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地震勘探原理--第一章

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地震 勘探 原理 第一章
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2本课程相关内容讲課内容:以陆基孟主编的《地震勘探原理》上、下册讲课内容次序有变动。讲課时间:第1周二次,4学时,双周三次8学时,共80个学时。課外练习:3次考试:闭卷(100分)。成绩计算:平时(考勤+习题)+卷面成绩3主要参考书1.陆基孟,《地震勘探原理》第二版(上、下册),石油大学出版社,19932.董敏煜主编, 《地震勘探》石油大学出版社,2000第一版(3.[美 ]R。 勘探地震学》,石油工业出版社,1999( 中文第二版本)4第一章 引言一、地球物理勘探概况1、地球信息2、地球物理勘探3、地震勘探二、国内外地震勘探简介1、早期地震勘探2、国内地震勘探发展三、勘探地球物理的活动和相关文献5一、概述人在地球上生存;需求能源、矿物的;需要了解地球;用各种手段,这就产生了各种学科。地震勘探是其中最有效的方法之一引言1、勘探石油的方法6了解地球信息的主要手段地质方法地球物理方法地球化学方法钻探方法7主要信息采集方法地质方法是研究成矿的地质条件、地质环境和地质作用,从而进行找矿的一种方法,在矿产调查中常用。具体是通过观察出露在地表面的地层、岩石进行搜集和综合分析。了解有无能源、矿物条件,并对有利地区作出评价。地球物理方法是根据根据地下岩石或矿体的物理性质差异所引起在地表的某些物理现象(表现为异常的现象)的变化去判断地质构造或发现矿体的一种方法,包括地震、重力、磁力、电法、地热、放射性及地下地球物理测量等。引言8主要信息采集方法地球化学(化探)方法是对岩石、土壤、地下水、地表水、植物、水系以及湖底沉积物等天然产物中一种或几种化学特征作测定,再据测定结果所发现的化探异常,实现找矿之目的,包括岩石地球化学方法(金属量测量)、水化学方法和生物地球化学方法等 。钻探法是依据地质、物化探等方法提供的信息来确定井位进行钻探,可直接得到地下的各种地质资料,可以确定地下构造特点和矿物特征。引言9是根据地质学和物理学的基本原理,利用电子学和信息论等许多学科领域的新技术建立起来的方法,简称物探方法。也就是,根据地层和岩石之间的物理性质不同来推断岩石性质和构造。2、地球物理勘探引言10地球物理勘探方法的特点1.理论基础是物理学包括:地磁场、地电场、重力场、弹性波、放射性同位素等理论。研究地球的物理场或某些物理现象的变化,不是直接研究岩石或地层,完全不同于地质方法的。通过物理场,既可了解地表或近地表的地质现象,还可获得深部地质现象的信息。引言11特点2.用物探方法解决地质任务时,要实现两个转化。1)将地质问题转化为地球物理的问题,使用物探方法去得到所期望的物探异常,2) 根据物理现象与地质体间存在的特点关系,把物探结果再转化为地质语言或图示,并赋予地质含义。引言12特点3.物探方法的结果存在多解性。其一,不同地质体可以有相同的物理场;其二,地质体的大小、形状、流体与产状等参数的不同组合,可引起相同的异常现象。引言134.物探方法的有效性每一种物探方法都有它的应用条件和使用范围。由于矿床地质、地球物理特征及自然地理条件经常因地而异,影响方法的有效性。引言特点14主要的物探方法地震勘探(岩石弹性的差别)—勘探地震学重力勘探(岩石的密度差别)磁法勘探(岩石的磁性差别) 非地震电法勘探(岩石的电性差别)15地震勘探与非地震法的比较(此图仅作参考)引言各种勘探方法的比例16重力测量—重力勘探重力勘探是研究反映地下岩石密度横向差异引起的重力变化,用于提供构造和矿产等地质信息。