物探地震勘探new

地震勘探的应用范围适用性：主要应用于石油勘探、煤田勘探。在地下水普查、土木工程、水坝、公路、铁路、桥梁和港口建设中也有重要应用。由于不能很好确定岩层不规则界面，所以很少用于直接勘探金属矿。基本原理：利用地震波资料推断岩层性质。根据所测量的旅行时、振幅和频率的变化，推断岩性、地层和构造信息。主要优点：与其它地球物理方法比，地震勘探精度高、分辨能力强、穿透深度大。石油普查：没有地震勘探资料的情况下确定勘探钻孔的位置极其少见。几乎所有的石油公司都是根据地震解释来选定勘探石油井位。煤田勘查:煤田勘探的每个阶段,特别是采区勘探,控制断层和褶曲,落差大于10m断层都能查明。基本测量方法：与天然地震学相似。但震源可以控制和移动，而且震源与纪录点之间的距离较小。地震勘探工作是由连续排列组成的，这些排列通过地震检波器沿剖面对地球内部相继的各个部分的响应取样。炸药和其他震源产生地震波，地震检波器组合检测地球合成振动，地震数据经计算机处理提取有用信息，根据所获有用信息进行地质解释和推断。与地震勘探有关的各种地震波1—入射波，2—反射波，3—直达波，4—折射波5—透射波，6—滑行波地震勘探野外工作方法示意图地震勘探原理示意图特点：高精确度、高分辨率、大穿透深度。条件：具有规则的岩层分界面。方法：激发地震波——测量震波从震源到检波器时间——由旅行时、速度重建地震波路径——构造分析、地层分析、岩性分析。折射波法：波的主要沿两个岩层的分界面传播，传播路径近似水平。反射波法：波先向下传播，后反射回地表，传播路径基本是垂直的。地震勘探的两个基本方法：反射波法、折射波法反射波法：基于研究从两个地质层分界面反射的弹性波。测量从一个震源到达若干观测点的反射波旅行时间，求出波在介质中的传播速度并确定发生反射的界面位置和形状。折射波法：要在离震源较远处观测，地震波路径的主要部分是沿着两个岩层分界面方向传播，因而是近似水平的。许多情况下，折射波法可以用来判别地层岩性。地震勘探生产阶段的三个环节：1—野外工作阶段：在可能的含油气(或含煤)区布置测线，人工激发地震波，并在野外利用地震仪记录地震波传播情况。成果：得到记录地面振动情况的模拟或数字的原始资料。2—室内资料处理阶段：根据地震波传播理论，利用计算机对野外原始资料进行加工处理，并计算地震波在地层内传播的速度。成果：得到“地震（时间或深度)剖面图”和地震波速度、频率、相位等信息。3—地震资料的解释阶段：根据数据处理结果，结合其他综合资料，对地震构造、地震地层、岩性地震等做出解释，提出钻探井位。地震勘探的历史及现状历史：作为一种主要的地球物理勘察方法，地震勘探产生于上世纪20年代初，1927年反射波法得到工业上的应用。检波方式：1933年开始应用组合检波，二战之后发展到24道检波纪录，1981年发展到96道，目前向更多道（1024）仪器发展。记录方式：1927—1952年光点记录，资料人工处理；1953—1963年模拟磁带记录，资料半自动化处理；1964—现在数字磁带记录，资料自动化处理。现状：由于城市化和社会发展对能源的需求，地球物理勘查将持续，地震勘探技术仍以数字化为主要标志迅猛发展。仪器：正在向遥控遥测、高采样率、超多道发展。野外技术：以发展三维地震勘探、垂直地震剖面、横波勘探等将是今后一段时间内的主要发展方向。三维地震勘探的问题：石油地震勘探通常采用二维剖面测量，因局限于一条条测线观察地下构造，所以在沿剖面进行得偏移归位处理中，难以把侧面波干涉同相轴分开。地下构造是三维实体，如果能从三维的角度观察它，一定比二维角度看问题更符合实际情况。三维地震勘探实际就是立体地、全貌地观察地下地质构造和地层，但由于三维地震勘探成本较高，因而使用并不太多。三维地震勘探•三维地震数据体•三维地震切片立体显示地震对比显示垂直地震剖面技术（VSP）：是在深井中安置检波器，观测地面或井中激发的地震波场。