勘查技术与工程专业地震勘探原理教学大纲

1、勘查技术与工程专业地震勘探原理教学大纲课程名称 ：地震勘探原理（The Principle of Seismic Exploration）课程编码：121014（长江大学）学 分： 5分总学时：80学时，理论学时：64学时；实验学时：16学时适用专业：勘查技术与工程（物探方向）专业先修课程：普通地质学、构造地质学、沉积岩石学、石油地质、信号分析、弹性力学执笔人：毛宁波审定人：陈传仁课程性质、目的与任务地震勘探是国内外应用地球物理领域中发展得最为成熟、应用面也最为广泛的一种地球物理方法。地震勘探基本原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘测 地下的地质情况。在地面或水面某处激发的

2、地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或折射波返回地面或水面，用专门的仪器可记录这些波， 分析所得记录的特点，如波的传播时间，振动形状等，通过专门的计算或仪器处理，能较准确地测定界面的 深度和形态，判断地层的岩性，勘探含油气构造甚至直接找油，勘探煤田、盐岩矿床、个别 的层状金属矿床以及解决水文地质、工程地质等问题。地震勘探以精度高、分辨率高、探测深度大、信息量丰富等显著优势，在国际及我国油气勘探、工程建设、灾害防治、环境保护 等方面中得到广泛的应用和充分重视。地震勘探原理是勘查技术与工程专业地球物理勘探方向的主要专业基础课之一，本课程的任务是使学生掌握作为地球物理勘探方法之

3、一的地震勘探的基本原理和基本方法，其中包括地震波运动学的基本概念与原理、地震勘探野外数据采集基本原理与方法。了解地震数据处理的基本流程。掌握地震数据解释中的基本原理，了解地震资料解释方法及其应用， 为学生将来从事地震勘探科研与管理工作打下必备的专业理论基础和掌握必要的专业基本 知识和技能。二、教学内容与学时分配第一章 绪论 2学时重点地震勘探的基本原理地震勘探在石油勘探开发中的地位与作用地震勘探三大生产环节、技术发展史难点石油地震勘探与天然地震的异同石油地震勘探与浅层地震的异同第二章 地震波的理论 14学时重点地震波的基本概念地震波的传播规律在几种介质模型下反射波时距曲线方程水平界面情况下折射

4、波时距曲线方程 频谱分析的基本概念傅立叶展式的重要性质地震波频谱特征及其应用影响地震反射振幅的主要因素难点地震视速度和视波长的概念反射波、折射波和直达波时距曲线的关系 识别野外地震记录上的各种类型的地震波 不同类型地震波在频谱上的特征与差异 地震波的吸收与衰减地震波的几何扩散地震波的散射内容学时第1节 几何地震学的基本概念3学时第2节 常速单界面的反射波特征及数学表达式1学时第3节 变速多界面的反射波特征及数学表达式1学时第4节 地震折射波运动学1学时第5节 透射波和反射波的垂直时距曲线1学时第6节 地震信号的频谱分析1学时第7节 影响地震反射振幅的主要因素1学时第8节 课程实验1地震波传播规

5、律数值模拟2学时第9节 课程实验2地震子波数值模拟2学时第10节课堂测验11学时第三章地震资料采集24学时重点地震观测系统的概念地震干扰波的特征与压制方法 影响地震采集质量的主要因素 地震野外采集的基本流程 地震组合的基本概念 简单线性组合的方向特性 简单线性组合的频率特性 组合对随机干扰的统计效应 共中心点叠加技术的基本原理 共反射点时距曲线方程的特点 动校正量和动校正的基本概念共中心点叠加技术压制多次波原理难点观测系统的图示方法地震勘探对地震激发和接收的基本要求地震组合中提高信噪比与提高分辨率的关系影响地震组合效果的主要因素增强叠加效果与地震分辨率的关系共反射点时距曲线与共炮点时距曲线的异

6、同内容学时第1节 地震野外工作概述1学时第2节地震波的激发3学时第3节 地震检波器2学时第4节地震组合法2学时第5节 地震野外观测系统3学时第6节 干扰波的类型和特点2学时第7节 地震多次覆盖技术3学时第8节 低（P轴速带测定与静校正2学时第9节 地震勘探仪器简介1学时第10节课程实验3合成地震记录数值模拟2学时第11节 课程实验4地震时距曲线数值模拟2学时第12节课堂测验21学时第四章地震资料处理19学时重点：地震波的各种速度的概念地震均方根速度地震速度谱的原理DIX公式地震资料处理基本流程水平叠加地震剖面的特点地震绕射波和回转波的基本概念地震勘探的分辨率难点：各种地震速度的求取方法各种地震

