第二章地震勘探ppt课件.ppt

参考资料：应用地球物理学原理地震勘探 何樵登 熊维纲编，地质出版社，1991年,2008年09月,第二章 地震勘探,第二章 地震勘探,地震勘探方法是地球物理勘探的主要方法之一，所依据的物质特性是岩石的弹性。采用人工的办法（用炸药或其它震源）激发地震波，并沿测线的不同位置用地震勘探仪器检测大地的振动。通常将数据用数字形式记录在磁带上，通过计算机进行处理，最后以易于地质解释的形式显示处理结果。,由于地震波在介质中传播时，其振动强度和波形将随所通过介质的弹性性质及几何形态的不同而变化，如果掌握了这些变化规律，根据接收到的波的旅行时间和速度资料，可推断地下的介质结构。而根据波的振幅、频率及地层速度 等参数，则有可能推断岩石的性质，从而达到勘探的目的。,地震勘探的分类,地震勘探就是根据地下介质弹性和密度差异，通过观测和分析地层对人工激发的地震波的振幅和走时响应推断地下岩层形态和性质的一种方法。可分为（1）反射波地震勘探方法，（2）衍射波地震，（3）折射波地震，（4）面波地震，（5）透射波地震,第一节 地震勘探基本原理,一、地震波的基本概念 （一）地震波的形成： 地震波就是在地球介质中传播的振动。 当地球介质为弹性介质时，地震波弹性波 声学介质时， 声波。 实际地球介质近似为弹性介质，进一步近似为声学介质。,什么是弹性？,弹性是物体在外力的作用下发生了形变，当外力去掉后，物体就恢复原来的形状。其所发生的体积或形状上的变化叫做弹性形变。塑性：当去掉外力时，无法恢复原来的形状，物体仍旧保持其受外力时的形状。自然界的大多数物质都同时具有上述两种特性。这取决于物质本身的物理性质，和作用在其上的外力之大小和特点等因素。,爆炸震源形成破坏区，塑性带，弹性形变区近似弹性介质。地震波实质上就是一种在岩层中传播的弹性波。满足弹性波波动方程：,弹性波波动方程,波动方程的一般表达式：,拉普拉斯算子：,（4.1-1）,弹性波波动方程,对4.1-1分别求散度（div）和旋度（rot） ：,其中：,（4.1-2）,（4.1-3）,（二）地震波的种类,地震波的种类：体波（纵波，横波），面波（瑞利面波和勒夫波）纵波（P波）是由震源向外传播的压缩波，质点振动与传播方向一致。横波（S波）是由震源向外传播的剪切波，质点振动与传播方向垂直。 横波又分为两类：垂直偏振横波（SV波）和水平偏振横波（SH波）。,（二）地震波的种类,（一）体波：在三维空间中传播的波。 1、纵波（P波）：质点位移与传播方向一致，速度快;在固、液、气中传播。 2、横波（S波）：质点位移与传播方向垂直，速度慢;只在固体中传播。,（二）地震波的种类,（二）面波：沿地表或层面传播的波，也称导波，有频散现象。 1、瑞利波（Rayleigh，LR）：轨迹在沿波前进的垂直平面内作逆椭圆运动，如图。其波速约为0.9Vs。是P波和SV波沿界面传播时相互叠加的结果。 2、勒夫波（Love， LQ ）：质点运动方向垂直于波的传播方向，在表层里沿水平方向传播。只有当下层介质的速度大于上层层状介质的速度时才能产生。,瑞利波,勒夫波,（三） 地震波的特征,（1）时间域（空间域）：周期：质点振动一次需要的时间。频率：质点在1秒钟内振动的次数。振幅：质点振动时偏离平衡位置的最大位移。波峰：最大的正位移。波谷：波长：两个相邻波峰或波谷之间的距离。是波在一个周期里传播的距离。波数：波长的倒数。 周期振动（周期不变）和 非周期振动,（三） 地震波的特征,（2）频率域：波形特征可以转换成频谱特征完全等价傅氏变换将时间域上的波形变换为频率域的振幅谱和相位谱（通称为频谱）由于实际得到的地震记录是经过数字采样的离散信号，所以它的波形及振幅谱和相位谱都是离散化了的数据序列。,（三） 地震波的特征,（3）波前和射线激发地震波某时刻刚刚振动的点组成的曲面波前面（波前）。 停止振动的的点组成的曲面叫波尾。按波前的形状，波可分为球面波和平面波。 当离震源较远时，球面波平面波。射线地震波从一点到另一点的传播路径。 射线与波前垂直。,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理1、惠更斯菲涅尔原理 惠更斯提出：任何时刻波前面上的每一点都可以看作新的点源，产生二次扰动。菲涅尔认为：由波前面各点所形成的新扰动在观测点上相互迭加观测点上的总扰动。 以上总称为惠更斯菲涅尔原理。