不同深度检波器依次接收到地震波，得到(z,T)剖面图，叫做垂直地震剖面，它不同于常规地震勘探得到的是(x,T)剖面图。VSP记录的是在地球内部实际传播的波场，因而能可靠地确定子波形状、振幅随距离的衰减和波速，标定反射波的地质意义，用于时深转换，获取钻头前的信息和提高井旁横向速度结构的成像精度，提高垂向分辨率。目前，VSP主要用于地震地层层位的确定以及研究钻井附近地层岩性和含油、气、水的情况。5个检波点的VSP记录示意图横波勘探技术：地震勘探中，震源产生的地震波既有纵波也有横波。但自从地震勘探作为地球物理勘查主要手段以来，都是利用纵波工作，横波则是一直作为干扰波需要回避的。近几年，从理论和实践均发现横波在研究小幅度构造、岩性不均匀、岩性歼灭、小断层及含油气地段等方面收到很好的地质效果。通常，横波是指SH波，其野外装备如图。综合测井技术：测井已发展为以岩石学、核物理学及声学为基础的比较完整的测井方法和技术系列。近年来声波测井的发展尤为迅速，声波测井可以测定井壁岩层的岩性、岩层孔隙率、渗透率和含沙指数、动态弹性模量、破裂压力梯度、岩石裂缝指数等参数。全波列测井和横波测井近年也有很大发展。观测设备是长源距声波全波列测井仪，3个到12个接收器的阵列数学声波测井仪，环形声波测井仪，以及在井下电视基础上发展起来的三维扫描测井仪，非对称多极子横波激励器等。智能化的声波测井处理解释系统主要由国外测井公司为我国提供服务，采集数字化全波信息。资料处理：主要在波动方程偏移归位和地震转换方面，以及地下成像和提取岩石参数等。偏移、层析反演：70年代前地震勘探数字处理的重心是叠加和滤波，70年代后转到波动方程偏移的研究，差分偏移、积分求和偏移和波数频率域偏移。80年代研究逆时偏移、有限元偏移、三维偏移、叠前偏移等，发展了矢量波动方程偏移技术、弹性波克希霍夫积分偏移和弹性波有限元偏移。与此同时的热门是层析技术。偏移成像需要预先知道速度分布，用偏移的方法确定界面的几何结构成像。层析成像则通过求得速度分布，用反演的方法得到物性结构成像。层析成像技术与波动方程反演理论的结合是目前的主流。地震地层学、定量岩性反演和盆地定量动态模拟：地震地层学是地震学和地质学的结合，经过处理后的反射地震剖面结合生物地层资料，将地震相转化为沉积相，借助于沉积环境分析确定盆地沉积历史。使用地震剖面上的振幅、频率、相位、速度等信息计算有利的资源储集层埋深、厚度等，提高钻孔成功率。80年代以来，我国开始地震地层学的研究和资料解释，但地质解释效果有待改进，特别是从地震相到沉积相、从地震系列到沉积系列的转换理论和技术以及层序地层学的研究更需加强。为了使地震地层学结果更加完美，两个方向的研究工作正在深入进行：一是定量岩性反演，一是盆地定量动态模拟。第一节地震勘探基础知识一、岩石的弹性1弹性介质弹性与塑性：物体在外力作用下产生形变，外力取消后，物体能迅速恢复到受力前的形态和大小，这种性质称为弹性。反之，若外力取消后，物体仍保持形变后的某种形态，不能恢复原状，这种性质称为塑性。各向同性和各向异性：弹性性质与空间方向无关的称为各向同性介质，反之称为各向异性介质。均匀介质和连续介质：速度值与空间坐标无关的称为均匀介质，反之为非均匀介质。波的速度值是空间坐标的连续函数的介质称为连续介质。2应力、应变与弹性参数应力与应变：单位长度所产生的形变称为应变。单位横截面所产生的内聚力称为应力——单位面积上的作用力。杨氏模量和泊松比：应力与应变的比值称为杨氏模量E（拉伸模量）。介质的横向应变与纵向应变的比值称为泊松比σ。杨氏模量E和泊松比σ是一对表示介质弹性性质的参数：负号表示横向与纵向应变方向相反。llddllSFE体变模量К和切变模量μ：任何复杂的形变均可分为体积形变和形状形变两种简单的形变类型。这两种简单形变的应力与应变的比值分别称为体变模量К（压缩模量：压力与体积变化之比）和切变模量μ（刚性模量：切应力与切应变之比）。