7、速度之间的相互关系 影响地震波速度的主要因素 地震偏移的基本原理各种地震偏移方法的异同章节内容学时第1节 地震资料处理简介1学时第2节 地震资料预处理1学时第3节 地震滤波处理1学时第4节 地震分辨率及其反褶积2学时第5节 地震速度分析5学时第6节 复杂界面反射波的特点2学时第7节 地震偏移处理简介2学时第8节 课程实验5地震检波器组合数值模拟2学时第9节 课程实验6纵波和横波反射系数计算2学时第10节课堂测验31学时第五章地震资料解释18学时重点：地震资料解释的基本流程断层在地震剖面上的主要特点地震构造图的绘制原理三维地震资料解释的基本方法难点：地震资料解释的主要陷阱地震构造图的偏移原理地震

8、水平切片的特点及解释方法章节内容学时第1节 地震资料解释简介2学时第2节地震数据的显示与标定2学时第3节 地震资料的构造解释1学时第4节 地震资料上断层的解释1学时第5节 地震构造图的绘制2学时第6节地震属性的概念1学时第7节 地震资料的地层解释2学时第8节 直接烧类检测与 AVO2学时第9节 课程实验7地震速度谱制作2学时第10节 课程实验8地震偏移处理程序分析2学时第11节课堂测验41学时第六章其它地震技术3学时重点：地震勘探新方法和新技术难点：提高英文水平，掌握学习国际上新技术的方法和手段教学基本要求章节内容学时第1节其它地震技术1学时第2节期末考试2学时地震勘探原理是一门既有完整系统的

9、理论体系，又仍在发展之中的学科。1、本课程重点是：地震波运动学、共反射点叠加法、地震资料解释理论的基础方法。地震波运动学是本课程的最基本的原理，“共反射点叠加法”是地震数据采集的基本方法，其获得的数据是一切后续工作的基础，该方法的原理则是常规地震数据处理的基础，也是地震资料解释的基础；地震资料解释理论基础和方法是要训练学生掌握给出地震勘探地质成果 的一套方法，可以说是地震勘探的最终目标。2、本课程的难点在于：地震勘探野外工作，这一章虽无太深理论，但实践性很强，课堂讲授抽象，学生接受困难；地震波速度这一章涉及数学问题较多，学时有限，讲授较难；地震 资料解释理论基础和方法，这两章需要学生综合运用多

10、门地质学知识，地震勘探原基础理论及地震资料处理知识，才能掌握这两章的相关理论和方法。3、解决办法：讲透地震波运动学和共反射点叠加法原理及相关章节基础原理，加强实验课教学。鼓励学生在实验中多观察、 多思考、自己发现问题和解决问题， 鼓励学生在实验报告中表达出自 己对问题的分析理解；教师要充分利用现代化教学手段，编好多媒体教学课件，并应用好现有的网络答疑资源。在学生入学教育中强调地质学各门功课的重要性，督促学生学好地质学类课程，为本课程打下扎实的地质学基础。四、 实验内容与学时分配 (共16学时)实验一：地震波传播规律数值模拟(2学时)1)实验目的通过编制和运行相关的 Matlab程序，进一步理解

11、纵波、横波以及面波的传播规律。2)主要内容(1)调试和运行 P_and_S_waves.m和rayleigh_waves.m两个 Matlab程序，观察纵波、 横波以及面波的传播规律，并分析对比体波和面波的主要特征。(2)程序中调整什么参数可以让纵波、横波以及面波的传播速度发生变化，并绘制相应图件。(3)尝试编制Matlab程序用其它动画方式来模拟纵波、横波的传播规律。实验二：地震子波数值模拟(2学时)1)实验目的通过编制和运行相关 Matlab程序，进一步理解地震子波的类型和特征。2)主要内容(1)编制显示地震雷克子波的 Matlab程序，并在同一张图上绘制主频 5Hz、15Hz、25Hz、

12、35Hz、45Hz的零相位地震雷克子波图形。(2)编制出求上述不同频率子波的振幅谱和相位谱的计算机程序，并绘制出图形。(3)利用HRS软件平台模拟出不同类型的子波及其频谱。实验三：合成地震记录数值模拟(2学时)1)实验目的通过编制Matlab程序，进一步理解人工合成地震记录的制作原理。2)主要内容(1)调试并运行synseismic.m程序，绘制地震合成记录的制作流程框图。绘图并分析地震子波主频为10Hz, 15Hz, 20Hz, 25Hz和30Hz情况下地震合成记录的结果。把程序内的 子波换成雷克等子波，绘出地震合成记录的图形。(2)利用HRS软件平台学会制作人工合成地震记录。实验四：地震时

13、距曲线数值模拟(2学时)1)实验目的通过编制和运行相关 Matlab程序，进一步理解地震反射波、折射波和直达波时距曲线 方程及其特点。2)主要内容(1)假设地下有一个水平地质界面，埋藏深度 500m,地层是均匀的各向同性介质， 地震波纵波传播速度为 1500m/s,界面下伏介质速度为 2200m/s ,请编制Matlab程序，绘制 出中点放炮共炮点的反射波、直达波和折射波时距曲线。Matlab程序编制中，炮检距：-1500m1500m ,道间距10m。假设上述水平界面模型中界面埋藏深度变为1000m,上述时距曲线有何变化，绘出相应图形，并从理论上加以分析。(2)根据给定图中的参数，编制程序绘制

