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地震波理论

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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地震波理论读书报告通过课程的学习以及自己课外的一些读书认识和实习经验,对地震波理论有了一个初步的认识。一:地震波的基本概念1. 地震波是在岩石中传播的弹性波。2. 波前:介质中某一时刻刚刚开始震动的点组成的一个面,叫波前。3. 波面:介质中某时刻同时开始震动的点组成的面,叫做波面。4. 波后:介质中某时刻刚刚开始震动结束的点组成的面,叫波后。5. 波线:在特定条件下,可以认为波及其能量是沿着一条路径传播的,然后又沿着那条路径向外传播,这样的理想路径叫做波线。6. 震动曲线:震动中某一质点在不同时刻的情况描述图一 震动曲线7. 波形曲线:将同一时刻各点的震动情况画在同一个图上,来反映各点震动之间的关系图二 波形曲线不同的质点可能有不同的震动曲线,不同的时刻有不同的波形曲线,在地震勘探中通常把沿着测线画出来的波形曲线叫做“波刨面”。8. 正弦波:各点的震动都是谐震动。对于正弦波各部分震动频率等于波源频率,周期 t 和频率有固定值。9. 波长:在一个周期内波沿着波线传播的距离,=λf 或 λ= 公式一在此处键入公式。 0. 视速度:不是沿着波传播方向来确定波速和波长时,所得的结果叫做波的视速度和波长时如图四 为沿着测线方向的视波长𝐴𝐵'=λ𝐴𝐵=λa𝐴𝐵'公式 二波沿着测线方向传播速度:=𝑉𝑎𝜆𝑎𝑇有: => = 公式三𝑉=𝜆𝑇 𝑉𝑎 𝑉𝑠𝑖𝑛⁡(𝜃)二:地震波的传播规律1. 反射和透射: 图五 波的传播波阻抗:第一种介质 𝜌1𝑉1第二种介质 𝜌2𝑉2当两种介质的波阻抗不等时才会发生反射。2. 反射定律和透射定律:入射面:入射线和法线所确定的平面垂直分界面。反射定律:反射性位于入射面内,反射角等于入射角图六透射定律:透射线也位于入射面内,公式 四图 七全反射: 图 八开始出现全反射时的入射角叫. 斯奈儿定律:图 九对于水平层装介质,各层的纵波横波速度分别用, , ,𝑉𝜌1𝑉𝑠1𝑉𝜌𝑖𝑉𝑠𝑖则: = =……= = =p 公式 五𝑠𝑖𝑛⁡(𝜃𝑝1 )𝑉𝜌1 𝑠𝑖𝑛⁡(𝜃𝑠1)𝑉𝑠1 𝑠𝑖𝑛⁡(𝜃𝑝𝑖)𝑉𝑝𝑖 𝑠𝑖𝑛⁡(𝜃𝑠𝑖)𝑉𝑠𝑖4. 费马原理:图 十波在介质中传播满足时间最短条件。5. 惠更斯原理:图 十一介质中波所传到的各点可以看做是新的波源点,叫做子波源。6. 折射波:两种介质连接紧密时,滑行波在作用过程中反过来影响第一介质,从而产生新的波。叫做“折射波”。7. 地震勘探中常见波:纵波:质点震动方向与传播方向一致横波:质点震动方向与传播方向垂直同一介质中:>S 波可以分为 :质点震动方向平行于过测线的铅垂面:质点震动方向垂直于过测线的铅垂面图 十二在同一种介质中的传播路径:图 十二直达波:没有遇到分界面,直接到达接收点的波。体波:纵波横波在介质的整个立体空间传播。面波:沿自由表面或者分界面传播的波。反射系数:R= 公式 六𝑃2𝑉2‒𝑃1𝑉1𝑃2𝑉2+𝑃1𝑉1三:地震波传播理论图 十三图 十四时距曲线:线1. 直达波时距曲线:直达波的时距曲线是一条过原点的直线。图 十五图 十六2. 一个水平面反射时距曲线: 图 十七传播时间 t:公式 七 自激自收时间 式 八则:公式 九由曲线方程知道,一个界面反射时距曲线为双曲线。 十八则: 公式 十图 十七3. 