《地震地质基础》PPT课件.ppt
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1、地震地质基础,徐国强成 都 理 工 大 学2008年 10 月,地震解释关键技术系列之地震波形分析,序,地震解释包括:地层、构造、沉积、储层、油气。需要的专业基础知识,包括:地震勘探、构造、沉积学,为提供地质模式;地震勘探基础:认识反射层的属性,识别干扰波及地震解释陷阱,地震地质结合基础知识,是从业者经常缺乏的;波形分析是地震解释中相分析的基础,也是储层、油气解释的重要基础;不仅如此,对于复杂条件下的地层、构造解释,地震相(地震反射面貌特征)分析是必须同时开展的一项工作;当然,简单的地层构造解释,只看反射层就可以了。地震地质基础知识,在地震勘探基础、地震地层学等课程中零散出现,国内高校一般都没
2、有系统教学,需要从业者自己总结、摸索。本章内容为笔者长期从事教学科研工作摸索总结,适用于所有地震解释从业人员。,主要内容,(1)地质界面(2)地震子波(3)单个界面的对称波形(4)顶底干涉斜对称波形(微分波形)(5)波阻抗渐变界面的变异波形(低频波形)(6)关键技术(合成记录,岩性柱与记录道互换)(7)应用实例分析,地震地层学起源:基于地震分辨率提高,背斜构造,背斜构造(磁带模拟)地震剖面,地震构造解释,背斜构造,地震构造解释地震地层解释,地层构造,高分辨,层内获得指示沉积构型(地层堆砌方式)的地震反射,据此,可研究地层沉积方式,推断沉积相,预示地震地层学诞生。,1.1 地质界面,一、构造作用
3、界面 角度不整合面;平行不整合面二、沉积作用界面 沉积间歇面;无沉积作用间断面三、其他界面 气水界面;断层面,一、构造作用界面,成因1:构造挤压,1、角度不整合面,典型、常见;下有剥蚀;上有超覆;角度相交;时代不连续,角度不整合:即狭义的不整合,也称斜交不整合或截合,是指上下两套地层之间不仅缺失部分地层,而且上下地层的产状也不相同。角度不整合的上覆岩系层面通常与不整合面(图中红线)大致平行,而下伏岩系的地层层面则与不整合面呈截交关系,不整合类型多种多样,针对不整合的形态及形成机制将其分成7种类型:平行不整合、削截不整合、超覆不整合、褶皱不整合、断褶不整合、伸展不整合和生长不整合。不整合附近的岩
4、层在纵向上呈层分布:从下至上依次为半风化岩石、风化粘土层和底砾岩。不整合在油气的运聚成藏过程中扮演重要角色:不整合面可以作为油气长距离运移的通道,古凤化壳或古岩溶带能够改善岩层的储集性能,形成不整合油气藏。不整合的负面作用为:对盖层的破坏和烃源岩成熟度的影响。,形成过程,下降接受沉积褶皱上升(常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等)、沉积间断、遭受风化剥蚀再下降接受沉积,成因2:差异升降或斜欣运动,形成局部角度不整合面,成因3:全球海平面变化,水位下降,下切谷,陆棚边缘坡折带下切谷(发生在陆棚边缘或斜坡,水上或水下下)递降水流平衡面(下切谷底面),SU,IV,2、平行不整合面,A,B,C,成因:
5、构造垂直升降运动,二、沉积作用界面,1、概述 沉积作用界面,指沉积条件的突然改变,如海平面升降、基底下沉速度,物源,水体的化学成分突然改变等,所形成的界面,小到纹理,到层序界面2、分类(1)沉积间歇面;(2)无沉积作用间断面,3、沉积间歇面,1)小到层理界面,大到层序界面;2)在地质历史中,沉积在短暂的,而沉积间歇是常见现象。一般地,间歇时间远大于沉积时间;间歇面上下地层的产状基本一致,而水动力条件,沉积物成分,沉积速度,水体化学成分有明显变化,层与层之间可有明显的波阻抗差异。,4、无沉积作用间断面,1)前积底面-斜交前积层底面;2)退积顶面-快速海进过程中的顶界面。,间歇-间断-中断层理面
