三维地震勘探1章2019

三维地震勘探任务：通过本课程的学习，更深了解地震勘探的基本原理、物理实质、实用条件及野外工作方法；深入了解三维地震勘探的过程、特点及基本的资料解释方法。教学任务和目的目的：在学完本课程后，能根据具体的地质任务合理布置观测系统，采集高精度数据；能结合地质和钻探资料对物探成果进行综合地质解释，提高勘探精度；并培养自己利用物探手段解决地质问题的意识和能力。主要内容第一章概述（原理及方法）第二章三维地震勘探数据采集第三章三维地震勘探数据处理第四章三维地震勘探资料解释二维地形图三维地形图二维地形图三维地形图二维地震图T2三维地震图三维地震勘探发展的背景三维地震技术兴起在70年代末，正值世界范围内出现石油供应紧张的尖锐矛盾时期，当时由于二维地震方法的局限性，即使反复加密测线、增加覆盖次数，也难于查明较复杂的油气田地质问题,并且钻探成功率低，或成本幅度上升。在这种形势下，已经从试验阶段发展到理论与实践都较成熟的三维地震技术得到了迅速发展。第一章概述三维地震勘探的必要性随着大型矿井的建设，煤炭资源、石油资源的不断开发利用等原因，单纯的资源勘探逐步进入开发勘探，要求提供精确的地质构造信息，因为二维地震勘探的局限性及条件性，妨碍了勘探精度的提高；三维地震勘探原理与条件与三维地质体相对应，并且具有高密度，三维空间成像归位以及多种灵活的显示方式等优点，因此很容易得到正确的构造形态及各种显示图像，因此三维勘探在工程地质、灾害地质、矿产、煤炭资源勘探等方向发挥着无可替代的重要作用。第一章概述第一章概述三维地震勘探三维地震勘探技术是一项集物理学、数学、计算机学为一体的综合性应用技术，其应用目的是为了使地下目标的图像更加清晰、位置预测更加可靠。三维地震勘探技术是从二维地震勘探逐步发展起来的，是地球物理勘探中最重要的方法，也是当前全球石油、天然气、煤炭等地下天然矿产的主要勘探技术。与二维地震勘探相比，三维地震勘探不仅能获得一张张地震剖面图，还能获得一个三维空间上的数据体。三维数据体的信息点的密度可达12.5米×12.5米(即在12.5米×12.5米的面积内便采集一个数据)，而二维测线信息点的密度一般最高为1千米×1千米。由于三维地震勘探获得信息量丰富，地震剖面分辨率高，地下的古河流、古湖泊、古高山、古喀斯特地貌、断层等均可直接或间接反映出来。地质勘探人员利用高品质的三维地震资料找油找气，中国近期发现的渤海湾南堡大油田、四川普光大气田、塔里木盆地塔中Ⅰ号大气田等，全要归功于高精度的三维地震勘探技术。第一章概述二维地震勘探示意图二维地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震勘探施工，采集地下地层反射回地面的地震波信息，然后经过电子计算机处理得出一张张地震剖面图。经过地质解释的地震剖面图就像从地面向下切了一刀，在二维空间(长度和深度方向)上显示地下的地质构造情况。同时几十条相交的二维测线共同使用，即可编制出地下某地质时期沉积前地表的起伏情况。第一章概述三维地震勘探示意图三维地震勘探又称面积勘探，是在地面上同时布置规则或非规则多条测线和多个激发点。采集地下地层反射回地面的地震波信息，然后经过电子计算机处理得出一个三维空间数据体。地震解释剖面显示方式灵活，有垂直向地震剖面和水平切片两种。三维地震勘探295ms305ms315ms四维地震勘探四维地震油藏监测技术是在油藏生产过程中，在同一油气田不同的时间重复进行三维地震测量，地震响应随时间的变化可以表征油藏性质的变化（岩石物理性质、流体运移、压力、温度）。通过特殊的四维地震处理技术，差异分析技术和计算机可视化技术来描述油藏内部物性参数的变化（孔隙度、渗透率、饱和度、压力、温度）和追踪流体前缘。重复三维地震勘探差异数据分析重复地震数据相减时间2时间1剩余油气分布预测三维地震勘探的优点第一章概述三维地震勘探的优越性：三维数据采集不存在二维数据采集时来自非射线平面内的侧面反射波。三维采集的数据按三维空间成像处理，可以真实地确定反射界面的空间位置。