万有引力定律:接近较大密度的物体时,引力增大,反之引力减小,由此在地表上引起的重力变化称为重力异常。重力异常的规模、形状和强度取决于具有密度差的物体大小、形状及深度。引言17重力测量—重力勘探重力勘探的任务是通过研究地面、水面、水下(或井下)或空间重力场的局部或区域不规则变化(即局部重力异常或区域重力异常)来寻找埋藏在地下的矿体和地质构造。重力勘探始于 1915年,捷克斯洛伐克的 918年扭秤被重力仪所取代,18地磁测量—磁法勘探地球有磁场,岩石或矿石被磁化而具有磁性。具有磁性的地质体在其周围空间内存在一定特征的磁场。其产生的磁场迭加在正常地磁场之上而产生异常磁场。磁法勘探就是测定和分析各种磁异常,找出磁异常与地下岩石、地质构造及有用矿产的关系,作出地下地质情况和矿产分布等有关结论。磁法勘探主要用来研究地质构造;研究深大断裂;计算结晶基底的埋深;寻找油气、煤田的构造圈闭、盐丘等,寻找磁铁矿床、金属和非金属矿床等。引言19地电测量——电法勘探电法勘探就是利用人工或天然产生的直流电场或电磁场在地下的分布规律来研究地球结构、地质构造及找矿的一种物探方法。电法勘探是以岩石或矿石的电性差异位基础的,主要研究的电性差异参数包括:电阻率(ρ)、激发极化率(η)、介电常数(ε)、导磁率(μ)、电化学活动性等。电法勘探的内容十分丰富,它们广泛应用于金属及非金属、石油、工程地质、水文地质等勘探研究工作中。引言20震电和电震勘探这是一种正在探索的方法,由于地震波的传播而引起电场或磁场的变化,称震电。反之,由于电场或磁场的变化引起地震波。研究剩余油方面有优势。引言213、地震勘探方法在油气勘探中,地震勘探已成为一种最有效的方法。地震勘探方法就是利用人工方法激发的地震波(弹性波),研究地震波在地层中传播的规律,来确定矿藏(包括油气,矿石,水,地热资源等)、考古的位置,以及获得工程地质信息。地震勘探所获得的资料,与其它的地球物理资料、钻井资料及地质资料联合使用,并根据相应的物理与地质概念,能够得到有关构造及岩石类型分布等信息。引言22地震方法的来源勘探地震学是天然地震学的产物。由天然地震学发展而来。产生天然地震时,地壳会产生断裂,裂缝两边的岩石发生相对移动,就是这种破裂产生了由断裂面向外传播的地震波。在不同地点用地震仪器记录下这些地震波后,地震学家就可以利用这些资料来推断地震波所穿过岩石的性质。主要原理在地下有一个震动并产生波的传播,利用波传播过程所带的信息了解地下岩石和构造特征。引言23地震勘探的基本过程激发地震波地面产生一个振动接收地震波由源点出发的一条直线上接收由源点传播到个各检波点所需的时间重建地震波的传播路径根据上述地震波到达各个检波器所需时间及地震波速度,可以重建地震波的传播路径、地下的构造信息就是由重建的路征得到的。两类主要的路径:推断地层的构造形态。一是首波(折射波(径,二是反射波(径,引言24最早的地震勘探方法是折射波法(1919 —1921年)。20世纪 30年代。地震反射波法开始用于油气勘探。1935 年,美国地球物理工作者第一次用地震反射资料绘出了德克萨斯5地震勘探原理示意图引言26地震勘探的三个主要环节地震勘探要解决的问题:地震波的激发和接收,提取有用信息。相应地有三个主要环节:野外数据采集室内资料处理地震资料解释地震勘探是在解决这些问题中不断发展前进的 。引言27第一阶段 野外数据采集:在地质工作和其他物探工作初步确定的有含油气希望的地区,布置测线,人工激发地震波,并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。28第二阶段 室内资料处理 :根据地震波的传播理论,利用计算机,对野外获得的原始资料进行各种去初取精,去伪存真的加工处理工作,以及计算地震波在地层内传播的速度等。