地震勘探的基本方法
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因而一次反射波叠加后得到加强； （2）对于多次波或者其它规则干扰波，由于速度的差异， 动校正后存在剩余时差，各道的多次波其它规则干扰波 存在相位差，因而叠加后相对较弱； （3）对于随机干扰，由于其出现带有随机性，叠加时能 互相抵消一部分，因而叠加后能使随机干扰相对削弱。
Hale Waihona Puke Baidu
影响叠加效果的因素
1、动校正速度选取的影响 2、地层倾斜的影响
2h cos ic X V2 V1
折射波的形成
穿透时间
2 H cos ic t0 V1
穿透速度
V1 VV 1 2 U 2 2 cos ic V2 V1
多个水平折射界面的折射波理论时距曲线
对于有三层介质两个水平折射界面的地质模型
OM ' P ' S 2 M '' P '' t V1 V3 M ' M '' P '' P ' V2 X 2h2 2h1 cos 2 cos1 V3 V2 V1 X t02 V3
2
X为炮检距，t0为自激自发时间
2h t0 V
动校正
动校正：将每一个接收点的时间减去它的正常时差
tn tn
共反射点时距曲线
倾斜界面（下倾）的共中心点时距曲线方程：
把
1 h1 h0 m x sin 2
1 t v
x 4h1 4h1 x sin
2 2
代入上式，得
1 t 4h0m2 x 2 cos v
连续介质情况下 反射波时距曲线
把它们积分，得到射线 方程和等时线方程
射线方程
x
z
pv( z ) 1 p v ( z)
2 2
0
dz dz 1 p2v2 ( z)
等时线方程
t
z
0
我们来讨论一下速度函数为线性的情况 设 v( z ) v0 (1 z ) ，代入射线方程，得
ch(v0t ) 1 2 sh(v0t ) 2 x (cot 0 ) [ z ] [ ]
2 2
这也是圆的方程
绕射波时距曲线
地震波在传播过程中，当遇到断层 的棱角，地层尖灭点，不整合面的突起 点或侵入体边缘等岩石物性显著变化的 地方，将发生绕射。按照惠更斯原理， 绕射波将以这些点为新震源向周围传播。 如右图 所示，从激发点O 发出的入射波 到达绕射点A，然后以绕射波形式到达地 面的任意观测点D，显然，波的旅行时是 由两部分组成：一部分是入射波旅行OA 所需的时间，另一部分是绕射波经过AD 的 传播时间。
1 2 sin 2 2 sin 2 2 2 t' x 4 hx 4 h 2 v sin sin
t0 ' 2t0 cos
多次反射波时距曲线是双曲线
共反射点方法 共反射点叠加：野外多次覆盖观测得 到的地震资料，室内处理时采用水平叠加 技术，最终得到水平叠加剖面。它利用校 正后剩余时差的差异，压制多次反射。
x
把
z
pv0 (1 z )
2 2
1 p v0 (1 z ) v0 p sin 0 代入上式，得
0
dz
1 1 2 1 2 2 ( x cot 0 ) [ z ( )] ( csc 0 )
这是圆的方程
把 v( z ) v0 (1 z ) 代入等时线方程，最后得
折射波方法的特点
探测能力(低速层、高速层) 断层的影响 梯度层的影响
倾斜折射界面的折射波理论时距曲线
t O1M PO2 MP V1 V2 hu hd O1Q ( hu hd )tgi V1 cosi V2 X cos hu hd cosi V2 V1
地震反射波勘探的基本原理
在地表附近激发的地震波向下传播，遇到不同介 质（地层）分界面产生向上的反射波，检测、记 录地下地层界面反射波引起的地面振动，可以解 释推断地下界面的埋藏深度，地层介质的地震波 传播速度、地层岩性、孔隙度、含油气性等。 最简单的是根据反射波到达地面的时间计算地下 界面的深度，基本公式为： 1
应用地球物理学导论
第二章 地震勘探
什么是地震勘探
地震勘探：以不同岩（矿）石间的弹性差 异为基础，通过观测和研究地震波在地下 岩层中的传播规律，借以实现地质勘查找 矿目的的物探方法。 应用领域：主要用于油气田、煤田地质构 造的勘探，地壳测深，工程地质勘察等。
2008年在EAGE上展示的地震车
2 2 2 2 l h ( x d ) h OA AD t v v
多次反射波时距曲线
当地下存在强波阻抗界面时（如在水域开展调查时的水底 界面、浅层基岩面等），往往能够产生多次反射波。多次 反射波可分为全程多次波和层间多次波等，在地震记录上 出现得最多、也比较容易识别的是全程多次反射波。
反射波时距曲线
OR RS O* S t V1 V1 4h2 X 2 V1
当炮检距X=0时， t0=2h/V1，是炮点 之下垂直反射波的 走时。
连续介质情况下 反射波时距曲线
连续介质中波的射线和等时线方程
sin ( z ) p v( z )
定义视速度的倒数为视慢度，它就是射线参数p.
