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野外工作方法与地震勘探技术90983267

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野外工作 方法 地震 勘探 技术 90983267
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第四章 野外工作方法与地震勘探技术( 2)• 资源学院:贾豫葛• 2010 年 10 月 12 日1、地震测线的布置第四节 地震测线布置和观测系统应考虑:工作任务、探测对象、地质构造、地形、地貌;应收集:地质、物探资料,尤其钻井及测井资料。1)测线布置原则(1) 测线最好为直线。其切面为一平面,所反映的构造形态较真实。(2) 主测线垂直岩层或构造走向。目的:控制构造形态,利于资料分析与解释。(3) 尽量与其它物探线一致(或过钻孔)。便于综合分析解释。(4) 疏密程度应据地质任务、探测对象大小及复杂程度等因素确定。(5) 考虑地形、地物。复杂条件,弯曲测线或分段观测。地震采集时所布置的检波器所构成的线,分为三维和二维测线。三维测线有线号和道号之分。工作中:作辅助测线布置,解决一些特殊问题(如探测洞穴、古墓、古河床等),弥补纵测线的不足。2)发点在同一直线上。工作中:多使用纵测线。处理、分析、解释方便。2. 非纵测线几种测线形式接收、激发点不在同一测线上。非纵测线:横测线、侧测线、弧形测线。• 纵侧线:炮点与测点在一条直线上• 纵侧线:炮点与测点在一条直线上• 非纵侧线:炮点与测点不在一条直线上• 非纵侧线:炮点与测点不在一条直线上2、观测系统1 发点与接收地段的相对位置关系。一般以纵测线观测为主。 邻两道检波器的间距,用△ 作中:调查目的不同,△ 般,道间距小,测量精度高,综合确定。1) )1(显然,道间距大,排列长度大,工作效率高。不宜太大,相位追踪 对比困难,远处能量衰减大。点离最近一个检波器的距离,用 作中:端点不设检波器。一般为道间距的整数倍。定义:离开炮点最远的检波点与炮点的距离,用 大炮检距 与探测深度有密切关系。 反射:目的层深度的 互换时间把激发点和排列向一个方向移动,重复以上工作,得一连续长反射界面。图中, T=换时间)。观测系统图示2)综合平面图综合平面图表示观测系统综合平面图  112激发, 应反射界面为 次激发,得连续反射界面段 单连续观测系统如固定在排列一端激发,每激发一次,排列沿测线方向移动一次(半个排列长度),称单边激发观测系统。如图所示。简单连续观测系统(a) 双边激发 (b) 单边激发定义:炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和声波的强干扰,又称偏移观测系统。如图所示。这种观测系统,可连续勘探整条测线以下反射界面,所得地震剖面为单次剖面。由于在排列两端分别激发,又称双边激发观测系统。斜线段 单次覆盖;在 斜线段 对 二次覆盖。同理,可对 次覆盖观测系统:对整条反射界面进行多次覆盖的系统。多次覆盖技术:压制多次反射波之类的特殊干扰波,以提高地震记录的信噪比。中心点叠加• 单边放炮 4次覆盖观测系统• 单边放炮 6次覆盖观测系统第五节 地震波的激发和接收1、响地震记录好坏的第一因素,得到好的有效波的基础条件。(1) 有一定能量,保证获得勘探目的层的反射;(2) 有效波能量强,干扰波相对微弱,有较高的信噪比;(3) 频带较宽,尽可能接近 δ脉冲(尖脉冲),以利提高分辩率;(4) 同点激发,地震记录重复性好。药震源,非炸药震源。 (1) 炸药震源炸药激发产生的地震波频谱宽、能量强、高频成为丰富。 药激发产生的地震波主频 的关系:31 药量对频率成分的影响上式可见,药量越大,激发产生的频率越低。图 一接收排列接收到的信号频谱( 1结论:在保证获得勘探目的层反射前提下,尽量小药量激发,以获得高频的地震波。浅震:常用几十克到上千克的小药量或雷管激发。激发方式:地面爆炸,浅井爆炸。浅井爆炸:井深 1米,药包放在井中并将土回填埋实,促使能量向下传播,压制干扰波(面波、声波等)。如下图所示。锤击置于地面的钢板, 18磅或 24磅。地表结构:潮湿密实地面效果好,干燥松软地面效果较差。优点:可多次激发,重复性好(保持钢板与地面的耦合好),信号增强。缺点:频谱低于炸药震源,能量有限,不适合深层。② 高频震源枪 用震源弹射入浅孔 (充水或潮湿的孔 ),爆炸激发地震波。优点:定向发射,利于能量向下传播;高频成分丰富,利于高分辩率勘探。