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1、地震勘探生产过程：（1）地震资料野外采集。利用人工激发所产生的地震波（震源）传播到地下，遇到弹性分界面时，产生反射、折射和透射，在地面接收这些返回的反射波或折射波并记录下来。（2）地震资料室内处理。利用地震波的传播原理和理论，利用计算机对野外原始资料进行各种地震处理（处理模块）。（3）地震资料解释。对处理后的剖面进行（构造、岩性、地震地层学、储层等）综合解释，推断地下岩石的构造特征及岩石性质等。,（1）地震资料野外采集。,（2）地震资料室内处理。,（3）地震资料解释。,第四章 野外工作方法与地震勘探技术（1）,资源学院：贾豫葛2010 年 10 月 8 日,内 容第一节 野外工作基本概况第二节
2、 与野外观测有关的几个基本术语第三节 有效波和干扰波第四节 地震测线布置和观测系统第五节 地震波的激发和接收第六节 观测参数的选择第七节 多次覆盖原理和参数选择,野外资料的采集,第一节 野外工作基本概况,一、野外工作主要内容1）试验工作 干扰波调查 地震地质条件的了解（地表、低速带、界面的质量）激发条件的选择（岩性、药量、方式）记录条件的选择,沙漠地震勘探,2）生产工作 地震测量：把设计中的侧线实际布置到工作地区，定出激发点、接收点（排列）的位置，绘制测网图 地震波的激发、测定的炮点钻激发井，下炸药 地震波的接收，使用地震检波器、电缆线、野外地震仪等设备,测量人员用GPS定位,测量工序,后续施
3、工工序标志：测量人员埋置的小旗,测量工序,测量工序,灌木从中，小旗要大些，以便于后续工序寻找,人抬简易钻在工作,打钻埋炸药,山地钻在工作,打钻埋炸药,放线工在插检波器,收放检波器,爆炸工序,工程内容：炸药激发是指使用炸药在地震测量布设的爆炸点上，按施工设计要求产生地震波的工作过程。工程目的：产生地震波,数据采集,工程内容：数据采集是指按设计要求，监视外线排列质量，控制激发，将地震信号记录在地震勘探专用磁盘上，以及为配合该项工作所需的专用工具检验、维修和其它辅助作业等。工程目的：记录地震波,仪器操作员在工作,地震队的组成 队长及指导员：总体负责及协调关系 测量组：测量及标明桩号 放线班：布置排列
4、 钻机班：打炮井 爆炸组：接受仪器组指挥，激发地震波 仪器班：指挥现场作业，记录地震波地震波 施工组：检查施工质量、完成施工日志 后勤组：保障设备的正常运转和职工餐宿 发电组：野外施工时保证地震队的用电,第二节 与野外观测有关的几个基本术语,自激自收-零偏移距,自激自收剖面,偏移距,共偏移距剖面,共炮点-多道接收,共炮点-多道接收,自激自收剖面,共炮点-多道接收,共炮点-多道接收,共中心点-多次覆盖,图5.21 共反射点叠加模型(a)地质模型(b)共反射点时距曲线(c)动校正(d)叠加,A点：共反射点或共深度点。,M点：A的投影点，共中心点或共地面点。,S1、S2、S3地震道：共反射点或共深度
5、点）叠加道。集合称CDP(共深度点)道集。,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。,整支时距曲线称共反射点时距曲线。方程为,Xi共反射点道集中各道的炮检距，hM点处的界面法线深度。,多次覆盖原理,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。,(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的垂直反射时间，即M点的回声时间。当,Xi=0时，t0=2h/V。,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
6、曲线拉平，如图(c)示。,假设各叠加道波形相似，必是同相叠加，叠加后振幅成倍增加。如图(d)示。,第三节 有效波和干扰波,1、有效波和干扰波的定义,有效波：在地震勘探中用来解决地质任务的波。,干扰波：对有效波起干扰和破坏作用的波。,有效波和干扰波只是一种相对的概念，可相互转化。,干扰波：震源干扰波，外界干扰波。,与地震勘探有关的波,各种波的时距关系,为解决地质任务，应设法突出有效波，躲开、压制和消除干扰波，提高信噪比。,信噪比：有效波与干扰波强度之比。即：信噪比S/n,2、各种干扰波的来源和特征,1.震源干扰波,1）声波,声波：在空气中传播的弹性波。,特点：传播速度稳定(约340m/s)，频率
7、高（大于100Hz），延续时间短。地震记录上，一般为13个波峰的窄条带直线同相轴。如图5.12所示。,图5.12 有声波和地滚坡干扰时的浅层反射记录,2）面波,几乎出现在所有地震记录上，是一种主要干扰波。,特点：视速度小(100500m/s)，频率低(1030Hz)、能量强、衰减慢。,面波沿地表传播，由于地表介质不均匀，在水平方向尤其垂直方向速度变化大。因此，随着传播距离增大，显示明显的频散特点，在地震记录上形成“扫帚状”。这种发生频散，形成“扫帚状”的面波通常称为地滚波。,在干燥或疏松的岩土中激发时，对有效波吸收强烈，面波能量相对增强；,爆炸井深时面波减弱，井浅时面波增强。,3）多次反射,当