,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理2、绕射积分理论克希霍夫公式,根据惠更斯菲涅尔原理，克希霍夫提出： 若已知在某一闭合曲面上的位移位和它的导数，就可以计算该曲面外任一点上的位移位。,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理2、绕射积分理论克希霍夫公式,克希霍夫积分公式（4.1-6）：,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理2、绕射积分理论克希霍夫公式,克希霍夫积分公式的特例：泊松公式（4.1-7）在半径为r=vt的球面上的位移位：,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理2、绕射积分理论克希霍夫公式,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理2、绕射积分理论克希霍夫公式,这说明：只要知道球面上的平均值，就可以求得球心M点波场位移位的解。泊松公式不仅用来描述波场，而且为以后的费马定理奠定了理论基础。,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理3、费马定理,波传播费时最少最佳路径垂直于波前面,二、 地震波的传播规律,（一）地震波传播所遵守的原理和定理4、时间场和视速度定理,地震波在介质中传播，若已知地震波速度的分布，波前到达介质内任一点（x,y,z）的时间t。这个标量场叫做时间场。t (x,y,z)叫做时间场函数。时间场满足的微分方程式为：,二、 地震波的传播规律,视速度定理,视速度：地震波沿测线传播的速度。,（二） 地震波的反射和透射,当地震波投射到层状介质的分界面上时，就会发生反射和透射。产生反射和透射波，见右图。 并满足Snell定律：当垂直入射时，不产生转换波。此时反射系数为：当 时，反射系数为正值， 反射波相位与入射波相位一致。当 时，反射系数为正值，反射波相位与入射波相位相反。当 时，无反射波。,（二）地震波的反射和透射,当地震波倾斜入射时，其能量分配比较复杂。由入射角、界面上下介质的速度比和密度比决定。下图是反射和透射系数随入射角的变化曲线。 图1-8a是纵波从高速介质中入射。此时，图1-8b是纵波从低速介质中入射。此时，,2、折射波的形成,见图，当,这个角度叫做临界角。折射波盲区,（三）地震波的波前扩散,地震波传播时，波前面不断扩张，单位面积的能量密度不断减小，因此地震波的振幅随传播距离增大而不断减小。这种现象叫做波前扩散。,三、 地震波在实际介质中的传播特性,（一）大地对弹性波的吸收与衰减大地不是完全弹性介质，在弹性波传播过程中，高频成分容易被吸收。从而对震源激发的地震子波起到改造作用，称为大地滤波作用。由粘弹性理论证明：吸收系数与频率成正比。还与地层的物质成分、结构的不均匀性有关。一般疏松地层比致密地层对弹性波的吸收更大。,三、 地震波在实际介质中的传播特性,（二）速度及影响波速的因素地震波的速度是指地震波在岩层中的传播速度。是一个极为重要的参数，也是进行地震勘探的物理基础之一。波阻抗是速度与密度的乘积。,弹性模量之间的关系,岩石的弹性性质决定了弹性波的传播规律。弹性塑性物质的弹性性质可用几个弹性模量或常量来描述。它们可以定量地描述不同类型的应力和应变的关系。,式中：K为压缩模量(Bulk modulus) E为杨氏模量(Youngs) 为剪切模量(Shear) 为泊松比(Poissons Ratio),上述常量是由物质本身性质决定的，由此可以描述弹性波的传播性质。,影响岩石中波速的因素,速度是地震探测的物理基础之一，是一个非常重要的参数。速度的测定主要有三种方法：1、根据地震波的时距曲线 2、岩石样品的实验室测定。 3、井中观测资料。影响速度的因素： 孔隙度、岩石的埋藏深度、变质、脱水、相变等等。,弹性波的速度产生各向异性效应，即不同方向速度不同,（三）振幅及影响振幅的因素,振幅也是地震勘探中的一个重要参数。通过振幅信息可以预测岩性，在油气勘探中可以直接检测油气。 Amplitude Versus Offset（AVO）影响振幅的因素有三类： 第一类是激发和接收条件的影响。对某一道记录是不变的。 第二类是波在地震地层中传播时波振幅受到的影响，主要包括波前扩散、介质的吸收、透射系数、反射系数的大小等。 第三类是地层界面的反射系数随入射角（偏移距offset）的变化而变化。不同的速度结构有不同的变化特征。