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第2章 人工地震反射波法


第二章 人工地震反射波法
第一节 概述 在人工地震勘探中, 在人工地震勘探中 , 地震反射波法是一种主要 的和常用的勘探方法,它能够提供比较准确的地下 的和常用的勘探方法,它能够提供比较准确的地下 地质构造、地层起伏变化、岩性变化资料等 地质构造、地层起伏变化、岩性变化资料等。

第一节 概述
主要利用反射信息, 以水平叠加时间剖面(数据体)或偏移剖面 (数据体)的形式显示。在这些资料中蕴藏着可用来解释地质问 题的地震运动学信息和动力学信息。利用地震资料研究地质构 造和进行地层、岩性的解释。

1.利用地震波的反射时间、同相性和速度 等运动学信息可将地震时间剖面变为深度 剖面,进行构造解释; 2.利用同相轴的连续性和几何形态,可以 进行岩层分界面的解释; 3.利用地震波的频率、振幅、极性等动力 学信息,并结合层速度、密度等资料,可 以进行岩性解释。

反射波勘探的原理(利用波的“反射”现象) 的原理(利用波的“反射”现象)

第一节 概述

反射波法的特点: 1、精度高,探测深度大; 2、工作方法成熟、应用广;适合于解决复 杂地质问题; 3、野外工作和室内资料处理较为复杂、成 本高。

第一节 概述

工作环节:数据采集,资料处理和资料解释 数据采集一般是二维单线或多线,三维等。 激发多为炸药激发,多道采集多次覆盖,成 果为单炮记录。 通过资料处理,把单炮记录变为水平叠加或 偏移剖面或数据体。

第二节数据采集

一、观测系统的概念

定义:激发点与接收地段的相对位置关系。一般以纵测线观 定义:激发点与接收地段的相对位置关系。 测为主。 测为主。

二、反射波法观测系统 1.单次覆盖简单连续观测系统? 单次覆盖简单连续观测系统? 单次覆盖简单连续观测系统 所示, 是激发点, 、 、 、 表示互换 图5.4(a)所示,O1、O2…O5是激发点,A、B、C、D表示互换 所示 实线段O 、 点,实线段 1A、AO2、O2B…等在水平直线上的投影正好连续单 等在水平直线上的投影正好连续单 次地覆盖了整条测线。 次地覆盖了整条测线。 这种观测系统,可连续勘探整条测线以下反射界面, 这种观测系统,可连续勘探整条测线以下反射界面,所得地震剖面 为单次剖面。 为单次剖面。 由于在排列两端分别激发,又称双边激发观测系统。图5.3示即此 由于在排列两端分别激发,又称双边激发观测系统。 示即此 观测系统。 观测系统。

如固定在排列一端激发,每激发一次, 如固定在排列一端激发,每激发一次,排列沿测线方向移动一次 半个排列长度),称单边激发观测系统。如图所示。 ),称单边激发观测系统 (半个排列长度),称单边激发观测系统。如图所示。

简单连续观测系统 (a) 双边激发 (b) 单边激发 2.单次覆盖间隔连续观测系统 单次覆盖间隔连续观测系统 定义:炮点离接收点一定距离激发。 定义:炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和 声波的强干扰,又称偏移观测系统。如图所示。 声波的强干扰,又称偏移观测系统。如图所示。 3.多次覆盖观测系统 多次覆盖观测系统

O2激发,O1O2接收,用斜线段O2A 激发, 接收,用斜线段 表示, 进行了一次观测, 表示,对R2R3进行了一次观测,叫 单次覆盖; 单次覆盖; O1激发,又在 2O3接收,用斜线 激发,又在O 接收, 表示, 段AB表示,又对 2R3进行了一次 表示 又对R 观测,叫二次覆盖。 观测,叫二次覆盖。 同理,可对 段进行更多次覆盖。 同理,可对R2R3段进行更多次覆盖。 多次覆盖观测系统:对整条反射界面进行多次覆盖的系统。 多次覆盖观测系统:对整条反射界面进行多次覆盖的系统。 多次覆盖技术:压制多次反射波之类的特殊干扰波, 多次覆盖技术:压制多次反射波之类的特殊干扰波,以提高地震 记录的信噪比。 记录的信噪比。

4.多次覆盖观测系统 4.多次覆盖观测系统 定义: 定义:对整条反射界面进行多 次覆盖的系观。主要有两种形式: 次覆盖的系观。主要有两种形式: 端点(单边) 中间放炮。 端点(单边),中间放炮。 下面以简单常用的单边放炮六 次覆盖观测系统为例讨论。 次覆盖观测系统为例讨论。如图 5.24示:每放一炮可得地下 个 示 每放一炮可得地下24个 反射点,放完六炮, 反射点,放完六炮,可得相应六个 反射界面段。其中ABCD界面段 界面段, 反射界面段。其中ABCD界面段, 每次放炮都进行了观测, 每次放炮都进行了观测,观测了六 叫六次覆盖。 次。叫六次覆盖。 炮第21 21道 第1炮第21道, 炮第17 17道 第2炮第17道, 炮第13 13道 第3炮第13道, 其中 炮第9 第4炮第9道, 第5炮第5道, 炮第5 炮第1 第6炮第1道。