多层水平层状介质时距曲线: 旅行时间—一炮捡距 二图 十七连续层状介质中公式 十三则 公式 十四可以证明公式 十五此数据曲线表现为非双曲线特征,当炮捡距较小时度线性增加的地质模型:公式 十六图 十八公式 十七可以证明公式 十八得公式 十九连续介质中,射线是一个圆弧。 图 十九(速度连续介质中的射线)公式 二十公式 二十一由以上两式得公式 二十二图 二十(速度连续介质中的等时线)图 二十一4. 折射波时距曲线 图 二十二公式 二十三多层介质中:图 二十三四:地震波理论应用测井资料与地震资料的匹配地震勘探中,地震资料和测井资料是两种最重要的资料,地震资料的分辨率较低,但它却具有范围广、横向连续性好的特点。而勘探区中的测井数据能提供井位处的地层层位的变化情况,并且具有岩性信息,但只反映地层模型坐标系中某一点的纵向变化情况。因此必须将二者结合起来,各取所长,用测井资料弥补地震资料分辨率低的缺陷,也可以用地震资料预测井位,为油区勘探和开采服务。利用地震资料进行油气藏的描述和监控是地震勘探技术的主要任务,而实现这一过程,合理运用测井资料具有十分重要的作用。但由于地面地震与声波测井方法的不同,使测井资料与地面地震资料不能完全匹配,直接表现是测井资料制作的合成地震记录与实际地震道存在差异,一个重要原因是不同频率的波的传播速度存在频散现象。目前实际应用的声波测井中心频率一般为 20于地震波频率。声波测井计算的层速度一般大于实际地震波速度,由其合成的地震记录与实际地震记录之间存在相位差,因此对不同频率的波速进行频率校正是不可少的。由频散理论可知,速度与频率直接相关,因而声波速度不等于常规地震或 量的速度,这就使得积分声波时差与同一界面实际地震反射波的旅行时之间存在一定偏差,通常将这种偏差称为闭合差。目前较为常用的匹配校正方法仍然是经典的闭合差校正法,它主要有 3 种方法:差值法,比值法和互相关法。互相关方法是通过在不同时窗内,将声波合成地震记录与井旁地震道做互相关,则互相关的峰值所对应的时移值就是相应时窗内井旁地震道与合成记录之间的闭合差。该方法避免了人工拾取闭合差的不足,自动化程度得到了提高。是目前较为常用的匹配校正方法。上述几种方法简单直观,不受条件的限制,适应性强,但当不存在 井时,需要事先进行准确的合成记录制作和层位对比。对波速频散现象进行了深入的研究,并导出了黏介质中频散校正的杨氏谐振 Q 模型,同时考虑了岩石固体骨架和孔隙流体的黏滞吸收衰减特性,是目前较为理想的数学模型。当 情况下,推导出相速度计算公式如下:公式 二十四式中:v(ωc)是低频 ωc 时的速度;v(ω)为任意频率处的速度值;c 处的常数品质因子数值;谐振频率 ω0 处的 Q 值;τ0=1%ω0。易维启等[2] 将杨氏谐振 Q 模型用于声波测井资料与地震资料的匹配校正,十五测井资料在地震中的最初应用是利用测井资料合成地震记录,用于地震资料解释中的地震波对比,并将测井资料获得的地层信息用于地震资料解释成果的验证,这是正演模拟。在正演模拟基础上发展了地震反演技术。地震反演是利用地表观测的地震资料,以已知地质规律和钻井、测井资料为约束,对地下岩层空间结构和物理性质进行成像(求解)的过程,广义的地震反演包含地震处理解释的整个内容。其基本思想是充分利用已知测井资料丰富的高频信息和完整的低频成分来补充实际地震记录有限带宽的不足,用已知的地质信息、地震资料作为约束条件,将低分辨率的实际地震记录反演成具有较高分辨率的近似反射系数序列,为进一步开展波阻抗、层速度反演、岩性反演以及薄储层的追踪、对比、预测提供较可靠的地震依据。现在应用较多的是波阻抗反演,主要有两类方法:基于褶积模型的波阻抗反演方法和基于波动方程的波阻抗反演方法。
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