,第二节 地震波的时距曲线,利用地震波的走时特征获得地质构造信息的学科称为几何地震学。所谓几何地震学就是研究地震波在传播过程中波前面的空间位置与其传播时间的关系，这种关系称为时距曲面，而在一条测线上观测到的时距关系则构成一条曲线，成称时距曲线。下面分别介绍反射波、折射波、多次反射波、绕射波的时距曲线。,一、反射波时距曲线,（一）水平层的反射波时距曲线和正常时差（P135）,设地层是水平的，倾角为零，,很明显这是一个双曲线方程，,一、反射波时距曲线,（一）水平层的反射波时距曲线和正常时差（P135）,设地层是水平的，倾角为零，,因此，在水平界面下， 时间也是最小的反射时间，它直接与反射界面的法线深度有关，因此可以由 确定 反射层的位置。,令x=0，此时的反射波传播时间称为法线反射时间,一、反射波时距曲线,（一）水平层的反射波时距曲线和正常时差（P135）,当2hx时，把下式进行二项式展开,在任意两个观测点上时间差为（只保留前两项）,一、反射波时距曲线,（一）水平层的反射波时距曲线和正常时差（P135）,当x1在原点上，则此时的时差称为正常时差。,X是炮检距，对每一个反射层，v和t0是常数，正常时差只与炮检距有关。可以根据正常时差判断是否是正常反射波（双曲线）共深度点叠加前，必须先做动校正,一、反射波时距曲线,（二）倾斜层的反射波时距曲线和倾角时差（P137）,一般地，地层并不是水平的，有倾角,在上倾方向,在下倾方向,一、反射波时距曲线,（二）倾斜层的反射波时距曲线和倾角时差（P138）,同样进行二项式展开,利用震源对称的两个点，可求倾角,称为倾角时差,一、反射波时距曲线,（三）复杂介质中的时距曲线（P138）,复杂介质中，时距曲线没有解析表达式，一般用矢量形式，通过射线追踪求解射线长度和走时。,二、多次反射波时距曲线,多次波：地震波遇到波阻抗分界面时，除产生一次反射外，还会产生一些来往于分界面之间几次反射的波，这种波称为多次反射波。,多次波的类型：全程多次反射波、短程多次反射波、微曲多次反射波、虚反射。,二、多次反射波时距曲线,这样的界面有：基岩面、不整合面、火成岩面、低速带底界面、海水面和海底面等。,只有在反射系数较大的反射界面产生的多次反射，才能够形成较强的多次波。,相同t0时间的多次波时距曲线比一次波时距曲线陡-深层速度比浅层速度高。因此多次波的正常时差比一次波大。,三、折射波时距曲线,水平层的折射波时距曲线和正常时差,当下层介质速度大于上层速度时,因此折射波时距曲线为一条直线，其斜率为1/v2,延长线与T轴的交点称交叉时，与界面的法向深度有关。,三、折射波时距曲线,下面我们来看一下直达波、折射波、反射波之间的关系：,反射波法勘探应在A点以内观测；折射波法勘探应在B点以外观测。,A,B,三种波在时距曲线上到达时间是不同的,盲区,四、绕射波时距曲线,地层中，当存在断层、直立地层的棱角、地层尖灭点等不连续点时，可以产生绕射现象。（狭义绕射）,绕射点,惠更斯原理：每个点都可以看成新的绕射源，地面上某点观测到的反射波是所有绕射的叠合。（广义绕射）,四、绕射波时距曲线,一般提到的绕射是指狭义绕射。其时距曲线：,时距曲线同样为双曲线，极小点在D，与反射波时距曲线有一段相切。,绕射波,反射波,第三节 地震观测仪器,主要有震源、检波器、地震仪器三部分组成。一、震源：是激发介质振动的能源。可分为炸药震源和非炸药震源。 炸药震源具有良好的脉冲特性（激发的地震子波强度高、频带宽），是一种理想震源。 非炸药震源：落重法震源、可控震源、气枪、电火花等。,第三节 反射波方法,二、检波器 是安置在地面、水中或井下以拾取地面振动的地震地震探测器或接收器。它实际上是将机械振动转换为电信号的一种传感器。 现在一般为动圈式传感器。如图。,第三节 反射波方法,三、地震仪器 地震仪器通常由前置放大器、模拟滤波器、多路采样开关、增益控制放大器、模数转换器、格式编排器、磁带机、回放系统组成。,第三节 反射波方法,四、地震仪器的发展从50年代前的光点记录50年代的磁带模拟记录70年代的24道记录现在的千道、万道记录仪。 主要的地震仪器生产厂家：SERCEL、I/O、GEOX、FAIRFIELD等。 其产品对于2ms的采样，最多可达19200道，单线最多接收道数1200道，最小采样率1/8ms。,第四节 反射波地震勘探,地下介质层与层之间的界面一般为波阻抗界面，在这些界面上都能形成反射波。在地表观测这些反射波，并根据它们的特征来推断界面的深度和介质的物理性质，这就是地震探测的反射波方法。