图5.24

单边放炮六次覆盖观测系统平面图

都是来自A点的反射,都是A的叠加道集。 都是来自A点的反射,都是A的叠加道集。

对其它反射点,也可找到相应的共反射点道集。 对其它反射点,也可找到相应的共反射点道集。 在放完6炮后,继续放第7 在放完6炮后,继续放第7炮、第8炮、第9炮、……,可得一条连续 , 的六次覆盖剖面。为了设计多次覆盖观测系统,引入一些术语: 的六次覆盖剖面。为了设计多次覆盖观测系统,引入一些术语: n-覆盖次数;ν-炮点移动道数;N-仪器道数;S-系数 覆盖次数; 炮点移动道数; 仪器道数; 单边S=1 双边S=2)。则有关系 S=1, S=2)。则有关系: (单边S=1,双边S=2)。则有关系:
v = S?N 2n

如采用单边放炮,且接收道为24道 如采用单边放炮,且接收道为24道,上式变为 24

v=

N 12 = 2n n

当n=6,ν=2,即每移动两道放一炮;当n=12,则ν=1。 ν=2,即每移动两道放一炮; n=12,则ν=1。

三、多次覆盖叠加原理

在浅层地震勘探中,广泛采用多次叠加法。 在浅层地震勘探中,广泛采用多次叠加法。 共反射点多次叠加法:共深度点多次叠加法、多次覆盖法、 共反射点多次叠加法:共深度点多次叠加法、多次覆盖法、 水平叠加法。 水平叠加法。 基本思想:对地下反射界面上各点的地质信息进行多次观测, 基本思想:对地下反射界面上各点的地质信息进行多次观测, 以排除由于地面上个别观测点受到某种干扰而歪曲地下真实信息 的影响。 的影响。 1.共反射点叠加原理 1.共反射点叠加原理 多次覆盖:在测线上不同点激发、 多次覆盖:在测线上不同点激发、相应点接收来自地下界面相 同反射点的多个地震记录道进行叠加。 同反射点的多个地震记录道进行叠加。 条件:建立在水平界面假设的基础上。 条件:建立在水平界面假设的基础上。 如图5.21(a)示 激发, 如图5.21(a)示:在O1、O2、O3…激发,在与M点为对称的S1、 5.21(a) 激发 在与M点为对称的S 接收R S2、S3…接收R界面上同一点A的反射波。 接收 界面上同一点A的反射波。

A点:共反射 点或共深度点。 点或共深度点。 M点:A的投 影点, 影点,共中心点 或共地面点。 或共地面点。 S1 、S2 、S3 … 地震道: 地震道:共反射 点或共深度点) 点或共深度点) 叠加道。 叠加道。集合称 CDP(共深度点 共深度点) CDP(共深度点)道 集。
(a) 地质模型

以炮检距X为横坐标,以反射波到达各叠加道的时间t 以炮检距X为横坐标,以反射波到达各叠加道的时间t为纵坐 可绘出对应A点的半支时距曲线。将炮点和接收点互换, 标,可绘出对应A点的半支时距曲线。将炮点和接收点互换,得 到另半支时距曲线。 到另半支时距曲线。 1 t= 4h 2 + xi2 整支时距曲线称共反射点时距曲线。 整支时距曲线称共反射点时距曲线。方程为

图5.21 共反射点叠加模型 (b) 共反射点时距曲线 (c) 动校正

(d) 叠加

V

共反射点道集中各道的炮检距, 点处的界面法线深度。 Xi-共反射点道集中各道的炮检距,h-M点处的界面法线深度。

上式与水平界面的共炮点反射波时距方程在形式上完全一样, 上式与水平界面的共炮点反射波时距方程在形式上完全一样, 但其物理含义不同。 但其物理含义不同。 共炮点反映一个区段,共反射点反映一个点; (1) 共炮点反映一个区段,共反射点反映一个点; (2) 共炮点t0表示炮点回声时间,共反射点t0表示A的垂直反 共炮点t 表示炮点回声时间,共反射点t 表示A 射时间, 点的回声时间。 射时间,即M点的回声时间。当 Xi=0时 t0=2h/V。 Xi=0时,t0=2h/V。 对共反射点时距曲线动校正: 对共反射点时距曲线动校正: 把各叠加道的时间校正到M点的回声时间,或者把曲线拉平, 把各叠加道的时间校正到M点的回声时间,或者把曲线拉平, 如图(c) (c)示 如图(c)示。 假设各叠加道波形相似,必是同相叠加, 假设各叠加道波形相似,必是同相叠加,叠加后振幅成倍增 如图(d) (d)示 加。如图(d)示。?