当地层倾斜时，对水平叠加效果的 影响可归结为两方面： 1、共反射点分散的影响； 2、把倾斜面当作水平面计算动校正 造成校正不准确的影响。
地震剖面的形成
1、各种速度的概念 （1）真速度-瞬时速度 （2）层速度-把某一层看做均匀介质 （3）平均速度-总厚度/总时间 （4）均方根速度-可使得层状非均匀介质中 反射波时距曲线看成双曲线 （5）等效速度-用于倾斜界面 （6）叠加速度-使得反射波时距曲线符合双曲 线的介质速度，即根据共中心点时距曲线求得 的速度。
hu hd x sin
时距曲线的特点
1. 倾斜界面上的时距曲线仍然是直线，但直线斜 率的倒数不等于 V 2 ，斜率的倒数为 V * = △ x/ △ t ，称之为 视速度 。在倾斜界面情况下，在上倾、 下倾方向接收到的两支时距曲线斜率不等，下倾 方向斜率为sin（i+φ），与上倾方向相比，斜率 大视速度较小；上倾方向斜率为 sin（i-φ），与 下倾方向相比，斜率小视速度较大。 2. 倾斜界面上折射波的盲区和临界距离与界面的 深度有关，因此在上倾方向和下倾方向接收时， 初至折射波的接收范围也有差异。
时距曲线的特点
3. 倾斜界面倾角较大时，可能出现 i+φ>=90的情况，若 在下倾方向接收，折射波将无法返回地面，因为盲区为无 限大。如在上倾方向接收，入射角总是小于临界角，无法 形成折射波。野外工作中应改变测线方向使界面视倾角与 临界角之和小于 90 °。 4. 倾斜界面情况下，在上倾方向接收，当i>φ 时， 为正； 当i=φ 时， 趋于无穷大，即时距曲线为水平状，其斜率为 零，这说明远路径的折射波和近路径的折射波同时到达； i<φ 时，时距曲线斜率为负， V *为负，这说明较远路径 的折射波先于近路径的折射波到达，这是因为界面速度高 于覆盖层的速度，远接收点处的折射波的传播时间小于近 接收点。
目前该方法已经成为最基本的反射波
法。
共反射点时距曲线
水平界面的共反射点时距 曲线方程：
1 t v
4h 2 x 2
x——各道炮检距； h——共反射点M处的法线深度； v——界面上部均匀介质的波速。
正常时差
正常时差：某个接收点t观测到的时间与t0时间之差
X 2 t n t t0 t0 ( ) t0 V t0 X 2 X2 ( ) 2 2 2h 2V t0
近期的地震勘探技术
1970年代以后，石油勘探面临的任务是复杂地表和/或 复杂构造探区，以及各种复杂油气藏（如地层、岩性 油藏），运动学理论无法正确解释复杂地质条件下的 波场，更无法根据时间场预测地层岩性特征，这就需 要利用地震波的动力学特征，与此相适应，野外数字 记录和室内数字处理技术的推广也为地震波动力学信 息的应用提供了可能。 这种必要性和可能性的结合，促使地震波动力学理论 的实际应用有了飞速的发展，这些进展中最有代表性 的是亮点技术、波动方程偏移、波阻抗反演、地震模 拟等。地震勘探因此从单纯的构造研究过渡到研究岩 性、岩相甚至直接找油的新阶段。
多次波的剩余时差
多次波剩余时差公式
td qx 2
其中q为剩余时差系数。 多次波的剩余时差是按照 抛物线规律变化的，并与两个 因素有关：①与炮检距x的平 方成正比；②q是t0的函数。
共反射点叠加法原理
（1）共反射点时距曲线由于采用一次反射波的速度进行
动校正，动校正后剩余时差为零，各道反射波相位相同，
海上地震船
岩石介质的波阻抗差异（近似为速度差 异，因为速度差异大于密度差异）是运 用地震波进行勘探的物质基础，研究地 震波的传播速度规律具有极其重要的理 论研究意义和实际应用价值。
地震勘探的分支方法：
折射波法； 反射波法； 面波法；