这种方法是目前资源勘探和地壳、上地幔结构探测的一种主要方法。包括三个步骤：采集、处理、解释,第四节 反射波地震勘探,下面我们简单介绍反射波法地震资料的采集、处理和解释。一、地震资料采集1、测线布置与观测系统地震测线的布置一般要求与构造走向垂直。地震测线一般为直线，有时为折线或弧线，随地质条件而定。地震测线分为纵测线和非纵测线。见图。在二维地震测量中，常采用纵测线。在三维地震测量中，常采用纵测线 和非纵测线同时并用。,一、地震资料采集,1、测线布置与观测系统观测系统：为完成一条剖面所采用的激发点与接收点之间的关系。通常采用时距平面法和综合平面法。（一）时距平面法时距平面法是在横轴X上标明激发点和接收段的位置，纵轴为时间，将所能接收到的时距曲线大致画出，称为时距平面。,时距平面法对于简单的观测系统很容易表示，但对复杂的观测系统很难显示。,一、地震资料采集,（二）综合平面法由于时距平面法不能简明的表示复杂的观测系统。因此生产中主要采用综合平面法。,一、地震资料采集,一、地震资料采集,多次叠加观测系统的原理,一、地震资料采集,多次叠加观测系统的原理,左图表示单边放炮，24道观测，四次迭加。每放完一炮，炮点向前移动三道间距，构成一个四次迭加的观测系统。19、13、7、1等就构成一个共反射点迭加道集CMP(CDP) 。,一、地震资料采集,一个典型的野外采集参数,震源类型：炸药震源 仪器类型：SN-388 记录格式：SEGD 记录长度：6s 接收道数：320，360 偏移距：15m，5385m 观测系统：5385-15-0-15-5385（360道） 4785-15-0-15-4785（320道） 道间距：30m 炮间距：30m，60m,120m 覆盖次数：120、180,一、地震资料采集,一、地震资料采集,2、反射地震勘探中的干扰波有效波：能用来解决地质问题的波。干扰波：就是妨碍追踪和识别有效波的波。 干扰波是相对的，如：反射波法中的反射波是有效波，折射波是干扰波，而折射波法中的反射波就是干扰波，而折射波是有效波。干扰波又分为规则干扰波和无规则干扰波。规则干扰波：有一定频率和视速度的非随机干扰波。如声波、面波、工业电干扰、多次波等。无规则干扰波：无一定频率和视速度的干扰波，又叫随机干扰波。,2、反射地震勘探中的干扰波,有效反射波,一、地震资料采集,3、地震组合法组合法就是利用波的传播方向不同而压制干扰的一种方法。所谓组合，指的是以多个检波器组成一个地震道的输入或者多个震源同时激发构成一个总震源。前者叫组合检波，后者叫组合激发。由于某些干扰是随机的，并且是相互独立的，组合迭加后互相抵消，而有效波是相关的，组合得到加强。,一、地震资料采集,3、地震组合法组合法可以压制面波、浅层折射波、直达波、声波等规则干扰波。计算表明：如果随机干扰相互独立，组合迭加后信噪比可以提高 倍，n是一个组合中检波器的个数。,野外记录中各种波的认识,地震记录中常见的规则干扰波有：声波(速度约为300m/s)：当用气枪震源时，陷波。导波（guided wave）：一般在浅海当存在较硬水底时，速度对比大，可用CMP叠加或倾斜叠加技术消除。面波（也叫地滚波ground roll）:低频、强振幅、低速，野外可用检波器排列压制。工业电干扰（50Hz）：陷波压制。多次波(multiples)：与初次反射有同样的速度，可利用预测反褶积消除。边部散射波(side-scattered noise):水底不平，散射点,野外记录中各种波的认识,平界面，对称,不对称,界面左倾，同相轴扭曲,地滚波,反射,信噪比逐渐变差,反射,断层,弯曲,平界面,大时差浅,小时差，深,直达波,反射,Ground roll,8秒的记录，4秒以下无有效信号,Side-scattered coherent noise,海上记录,refraction,Direct arrivals,Cable noise,二、地震资料的数据处理,所谓地震资料数据处理，一般是指用数字计算机来处理和分析野外地震勘探所取得的原始资料。地震记录是经过数字地震仪，把连续的地震信号离散化后的大量数据，并记录在磁带上。这些磁带集中送到计算中心，由计算机处理，再经地质和地球物理人员分析解释，最后推断探测的结果。其处理的流程大致可分为五大部分：输入阶段、预处理阶段、实质性处理阶段、修饰性处理阶段和输出阶段。,地震资料的数据处理流程,注意：任何一个处理流程都不是一成不变的。