing of seismic data in shallow seismic prospecting. Key words Shallow seismic prospecting,Resolution,High resolution processing 目前浅层工程物探技术,在解决各种灾害地质、环境地质问题,例如矿井突水、塌陷、滑坡等的预测、治理中的作用,已经逐渐为人们所认识。本文系统、全面地从分辨率的影响因素、高分辨率采集和处理技术等几个方面,探讨了浅层地震勘探中分辨率问题。 1 分辨率及其影响因素 相对于煤田、石油地震勘探，水文、工程、环境等地质问题涉及的对象具有浅而小的特点，浅层地震勘探对分辨率有更高的要求。分辨率通常包括两个方面［1］,一是垂向分辨率,二是水平分辨率。本文着重讨论前者,对后者仅作一般性讨论。 定义垂向分辨率一般采用两种方法,一种是采用薄层顶底反射波的时差来定义分辨率,有人称之为严格的分辨率定义。另外一种是用零相位子波来讨论垂向分辨率。它包括Rayleigh准则、Widess准则、Ricker准则等。根据Rayleigh光学分辨率准则可知,在视觉上能够分辨出薄层上下界面反射波的最小层厚是λb/4,λb为主波长。 一般地,反射波测量可以观测到的反射波最小宽度是用菲涅耳带的大小来决定的。菲涅耳带的半径与界面埋深H界面以上地层速度V及地震子波波长λ有关。菲涅耳带半径R f的近似 值:R f=HV/2f,式中f为子波主频。通常以菲涅耳带的直径(2R f)作为水平分辨率。 从上述讨论中,可以看出分辨率与频率的关系,提高反射波主频可以提高分辨率。事实上,要提高地震记录的分辨率,除了提高反射波主频外,必须提高频带宽度,而地震记录的信噪比、子波形态、采样率、岩性界面反射系数等因素的影响也是不可忽视的。
高分辨率地震资料解释_季佑仙
2002年12月石油地球物理勘探第37卷 第6期?综述? 高分辨率地震资料解释 季佑仙X (中海石油研究中心) 摘 要 季佑仙.高分辨率地震资料解释.石油地球物理勘探,2002,37(6):653～657 高分辨率地震资料精细地反映了地下地质情况,但由于同相轴多且密集,从而给地震资料解释带来较大困 难。因此,高分辨率地震资料解释须做到:解释前检查资料的频率成分,以保证地震剖面的波组特征;充分利用 计算机的显示功能,使高分辨率资料的解释更方便;有三维地震资料时,应用差异数据体、波阻抗数据体以及可 视化等先进技术,使高分辨率地震资料更真实地反映地下地质情况。 关键词 高分辨率 地震资料 解释 ABSTRAC T Ji Youxian.Interpretation of high-resolution seismic data.OGP,2002,37(6):653～657 T he hig h-r esolution seism ic data carefally reflects subsurface geolo gic feature.T he inter-pretatio n of high-resolution seismic data is very difficult because of multi and tight events. T herefo re,it must check up the frequency com ponents of data befor e interpretation in orde to guarantee the w ave gr oup char acter of seismic section;fully using the display functio n of co m-puter can make the interpr etatio n o f high-reso lution seism ic data m ore convenient;the ad-vanced techniques such as difference of data volum e,wav e impedance data bo dy and visualiza-tio n can be used for inter pretation if there is3-D seismic data,making hig h-r esolutio n sem sm ic data m ore truthfully reflect the subsurface g eo logy. Key words:hig h-r esolution,seismic data,interpretation 海上高分辨率地震资料同相轴多且密集,反映的地质现象复杂,这给解释(特别是二维资料解释)带来很大的困难,特别是在利用波组特征对比进行层序界面解释时尤为突出。