14、直达波和折射波时距曲线，并分析如何从时距曲线图上求取各层的地震波速度和厚度？(3)根据给定图中的参数，编制 Matlab程序绘制射线分布图。实验五：地震检波器组合数值模拟（2学时）1）实验目的通过编制Matlab程序，进一步理解地震检波器组合的方向特性曲线、频率特性曲线。2）主要内容（1）编制地震检波器简单线性组合的方向特性曲线Matlab计算程序，将检波器组合个数分另为2, 3, 4的方向特性曲线绘制在同一张图上，并对计算结果进行分析。（2）编制地震检波器简单线性组合的频率特性曲线Matlab计算程序，将组内相邻检波器时差分别为0.01、0.002、0.005的频率特性曲线绘制在同一张图上（

15、其中检波器组合个数 为7,频率范围为0200Hz,并对计算结果进行分析。（3）仔细阅读反射波地震勘探方法p156页中例3.6和例3.7,设计和绘制出5x5正方形、平行四边形和菱形面积组合的方向特性曲线，并对计算结果进行分析。实验六：纵波和横波反射系数计算（2学时）1）实验目的通过编制Matlab程序，进一步理解非垂直入射情况下，地震纵波和转换横波的反射系 数与透射系数的计算方法，为今后的AVO分析打下良好基础。2）主要内容仔细研究加拿大卡尔加里大学Crewes小组的两个网上软件，1、在平面波假设情况下利用Zoeppritz方程计算纵波和横波反射系数的软件（ Zoeppritz Explorer

16、 2.2 ）; 2、在球面波 假设情况下利用 Zoeppritz方程计算纵波和横波反射系数的软件（ Spherical Zoeppritz Explorer 3.0）。学会使用这两个软件，并利用他们自主研究地震勘探的一些问题。Zoeppritz Explorer 2.2 HYPERLINK /ResearchLinks/ExplorerPrograms/ZE/ZEcrewes2_2.html /ResearchLinks/ExplorerPrograms/ZE/ZEcrewes2_2.html Spherical Zoeppritz Explorer 3.0 HYPERLINK /Resear

17、chLinks/ExplorerPrograms/SphZE/SphericalZE3_0.html /ResearchLinks/ExplorerPrograms/SphZE/SphericalZE3_0.html实验七：地震速度谱制作（2学时）1）实验目的通过调试和解剖相关 Matlab程序，进一步理解地震动校正和速度谱的原理。2）主要内容调试动校正和速度谱制作的Matlab计算程序，绘制共中心点道集动校正前后的地震记录对比图和地震速度谱，对计算结果进行分析，总结出流程框图。实验八：地震偏移处理程序分析（2学时）1）实验目的通过编制 Matlab程序，了解二维合成地震剖面的制作，了解地震叠

18、后偏移的基本原理 和特点。2）主要内容调试计算二维的地震合成剖面和地震叠后偏移的Matlab程序，绘制二维速度模型和合成地震剖面图，绘制地震偏移前后的地震剖面，对计算结果进行分析。大纲说明本大纲适合于勘查技术与工程专业（物探方向）。教学总时数80,其中实验16学时。课堂教学以教学参考书为参考材料，按照本大纲的内容进行教学。由于勘查技术与工程专业专门开设了地震波动理论、地震资料数字处理、地震地层学和油藏地球物理等必修或选修课， 本大纲不涵盖这些课程的内容。本课程结束后还有 2个重要的实践环节：地震解释课程设计（三周）；地震生产实习（三周）六、教材和参考书主教材1、地震勘探原理（第三版），陆基孟等

19、，中国石油大学出版社， 2009年。2、勘探地震学教程陈传仁等，石油工业出版社，2011年。辅教材1、海洋石油地震勘探，毛宁波等，湖北科学技术出版社，2004年。2、地震资料分析，【美】渥.伊尔马滋，石油工业出版社，2006年。3、勘探地震学，【美】R.E.谢里夫等，石油工业出版社，1999年。4、地震数据处理方法，牟永光等，石油工业出版社，2007年。参考资料1美R E 谢里夫，加L P 吉尔达特，勘探地震学（第二版），北京：石油工业出版社，1999 TOC o 1-5 h z 2陆基孟，地震勘探原理，北京：石油大学出版社，19934王妙月等，勘探地球物理学，北京：地震出版社，20035毛宁波等，海洋石油地震勘探，湖北，湖北科技出版社，20046史诃，地球物理学基础，北京：北京大学出版社，20027杨友法，何樵登等，海洋地震勘探，长春：吉林科学技术出版社，19978 OZ yilmaz , Seismic data analysis , USA : Society of Exploration Geophysicists , 20019刘天佑，应用地球物理数据采集与处