,二、地震资料的数据处理,（一）预处理所谓预处理，是在对数据作实质性处理之前为满足一定的计算机结构要求以及处理方法要求，对输入的原始数据所必须完成的一些准备工作。包括：数据选排（解编）、不正常道剔除、抽道集，增益恢复、初至切除等。,第一步：数据解编与选排,数据在磁带上是按时间的先后记录的。各道数据是按时序排列在一起，解编的作用就是把按时序排列的数据变成按道排列。根据共反射点叠加原理，为了实线共反射点叠加，需要把属于不同炮点而属于同一个反射点的各道都挑选出来放到一起，以便计算机叠加。选排与道数和叠加次数有关，选排就是把每个共反射点道集挑选出来。,第二步：初至切除,地震记录上的初至波一般是直达波和浅层折射波（注意：反射波法中把除反射波外的波看作干扰波），而且它们距炮点近，能量较强，引起振动又有一定的持续时间，这会影响整个道的均衡处理，同时又使浅层反射波资料受到干扰，所以在反射点叠加的资料处理时，把它们视为干扰波，应给予切除。在计算机上就是把切除的部分置零。,第三步：不正常道处理,由于各种原因，个别记录道工作不正常，这样的记录参与处理总是不利的，为了解决这个问题，一般都是借用相邻道的数据来代替，或取相邻道的平均值来代替，或者将该道数据全部清零。,二、地震资料的数据处理,（二）实质性处理包括：滤波、反褶积、静校正、动校正、速度分析、叠加、偏移等等。 1、提高信噪比的数字滤波处理 信噪比：信号和噪声的比值。 提高信噪比的处理技术之一是利用“有效波”和“干扰波”之间频率和视速度的差异来压制干扰波，分别称为频率滤波和视速度滤波。 频率滤波只需对单道数据进行运算，故称一维频率滤波；实现视速度滤波需同时处理多道数据，故称二维视速度滤波。,1、提高信噪比的数字滤波处理,一维频率滤波的原理：将时间域的地震数据经傅立叶变换到频率域上，有效波和干扰波的分布在频率域上存在着差异，在在频率域上设置门槛，可突出有效波，压制干扰波。,1、提高信噪比的数字滤波处理,根据划分门限的不同，滤波器可分为：低通滤波、高通滤波、带通滤波、陷带滤波等。,二维视速度滤波的原理与一维频率滤波的原理类似，滤波器是根据有效波和干扰波经二维傅立叶变换到f-k域后存在着视速度差异来设计的，可分为扇形滤波、带通扇形滤波等。,去面波前 去面波后 去面波前 去面波后FOCUS系统去面波,滤 波 处 理 效 果,2、提高纵向分辨率的反滤波处理,反滤波的作用主要是压缩地震反射子波的长度，提高反射地震记录的纵向分辨能力，并进一步估计地下反射界面的反射系数。另外，它还可以消除周期鸣震和多次波等干扰波。,地震波在地下传播，由于地层介质具有滤波作用，使震源激发的尖脉冲变成有一定时间延续度的地震子波b(t)。,2、提高纵向分辨率的反滤波处理,这个地震子波b(t)遇到反射界面发生反射，就得到地震信号。而反射界面可以用反射系数序列 来表示。即：,这就是地震道褶积模型。,大地滤波使得震源信号“模糊化”了，降低了地层间的纵向分辨率。因此需要把地震子波压缩为原来的震源脉冲的形状，形成理想的地震记录（反射系数序列）。这一过程就是反滤波或反褶积。,2、提高纵向分辨率的反滤波处理,2、提高纵向分辨率的反滤波处理,地表一致性反褶积 地表一致性反褶积作用：-进行区域子波整形,消除地震数据在空间频率上的差异-展宽频带，提高分辨率 地表一致性反褶积效果：反褶积后数据分辨率提高，波组特征明显变好。主频由24Hz升为32Hz，频带由50Hz左右展宽到70Hz左右,反褶积前 反褶积后 反褶积前 反褶积后反褶积前后单炮及频谱对比,地表一致性反褶积,反褶积前 反褶积后反褶积前后剖面对比,时间域处理,地表一致性反褶积,反褶积前,反褶积后,反褶积压缩子波、消除reverber-ations,3、静校正,地震勘探基本理论的前提：地面为水平面，近地表介质是均匀的。但实际上表层因素与假设条件往往不一致，例如：存在地形起伏，炮点和观测点不在同一水平面上、低、降速带的厚度变化和速度的横向变化等。这时观测到的时距曲线，是一条畸变了的曲线，影响处理的精度，因此要进行表层因素的校正，即静校正。静校正一般分为基准面静校正和剩余静校正。基准面静校正：利用野外实测的表层资料直接进行的静校正。