地震勘探技术的流程：
理论研究； 野外资料采集； 室内数据处理； 地震地质解释； ‥ ‥等。
动校正速度选取的影响
有速度误差，则经过动校正后，还有剩余时差
对速度精度的要求：
1、叠加次数越高，接收间隔越大，通放带越 窄，对动校正速度要求越高； 2、界面越深的反射波，速度误差的影响越小； 3、随着道间距的增加，由速度误差引起的叠 加参量增大，允许的最大速度差就要减小。
地层倾斜的影响
瞬时速度
ds v dt
层速度
层速度实际上等于均匀介质中瞬时速度
H i vi t
折射波的形成
V1 sin ic V2
Ic为临界角 折射波的盲区
X M 2Htgic
水平两层介质折射波时距曲线
t OM MP PS V1 V2 V1
V sin ic 1 V2 V2 2 V12 cos ic V2
OM MP 2 V1 V2 X 2htgic 2h V2 V1 cos ic V X 2h (1 1 sin ic ) V2 V1 cos ic V2 X 2h cos 2 ic V2 V1 cos ic
V1 sin i V2
下倾接收的折射波时距曲线
X cos hu hd tu cos i V2 V1 X sin(i ) tou V1 2hu tou cos i V1
hd hu x sin
上倾接收的折射波时距曲线
X cos hu hd td cos i V2 V1 X sin(i ) tod V1 2hd tod cos i V1
H 2 vt
反射波法的主要优点是：在一定的条件下，可以 查明从地表到地下数千米的整个地层剖面内各个 构造层的起伏形态，甚至是地层岩性特征。
地震勘探原理示意图
早期的地震勘探技术
地震勘探的方法和技术是在运动学理论的基础 上建立和发展起来的，在很长的一段时间内， 动力学特征只被定性地利用，起辅助的作用， 这与地震勘探技术水平（包括野外资料采集仪 器和室内数据处理设备）和石油勘探对地震技 术的要求等因素有关。 在早期，地震勘探采用光点和模拟磁带地震仪 采集数据，在地质构造相对简单的地区寻找构 造圈闭，仅用地震波的运动学特征就可以胜任。
连续介质情况下 反射波时距曲线
取连续介质中的一个微元，记 射线某一小段为ds，其垂直长 度为dz，水平长度为dx。有
dx dztg ( z ) dz
sin ( z ) 1 sin 2 ( z )
dz
pv( z ) 1 p2 v2 ( z)
ds dz dz dt v( z ) v( z ) cos ( z ) 1 p2v2 ( z)
多次波的剩余时差
水平均匀介质下的反射波动校正 t
x 2 t0 ( ) t0 v
2
剩余时差：做过动校正后的反射时间与共中心点 处的t0m之差：
t tr t (tr t0 ) (t t0 ) tr t
tr为波的旅行时间，t为水平界面情况下一次反射 波的旅行时间
Hale Waihona Puke Baidu
影响叠加效果的因素
1、动校正速度选取的影响 2、地层倾斜的影响
2h cos ic X V2 V1
折射波的形成
穿透时间
2 H cos ic t0 V1
穿透速度
V1 VV 1 2 U 2 2 cos ic V2 V1
多个水平折射界面的折射波理论时距曲线
对于有三层介质两个水平折射界面的地质模型
OM ' P ' S 2 M '' P '' t V1 V3 M ' M '' P '' P ' V2 X 2h2 2h1 cos 2 cos1 V3 V2 V1 X t02 V3
2
X为炮检距，t0为自激自发时间
2h t0 V
动校正
动校正：将每一个接收点的时间减去它的正常时差
tn tn