三维观测可以避开地形、地物的障碍，对地表条件适应性很强。三维观测可对原始数据有更大的保真度，相位数据更齐全，便于研究地层的岩性。三维地震勘探资料的完整统一性及显示技术的现代化，更便于人工联机解释。第一章概述三维地震勘探的应用实例美国在墨西哥湾近海所作的28个区块的三维地震工作，总投资1500万美元，相当于钻研3-5口井的费用。美国加利福尼亚州费布霍克气田、由于地面为果园，二维无法施工，而三维对于复杂的地表条件，炮点和接收点线的布置有很大的灵活性，采用公路、大路、小路布置闭合圈观测，发现了30.2km2储呈为1亿立方米的气田。中国石油天然气股份有限公司在松辽盆地开展了的高分辨率地震攻关研究，使得T2反射层视主频从45～50Hz提高到65～70Hz，频带宽度从10～70Hz提高到10～90Hz，可以从剖面上识别出10m左右断距的小断层，在此基础上的约束反演剖面可以识别出5m左右的砂层。一是发展万道地震采集技术。采用万道地震仪(测线在30000道以上)和数字检波器进行单点激发、单点接收、大动态范围、多记录道数、多分量地震、全方位信息、小面元网格、高覆盖次数的特高精度三维地震采集技术。二是发展数据处理和数据存储技术。为提高处理精度，必须发展海量机群并行处理和海量存储技术。海量机群并行处理技术是指针对大型数据库及大负荷运算量的集群计算机的节点要多，同时发展相关的静校正处理、组合处理、叠前时间偏移、叠前深度偏移、全三维各向异性等处理技术，以提高地下成像精度和储层描述精度及含油气分析精度。海量存储技术指发展大容量的磁盘和自动带库，以满足大数据量的存储需求。第一章概述三维地震勘探的发展方向三是进行高精度精细地震解释。随着微机性能的提高、成本的降低以及可视化解释软件的发展，三维可视化解释技术的发展趋向是微机群，即用于解释的微机群将以两种形式存在：一种是集成并行机群，用于大数据量的计算和三维可视化分析；另一种是分布式机群，人手一台，通过网络连接，用于精细解释研究。第一章概述三维地震勘探的发展方向应用地球物理勘察地球物理简称物探地球物理勘探物探知识回顾傅承义教授曾下过这样一个精辟的定义：“地球物理学，顾名思义，就是以地球为研究对象的一门应用物理学”。利用物理学的电学、磁学、热学、运动学和动力学等方面的原理和方法，研究地球各部分的物理条件、物理性质、物理状态，从空间和时间两个方面找出以上各方面的发展和联系，以寻求其变化规律，这就构成了地球物理学的内容。地球物理学研究对象理论基础物探知识回顾什么是地球物理学？简而言之，地球物理学研究地球内外，包含地核、地幔、地壳以及水圈、大气圈及其空间的物理场和物理现象，如地磁、重力、地震、放射性、地电、地球热学、气象等。广义地球物理学：大气圈地球物理学水圈地球物理学固体地球物理学又称狭义地球物理学地球物理勘探什么是地球物理勘探？(geophysicalprospecting)研究对象方法原理找，用—目的应用物理学原理，勘查地下矿产﹑研究地质构造的一种方法和理论，简称物探。广泛用于石油、天然气、煤田等勘探中，此外，在工程建设和环境保护，考古研究等方面也有较广泛的应用。它是地质调查和地质学研究不可缺少的一种手段和方法应用地球物理学，即勘探地球物理学从专业学科（理论体系）而言称之为：应用地球物理学从方法技术角度而言称其为：地球物理勘探-简称物探物探方法：几种重要物探方法重力勘探重力勘探是以地壳中岩矿石等介质密度差异为基础，通过观测与研究天然重力场的变化规律以查明地质构造、寻找矿产、解决工程环境问题的一种物探方法。它主要用于探查含油气远景区的地质构造、研究深部构造和区域地质构造，与其他物探方法配合，也可以寻找金属矿，近年来重力勘探在城市工程、环境方面也有应用。磁法勘探磁法勘探是以地壳中岩矿石等介质磁性差异为基础，通过观测与研究天然磁场及人工磁场的变化规律以查明地质构造、寻找矿产的一种物探方法。