8、地下存在强波阻抗界面时会产生多次反射。,特点：与一般反射波相似，但视速度稍低，通过时差分析来识别。,2.外界干扰波,1）随机干扰,定义：指无一定规律、无一定频率及视速度、杂乱无章的振动。,随机干扰频谱很宽，不能利用频率滤波压制。,随机干扰分为三类：,第一类：地面微震和其它外界干扰。如风吹草动、人为因素引起的无规则振动，特点是频带宽(1200Hz)；,第二类：仪器在接收时或处理过程中的噪音；,第三类：震源激发后产生的不规则干扰。,随机干扰表面上不规则，实际遵循统计规律。,工作中，利用统计规律，采用组合检波、水平叠加、垂直叠加方法压制随机干扰。,2）相干干扰,定义：指外界产生的具有一定规律性的干扰
9、。,特点：在地震记录上表现为有规律的振动，具有一定的频率和视速度。,相干干扰波记录,3）工业电干扰,在城市工作，当地震测线通过输电线路时，检波器电缆会感应50Hz电压，形成工业电干扰。,相干干扰产生：在大型厂矿附近，机器有规律地连续振动，江、河波浪冲击岸坡等。如图5.13所示。,3、干扰波调查,为了了解各种干扰波的分布特征，以便采取一系列压制干扰波的方法技术，在野外地震数据采集之前，必须进行干扰波调查。,1.震源干扰波调查,震源干扰波调查(a)干扰波调查记录(b)解释结果,目的：确定反射波和干扰波的分布特征，确定有效的观测系统。,具体做法：以小道间距埋置检波器，在零偏移距处激发，随后移动检波器
10、排列或移动激发震源。每次移动距离应等于一个排列长度，以保持干扰波同相轴的连续性。,2.外界干扰波调查,目的：了解非地震勘探震源干扰波的特征。,具体做法：不激发震源，记录外界背景噪声。此时记录信号是外界干扰和仪器噪声所引起。分析结果，可了解外界干扰源的强度、分布特征和频率等。,4、抗干扰技术,在地震地质条件复杂或环境噪音严重地区，干扰波成为分辨和追踪有效波的严重障碍。,压制干扰波的措施：频谱、视速度、视波长等方面的差异。,抗干扰方法：组合检波、水平叠加法、垂直叠加法、频率滤波。,(a)地震波的频谱(b)视波长谱(c)视速度谱,1.抗干扰技术1-多次覆盖组合检波,目的：利用有效波和干扰波在视速度或
11、传播方向上的差异来削弱干扰波。,定义：使用两个以上检波器组成一组，按一定的形式（直线或面积）安置在排列上，作为某一道的地震信号。即将几个检波器当成一个检波器使用。,组合检波示意图,如图示，一速度为V的平面波以角投射到地面，波到S1、S2的时间分别为t和t+t,从图知,组合检波示意图,为便于讨论，用余弦波代替地震波形。令u1、u2分别表示S1、S2两点的波动位移值，其表达式为,其合振动,据三角函数和差化积：,式中,=2Acosft=2Acost/T,用图解法表示三种情况：如右图所示。,振动叠加图解法,(a)图，反射波近似情况,近震源接收：反射波近法线入射，Va，则tX/Va0，显然，组合对突出反
12、射波有利；,(c)图，面波情况,调整组合距X，使tT/2，则组合后干扰波振幅几乎为零。下图所示为组合对面波的压制效果。,组合对面波的压制,组合灵敏度：组合后振动的振幅和组合前振幅的比值,据三角公式sin2=2sincos,上式变为,上式为两个检波器的组合灵敏度。n个检波器组合时，组合灵敏度,为了对不同组合个数的灵敏度特性进行比较，对上式进行归一化得,称为相对灵敏度。,从上式可见，,既是f的函数，也是t的函数，写成,(f,t),固定f=fi：,(f,t)，方向特性；,固定t=ti：,(f,t)，频率特性。,1.组合的方向特性速度滤波特性,固定f：,组合的速度滤波特性,从速度滤波特性曲线（基距为5
13、m，12个检波器组合）看：,声波、面波视速度低，组合对其高频成分压制严重；,(2)有效波视速度高，组合后增强（用高频检波器接收）。,提高有效波视速度方法：近炮点接收，上倾方向接收。,=,2.组合的频率特性,图5.20 组合的频率特性曲线,固定t：,从组合频率特性曲线可见：,(1)当t=0时，即Va时，无频率滤波作用；,(2)随t增大，通频带变窄，总趋势是低通。,综述：浅震勘探深度浅，不能同时做到近震源接收（比较而言），因此，组合会降低地震记录的分辨率。因此一般不用组合法，深层时用得多。,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、水平叠加法。,基