共反射点时距曲线
倾斜界面（下倾）的共中心点时距曲线方程：
把
1 h1 h0 m x sin 2
1 t v
x 4h1 4h1 x sin
2 2
代入上式，得
1 t 4h0m2 x 2 cos v
连续介质情况下 反射波时距曲线
把它们积分，得到射线 方程和等时线方程
射线方程
x
z
pv( z ) 1 p v ( z)
2 2
0
dz dz 1 p2v2 ( z)
等时线方程
t
z
0
我们来讨论一下速度函数为线性的情况 设 v( z ) v0 (1 z ) ，代入射线方程，得
ch(v0t ) 1 2 sh(v0t ) 2 x (cot 0 ) [ z ] [ ]
2 2
这也是圆的方程
绕射波时距曲线
地震波在传播过程中，当遇到断层 的棱角，地层尖灭点，不整合面的突起 点或侵入体边缘等岩石物性显著变化的 地方，将发生绕射。按照惠更斯原理， 绕射波将以这些点为新震源向周围传播。 如右图 所示，从激发点O 发出的入射波 到达绕射点A，然后以绕射波形式到达地 面的任意观测点D，显然，波的旅行时是 由两部分组成：一部分是入射波旅行OA 所需的时间，另一部分是绕射波经过AD 的 传播时间。
1 2 sin 2 2 sin 2 2 2 t' x 4 hx 4 h 2 v sin sin
t0 ' 2t0 cos
多次反射波时距曲线是双曲线
共反射点方法 共反射点叠加：野外多次覆盖观测得 到的地震资料，室内处理时采用水平叠加 技术，最终得到水平叠加剖面。它利用校 正后剩余时差的差异，压制多次反射。
x
把
z
pv0 (1 z )
2 2
1 p v0 (1 z ) v0 p sin 0 代入上式，得
0
dz
1 1 2 1 2 2 ( x cot 0 ) [ z ( )] ( csc 0 )
这是圆的方程
把 v( z ) v0 (1 z ) 代入等时线方程，最后得
折射波方法的特点
探测能力(低速层、高速层) 断层的影响 梯度层的影响
倾斜折射界面的折射波理论时距曲线
t O1M PO2 MP V1 V2 hu hd O1Q ( hu hd )tgi V1 cosi V2 X cos hu hd cosi V2 V1
地震反射波勘探的基本原理
在地表附近激发的地震波向下传播，遇到不同介 质（地层）分界面产生向上的反射波，检测、记 录地下地层界面反射波引起的地面振动，可以解 释推断地下界面的埋藏深度，地层介质的地震波 传播速度、地层岩性、孔隙度、含油气性等。 最简单的是根据反射波到达地面的时间计算地下 界面的深度，基本公式为： 1
应用地球物理学导论
第二章 地震勘探
什么是地震勘探
地震勘探：以不同岩（矿）石间的弹性差 异为基础，通过观测和研究地震波在地下 岩层中的传播规律，借以实现地质勘查找 矿目的的物探方法。 应用领域：主要用于油气田、煤田地质构 造的勘探，地壳测深，工程地质勘察等。
2008年在EAGE上展示的地震车
2 2 2 2 l h ( x d ) h OA AD t v v
多次反射波时距曲线
当地下存在强波阻抗界面时（如在水域开展调查时的水底 界面、浅层基岩面等），往往能够产生多次反射波。多次 反射波可分为全程多次波和层间多次波等，在地震记录上 出现得最多、也比较容易识别的是全程多次反射波。
反射波时距曲线
OR RS O* S t V1 V1 4h2 X 2 V1
当炮检距X=0时， t0=2h/V1，是炮点 之下垂直反射波的 走时。
连续介质情况下 反射波时距曲线
连续介质中波的射线和等时线方程
sin ( z ) p v( z )
定义视速度的倒数为视慢度，它就是射线参数p.