③ 电火花和空气枪震源多用于水上勘探 。电火花震源:利用电容器储存高压电能,在一瞬间通过水介质释放,在水中产生压力作用于大地而形成地震波。空气枪震源:将压缩空气在短暂瞬间释放于水中,从而产生地震波。特点:两种震源都安全,无环境污染,高频成分丰富,能量可调。价格较贵。以上几种震源,当 目的层 深度 H:H< 50m,锤击、小炸药量;H= 50~ 100m,小炸药量、高频震源枪;H= 50~ 1000m,电火花、高能炸药。锤击震源的波谱2、) 有效波突出,并有明显特征;(2) 有效波层次分明,波间关系清楚,尤其是目的层反射应明显;(3) 干扰波少,强度弱,并易于分辨。动圈式检波结构图2、地震波的接收电动式检波器结构示意图高频系列检波器C Z 4 - 100 赫垂直检波器 C P 4 - 100 赫水平检波器C 高频系列检波器其规格有 4 1 0 1 5 2 8 H Z 、 30 4 0 6 0 H Z 、 80 1 0 0 及由其组成的三分量检波器。广泛用于石油、煤炭、冶金、国防、工程等地震勘探及浅层地震勘探 . 100 与波的振动方向一致,所接收到的信号最强。接收纵波:检波器最灵敏方向对准波的传播方向;接收横波:检波器最灵敏方向垂直于传播方向。频响应好,低频响应差。如图所示。大地衰减和检波器特性曲线① 大地滤波衰减曲线;② 检波器频率响应曲线;③ 检波器+大地特性。高、低频信号的输出基本均一。由于高频检波器对低频强振幅信号进行了衰减,从而避免了地震勘探仪器前置放大器处于饱和状态。4、检波器与大地耦合耦合取决于:检波器重量,检波器与地面的有效接触面积,地面振动幅度,地表弹性模量。因此,检波器应埋直、埋深,土层应潮湿、致密 。对基岩、水泥地:石膏等固结 。对泥水:加长尾锥。测参数选择假频a)、 (b)、 (c)、 (d)、 (e)分别对连续信号进行 25、 100、 125、200、 250输出频率分别为 25、 100、 125、 50、0然,后两个采样不足,出现假频。假频:某连续信号,采样频率小于信号频率的两倍,则在每个周期内采样不足两个,采样后变成另一种频率的新信号。图 (a):△ t≤,可辨认有效波的相同相位 。图 (b):△ t> ,易造成相位对比错误。△ 道间相位关系清楚,同时轴明显。• 选择大小的总原则为:经过处理后能在地震剖面的相邻道上可靠地追踪波的同一相位并且不出现空间假频 , 根据采样定理有*m a x**m i  考虑到有效波的视速度,常把道间距的最大限度定为1m a x 对于深层:反射波 间距△ 效波能够可靠对比的条件是 :2其中 此道间距应满足:2*x• 3. 偏移距: 激发点至排列中第一个接收点之间的距离 ( 最小炮检距 )所谓最佳偏移距技术,就是在最佳窗口内选择一个公共偏移距,然后如图 动震源,保持所选定的偏移距。每激发一次只用一道接收,用 12道(或 24道)地震仪在每个观测点上激发接收,最后得到一张多道记录,各道具有相同的偏移距。另一种方法是采用计算机对共炮点记录进行自动选排,也可以获得各种偏移距的共偏移距剖面。由于是在最佳窗口内选择的公共偏移距,因此不受振幅和相位变化的影响。 利用这种共偏移距地震剖面,容易正确识别同相轴,由于偏移距相同,不需作动校正。 在进行其它数据处理之前,常用来了解反射波同相轴的大致位置。4. 最佳接收段问题最佳接收地段 又称为“ 最佳时窗 ”。在最佳时窗内接收,可避开面波和折射波的干扰,此外,其反射波振幅随炮检距的增大而减小,相位随炮检距的增大而基本保持不变。可见。最佳时窗的选取关键在于选取接收排列的两个端点。 即选择偏移距和最大炮检距。在浅层反射波法勘探中,一种观测方式是选择最佳窗口法,它的目的是为了选择最佳接收地段。为了使面波、声波、直达波和折射波产生较少的干扰,可以把接收地段选择在既不受面波的影响,也不受折射波影响的地段。这种最佳接收地段称为最佳窗口,一般要通过实地试验来选择确定。最佳时窗的选取(a) 地质模型 (b) 各种波的时距曲线分布图 (a)是一个模型实例。这个模型的覆盖层厚度为 90m,速度为 1600m/s,它覆盖在速度为5000m/ b)给出了基岩反射波、折射波以及覆盖层中的直达波和地滚波的时距曲线分布情况,并确定出了最佳窗口地段。图 (a)是根据图 中曲线的拐折是地震纵波入射到分界面上产生转换波的结果(第一章中我们详细讨论了纵波入射时在弹性分界面上波的转换和能量分配问题,知道在临界角附近各种转换波的能量变化很大)。通过研究可知,曲线拐折位置与所选模型的速度、反射界面的埋深、临界角等因素有关;反射纵波的振幅变化主要与传播的 别为 α1和α2)有关。