29第三阶段 地震资料解释 :运用地震波传播的理论和石油地质学的原理,综合地质、钻井和其它物探资料,对地震剖面进行深入的分析研究,对各反射层相当于什么地质层位作出正确的判断,对地下地质构造的特点作出说明,并绘制某些主要层位的构造图。30第二节 地震勘探的发展在20世纪中,按地震信息记录方式,石油地球物理勘探方法发展经历了三个阶段:1、光点记录地面振动情况用照相的方法记录下来,资料全部由人工整理。2、模拟磁带记录模拟方式记录在磁带(与录音磁带相似)上,并用模拟电子计算机(基地回放仪)整理资料。3、数学记录—用数字方式记录数据,并在大型的计算机上进行处理。引言311、光点记录地震信号电信号光点信号光点照像记录检波器 检流计 照像记录光点地震仪光点记录的野外记录仪器流程32而通过边缘细丝带动小镜子发生旋转引言33引言34第一个用于勘探的反射记录胶片言35光点记录相应的技术组合理论 : 包括检波器组合和爆炸点组合室内处理 : 光点照像记录是不可处理的室内解释 : 在光点记录识别有效波-反射波,用人工绘图方法绘制反射地震剖面光点记录反射地震剖面的解释只利用反射波旅行时T和波传播速度V确定构造的深度和形态,寻找较为简单的构造。我国的大庆油田就是由光点记录仪发现的。引言362、模拟磁带记录出现于1952年左右。磁带式记录的主要优点是在回放时能够使用不同的滤波器;1955年,使用可动磁头,模拟记录可做静校正及正常时差校正;记录仪的改进推动了观测方法的发展,共中心点记录方法(此可以使用小药量激发,因为将几个弱震源激发得到的地震道叠加在一起效果与强震源激发一样。地震信号电信号模拟磁带地震记录检波器模拟磁带地震仪引言37模拟磁带记录相应的技术叠加理论 : 多次覆盖水平叠加理论室内处理 : 把模拟磁带地震记录回放为模拟电信号,然后用模拟计算机进行处理—滤波、动、静校正、水平叠加,再用变面积显示方法,得到变面积剖面。室内解释 : 对 变面积剖面 进行构造解释。变面积剖面最大特点是直观,能形象地反映出地下地质构造形态和地层的接触关系。由于地球物理技术的发展-特别是 多次覆盖水平叠加 技术的出现,能够查明较为复杂的构造。引言38模拟磁带变面积剖面引言393、数字磁带记录60年代数字式记录发明后,数据处理的全部潜力才真正得以发掘。数字记录具有高保真度,可以进行数字地震资料处理和解释。数字技术所带来的“ 数字革命” 可能是地震勘探中的最大进步。地震信号电信号数字磁带地震记录检波器数字磁带地震仪引言40数字记录相应的技术发展波动方程偏移理论室内处理∶ 将数字磁带上所记录数字信号输入到数字计算机进行处理-滤波、反褶积、动校正、静校正、速度分析、水平叠加、偏移(特别是波动方程偏移 )。得到变面积叠加剖面、偏移剖面。室内解释∶ 对变面积偏移剖面进行解释,由于偏移处理能使反射界面实现归位,使变面积偏移剖面能真实地反映地下构造形态。引言41变面剖面变面积剖面解释结果引言42共中心点方法、可控震源、数字处理方法发明后, 一系列新技术的使用大大增加了从地震资料中所能提取的地质信息的种类和数量,地震方法的应用出现了前所未有的局面。4320世纪 60年代以来,地震勘探技术得到了迅速发展。有三项技术具有突破性:1)野外数据采集系统,野外数据采集系统出现了第一台数字地震仪;2)可控震源,3)多次覆盖技术。4、地震勘探技术的发展 引言44地震勘探技术的发展20世纪80年代是地震勘探技术发展,标志性的地震勘探技术概括为:1.地震属性分析技术(1)振幅属性(幅距分析(2)速度参数;(3)频率信息—三瞬(瞬时振幅、瞬时频率和瞬时相位)剖面。2.井中观测技术(1)垂直地震剖面(术;(2)井间地震技术。3.三维地震勘探技术在一个平面上采集随时间而变化的地震信息,并在(x,y,t)三维空间进行处理和解释,这种地震勘探方法称之为三维地震技术。4.多波多分量技术在相同的勘探区域,在纵波勘探的基础上,再利用横波和转换波技术。