它主要用于各种比例尺的地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、勘查含油气构造、预测成矿远景区以及寻找含磁性矿物的各种金属非金属矿床，近年来磁法勘探在城市工程、环境方面主要用于开发区、核电站、大坝选址，寻找沉船、炸弹等金属遗弃物与地下管道，考古等方面。地热勘探和放射性勘探司南指南车指南鱼电法勘探电法勘探是以研究地壳中各种岩石，矿石的电学性质差异为基础，利用电场或磁场（人工或天然）在空间和时间上的分布规律，来解决地质构造或寻找有用矿产的一类物理勘探方法。主要用于水文地质、工程地质、煤矿地质和金属矿产的勘查等方面。水文地质中主要研究含水储水构造及其空间分布形态，划分咸水、淡水界线；工程地质中主要用于研究建筑基础的地质情况，基岩埋深和起伏情况，断裂构造岩溶发育情况等；煤矿地质主要用于研究陷落柱、断层构造、煤层顶、底板含水情况，隔水层厚度、裂隙发育情况等。地震勘探地震勘探是以研究地壳中各种岩石，矿石的弹性差异为基础，岩石弹性差异引起弹性波场的变化，表现为弹性异常，即速度不同，根据其异常值的大小及变化规律反演地下介质地质构造情况。常用于石油、煤田勘探和水文地质、工程地质勘查。地震勘探是通过观测和研究人工激发的地震波在介质中的传播规律，以达到勘探地下岩层的构造形态和岩土力学性质。不同岩石的地震波速度地震勘探天然地震由地球内部的构造力、火山活动、塌陷引起的地震。利用天然地震了解地球内部（地壳、地幔等情况），进行地球的分层等。人工地震人工地震是人工作用产生的地震，人们通过炸药爆炸、敲击振动，引起地动，产生地震波用仪器测量这些地震波（速度、到达的时间等），目的是了解地下介质的分层情况、界面的埋藏深度，构造分布情况等。地震又称为地动，分为天然地震和人工地震，两种地震主要区别在于震源不同。地震勘探的发展与展望起源于自然地震观测，我国是世界上最早有地震记载的国家，也是第一个设计成功观测地震仪器的国家。公元132年，东汉时期杰出的自然科学家张衡就设计成功了世界上第一台观测地震的仪器――候风地动仪。当时在首都洛阳已经能记录到远在千里之外的甘肃的地震，还能够测定发生地震的方向。但由于封建社会历史条件的限制，妨碍了科学的进一步向前发展。地震理论研究直到十九世纪初，随着西方国家的大工业以及数学、力学和弹性力学的发展，科学家才从理论上证明了纵、横波的存在。在第一次世界大战期间，德国和同盟国双方都做过试验，试图利用三个或更多的机械式地震仪来定位对方的炮兵阵地（后座力产生地震波）。战后，地震波应用于工业就逐步发展起来，在二十世纪20年代，利用初至折射波法曾找到了大量浅的盐丘；从30年代开始，折射波法和反射波法才开始应用于找煤和寻找石油、天然气；第二次世界大战后，随着工程建设项目的大量兴起，地震勘探才在土木工程、矿山工程、交通工程以及其它工程地质中得到应用与发展。我国的浅震发展情况如下：1.浅层折射法50年代末试用，测定岩土波速。60年代末我国生产多道光点式轻便地震仪，光点示波、打纸记录，手工作图进行资料解释80年代使用信号增强型浅震仪，磁带，计算机，自动成图。在工程勘察中的应用：测定覆盖层厚度、基岩起伏情况，测定隐伏断层、破碎带的位置，评价岩体质量和工程地质围岩分类等。2.浅层反射法折射法不足，发展浅反技术。50～70年代，试验阶段，没有多少进展。80年代发展迅速，地矿、铁道、水电、核工业各部门相继研究，包括：震源研制、数据采集方法研究、资料处理方法研究以及处理软件的研制。工作方法有：浅层纵波反射法，浅层横波反射法，反射—折射法联合应用观测系统：共深度点水平叠加、共炮点接收、最佳窗口技术及最佳偏移距技术3.透射波法钻孔或坑道中进行，测定能量衰减规律原位测定地层速度（纵波和横波速度）圈定地层介质速度或能量异常带测动弹性模量、动泊松比等弹性力学参数透射波层析（CT4.工程地震法面波勘探物探是一种间接的勘探方法用钻机或其他机械手段从地下取出岩样来认识地质构造是直接的勘探方法。物探无须从地下取出岩样，而是通过使用专门的仪器设备在地面观察由地下介质引起的某种物理场的分布状态，收