当地层倾斜时，对水平叠加效果的 影响可归结为两方面： 1、共反射点分散的影响； 2、把倾斜面当作水平面计算动校正 造成校正不准确的影响。
地震剖面的形成
1、各种速度的概念 （1）真速度-瞬时速度 （2）层速度-把某一层看做均匀介质 （3）平均速度-总厚度/总时间 （4）均方根速度-可使得层状非均匀介质中 反射波时距曲线看成双曲线 （5）等效速度-用于倾斜界面 （6）叠加速度-使得反射波时距曲线符合双曲 线的介质速度，即根据共中心点时距曲线求得 的速度。
hu hd x sin
时距曲线的特点
1. 倾斜界面上的时距曲线仍然是直线，但直线斜 率的倒数不等于 V 2 ，斜率的倒数为 V * = △ x/ △ t ，称之为 视速度 。在倾斜界面情况下，在上倾、 下倾方向接收到的两支时距曲线斜率不等，下倾 方向斜率为sin（i+φ），与上倾方向相比，斜率 大视速度较小；上倾方向斜率为 sin（i-φ），与 下倾方向相比，斜率小视速度较大。 2. 倾斜界面上折射波的盲区和临界距离与界面的 深度有关，因此在上倾方向和下倾方向接收时， 初至折射波的接收范围也有差异。
时距曲线的特点
3. 倾斜界面倾角较大时，可能出现 i+φ>=90的情况，若 在下倾方向接收，折射波将无法返回地面，因为盲区为无 限大。如在上倾方向接收，入射角总是小于临界角，无法 形成折射波。野外工作中应改变测线方向使界面视倾角与 临界角之和小于 90 °。 4. 倾斜界面情况下，在上倾方向接收，当i>φ 时， 为正； 当i=φ 时， 趋于无穷大，即时距曲线为水平状，其斜率为 零，这说明远路径的折射波和近路径的折射波同时到达； i<φ 时，时距曲线斜率为负， V *为负，这说明较远路径 的折射波先于近路径的折射波到达，这是因为界面速度高 于覆盖层的速度，远接收点处的折射波的传播时间小于近 接收点。
目前该方法已经成为最基本的反射波
法。
共反射点时距曲线
水平界面的共反射点时距 曲线方程：
1 t v
4h 2 x 2
x——各道炮检距； h——共反射点M处的法线深度； v——界面上部均匀介质的波速。
正常时差
正常时差：某个接收点t观测到的时间与t0时间之差
X 2 t n t t0 t0 ( ) t0 V t0 X 2 X2 ( ) 2 2 2h 2V t0
近期的地震勘探技术
1970年代以后，石油勘探面临的任务是复杂地表和/或 复杂构造探区，以及各种复杂油气藏（如地层、岩性 油藏），运动学理论无法正确解释复杂地质条件下的 波场，更无法根据时间场预测地层岩性特征，这就需 要利用地震波的动力学特征，与此相适应，野外数字 记录和室内数字处理技术的推广也为地震波动力学信 息的应用提供了可能。 这种必要性和可能性的结合，促使地震波动力学理论 的实际应用有了飞速的发展，这些进展中最有代表性 的是亮点技术、波动方程偏移、波阻抗反演、地震模 拟等。地震勘探因此从单纯的构造研究过渡到研究岩 性、岩相甚至直接找油的新阶段。
多次波的剩余时差
多次波剩余时差公式
td qx 2
其中q为剩余时差系数。 多次波的剩余时差是按照 抛物线规律变化的，并与两个 因素有关：①与炮检距x的平 方成正比；②q是t0的函数。
共反射点叠加法原理