2.共反射点多次波的叠加效应 2.共反射点多次波的叠加效应 如图示,在水平界面R 上产生二次全程反射, 如图示,在水平界面R1上产生二次全程反射,在R2界面上产 生一次反射,假设一次波的t 时间等于二次波的t 时间t 生一次反射,假设一次波的t0时间等于二次波的t0时间t0D。用视 速度定理易证:具有相同t 时间的二次波曲线比一次波弯曲。 速度定理易证:具有相同t0时间的二次波曲线比一次波弯曲。

图5.22

剩余时差曲线

对时距曲线t 按一次波的速度进行动校正: 对时距曲线t及tD按一次波的速度进行动校正: 一次波: 被拉平到t 一次波:t被拉平到t0; 多次波: 不能拉平( 多次波:tD不能拉平(为δtD),校正量不足,校正后仍上 校正量不足, 叫剩余时差曲线。 弯,叫剩余时差曲线。 剩余时差:多次波时距曲线按一次波校正后与t0的时差, t0的时差 剩余时差:多次波时距曲线按一次波校正后与t0的时差, 表示。 用δtD表示。

δ tD = (t D ? ?t ) ? t0
X2 X2 = t0 D + ? ? t0 2 2 2t0VD 2t0V X2 1 1 = ( 2 ? 2 ) = qX 2 2t0 VD V

△t-动校正量,q-多次波剩余时差系数 动校正量,
1 1 1 q= ( 2 ? 2) 2t0 V0 V

由上可见,多次波剩余时差δt 与炮检距x 成正比。 由上可见,多次波剩余时差δtD与炮检距x2成正比。 各叠加道δ 不同, 各叠加道δtD不同,叠加 时非同相叠加, 时非同相叠加, 叠加后多次波 被削弱, 被削弱,从而达到压制多次波 的目的,如图5.23 5.23示 的目的,如图5.23示。 对其它干扰波, 对其它干扰波,只要 δtD较大 就起压制作用。 较大, δtD较大,就起压制作用。

图5.23

多次波的叠加效应

第三节

反射波资料的处理解释

3.1反射波的资料处理
3。1。1.概述: 概述 地震勘探数据的处理,一般是指利用地震勘探的基本原理和数字信号 地震勘探数据的处理 ,一般是指利用地震勘探的基本原理和数字信号 处理的方法在计算机上对野外地震勘探所取得的原始地震资料进行一系列的 处理的方法 在计算机上对野外地震勘探所取得的原始地震资料进行一系列的 处理,最后得到能反映地下构造形态 并含有岩性信息的地震剖面, 反映地下构造形态, 处理,最后得到能反映地下构造形态,并含有岩性信息的地震剖面, 以供后 阶段的地震资料解释使用。 阶段的地震资料解释使用。 一、地震工作特点及数据处理时应采取的措施 1.特点: 1)地表激发接收,因此,震源干扰严重,高频信号衰减严重。 2)干扰背景严重。 3)信噪比较低。 4)探测要求划分的地层详细。要求地震记录具有较高的分辨率和信噪比。

2.处理时应采取的措施: 选择合理的处理参数,提高信噪比,尽可能保护和恢复记录中的高频成分。 二、处理项目与流程 三个阶段五个步骤:预处理、常 规处理、修饰性处理。如图示。

图6.1 数据处理流程图

3。1。2 预处理 预处理:原始记录数据处理之前所必须完成的工作。 目的:把原始数据进行初步加工,使之满足处理方法技术的要求。 包括:解编、道编辑、抽道选排。 一、剪辑处理 剪辑:挑选信噪比低的不正常记录道或炮,将其充零。 不正常道:工作不正常道、死道、极性反转道。 不正常记录:外界干扰背景严重而引起的噪声记录,应将整张记录充零。 二、切除 (1)切除强振幅的初至波,这些初至波一般是直达波和浅层折射波等干扰波; (2)切除发生相位畸变的浅层宽角反射波; (3)切除震源干扰波、相干干扰波。

如图6.2所示

三 、抽道选排
抽道选排(抽道集):将属于同一共反射点的记录道选出,按共反射点号次序排 在一起,这实际上是一种数据的重排。 目的:进行水平叠加和计算速度谱。

N N ? ? P = ? N ? + j ? ? (i ? m ) 单边放炮多次覆盖共反射点选道公式为 n n ? ? 式中:P-满覆盖次数的选道号;N-仪器道数;n-覆盖次数;i-炮点序号;m- 小叠加段序号;j-小叠加段内的共反射点序号(从1开始,最大为N/n,N/n个叠加道组
成一个小叠加段)

1、野外(一次 静校正 、野外 一次 一次)静校正
定义:利用野外实测的表层资料直接进行的静校正。又称基准面校正。 定义:利用野外实测的表层资料直接进行的静校正。又称基准面校正。

基本思想: 基本思想:
人为选定一个静校正基准面, 人为选定一个静校正基准面,一般 在地表与低速带底界面的中部。 在地表与低速带底界面的中部。将所有 炮点和检波点都校正到该基准面上, 炮点和检波点都校正到该基准面上,用 低速带层以下的速度代替低速带的速度, 低速带层以下的速度代替低速带的速度, 从而去掉表层因素的影响, 从而去掉表层因素的影响,以满足地表 水平、表层介质均匀的假设条件。 水平、表层介质均匀的假设条件。

包括: 包括: 井深校正、地形校正、 井深校正、地形校正、 低速带校正。 低速带校正。
(1)井深校正 井深校正
1 V0
野外(一次 一次)静校正量计算示意图 图6.19 野外 一次 静校正量计算示意图 1.基准面; 2.地形线 3.基岩顶面 基准面; 地形线 基岩顶面 基准面 4.反射界面 O—炮点 Sj—接收点 反射界面 炮点 接收点

定义: 将井中炮点的位置校正到地面 点,见图 定义: 将井中炮点的位置校正到地面O 见图6.19。校正量为: 。校正量为: j

j

= ?