6、层面 层序界面 不整合面不整合面:地层时代不连续,量化:缺一个化石带,至少1Ma,SU,下超底面,退积顶包络面,无沉积作用间断面,顶超面,1、气水界面,三、其他特殊地质界面,2、断层面,地震反射层与地质界面关系,相位:反射波振动的极值点;同相轴:同一个界面产生的反射波,或一组界面产生的复合波,横向上相同相位构成的轴线。地震反射层:一般指同相轴,代表某个地震界面或一组界面的地震反射同相轴,地震反射层与地质界面关系,正:绝大多数地震反射界面都是地质界面,或不整合面,或整合界面;大多数地震反射波为多个界面形成的复合波,只有部分反射层与地质界面对应。并不是每一个反射层(同相轴)都代表地质界面,如续至旁
7、瓣;并不是每一个地质界面都是地震反射界面,如岩性界面。正:地震反射界面总是追随沉积表面;,1.2 地震子波,一、地震子波二、波阻抗界面三、地震反射记录,1、最小相位地震子波,一、地震子波,2、零相位地震子波-子波处理:最小相位子波-零相位子波,灰岩,泥岩,3、最小相位子波与零相位子波 区别,b(t)=1-2(fpt)2e-fpt)2,二、波阻抗界面1、波阻抗(Z)acoustic impedance Z=V.Anstey(1977)曾将波阻抗 比喻为 acoustic hardness,如灰岩-硬岩石;软岩石-泥岩2、反射系数(RC)reflection coefficient RC=I=R2
8、 I03、正反射,RC 0 4、负发射,RC 0particle pressure particle velocity;impinged;analogy;intrinsic susceptibility;tangible meaning;,Z2+Z1,Z2-Z1,三、地震反射记录1、正反射、负反射 在地震勘探中,正反射波或负反射波是通过陆上检波器检测振动的振动,海上检波器检测(海水)质点压力来完成的,检波器可以把振动力大小、方向转化为数字信号记录下来。来自正负反射界面可以通过初试振动方向来辨别,为了说明问题,我们用波阻抗界面上的质点速度或质点压力平衡原理(Badley,Michael,E.19
9、82),1)波阻抗界面上的质点速度或质点压力平衡原理,质点速度-在质点震动过程中,质点离开平衡点的运动速度。,质点压力-在质点震动过程中,质点所承受的压力。,地震波速度-在在质点震动过程中,一个质点向另外一个质点传递振动的速度。,相关概念:质点速度、质点压力、地震波速度,2)正反射-初次质点振动方向:入射波、透射波向下,反射波向上,为正反射,3)负反射初次质点振动方向:入射波、透射波向下,反射波向下,为负反射,2、反射波极性(polarity),正极性-据SEG定义:正地震信号产生正阻抗压力(海上),向上的初跳(陆地);正地震信号在用负数值记录,地震剖面上用波谷显示。负极性-,正反射与负反射及
10、地震波显示的极性,负极性显示,正极性显示,1.3 地震记录道与反射层,一、地震记录道 在检测时间内,自激自收条件下检波器接收到的反射波序列叫地震记录道(seismic trace)1、不同于检波记录2、是地震剖面中的一个个体,为一维地震剖面3、由多个界面反射波的迭加而成,地震记录道是地震剖面中的一个体地震剖面有横向上等道间距的地震记录道构成,地震记录道由多个界面反射波(强反射波)迭加而成,地震记录道由多个界面反射波的迭加而成S(t)=s(t1)+s(t2)+s(t3)+s(t4).+s(tn)其中s(tn)=r(tn)*b(tn),二、人工合成地震记录道,人工合成地震记录(synthetic
11、seismograms)就是通过一口井的声波、密度资料构建一个波阻抗曲线、反射系数序列,通过反射系数序列与理论地震子波的褶积(convolution)得到一个人工合成的地震记录道,它可以与井旁的地震记录道进行对比(一般情况下,两者非常相似),从而获取钻井剖面上有关地质界面、反射界面的信息,地层和地质界面的地震响应以及地震反射波的地质属性。,地震反射层(同相轴),相位:反射波振动的极值点;同相轴:同一个界面产生的反射波,或一组界面产生的复合波,横向上相同相位构成的轴线。同相轴,代表某个地震界面或一组界面的地震反射同相轴,(一)基本原理,若X(t)表示地震记录,S1(t)、S2(t)、S3(t)、