,野外静校正-对全区各线微测井成果进行平面成图-建立全区统一的浮动基准面，野外静校正校到浮动基准面上： 炮点静校正量=（fd-f+h）/vf(井深h低、降速带厚度) 检波点静校正量=h1/v1+h2/v2+（f-fd-h1-h2）/vf式中：h1为低速带厚度，v1为低速带速度，h2为降速带厚度，v2为降速带速度，f为地表高程，fd为浮动基准面高程，h为井深，vf为替代速度（2000m/s）,静 校 正,炮点、检波点野外静校正量,静校正,原始单炮 野外静校正后 折射静校正后静校正前后单炮对比,静 校 正,一、二次剩余静校正炮点、检波点静校正量,剩 余 静 校 正,剩余静校正前后剖面对比,剩余静校正,4、动校正,对于一个共反射点道集来说，每一道的炮间距不同引起的正常时差必须在迭加之前把它从观测走时中减去，剩下的与t0共反射点的深度有关。,动校正的原理图,动校正前的CMP道集,动校正后的CMP道集,4、动校正,动校正后的记录道相当于自激自收的记录道。这样各道叠加时就可以实现同相叠加。动校正方法有：逐点搬家动校正、高保真动校正、分段拉伸动校正等。动校正处理中需要使用速度分析中提取的速度参数。,校正不足,过校正,速度参数选取很重要，速度分析,5、速度参数的提取,正确的速度参数的提取是获得高质量水平叠加剖面的基础。下面我们首先介绍几个地震处理中的速度概念，然后讨论获得速度的方法。,5、速度参数的提取,（一）各种速度的概念,（1）层速度一般地，地下介质是由若干个基本平行的地层构成，此时，将每一个地层看作为一种均匀介质，则层速度：,5、速度参数的提取,（2）平均速度,在水平介质中，取垂直于层理的射线长度与该长度内波传播时间之比为平均速度。,5、速度参数的提取,（3）均方根速度,在水平层状介质中，取各层层速度对垂直传播时间的均方根值。,与平均速度的差别：考虑了不均匀介质的情况，适应范围更大。,5、速度参数的提取,（4）叠加速度,当地下介质不是水平层状介质时，其反射波时距曲线比较复杂，但为了简化，我们把它近似地看作是双曲线。,我们用上述动校正量进行动校正，然后再进行水平叠加，当动校正所采用的速度为某一数值时,叠加后的振幅出现最大值，这时的速度就是叠加速度。,5、速度参数的提取,（5）射线速度,定义：在水平层状介质中，波沿某一条射线传播时，它传播的总路径与总时间之比就是射线速度。,注意：射线路径不同，射线速度也不同，因此射线速度无法用等效层来讨论。它不但考虑了射线的“弯折”效应，而且考虑了介质横向不均匀性的影响，是一种比较精确的速度，实际中很难计算。,5、速度参数的提取,（二）各种速度之间的关系,（1）在水平层状介质情况下，炮检距为零时的射线速度即为平均速度。（2）均方根速度是构成等效均匀层的最佳射线速度。即在诸多的射线速度中，等于均方根速度的那一个正是按最佳估计理论得出的最佳等效值。（3）均方根速度总是大于平均速度。（4）在水平层状介质情况下，炮检距不十分大时的叠加速度就是均方根速度。,5、速度参数的提取,（三）层速度的计算,层速度是与地层岩性密切相关的，是地震反演的主要目标。在速度分析中，得到的速度是叠加速度，对于层状介质此速度就是均方根速度。我们可以利用笛克斯（DIX）公式将之转换为层速度。,5、速度参数的提取,（四 ）速度分析,速度分析的目的是为水平叠加处理提供速度参数，以获得高质量的叠加剖面。速度谱和速度扫描是目前进行速度分析常用的方法。,速度分析的原理,速度谱的拾取,农田区速度谱很好 山地速度谱很差 中、深层多次波发育不同部位的速度谱,速度分析与叠加,地下介质的速度场结构,地下介质的速度场结构,原始炮记录 速度分析 水平叠加剖面,（五）、共反射点水平叠加,假设地下界面都是水平的，层内的波速也是常量，那么一个共反射点道集的共中心点M和共反射点A同在一铅垂直线上，同时，每一道的炮点和接收点都以M点为对称点。经过上述处理后，每道只剩共中心点回声时间t0,且每道的t0是相等的，见图。,（五）、共反射点水平叠加,（五）、共反射点水平叠加,在计算机上，叠加是按照下式完成的。,经过叠加处理后的反射波信号得到了大大的增强，而其它没有滤除的干扰波则可能互相抵消而被压制，所以经过水平叠加突出了反射波信号。,（五）、共反射点水平叠加,一个共反射点道集的叠加输出一道，输出道上的反射波时间t0就是共中心点M处的回声时间。一条剖面上有许许多多共反射点道集，经过叠加可以形成许许多多输出道，如果我们以t0为纵坐标，以测线为横坐标，将这些叠加输出道都排列在各自相应的共中心点的位置，就构成了时间剖面。是时间域处理的最后结果。在时间剖面上，一般地，强波的出现代表地下反射界面的存在，强波同相轴形态则和反射界面的起伏联系在一起。这样就可以直观的反映地下界面形态，为下一步的地质解释做好准备。,叠加剖面,（五）、共反射点水平叠加,（六）、叠后偏移,前面做水平叠加时，我们假定界面是水平的，但是实际上，反射界面常常是倾斜或弯曲的，比如地层的褶皱，结晶基底的起伏等。