(h

0

+ h0′

)

炮井中低速带厚度。 炮井中低速带厚度 式中: 低速带速度, 式中: V0――低速带速度, h0 + h0――炮井中低速带厚度。 低速带速度



因为井深校正总是向时间增大的方向校正,故此式前面取负号。 因为井深校正总是向时间增大的方向校正,故此式前面取负号。 (2)地形校正 地形校正

定义: 将测线上的炮点和检波点校正到基准面上。 定义: 将测线上的炮点和检波点校正到基准面上。
炮点校正量为: 炮点校正量为: 检波点校正量为: 检波点校正量为:
?τ ? τ
0

=

s

1 h0 V0 1 = V 0

h

s

hs――接收点到基准面的垂直距离。 接收点到基准面的垂直距离。 接收点到基准面的垂直距离 故此道( 炮第I 总的地形校正量为: 故此道 第j 炮第 道 )总的地形校正量为 总的地形校正量为



ji

= ?τ

0

+ ?τ

s

=

地形校正有正有负,通过 的正负体现出来。 地形校正有正有负,通过h0、hs的正负体现出来。通常规定当测点高于 基准面时为正,低于基准面时为负。 基准面时为正,低于基准面时为负。 (3)低速带校正 低速带校正

1 (h0 + hs ) V0

定义:将基准面下的低速层速度用基岩速度代替。 定义:将基准面下的低速层速度用基岩速度代替。
消除由于低速带的存在使地震波传播时间延迟的影响。 消除由于低速带的存在使地震波传播时间延迟的影响。 目的: 目的:

在炮点处的校正量为: 在炮点处的校正量为:? τ ' j = h j ( 1
V
0

?

1 ) V

在检波点处的校正量为: 在检波点处的校正量为:

1 1 ? τ 'i = h i ( ? ) V0 V
1 1 + ) V0 V

故此道(第 炮第I 总的低速带校正量为: 故此道 第j 炮第 道)总的低速带校正量为: 总的低速带校正量为
? τ ' ji = ( h
j

+ h i )(

因为基岩速度总大于低速带速度,故低速带校正量总为正。那么,接收点 因为基岩速度总大于低速带速度,故低速带校正量总为正。那么, S总的静校正量为: 总的静校正量为: 总的静校正量为

?τ 静 = ?τ j + ?τ ji + ?τ ' ji
=?

1 1 1 1 (h0 + h'0 ) + (h0 + hs ) + ( ? )(h j + hi ) V0 V0 V0 V 1 1 = ( h j + h s ? h '0 ? hi ) ? (h j + hi ) V0 V

如果在地面激发, 如果在地面激发,则:

1 1 1 ?τ 静 = ?τ ji + ?τ ' ji = (h0 + hs ) + ( ? )(h j + hi ) V0 V0 V
用计算机进行处理时,只需将各炮点和检波点的高程、低速带厚度、 用计算机进行处理时,只需将各炮点和检波点的高程、低速带厚度、 速度等资料送入处理程序,程序按公式自动算出相应的静校正量。 速度等资料送入处理程序,程序按公式自动算出相应的静校正量。

2、剩余静校正 、

低速带资料的精度。 野外一次静校正是否精确主要取决于: 低速带资料的精度。 野外一次静校正是否精确主要取决于:
实际工作中:技术,人为因素, 横向变化大时,测不准。 实际工作中:技术,人为因素,尤其 横向变化大时,测不准。

结果: 结果:

野外(一次 静校正之后仍残存着剩余的静校正量 野外 一次)静校正之后仍残存着剩余的静校正量。 一次 静校正之后仍残存着剩余的静校正量。

定义:提取表层影响的剩余静校正量并加以校正的过程。 定义:提取表层影响的剩余静校正量并加以校正的过程。
剩余静校正量不能由野外实测资料求得,只能直接利用地震记录提取。 剩余静校正量不能由野外实测资料求得,只能直接利用地震记录提取。 自动计算剩余静校正量。 实际工作中: 常用统计方法自动计算剩余静校正量。 实际工作中:

以共炮点道集为例,简介其校正法。 以共炮点道集为例,简介其校正法。 如图6 20所示: 如图6.20所示: 所示 假设在一个排列上,一点激发, 假设在一个排列上 , 一点激发 , 24 道接收。 炮第一道S 道接收。O1炮第一道 1的静校正量为

? t s 1 静 = ? t 01 炮 + ? t s 1 检
式中: 式中:

图6.20 静校正随机分布示意图

点的检波点校正量。同理, 示S1点的检波点校正量。同理,可写出同一炮其它接收道的静校正量为

? t s1静-接收点S 的总静校正量,?t01炮 -表示炮点的校正量, t s1检 -表 ? 表示炮点的校正量, 1 的总静校正量, ? t
s 2 静

= ? t 01



+ ? t

s 2 检


? t s 24







= ? t 01 炮 + ? t s 24

将以上24道的总静校正量相加再平均,可得: 将以上24道的总静校正量相加再平均,可得: 24道的总静校正量相加再平均

1 24



24

i =1

? t si 静

1 = 24



24

i=1

? t 01



1 + 24



24

i=1

? t si 检

等式左边:各接收道剩余静校正量的平均值; 等式左边:各接收道剩余静校正量的平均值; 等式右边:第一项,炮点剩余静校正量;第二项,平均值趋于零, 等式右边:第一项,炮点剩余静校正量;第二项,平均值趋于零,对 不同点剩余静校正量是随机的。 不同点剩余静校正量是随机的。 同理,可得测线上所有炮点的剩余静校正量。 同理,可得测线上所有炮点的剩余静校正量。用类似方法可求出各检波点 的剩余静校正量。 的剩余静校正量。

四.动校正
1、动校正概述 、 从第三章讨论可知: 从第三章讨论可知:当地面 水平,反射界面为平面, 水平,反射界面为平面,界面内 介质均匀的情况下, 介质均匀的情况下,反射时距曲 线为一条双曲线, 线为一条双曲线,图6.21(a)示。 示 它不能直接反映地下界面的起伏 情况只有在激发点处接收的t 时间, 情况只有在激发点处接收的 0时间, 才能直观地反映界面的真深度。 才能直观地反映界面的真深度。

图 6.21

动校正前后反射时距曲线

其它各点接受到的反射波旅行 时间,除了与界面真深度有关外, 时间,除了与界面真深度有关外, 还包括由炮检距不同引起的正常时 如能除掉正常时差, 差。如能除掉正常时差,则每个接 受点就好象是自激自收点了。 受点就好象是自激自收点了。时距 曲线可变成处处都是t0 的直线,即 曲线可变成处处都是 的直线, 与界面产状完全一致了, 与界面产状完全一致了,见图 6.21(b)。 。
图 6.21 动校正前后反射时距曲线

一般说来,动校正处理是针对共反射点道集的。动校正的实现分两步 一般说来,动校正处理是针对共反射点道集的。动校正的实现分两步 进行:一是计算动校正量,二是实现动校正。 进行:一是计算动校正量,二是实现动校正。
? t = 反射波时距曲线各记录道的动校正量为

2、动校正量的计算 、

x 2 t
0

2

V

2

改写成各样点的动校正量的计算公式为: 改写成各样点的动校正量的计算公式为:

xi ? t ij = 2 2 t 0 jV t 0 j

2

( i = 1, 2 , L , M ; j = 1, 2 , L , N )

式中: 式中:M-道集内总道数;N-每道的总样点数。Vt0j-t0j时刻的叠加速度 道集内总道数; 每道的总样点数。 。

显然 ? t ij 既是

t0 j 的函数,又是 xi 的函数。 的函数, 的函数。

对任一道( 固定)来说, 浅层反射波( 不同) 对任一道 ( t0 j 固定) 来说,深、 浅层反射波 ( i 不同) 的 动校正量不同,即动校正量随时间而变,这就是动校正中所谓“ 动校正量不同 , 即动校正量随时间而变 ,这就是动校正中所谓 “ 的含义。 动”的含义。

x

(2) 从 t 0 j + ? t ij 对 应 的 存 储 单 元 搬 到 与 t 0 j 应 的 存 储 单 元 中 。 这 样 的动校正。 就实现了某道对应时刻 t 0 j 的动校正。 显然,实现动校正, 两个循环: 显然,实现动校正,要进行两个循环: 循环; 先 t0 j循环;后 循环。 x i循环。

3、动校正的实现 (1)计算动校正量 ? t ij

3.动校正的波形畸变 3.动校正的波形畸变

由于: 由于: 深层速度> 深层速度>浅层速度 则:Δt深<Δt浅。 Δt深 Δt浅

图6.24所示: 6.24所示: 所示 A(t)-某记录道动校正前的记录, A(t)-某记录道动校正前的记录, A′(t)-动校正后的记录。 A′(t)-动校正后的记录。 显然,波间隔: 显然,波间隔:t1t2<to1to2 所以, 动校正总是将反射波波形拉伸。 所以 , 动校正总是将反射波波形拉伸 。 从而使反射波视周期增大、视频率降低。 从而使反射波视周期增大、视频率降低。这 种情况称为动校正的波形拉伸畸变( 种情况称为动校正的波形拉伸畸变(或波形 畸变) 畸变)。 在浅震勘探中, 在浅震勘探中,由动校正引起的波 形拉伸畸变较严重, 形拉伸畸变较严重,尤其在大炮检距的 接收点上。 接收点上。 因此, 因此,在动校正后应进行浅层切 将波形畸变严重部分充零, 除,将波形畸变严重部分充零,以免 这些波形参与叠加, 这些波形参与叠加,影响时间剖面的 质量。 质量。 图6.25所示。 6.25所示。 所示
图 6.25对浅层畸变大的波形切除示意图 6.25对浅层畸变大的波形切除示意图