但是,海上高分辨率地震资料具有频带宽、分辨率高的特点,而且随着地震数据采集、处理水平的提高,信噪比和保真度也得以提高。因此对海上高分辨率地震资料的应用亦越来越多。认真总结高分辨率地震资料解释经验,可以更好地为油气勘探、开发服务。 质量分析与适当处理 高分辨率地震资料不仅要求有较高的信噪比,而且要求有较宽的频谱,特别要求有足够的低频成分。但在进行资料处理时,为了得到较高的分辨率,往往只提高资料的高频成分,而忽略了低频成分。 在高分辨率地震资料解释中,最常见的问题是同相轴特别多,剖面没有波组特征。针对这种情况,首先应检查资料质量。造成剖面波组特征不好的最大可能性是地震资料缺乏低频成分,因此,可做频谱分析或频率扫描来检查剖面是否缺乏低频成分。按-6dB(即50%)计,如低截止频率达不到约10Hz,可要求处理人员重新处理,把低频成分补齐。图1是高分辨率地震偏移剖面,同相轴特别多,波组特征很差。经频谱分析可知,该剖面具有丰富的高频成分,高截止频率达到100Hz,但从浅至深都缺乏20Hz以 X J i Youx ian,Res earch Center,CNOOC,Beijing,100027,Chin a 本文于2002年7月17日收到。
反射波地震勘探
简答:1.简述地震勘探原理 地震勘探根据岩石的弹性差别进行工作的,波遇到障碍物会发生反射和透射,折射.通过测反射波和透射波的性质,可以确定障碍物的距离.地震勘探是人工激发地震波.通过在地面布置测线,接收反射波,然后进行一些处理,从而来反映地下构造情况,为寻找油气和其他勘探目的的服务,生产工作包括三个环节:1野外数据采集2室内数据处理3地震资料解释,与其他方法相比,具有高精度的优点,但耗资大. 2.有效波与干扰波的区别?分别用什么方法压制? 1有效波与干扰波在传播方向上有可能不同,可以用组合检波来压制. 2有效波与干扰波在频道上有差别,可以采用频率滤波来压制,即带通滤波. 3有效波与干扰波在动校正后在剩余时差可能有差别,可以采用多次叠加来压制. 4有效波与干扰波在他们出现的规律上可能有差别,也可以用组合方法来压制. 3.写出水平叠加剖面的形成过程,并指出有何缺陷? 1地震资料采集2进行室内的解编,即将资料转变为道序形式和处理系统内部格式表示的数据形式3道编辑,删除废炮,废道及类脉冲等非期望波.4观测系统的定义5切除处理6静校正,消除地形等的影响7滤波8振幅校正9反褶积,提高分辨率10速度分析和动校正11水平叠加,这便是水平叠加剖面的形成过程. 其缺点是:当界面倾斜时,我们按共中心点关系进行抽道集,动校正,水平叠加,其实并不是真的共反射点叠加,在剖面上存在绕射波没有收敛干涉带没有分解,凹转波没有归位等问题.叠加部总是把界面上反射点的位置显示在地面,共中心点下方的铅垂线上,水平界面时与实际情况符合,倾斜时与情况不符. 4.影响水平叠加效果的因素有那些? 多次覆盖参数的选择,动校正速度的大小,地层本身的性质. 5.在地震剖面上常见的异常波识别标志有那些? 常见的异常波有三种即岩性突变点,有关的绕射波,断面处出现断面反射波和凹界面产生的回转波.绕射波同相轴经动校正水平叠加后为曲线.而反射波经动校正后为一条直线,断面反射波在地震剖面上表现为同相轴断开，数目突增减或消失,同相轴突变,反射零乱或出现空白带和标准反射波同相轴发生分叉,合并,扭曲.强相位转换等现象.回转波在剖面上主要表现为蝴蝶结状同相轴交逆叉. 6.地震反射界面的地质意义是什么? 地震反射界面指波阻抗存在差异的界面,他不能完全反映岩性存在差异的界面,但是能反映一些岩性突变点,如不整合面,断续,以及凹界面等,从而帮助查明地下构造. 7.简述费马原理与惠更斯原理?并用费马原理证明地震波反射定律 费马原理:波在各种介质中传播遵循时间最短原理,可用数学上求最小值方法,利用费马原理证明地震波反射定律. 惠更撕原理:波前传播至一位置,可以看作一个新的波源,每个质点都激发球面波向前传播. 8.检波器组合能压制那类干扰波?为什么? 检波器组合可以压制与有效波方向上有差别的干扰波,首先检波器组合可以使信号增强,但有效波增强幅度大,干扰波相对得到压制,其次,检波器组合可以使通放带变窄,则相应压制带就变宽了,所以说可以压制方向存在差别的干扰波.