当反射界面倾斜时，共中心点M的各道接收的反射波就不是从同一点反射上来的。如图。 而是从界面上一小段不同点反射上来的，并且这一小段不在M点的正下方，而是向界面上升方向偏移。,（六）、叠后偏移,此时，若按界面水平的假定，对称于中心点进行叠加，所得时间剖面的同相轴并不代表实际界面，而是相对于实际界面向下方发生了偏移。由于这种效应，在时间剖面上产生了下列假象。,（六）、叠后偏移,当界面隆起时，隆起顶部出现空白。,（六）、叠后偏移,当界面凹陷时，凹陷构造中间出现同相轴交叉。,（六）、叠后偏移,当有断层时，断层附近出现空白。,（六）、叠后偏移,当地下地层为大倾角界面时，水平叠加方法不能使大倾角反射波得到加强，甚至会使大倾角反射波受到压制。实际工作中，可以采用缩小勘探道距的方法来克服，但这样就降低了勘探效率。,（六）、叠后偏移,这时我们就需要把畸变后的反射同相轴“恢复”到正确的位置，从而获得更加可靠、真实的地质剖面，供地质解释。这个过程在地震中称为叠后偏移。偏移的方法主要有：射线理论偏移和波动方程偏移。,（六）、叠后偏移,射线理论偏移主要有绕射扫描叠加，这是从绕射波概念出发讨论偏移问题的一种简单的几何地震学偏移方法，使反射波自动偏移到其空间真实位置，绕射波自动收敛到绕射点上去。它只是使波的运动学特点（如位置、时间等）得到恢复，但波的动力学特征（如振幅、相位、波形等）却受到畸变。现在该方法以及被克希霍夫积分法波动方程偏移取代。,（六）、叠后偏移,波动方程偏移主要有频率波数域偏移、克希霍夫积分法偏移、有限差分偏移，以及有限元偏移等。其共同特点是用波动方程来做波场延拓。波动方程涉及的数学问题比较复杂，这里不再介绍，有兴趣的同学可以查阅有关资料。,（六）、偏移,偏移前,偏移后,（六）、叠后偏移,偏移前,偏移后,偏移前的叠加剖面,偏移后的剖面,二、地震资料的数据处理,（三）修饰性处理地震资料经过一系列处理后形成了水平叠加或偏移剖面。有时为了使最终剖面上的面貌有所改善，层次清晰，波组突出，或为了使得时间、空间方面幅值相近，便于显示在一张图上，还需对剖面作进一步的修饰性处理。,二、地震资料的数据处理,（三）修饰性处理修饰性处理的内容有很多，主要有振幅平衡和相干加强两种方法。 下图是相干加强后的水平叠加剖面。,二、地震资料的数据处理,（三）修饰性处理,相干加强前,相干加强后,相干加强前后的剖面对比,二、地震资料的数据处理,（三）修饰性处理注意：修饰性处理的目的是改善成图质量，它属于“锦上添花”，并非对资料作实质性处理。使用时要十分小心，避免认为的制造出假象。,二、地震资料的数据处理,（三）修饰性处理,未加修饰的叠加剖面,二、地震资料的数据处理,（三）修饰性处理,加修饰性处理后的剖面,三、地震资料的解释,由于反射波地震解释在油气田、煤田上发展最为系统、完善，所以下面以油气田为例来介绍地震资料解释。,三、地震资料的解释,在油气田的地震勘探中，地震资料解释的主要任务是利用处理后的各种地震剖面（一般是水平叠加剖面或偏移剖面），结合地质、钻探、测井及其它物探资料，根据地震波的传播理论和地质规律，把地震剖面变为地质剖面，进一步研究区域的构造发展史、盆地的发育演化史和油气运移聚集史，作出油气资源评价，在有利的构造和地层岩性圈闭上提供钻探井位。,三、地震资料的解释,反射地震剖面主要蕴含着运动学信息和动力学信息。 运动学信息主要指地震波反射时间，同相性和速度等，利用这些信息可以把地震时间剖面变为深度剖面，绘制地质构造图，进行构造解释，搞清岩层之间的界面、断层和褶皱的位置和方向，人们称此为常规地震资料的解释方法，它主要用于寻找圈闭油气藏。,三、地震资料的解释,下图是几种圈闭油气藏的剖面图：,背斜构造油藏,断快构造油藏,裂缝构造油藏,岩浆岩体刺穿构造油藏,含油层,三、地震资料的解释,利用地震剖面上反射波总的特征，如同相轴的连续性，反射波的内部结构和外部几何形态等，可以提取出非常有用的地层信息，它是20世纪70年代发展起来的一种地震分析技术，称之为地震地层学，它应用先进的地震数字处理所获得的高质量地震剖面，通过对地震层序和地震震相的分析，恢复盆地的古沉积环境，预测生油层和储油层的分布，寻找岩性圈闭油气藏。,三、地震资料的解释,下图是几种岩性油气藏的剖面图：,地层不整合遮挡油藏,地层超覆油藏,生物礁体油藏,地层尖灭油藏,含油层,砂岩透镜体油藏,三、地震资料的解释,地震资料的解释包括构造解释和岩性解释。