VVP切变模量（刚性模量）μ的表达式说明：μ越大，切应变越小。对于液体，μ=0，即液体不产生切变，只有体积变化。拉梅系数：由胡克定律，应力与应变之间存在线性关系，由线性方程组表示，出现36个弹性系数。对于各向同性均匀介质，这些系数大都对应相等，可归结为应力与应变方向一致和垂直的两个系数λ和μ（切变模量），λ即为拉梅系数。32拉梅系数λ是为了简化数学运算引入的参数，它与杨氏模量E、泊松比σ、体变模量К、切变模量μ组成决定各向同性均匀介质弹性性质的五个重要参数。这些参数表示介质抗形变的能力，其数值越大，表示该介质越难以产生形变。只要知道其中两个就可求出其余三个：32)1(2323)(2)23(EE二、地震波形成与描述地震波传播的动态特征可以通过运动学和动力学两个方面反映。动力学研究地震波传播中振幅、频率、相位的变化规律，了解地震波对地下地质体岩性结构的响应。运动学研究地震波传播的时间与空间的关系，了解地震波对地下地质体的构造响应。1振动与地震波振动：质点围绕平衡位置发生的往返运动。简谐振动：在与位移量成正比、与位移方向相反的力作用下的振动。谐振动曲线是正弦或余弦曲线。振幅A：质点离开平衡位置的最大位移。周期T：完成一次振动所需时间。沿时间轴从一个最高点到相邻最高点的时间间隔。频率f或角频率：一秒钟内完成的振动次数。初始相位0：振动初始时刻位移值的角变量。21)sin()2sin(00TftAftAu弹性波：是振动形式在介质中的传播，是能量的传播形式。波前和波后：在某一时刻，波即将传到和刚刚停止振动的两个介质曲面，称为波前面和波后面（波尾）。波前面和波后面是随时间不断推进的。波面：波传播过程中，波前将不断推进扫过介质内部，介质中每一个这样的曲面就是一个波面。波面上各点是同时开始振动的，所以波面又叫等时面。2地震波的描述振动图和波剖面：某点振幅随时间的变化曲线称为振动图；某时刻各点振幅的变化称为波剖面。波长和速度V：一个周期T内，波传播的距离；或两个波峰之间的距离，称为波长。波每秒传播的距离，称为速度。地震波的形成：在激发脉冲的挤压下，质点产生围绕其平衡位置的震动，形成初始地震子波，在介质中沿射线方向四面八方传播，形成地震波。VTTfV3地震子波的描述地震子波：由震源激发、经地下传播并被接收的一个短脉冲振动，称为该振动的地震子波。地震子波基本属性之一——非周期性：地震子波的一个基本属性是振动的非周期性。任何一个非周期性振动可以有许多不同频、不同振幅、不同起始相位的谐振动合成。地震子波基本属性之二：地震子波具有确定的起始时间和有限的能量。因此，振动经过很短的一段时间即衰减。地震子波的延续时间长度：地震子波衰减时间长短称为地震子波的延续时间长度。它决定了地震勘探的分辨率。4地震波的频谱和振幅振幅谱A(f)和相位谱(f)：地震波随传播距离的增加和深度的加大，波的频率会发生变化，高频成分逐渐被吸收，使视周期变大，延续时间增长。研究振幅和相位随频率的变化规律，叫频谱分析，前者称为振幅谱，后者称为相位谱。复杂周期振动的频谱：一个复杂的周期振动是由许多不同频率的简谐振动合成的，可以利用傅立叶级数展开为许多简谐振动，其数学表示为式中各项为不同振幅、不同频率、不同相位的简谐振动。如果把各个分震动的振幅A和圆频率的关系表示在A为纵坐标，为横坐标的坐标平面内，所得图像就为振幅谱。)cos()2cos()cos()(02021010nntnAtAtAAtg非周期振动的振幅谱地震波的频谱：地震波是非周期的脉冲振动，其振幅谱主要用主频和频宽两个参数来描述。主频是振幅谱的峰值频率，即频谱曲线极大值所对应频率。频宽是振幅谱的峰值的0.707倍对应的两个频率值之间的频率范围。一般，反射波的能量主要分布在30—70Hz频带内。且，浅层反射波的频率较高，中、深层反射波的频率较低。地震波振幅的影响因素：激发条件的影响：包括激发方式、激发强度等接受条件的影响：包括检波