14、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。,1.共反射点叠加原理,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。,条件：建立在水平界面假设的基础上。,如图5.21(a)示：在O1、O2、O3激发，在与M点为对称的S1、S2、S3接收R界面上同一点A的反射波。,组合：压制面波等低视速度干扰作用明显，但降低了分辨率；此外不能压制多次反射波、折射波之类干扰波（其波长往往达数十米）。,2、抗干扰技术2-多次覆盖,图5.21 共反射点叠加模型(a)地质模型(b)共反射点时距曲线(c)动校正
15、(d)叠加,A点：共反射点或共深度点。,M点：A的投影点，共中心点或共地面点。,S1、S2、S3地震道：共反射点或共深度点）叠加道。集合称CDP(共深度点)道集。,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。,整支时距曲线称共反射点时距曲线。方程为,Xi共反射点道集中各道的炮检距，hM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，但其物理含义不同。,(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的垂直反射时间，即M点的回声时间。
16、当,Xi=0时，t0=2h/V。,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，如图(c)示。,假设各叠加道波形相似，必是同相叠加，叠加后振幅成倍增加。如图(d)示。,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及tD按一次波的速度进行动校正：,一次波：t被拉平到t0；,多次波：tD不能拉平(为tD)，校正量不足，校正后仍上弯，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
17、的时差，用tD表示。,2.共反射点多次波的叠加效应,t动校正量，q多次波剩余时差系数,由上可见，多次波剩余时差tD与炮检距x2成正比。,各叠加道tD不同，叠加时非同相叠加,叠加后多次波被削弱，从而达到压制多次波的目的，如图5.23示。,图5.23 多次波的叠加效应,对其它干扰波，只要tD较大，就起压制作用。,第1炮第21道，第2炮第17道，第3炮第13道，第4炮第9道，第5炮第5道，第6炮第1道。,3.多次覆盖观测系统,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：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。如图5.24示：每放一炮可得地下24个反射点
18、，放完六炮，可得相应六个反射界面段。其中ABCD界面段，每次放炮都进行了观测，观测了六次。叫六次覆盖。,图5.24 单边放炮六次覆盖观测系统平面图,其中,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。,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：,n覆盖次数；炮点移动道数；N仪器道数；S系数（单边S=1，双边S=2）。则有关系：,如采用单边放炮，且接收道为24道，上式变为,当n6，=2，即每移动两道放一炮；当n=12,则=1。,为施工方便及便于资料处理，应取正整数。显然，对于单边放炮的24
19、道地震仪，覆盖次数n只能取12、6、4、3、2等5种形式。,抗干扰技术3-垂直叠加,垂直叠加：把同一点上重复激发、同一排列上重复接收到的信号依次叠加在一起，达到增强有效波的目的。,浅震中，经次激发后，接收到的归一化振幅为,式中：S有效波振幅；n干扰波振幅,对有效波：经次叠加后，由于是同相叠加，振幅增加倍；,对随机干扰：经次叠加后，由概率统计规律，振幅增强,因此，有效波相对干扰波增加了：,倍。,抗干扰技术4-频率滤波,定义：在信号采集时，在频率上选用合适的检波器和设置仪器滤波参数，达到压制干扰波的目的。,检波器：高频；,仪器：低切、高切、陷波。,此外，数据处理时还可采用频率滤波。,五、抗干扰与分辨率,1.抗干扰与分辨率的关系,前面讨论可知，抗干扰浅层地震勘探技术提高了记录的信噪比，压制了干扰波。另一方面，采用的组合检波、水平多次叠加和垂直叠加等抗干扰技术都具有低通滤波特性，采用的频率滤波（包括高切、低切、陷切滤波）和高频检波器接收，缩小了地震信号的频带宽度，所有这些方法都降低了地震勘探的分辨率。因此可以说，在强干扰背景条件下，提高地震记录的信噪比是以降低记录的分辨率为代价的，分辨率和信噪比似乎是“矛盾”的。,经研究可知，地震记录的信噪比与分辨率之间有如下的关系:,(5.24),结 束,