图6.24

波形拉伸畸变示意图

六、水平叠加
通过静、动校正后,下面的工作就是水平叠加,得到水平叠加时间剖面。 通过静、动校正后,下面的工作就是水平叠加,得到水平叠加时间剖面。 1.水平叠加的实现 1.水平叠加的实现 设有n个属于同一共反射点道集中的记录道X 经动、 设有n个属于同一共反射点道集中的记录道Xj,经动、静校正后的 水平叠加记录道X(i) X(i)为 水平叠加记录道X(i)为 n 1 X (i) = ∑= 1 X i , j n j 式中: 式中:i-共反射点序号(采样点序号),j-CDP道集内记录道的序号 共反射点序号(采样点序号) CDP道集内记录道的序号 水平叠加输入道集中第j道第i个采样值, CDP道集的记录 ,Xi,j-水平叠加输入道集中第j道第i个采样值,n-CDP道集的记录 道数(覆盖次数)。 道数(覆盖次数)。 每个共反射点道集输出一个叠加道, 每个共反射点道集输出一个叠加道,一条测线上所有叠加道的集合 组成直观反映地下构造形态、可供解释使用的水平叠加时间剖面。 组成直观反映地下构造形态、可供解释使用的水平叠加时间剖面。

2.水平叠加时间剖面的显示 2.水平叠加时间剖面的显示

一般有三种形式: 一般有三种形式:
(1)波形剖面 (1)波形剖面 显示为波形记录。优点:能观察到波形变化的细节。 显示为波形记录。优点:能观察到波形变化的细节。

(2)变面积剖面 (2)变面积剖面 将波形斩头去尾,保留中间主要一段。地震波振幅的强弱, 将波形斩头去尾,保留中间主要一段。地震波振幅的强弱,以梯形黑斑 面积大小和边线的陡度来表示。振幅越强面积越大,反之振幅弱面积小。 面积大小和边线的陡度来表示。振幅越强面积越大,反之振幅弱面积小。

优点:反射层次较清晰。粗黑线,即同相轴。 优点:反射层次较清晰。粗黑线,即同相轴。
(3)波形变面积剖面。 (3)波形变面积剖面。 波形变面积剖面 最常用形式。同时显示波形和变面积,兼有上述两种形式优点。 最常用形式。同时显示波形和变面积,兼有上述两种形式优点。

3.时间剖面的格式 3.时间剖面的格式
剖面左边,说明工区、测线号、施工时间及单位, 剖面左边,说明工区、测线号、施工时间及单位,并注明该剖面的 图头: 图头: 采集参数。 采集参数。

记录剖面: 记录剖面: 横轴方向:CDP点,相邻CDP点的简隔为半个道距; CDP点的简隔为半个道距 横轴方向:CDP点 相邻CDP点的简隔为半个道距; 纵轴方向:朝下,表示反射波的回声时间t0。 纵轴方向:朝下,表示反射波的回声时间t

七、时深转换
经水平叠加后,剖面已变成与地质构造特征相对应t0时间剖面。下步工作 经水平叠加后,剖面已变成与地质构造特征相对应t 时间剖面。 就是将其转化为深度剖面。 就是将其转化为深度剖面。 时深转换处理的一个重要因素是转换速度。速度的变化对于深度的转换 是很敏感的,处理时使用的转换速度应尽可能接近地层的真实速度。 是很敏感的,处理时使用的转换速度应尽可能接近地层的真实速度。 地震测井是准确求取时深转换速度的最好办法, 地震测井是准确求取时深转换速度的最好办法,从地震测井中可得到地 层的平均速度和层速度数据。 层的平均速度和层速度数据。 若没有地震测井时,可用均方根速度(叠加速度或等效速度)求取层速度 若没有地震测井时,可用均方根速度(叠加速度或等效速度) 和平均速度。则到第n层地层界面的深度H 和平均速度。则到第n层地层界面的深度H为

H

H

=
=



n

t

i = 1

i

V

i

1 t 0V 2

式中: 地层的层速度, 该地层的单程旅行时间; 式中:Vi-地层的层速度,ti-该地层的单程旅行时间;t0-所求深度 处的回声时间, 处的回声时间, -平均速度。 V 平均速度。

常 规 处 理 流 程 框 图

原始地震记录( 炮记录 炮记录) 原始地震记录(10炮记录)

均衡处理后的原始地震记录(10炮记录) 均衡处理后的原始地震记录(10炮记录) 炮记录

二维滤波后的地震记录

典型原始单炮记录
低 频 面 波干扰
浅 层 折 射 波

50HZ 干扰

野值

经过相对折射波静校后的地震记录
反射波 同相性 明显增 强

一维滤波和去相干干扰后的地震记录

叠加剖面

叠后偏移剖面

3.2 反射波资料解释

由于反射法数据处理最终得到的是反射时间剖面,因此,反射 波资料的解释也就是对地震时间剖面的解释。 一、时间剖面的特点 h 1. 同相轴的起伏能定性地表现反射界面的产状变化: = V t 0 2 2. 时间剖面不一定是地质剖面 (1) 时间剖面中显示不出波阻抗为零的地质界面,因此地质界 面有可能多于反射界面。 (2) 同一岩性的地层有可能存在不同的物性界面(如水.气,油. 水分界面),因此地质界面有可能少于反射界面。 3. 时间剖面不等于深度剖面,如绕射波、回转波等,会造成 各种假想。