（1）共反射点时距曲线由于采用一次反射波的速度进行
动校正，动校正后剩余时差为零，各道反射波相位相同，
海上地震船
岩石介质的波阻抗差异（近似为速度差 异，因为速度差异大于密度差异）是运 用地震波进行勘探的物质基础，研究地 震波的传播速度规律具有极其重要的理 论研究意义和实际应用价值。
地震勘探的分支方法：
折射波法； 反射波法； 面波法；
地震勘探技术的流程：
理论研究； 野外资料采集； 室内数据处理； 地震地质解释； ‥ ‥等。
动校正速度选取的影响
有速度误差，则经过动校正后，还有剩余时差
对速度精度的要求：
1、叠加次数越高，接收间隔越大，通放带越 窄，对动校正速度要求越高； 2、界面越深的反射波，速度误差的影响越小； 3、随着道间距的增加，由速度误差引起的叠 加参量增大，允许的最大速度差就要减小。
地层倾斜的影响
瞬时速度
ds v dt
层速度
层速度实际上等于均匀介质中瞬时速度
H i vi t
折射波的形成
V1 sin ic V2
Ic为临界角 折射波的盲区
X M 2Htgic
水平两层介质折射波时距曲线
t OM MP PS V1 V2 V1
V sin ic 1 V2 V2 2 V12 cos ic V2
OM MP 2 V1 V2 X 2htgic 2h V2 V1 cos ic V X 2h (1 1 sin ic ) V2 V1 cos ic V2 X 2h cos 2 ic V2 V1 cos ic
V1 sin i V2
下倾接收的折射波时距曲线
X cos hu hd tu cos i V2 V1 X sin(i ) tou V1 2hu tou cos i V1
hd hu x sin
上倾接收的折射波时距曲线
X cos hu hd td cos i V2 V1 X sin(i ) tod V1 2hd tod cos i V1
H 2 vt
反射波法的主要优点是：在一定的条件下，可以 查明从地表到地下数千米的整个地层剖面内各个 构造层的起伏形态，甚至是地层岩性特征。
地震勘探原理示意图
早期的地震勘探技术
地震勘探的方法和技术是在运动学理论的基础 上建立和发展起来的，在很长的一段时间内， 动力学特征只被定性地利用，起辅助的作用， 这与地震勘探技术水平（包括野外资料采集仪 器和室内数据处理设备）和石油勘探对地震技 术的要求等因素有关。 在早期，地震勘探采用光点和模拟磁带地震仪 采集数据，在地质构造相对简单的地区寻找构 造圈闭，仅用地震波的运动学特征就可以胜任。
连续介质情况下 反射波时距曲线
取连续介质中的一个微元，记 射线某一小段为ds，其垂直长 度为dz，水平长度为dx。有
dx dztg ( z ) dz
sin ( z ) 1 sin 2 ( z )
dz
pv( z ) 1 p2 v2 ( z)
ds dz dz dt v( z ) v( z ) cos ( z ) 1 p2v2 ( z)
多次波的剩余时差
水平均匀介质下的反射波动校正 t
x 2 t0 ( ) t0 v
2
剩余时差：做过动校正后的反射时间与共中心点 处的t0m之差：
t tr t (tr t0 ) (t t0 ) tr t
tr为波的旅行时间，t为水平界面情况下一次反射 波的旅行时间