引言45地震勘探技术的发展20世纪90年代地震勘探技术1.高分辨率地震勘探技术一种通过提高震源频率,高采样率和高覆盖次数等数据采集方法和相应的处理技术,达到大幅度提高勘探精度的技术。2.时间延迟地震(四维地震)技术在同一地方、不同时间进行重复地震数据采集和相应的处理解释一整套技术。时间推移地震( 是不同时间对油气田进行地震观测、监测油气开采状态、探明剩余油气的分布、调整注采方案、提高油气采收率的一整套技术。时间推移地震观测时通常以三维地震为基础,又简称为四维地震。3.叠前深度偏移技术在原始数据叠加之前进行深度偏移处理技术,能实现对复杂构造准确偏移成像的技术。是复杂构造油气勘探的关键技术之一。引言465、三维地震勘探从二维向三维地震勘探方向发展是地震勘探方法的又一次重大变革。三维地震勘探是上世纪 80年代发展起来的。可以得到更清楚更正确的地质图像引言47二维和三维记录剖面对比二维资料解释三维资料解释引言4821世纪物探方法技术发展趋势1.综合性:地震、测井、石油工程2. 经济效益性:降低生产成本,缩短生产或工作周期。 开发新技术。3.勘探开发并重:“开发地震 ”或 “油藏地球物理学 ”496、国内的地震勘探发展我国的石油物探技术是从1939年开始发展的,翁文波先生在重庆原中央大学物理系任教授并首先开设了地球物理勘探课程。1945年9月,玉门油矿成立了第一个重力队,由翁老先生任队长。1949年5月,在上海成立了地球物理研究室,并于1951年3月成立了我国第一个地震队,使用的地震仪是美国轻便型24道光点记录仪,到了50年代末,全国的物探队伍已发展到几十个。1958年,由重力、电法和地震反射波法勘探技术发现了大同长垣构造(今名大庆长垣构造)并定位了松基3井。1959年松基3井钻探成功并于9月26日试油获工业油流,从而发现了大庆油田。引言5020世纪6965年试制成第一台模拟磁带记录仪,66年开始生产模拟磁带地震仪,1968年开始数字地震仪器的研制,技术上开始研究地震多次覆盖方法。在这一期间发现了大港、胜利、江汉等油田。70年代是我国石油物探大发展的阶段,物探队伍超过350个。1973年成立了石油地球物理勘探局,同年东部地区全面推广多次覆盖技术。 1972年试制出第一台数字地震仪,1973年我国自行设计制造出电子计算机(100万次)。1974年从国外引进了批量数字地震仪,并开始使用可控震源,以后迅速向数字化发展。引言5180年代我国石油物探资料处理技术和解释水平取得了较大的进步。全国先后建立了多个计算机处理中心,反褶积、偏移归位等较复杂的处理方法已被列为常规处理;波阻抗剖面、亮点剖面、层速度剖面、三瞬剖面、碳氢检测等各种特殊处理也得到广泛应用。90年代,我国各大油田分别进行了新一轮的计算机系统的更新换代,多节点、并行算法的巨型计算机和相应的地震资料处理系统的引进,极大的推动了我国油气勘探技术的深入发展。我国的石油物探虽然起步较晚,但发展较快。目前陆地勘探技术已经在世界前沿。由于众多的硬件设备和软件系统从一开始是从国外引进的,在我国石油物探领域中物探设备与世界先进水平还有—些的差距。引言52地震勘探技术的发展社会的需求电子和计算机的发展密切相关。53地震数据存储的发展54本章内容要点:1. 石油勘探的方法;2. 地震物理勘探几种方法、原理;3. 震勘探的主要工作步骤。4. 地震勘探的几个发展过程;5. 地震勘探发展的标志性技术,原理。55第三节 勘探地球物理学术活动学会国勘探地球物理家学会, 1930)每年一次,今年为 74屇。洲勘探地球物理家协会, 951)中国地球物理学会中国石油学会引言56期刊地球物理学 (936)前缘球物理勘探( 1953)探地球物理进展地球物理学报 地球物理学进展引言
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