地震勘探基本原理

浮土山
盐山
低降速层巨厚、表层结构复杂
低降速带厚度及速度横向变化剧烈，高速顶界面展布极不稳定，表 层调查难度非常大，准确的模型建立困难，静校正问题严重
却勒-中喀-北喀厚层砂泥岩风化层（30-200m）
民和巨厚黄土覆盖（50-220m）
地表、地下双复杂
构造特征变化剧烈，速度场横向变化大
陡立地层出露
逆掩推覆构造
带吸收衰减的叠后深度偏 移结果
真振幅
如果在数据处理中对接收的反射波振幅作波 前扩散校正、透射损失及吸收衰减补偿，可 得到所谓的反射波“真振幅”。真振幅只与 地下的岩性有关，这就能利用地震波振幅信 息来研究岩性。这是目前岩性地震勘探工作 的主要内容。
Conventional migration
Conventional output v=2000+0.3z
时距关系
x h
t
1 v
x 2 4h 2
双曲线方程
正常时差
2h x2 t t t0 t v 2t0v 2
水平层状介质时距关系
水平层状介质的平均速度
V
t
k 1 n k 1
n
k
vk
t
总厚度/总传播时间
k
水平层状介质的均方根速度
Vr
t
k 1 n k 1
地震波动力学
波动方程
地震波的频谱
Fourier变换，频率，相位
2D Fourier变换
P ( , k x ) e
it ik x x
p (t , x)dtdx
地震波的振幅
影响振幅的因素
球面扩散 透射损失 吸收衰减 波的散射
1 AC r
反射波振幅与传播距离成反比，且按照1/r的规律衰减
Amplitude vs distance
True-amplitude migration
True amplitude output v=2000+0.3z
Amplitude vs distance
地震勘探的地质条件 速 度
1.岩性
Wyllie公式
1 1 v vm vl
速度
2.构造历史与地质年代
单道吸收与衰减方法合成 的地震剖面
对应的速度模型
波动方程偏移补偿后的结果比较
二维叠后深度偏移结果
车西某叠加剖面
（没有吸收衰减补偿）
单道补偿后的叠加剖面
对应的叠后深度偏移结果 （没有吸收衰减补偿）
原叠加剖面对应的叠后深度偏移 结果（没有吸收衰减补偿）
带吸收衰减的叠后深度偏 移结果
单道补偿后的剖面对应的叠后 深度偏移结果
垂直入射反射率
2 v2 1v1 R 2 v2 1v1
在地震勘探中，认为密度随深度变化的数量级远小于速 度的变化，因此密度可视为常数。
在页岩或泥岩中出现含油气构造， 如围岩为泥岩，储集层为含油气砂 岩，这种含油气砂岩的速度会变得 很低，从而形成一个强度阻抗面， 并且反射系数为负值，这时在地震 记录中会出现强的反射波，地震勘 探中称为“亮点”。
这个原理在地震数据的绕射叠加中很有用
Huygens二次点源
绕射叠加
Fermat原理
波沿射线传播的旅行时间和沿其他任何 路径传播的时间比起来是最小的。
射线追踪、旅行时计算 射线和波前是相互垂直的
射线与波前
射线追踪
Snell定律
sin sin sin p v1 v1 v2
地震勘探方法
陈生昌 教六-335, 87951196(o) chenshengc@hotmail.com
内
容
一、地震勘探基本原理
二、地震数据采集、照明与静校正
三、地震数据处理 四、地震数据解释
数据采集
2 2 2 2 2 p ( x xs ) z v p( x r , y r , z 0; ) Q( x s ; x r ; )
化学震源
炸药 机械震源 气枪、可控震源等 检波器 模拟检波器、数字检波器
弹性波理论：应力、应变，虎克定律 地震波：体波和面波 体波：纵波、横波 横波：固体中传播
横波速度低于纵波，因此横波勘探具有比纵波勘探更高的分辨率
横波不易激发和接收
目前地震勘探以纵波为主
研究地震波
运动学、动力学
运动学
研究地震波传播的空间几何位置与传播时间的关系
波前、射线和时距关系
动力学
研究波在地下传播的形状和强度等随传播距离的变化规律 波形、振幅和频率
弹性波方程－>声波方程－>标量波方程－>射线理论
几何地震学
以几何光学的方法理论研究地震波运动学
惠更斯原理 费马原理 Snell定律
球面波－>平面波
Huygens原理
在弹性介质中，任何时刻的波前面上的一点都 可以看作一个新的点震源，由它产生二次扰动， 形成子波前，而以后新波前的位置可以认为是 该时刻各子波前的包络。
n
k
2 vk
均方根速度>平均速度， 用于正常时差（动）校正
t
k
平均速度把层状介质中的射线视为直线， 均方根速度把层状介质中的射线视为满足Snell定律的折线
谢谢！
8km
6km
V:3800
3000 m
界面1
V:4100
9000 m
6000 m
V:6300
V:6300
V:5700
V:5700
V:4500
塔里木阿什里地质模型
地表条件 低速带
使反射波射线向法线方向偏移
对地震波的强吸收
表层潜水面
低速带的底部
低速带对地震波传播的影响
地形起伏剧烈、岩性多变
刀片山
大断崖
球面扩散、平面波扩散
δx 0
δφ
L φ
L x0
δx
数据处理中球面扩散校正 十分重要
δL
吸收衰减
实际地层为非完全弹性介质，地层对地震波产生 吸收衰减，把机械能转换为热能而消耗掉，且与 岩性和地震波的频率有关
A A0e
r
大地滤波作用
吸收衰减补偿
• 地震波吸收与衰减降低振幅，降低主频，频带变 窄，相位变化（波形变化）； • 在成像过程中考虑吸收衰减补偿可以解决这些问 题； • 纵向和横向分辨率同时得到提高。
3.岩层的埋深
4.孔隙中的充填物
埋Fra Baidu bibliotek深
地下介质
1、均匀介质
速度为常数
2、均匀层状介质
速度v(zi)
3、连续介质
速度v(z)
4、复杂介质
速度v(x,y,z)
Marmousi模型
2D盐丘模型
准葛尔盆地大龙口模型试验
16.4km
V:3150 V:4200 V:4500 V:3500 V:4000 V:3500 V:4400 V:5000 V:5200 V:5150 V:5800 V:6100 V:6800 V:5800 V:4700 V:4100 V:4000 V:3370 V5150 V:5150 V:5150 V:3950 V:3600 V:3150 V:3600 V:3800 V:3220 V:3150 V:3150