12、S4(t)、.S n(t)代表各个反射界面的反射波,则有:X(t)=S1(t)+S2(t)+S3(t)+S4(t)+S n,X(t)=S1(t)+S2(t)+S3(t)+S4(t)+Sn(t),Sn(t)=r(n)*b(t),b(t),多个界面反射波的干涉迭加求和,数学上可以用褶积来表示,即:X(t)=r(t)*b(t)或 X(t)=0 r(t)b(t-)d 其中X(t)-地震记录,r(t)-反射系数序列,b(t)地震子波,(二)需要满足的条件1、层状介质模型-r(t),横向各向同性。2、垂直入射-r(t)只是RC的函数。3、子波不随传播时间变化而变化(无透射损失)。,(三)制作步骤 褶积公式
13、的数值解,X(t)=0 r(t)b(t-)d 若 t=i t;=j t 则 X(i)=mj=1 r(i-j)b(j)对于零相位子波,X(k)=r(k-j)b(j)其中k=i+(m-1)/2,m,J=1,1、求反射系数离散序列r(t),1)划分宏观层 所谓宏观层(macro-bed)指波阻抗大致相同、对地震记录起主要作用的层或层系,宏观层间波阻抗存在明显差异,内部波阻抗差相对可以忽略。,Sonic log,划分宏观层示意图,1)求反射系数序列-r(t)=a.Vk 其中k=0.23 H(i)V(i)T(i)=2h(i)/v(i)t(i)=T(i)ki=t(i)/t r(ki)=RC(i),其中 R
14、C(i)=(V1.23(i+1)-V1.23(i)/(V1.23(i+1)+V1.23(i),划分宏观层,(1)通过宏观层的速度、厚度可以求出每个单层的双程旅行时间。t(i)=2(i)/V(i),(2)通过每个单层的双程旅行时间累计,可以求出地震波从起始深度到达各界面的双程旅行时间和离散时间序列。T0(i)=t(i),2)求反射系数离散序列r(t),(3)通过速度、密度可以求出每个宏观层分界面的反射系数,R0(i)=(i+1)v(i+1)-(i)v(i)/(i+1)v(i+1)+(i)v(i),若只有声波资料,可以通过速度求取。因为(i)=k v(i);a=0.23RC(i)=(V1.23(i
15、+1)-V1.23(i)/(V1.23(i+1)+V1.23(i),4)求反射系数离散序列r(t):,把各个宏观层分界面上的反射系数赋值到离散时间序列的对应位置,即求得反射系数离散序列r(t):,即:r(j)=Rc(i)其中 j=T0(i)/dt;T0(i)=t(i)dt为离散间隔。,r(6)=R0(1),r(14)=RC(2),反射系数序列示意图-r(i),j=t(i)/dt r(j)=R0(i),如果 T0(1)=t(1)=24ms;dt=4ms,则 L=6,故 r(6)=R0(1)如果 t(2)=32ms;T0(2)=t(1)+t(2)=56ms;dt=4ms,则 L=14,故 r(14
16、)=R0(2),2、求取地震子波的离散序列 b(i),雷克子波 b(t)=1-2(fpt)2e-fpt)2,3、褶积 X(i)=r(i-j).b(j),下图所示:为了演示方便,设定反射系数序列r(i)离散点56个,子波序列b(j)离散点11个(其中b(6)=1.0),褶积过程实际上是一个颠倒相乘然后相加的过程。如X(6),X(25)所列等式。褶积的结果 X(i)就是合成地震记录离散序列,由这些点恢复的曲线为人工合成地震记录。,S(6)=r(11).b(1)+r(10).b(2)+r(9).b(3)+r(8).b(4)+r(7).b(5)+r(6).b(6)r(5).b(7)+r(4).b(8)
17、+r(3).b(9)+r(2).b(10)+r(1).b(11),S(25)=r(30).b(1)+r(29).b(2)+r(28).b(3)+r(27).b(4)+r(26).b(5)+r(25).b(6)+r(24).b(7)+r(23).b(8)+r(22).b(9)+r(21).b(10)+r(20).b(11),3)离散化褶积过程示意图,X(6)所列等式,X(6)=r(11).b(1)+r(10).b(2)+r(9).b(3)+r(8).b(4)+r(7).b(5)+r(6).b(6)+r(5).b(7)+r(4).b(8)+r(3).b(9)+r(2).b(10)+r(1).b(1
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