（一）构造解释 地震资料的构造解释需完成以下任务：1、波的对比：在地震记录上利用有效波的动力学和运动学特征来识别和追踪同一界面上的有效波的过程。 对比的四个标志： （1）同相性：这是一条重要标志。来自地下同一界面上的反射波到达相邻接收点路径相似，因此接收到的波形也应相似。振幅极大值应具有相似的相位。 见下页图：,三、地震资料的解释,1、波的对比 （1）同相性,把每道上同相位的点连接起来就是同相轴。时间剖面上属同一个界面的反射波具有同相性。,三、地震资料的解释,1、波的对比 （2）振幅突出度经过各种方法处理后，有效波的能量应该比干扰背景强，应有一振幅极大值存在。,三、地震资料的解释,1、波的对比 （3）波形特征当激发条件一定时，对同一反射波来说，在传播路径和介质性质差别不大时，波形相对稳定，包括频率成分、相位数目、包络的形状、各极值的振幅比都应该相似。,三、地震资料的解释,1、波的对比 （4）时差特点 时差是运动学方面的特征，即在追踪某一波时，应满足视速度合理的条件。上述四点是最基本的标志，但实际情况往往较复杂，激发、接收条件的变化，干扰波的叠加、地下构造都会造成有效波的错位和畸变。因此对比时一定要谨慎。通过以上对比，就可以把地下同一地层的反射同相轴识别出来。,三、地震资料的解释,2、进行地质剖面的地质解释 根据钻井资料和各种地层的反射波同相轴在地震剖面上的特征，推断地震剖面上各反射层所相当的地质层位，以及分析地震剖面上所反映的各种地质现象和构造现象，如：断层、地层尖灭、不整合、古潜山等。,三、地震资料的解释,2、进行地质剖面的地质解释,不整合接触面,三、地震资料的解释,2、进行地质剖面的地质解释,断 层,断裂的识别标志：（1）特征波或波组被错断。是断层在时间剖面上的最主要表现形式。,三、地震资料的解释,2、进行地质剖面的地质解释,断层面反射波,断裂的识别标志：（2）特征波或波组的突然消失甚至整个断层下盘出现空白现象，是区域性大断裂的反映。,三、地震资料的解释,2、进行地质剖面的地质解释,绕射波,断裂的识别标志：（3）绕射波的出现。绕射波是在断层棱角上形成的。,三、地震资料的解释,3、绘制构造图 根据工区内所有的地震测线所得到的地震剖面，作出反映地下某一个地层起伏变化的完整情况的图件地震构造图。最后根据石油地质方面的资料，推断构造是否含油气的可能，提供钻井井位。,三、地震资料的解释,3、绘制构造图构造解释工作通常包括剖面解释、平面解释、连井解释三个环节。 一个未经钻探的地区，解释工作只能从剖面解释开始，经过平面解释，达到提供钻井井位的目的。钻探工作开始后，解释工作就应以钻探井位位出发点，利用井孔资料，控制和指导工区的剖面和平面解释。这时，解释工作的精度将比前阶段提高。,三、地震资料的解释,3、绘制构造图 （1）剖面解释。地震资料是以剖面形式获得的，因此剖面解释是最重要的基础解释工作。其任务有：A、基干测线对比。解决大套构造层对比，决定解释层位等问题。B、全区测线对比。解决构造层和各解释层位的全区对比问题。C、复杂剖面解释。,三、地震资料的解释,剖面解释,97-A,97-B,97-C,97-M1,97-M3,97-M2,97-A,97-B,97-C,97-M,盆地自中侏罗世开始，经历了中生代的伸展和新生代的走滑拉分作用，形成了现今的构造格局。其构造演化经历四个阶段： 裂陷、断陷、挤压回返和走滑伸展阶段。,裂陷阶段,断陷阶段,挤压回返阶段,走滑伸展阶段,（3）构造演化经历四个阶段,三、地震资料的解释,3、绘制构造图 （2）平面解释。地震勘探的任务通常是了解有利地区的地下构造和地层情况，因此各种平面图件是地震勘探的最终成果。A、各种地质现象分布图。如断层组合、尖灭线分布、岩性变化带等各种有意义的沉积现象的平面分布。B、各层t0等值线图。是平面解释的基础图件之一。C、各层深度构造图。了解地下各层构造情况，提供钻井井位。D、各层厚度图。为进一步地质解释使用。,断层分布,构造等值线,三、地震资料的解释,3、绘制构造图 （3）连井解释。钻井井位是通过地震和其它资料综合解释确定的，而钻井资料的获得又直接检验地震解释的准确程度。连井解释具体为：A、钻井分层与地震层位的对比连接。了解反射层相当的地质层位，以及各地层的岩性、接触关系等在地震剖面上的特征。B、地震测井资料解释。可获得较精确的平均速度和各层的层速度。C、合成地震记录。计算理论反射系数，进行对比。,剖面与钻井成果吻合较好,东基二,东基一,东基三,基 底,基 底（？）,基 底,雁窝组,七星河组,海浪组,白垩系,第,三,系,第,四,系,849.5