在第一临界角处,反射纵波振幅出现一极大值,在第一临界角 α1和第二临界角 α2之间,反射纵波振幅为一弱振幅条带,在第二临界角以外反射纵波又呈现强振幅变化。图中标出了反射波振幅相对平稳地段为最佳窗口地段。(a)相对振幅曲线图 (b)是根据图 然,该曲线与振幅曲线有关。在近震源法线入射时,没有相位变化,而在第一临界角附近,反射波振幅出现极大值的地方有一小的相位变化,在第二临界角附近,反射波出现强振幅的地方相位变化很大,可从 转到 +180° 。在这个相位变化无常的区段内,识别反射波显然是非常不利的,图中标出了相位相对变化平稳的地段为最佳窗口。(b)相位曲线由上面讨论可知,最佳窗口两边的选择,近震源一边受地滚波的限制,远震源一边受波的振幅和相位变化的控制。如果界面两侧介质的波速相差比较大,反射波又是宽角反射(在临界角附近的反射)的情况, 根据经验,最大炮检距的距离不得大于界面埋深的 反之,如果速度差较小,这个经验法则可适当放宽。下图是同一激发点不同接收地段的多张 12道地震记录拼成的浅层反射记录。反射目的层是古生代的灰岩,上部是冰碛物覆盖层,采用△ X=3m, 00图中可见,目的层反射波在近炮点受到强大的地滚波和高频声波的干扰,远炮点目的层反射波相位发生了变化。显然,最佳时窗的近炮点为 30~35m,远炮点为 70~ 100得指出的是,最佳窗口接收技术在探测比较单一的目的层时效果较好,若要求探测的目的层是深浅相差较大的多层介质,就很难选择最佳窗口,尤其当地质条件较复杂,或外界干扰背景较大,或要求探测的浅、深层范围较大时,必须采用水平多次叠加技术。从高分辨率地震勘探的角度考虑 , 激发和接收的总原则为:1) 小药量激发2) 宽频带接收3) 观测系统采用小道距4) 小偏移距5) 无组合检波6) 合适的覆盖次数图 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) 叠加反射点或共深度点。中心点或共地面点。 震道:共反射点或共深度点)叠加道。集合称深度点 )道集。以炮检距 反射波到达各叠加道的时间 绘出对应 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2241反射点道集中各道的炮检距, h- 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 反射点 的垂直反射时间,即 时, h/V。对共反射点时距曲线动校正:把各叠加道的时间校正到 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 设一次波的 视速度定理易证:具有相同 剩余时差曲线对时距曲线 t及 次波: 次波: 为 δ 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 δ 1(222)(△ t-动校正量, q-多次波剩余时差系数)11(2 1 2200 由上可见,多次波剩余时差 δ 叠加道 δ 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 多次波的叠加效应对其它干扰波,只要δ 起压制作用。5. 多次覆盖参数选择61三维地震数据采集观测系统的选择接收道数: 10线 × 48道=480道;排列长度: 480m(单边 );线 距: 40m;道 间 距: 20m;炮 距: 平行线束方向 80m、垂直线束方向 20m;偏 移 距: 最小炮检距 10m、最大炮检距 550m;覆盖次数: 30次, 纵向 ×横向 =6 × 5。十线十炮观测系统检波线共反射点62三维地震数据采集参数设置接收网络: 20m× 40m ;线距: 40m 接收点距: 20m;激发网络: 20m× 80m ;横向: 20m 纵向: 80m;10m× 10m ;释网格):5m× 5m ;排列长度: 960m ;线距: 40m ;道间距: 20m ;接收道数: 10线 × 48道 =480道;炮 距: 平行线束方向 80m,垂直线束方向 20m;偏 移 距: 最小炮检距 10m,最大炮检距 550m;覆盖次数: 30次,纵向 × 横向= 6× 5;震 源: 高爆速成型炸药;激发井深: 试验确定 (5m~10m);药 量: 13 器: 样 率: 录长度: 放增益: 24收频宽: 全频带接收;记录格式: 换精度: 24位 A/ 波 器: 采用 4个 6020m ;道数: 48道接收采 样 率: 录长度: 2s;
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