2.浅层地震反射方法及数据处理及数据处理-刘云祯
浅层地震反射方法及数据处理研究 刘云祯 [提要] 本文根据“浅层地震反射方法与数据处理研究”总报告撰写而成。 文中总结了该项目由研究浅层地震反射的多次覆盖技术开始，到该项技术成功地应用于复杂地基勘察，并取得成效的过程。共列举了工程实例11个。 研究内容涉及现场工作方法、震源、地震数据的采集格式、地震数据的数字磁盘采集及地震数据的微机现场处理研究等方面。 该项目的研究成功和推广应用，可为提高勘测成果质量、缩短勘探周期、降低勘探费用发挥明显的作用，并具有显著的经济效益。 一、序言 “地震浅层反射方法及数据处理研究”是“七五”国家科技攻关项目“高坝坝基勘测新技术研究”中的一个研究项目，系统编号为：17—3—l—(3)。 (一) 项目立题时的国内外状况 地震浅层反射方法及数据处理研究项目包括两部分内容：①野外浅层地震反射方法；②数据采集与处理。 国外在野外浅层地震反射方法的研究方面，80年代初开始有较大进展。如加拿大、美国等采用窗口法，进行了等偏移距方法的采集研究与应用；但在数据采集与处理方面利用苹果II型微机，处理功能是只能对等偏移3E采集的地震资料作些简单处理。 国内地矿部、铁道部和煤炭部对深层和中浅层野外地震反射方法的研究采用CDP水平这加方法，由于其勘探深度大，因而地震设备规模大：在数据采集与处理方面，采集用磁带机，处理要在有关计算站(或计算中心)处理。80年代中期，地矿部对浅层地震反射资料处理软件开展研究，进行了由68000微机向长城0520微机移植浅层反射软件的工作，野外采集用磁带机，处理时由磁带再转成软盘，处理时所用微机需要有硬盘支持。 国内水电系统，1984年在龙羊峡和1985年在东北镇西坝址等工地用窗口法做了论证性的现场试验；资料处理是用手工绘图的办法。 综上所述可能看出：在确立浅层地震反射方法及数据处理研究项目的同期，国内外对该项目的研究也处在起步研究的阶段。 (二) 项目攻关的考核目标 考核目标主要有两个方面的内容：①野外浅层地震反射方法研究；②数据采集与处理研究。 1．野外浅层地震反射方法研究方面 根据高坝坝基勘探深度的需要(几米至一百米左右)攻关研究野外工作方法和震源。目标是：提出适合水电工程勘探的，能形成生产力的野外工作方法和使用的震源。 2．数据采集与处理研究方面 考核目标是研究出地震记录的软磁盘采集系统，并用于80年代以来国内引进的ES—1210地震仪的改造，使之达到地震数据的数字软磁盘采集。针对在野外现场还不能进行数据处理的现状，攻关的主要内容是实现地震数据处理的微机化，考核目标是处理功能达到CDP迭加的水平。 (三) 攻关实现的目标 1．野外浅层地震反射方法研究方面 (1) 在窗口法的基础上，应用研究了等偏移距方法、CDP水平迭加方法，以及CDP水平
海洋高分辨率反射地震的震源技术技术分析
海洋工程的高分辨反射地震勘探的震源技术特征+ 万*、吴衡、王劲松、温明明 芃 （广州海洋地质调查局，广州，510760） 摘要： 文中首先简要的回顾了海洋高分辨地震勘探反射技术的基础理论，介绍了海洋工程勘探中主要使用的四大类高分辨地震震源—受控波束类震源（声纳）、加速水团技术类震源、挤压震源、爆炸式震源，并对各类震源技术的技术特点进行了对比分析，指出了这些技术发展方向、使用范围和应用前景。 关键词：高分辨地震震源；受控波束类震源；加速水团技术；挤压震源；爆炸式震源Abstract：The paper briefly reviewed the elementary theory of seismic reflection, introduced four basic categories of marine seismic sources for high resolution exploration: controlled waveform (sonar, e.g., 3.5 kHz sounder, parasound, chirp), accelerating water mass (e.g., boomer, airgun), explosive (e.g., sparker), and implosive (e.g., watergun),and carried on contrast analysis to each kind of technique characteristics , pointed out the development of these technologies, the use of the scope and application prospects. Key words: High resolution marine seismic sources controlled waveform ;accelerating water mass ;explosive; implosive 海洋反射地震勘探始于20世纪30年代末期。当时，除设备部件的防水、水密措施外，在仪器和方法上大都沿袭陆地人工地震测量技术：以炸药做震源，用密封的检波器接收，将地震波记录到感光纸上再进行解释。调查主要集中在濒临陆岸的浅水区。50年代，海洋地震勘探仍旧使用炸药震源，接收装置采用晶体(酒石酸钾钠)检波器，用光点式地震仪在观测船行进中采集数据。50年代末期，由于多次覆盖技术的出现和数据的重复处理，导致了震源、接收和记录装置的更新，非炸药震源（压缩空气枪、电火花震源等）得到广泛的使用，用漂浮组合电缆在水下接收。装备的改善提高了勘探的速度和效果。60年代中期，由于电子计算机和计算技术的发展，促使70年代初数字地震仪逐步代替模拟磁带地震仪，又由于采用多次覆盖技术和覆盖次数的增加，使水下接收装置由24道发展到96道，从而也相应要求提高震源的能量与效率。80年代以来，海洋反射地震勘探技术向着高分辨率、高的接收道数和震源的大容量发展。 近二三十年中，高分辨海洋反射地震勘探技术在第四系分层、底质调查、工程应用和砂矿等沉积结构以及物源分析研究等领域得到了广泛的应用。与油气勘探中的常规地震勘 ―――――――――――――――――――― + 国家“863”项目海洋技术领域大容量电火花震源的技术研究课题（2006AA09Z347）。 * 万芃（1983－），男，2004年毕业于哈尔滨工程大学电子信息工程（水声）学院，广州海洋地质调查局高新技术研究室助理工程师，从事海洋地质勘查技术方法研究。Email：wanpeng9999@https://www.360docs.net/doc/ff14000000.html,