二、时间剖面中波的对比 在时间剖面上,反射层位表现为同相轴的形式。在地震记录 上,相同相位(主要指波峰和波谷)的连线叫做同相轴。 所以时间剖面上反射波的追踪实际上就变为同相轴的对比。 1.反射波识别对比的三个标志 反射波识别对比的三个标志 (1)振幅标志 来自反射界面的反射波具有显著增强的特征,且水平叠加次数 走越多,这种特征越明显。如图7.1所示。

图7.1 时间剖面中波的对比标志

(2)波形标志 同一界面的反射波在相邻地震道上波形相似(包括视周期、相 位个数、振幅等)。 (3)相位标志 因为有效波记录时间已校正为同一基准面上接收的t0时间,因此, 来自同一界面的反射波相同波峰相位的连线与相应的反射界面段的 形态相似。 2.实际对比方法? 实际对比方法 (1)从主测线开始对比 主测线:指垂直构造走向、信噪比高、同相轴连续性好的测线。 (2)重点对比标准层 标准层:指振幅强、同相轴连续性好、可在整个工区内连续追 踪的目标反射层。 (3)沿测线闭合圈对比(剖面的闭合) 保证对比质量的可靠方法,在测线交点处t0时间应相等。

(4)利用偏移剖面进行对比 水平叠加存在偏移问题,当构造较复杂时,波与波出现斜交 三、基本地震波场的认识 向斜、背斜、断裂等特殊构造会形成回转波、发散波、绕射波 和断面波等,这些特殊波在时间剖面上的空间分布,回声时间的大 小、振幅的强弱、同相轴的连续性构成了地震波场。 地震波场:地下地质体总的地震响应。 1.回转波 当凹界面的曲率半径小于埋深时,在水平叠加时间剖面上会形 成反射点位置和接收点位置相互倒置的回转波场。图7.2示。

图7.2 回转波 (a)水平叠加时间剖面 ( b)偏移剖面

回转波有如下特点: (1) 呈“蝴蝶结”形态; (2) 有能量聚集作用,致使同相轴振幅增强; (3) 波场呈“背斜”形,其“背斜”顶点应是凹界面底点。

2.发散波 发散波 发散波:背斜形界面如同凸面镜,对能量有发散作用。 图7.3示。反射波隆起的范围和幅 度都比实际的背斜增加了。 3.绕射波 绕射波 图 7.4 示 , 特 点 : (1) 同 相轴形态为双 曲线,似小 “背斜”构造 信息,“背斜” 顶点即绕射点 位置。 (2)绕射点能量 较强,向两侧 变弱。图7.5示 为侵蚀面上产 生的绕射波。
图7.3 背斜型界面的自激自收t0时间剖 面 图7.4 绕射波示意图

图7.5 侵蚀面上的绕射波

4.断面波 断面波 断面波:当断距较大,断层面两侧的岩石波阻抗有明显差别, 且断面较光滑时,断层面本身就是一个反射界面,在此界面上产生 的波动。如图7.6示。

图7.6 断面反射波图

特点:(图7.6示) (1) 断面波与下降盘 反射波斜交,长度变长、倾角变缓。 (2)反射连绕射,绕射连断面波,断面波又连绕射波。

四、时间剖面的地质解释 地质解释任务: ① 确定反射层的地质属性; ② 了解地层厚度的变化及接触关系; ③ 对断层等地质构造作出解释; ④ 绘制地震地质解释剖面图 反射层地质层位的确定(标定) 1.反射层地质层位的确定(标定) 地震剖面――地质剖面。一般用井孔 资料的地质分层深度――转换成相应时 间标定到地震剖面上。可用声波速度测 井资料或垂直地震剖面资料来进行标定 2.断层的解释 断层的解释 (1)断层在水平时间剖面上的识别标志 ① 反射波同相轴错断。 ② 同相轴产状突变,反射零乱或出现空白带。
图7.7 正断层的自激自收t0时间剖面

③ 同相轴数目突增或消失,波组间隔突变。 这是由于断层上升盘沉积地层少,而在下降盘易形成沉降中心, 沉积了较厚、较全的地层造成。 ④ 特殊波的出现是识别断层的重要标志。 (2)断层要素的确定 ① 断层面确定。 各层绕射波极小点的连线就是断面。 ② 断层升降盘及落差的确定。 ③ 断层宽度的确定。 反射波同相轴的水平宽度可确定断层的宽度。

④ 断层倾角的确定。 测线与断层走向垂直时,地震剖面上断层的倾角为真倾; 测线与断层面斜交时,可得断层面的视倾角。 3.绘制地震地质解释剖面 绘制地震地质解释剖面 通常把在地震剖面上所作的解释方案,叫做地震解释剖面。 把它变成深度剖面,并作出相应地质解释,得地震地质解释剖面。 图7.8所示。

图7.8 LL-906测线的偏移剖面和地震地质解释剖面

五、成果图的编制 1.剖面图的绘制 剖面图的绘制 (1) 均 匀 介 质 中 的 t0 法如图7.9所示。 先从(a)图中读取S1、 S2、S3各测点的t0时间, 并用式进行时深转换; 然后如图(b)所示,分别 以测点S1、S2、 (2)连续介质中的 t0 法 连续介质中,绘制深度剖 面采用曲射线t0法。连续介 质条件下的等时线方程为

图7.9 t0法绘制深度剖面示意图 7.9

S3、h1、h2、h3为半径作圆弧,圆弧的包络即为待求反射面。

V0 βt 0i Z 0 i = ( ch ? 1) β 2 V0 βt 0i 1 R 0 i = sh 2 β 1

? ? ? ? ? ? ?

式中:t0i-Si测点的自激自收时间,V0、β-初始速度与速度增 长系数。

如图7.10示。 ①在测线上 S1 点的回声时间 为t01,将它代入以上方程,可求出 相应的Z01、R01; ②然后在深度剖面上S1点作长 度为Z01的垂线,以端点为圆心、 R01为半径作圆弧,对S2、S3点作 同样处理,这些圆弧的包络即为 反射面。 2.平面图的绘制 平面图的绘制 (1)法向深度、视深度、真深度 的相互关系
图 7.10 连续介质深度剖面绘制示意图

如图7.11示。测线X与地层走向 斜交。

α(方位角)- 测线与地层倾
向之间的夹角。

φ(视倾角)- 测线方向反射
界面的倾角。

X′-射线平面与界面的交线, O-自激自收点。
真深度hg:指垂直地面由O点至 界面上P的铅直距离; 视深度ha :射线平面内垂直测 图7.11 三种深度间的关系 线从 O 点至界面 N 点的垂直距离; 法向深度h:射线平面内从O点至界面M点的法线距离。 从图上可知

h ha = cos φ
hg = h = cos ?

ha cos φ sin 2 φ 1? cos 2 α

式中:ψ为地倾角。 以上公式可知: ① 界面水平时,射线平 面是铅直的,三个深度相等; ② 测线沿地层倾向时, α=0°,φ=ψ,ha=hg; ③ 测线平行地层走向时, α=90°,φ=0°,ha=h; ④ 测线沿任意方向时,α由0°变到90°,有关系式hz>ha>h。

图7.11 三种深度间的关系

(2)深度平面图的绘制 深度平面图在中、深层油气田勘探中称构造图,而在浅震勘探 中据测区的地质任务取名。例如:基岩面埋深图、基岩或持力层顶 板高程图、覆盖层等厚度图等等。 先作法线深度平面图――再作真深度平面图。

第四节反射波法应用解释实例

1、第四系内部分层

图 7.12 某测区三次覆盖反射时间剖面

2.风化层划分 .

图7.13所示。

图7.13 某区风化层反射时间剖面

3.地下洞穴的探测 地下洞穴的探测 包括:第四系覆盖层中的土洞和基岩内的溶洞。

图7.14为某已知岩溶上采用浅震勘 探。对应岩溶地段,反射波同相轴呈 “拱形”,其振幅较强,并且,在“拱 形”区段以下,出现反射波“续到振荡” 现象。 层为灰色细中砂和灰白细砂地层 组成,底板埋深152m,含水层厚50m; T4左半部同相轴横向连续性好,右半部 能量变弱,反映该层岩性在横向上的 不均匀性;T6为第四层。

7.14 岩溶的地震勘探应用实例 (b)岩溶地质素描图 (a)岩溶的地震反射时间剖面

4.探测古河道 探测古河道

图 7.17

古河道上高分辩率地震剖面

图7.17是一横切古河道的地震剖面图。由图可见在530ms处, 反射波在剖面中部缺失,而浅部和深部的反射波连续性都很好。缺 失部分即为古河道。

T46
T46S

T46Z

T46X

T50

迪那22井

膏盐岩反射及其变化特征十分明显

迪那2 大套泥岩夹薄层粉 迪那2井区 三维地震T8 砂岩 T8等T0图 三维地震T8等T0图
(中间成果) 大套膏泥岩互层
低频、中-强振幅、 平行连续反射

T5-1 T5-2

大套盐、膏岩互 层,夹薄层泥岩。 杂乱反射

T5’
大套膏泥岩互层 中低频、中振幅、 平行连续反射 大套泥岩夹膏岩 和薄层粉砂岩 中低频、中振幅、 平行连续反射

T6

幅度: 幅度:200ms 高点: 高点:3800ms 面积: 面积:91km2

INLINE1276

《地球物理学基础》作业题2
一 名词解释 1、走时曲线 2、视速度 3、震相 4、地球物理正反演 二、问答题 1、简述本多夫(Benndorf)定律的基本内容和意义。 2、简述天然地震和人工地震在理论基础、观测方法及解决 地下地质问题的能力等方面的异同点。


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