第1章地震勘探原理绪论

2023/2/31地震勘探原理2023/2/32教材书名：《勘探地震学教程》陈传仁、李国发主编

出版社：石油工业出版社课程英文名称:SeismicProspectingprinciple

前置课程:高等数学,普通物理,概率论与数理统计,积分变换,数学物理方程,信号分析,地震波动理论,构造地质学,石油地质学,计算机科学等.2023/2/33主要参考书目1、陆基孟主编，地震勘探原理（上、下册），石油大学出版社，19932、何樵登主编，地震勘探原理与方法，地质出版社，19863、杨宝俊编著，勘探地震学导论（上册）、（下册），吉林科学技术出版社，19904、何樵登、熊维刚主编，应用地球物理教程---地震勘探，地质出版社，19915、钱绍湖编，地震勘探，中国地质大学出版社，19932023/2/34课程目的和基本要求

通过本课程教学,使学生掌握地震波传播的动力学基本理论,几何地震学基本理论,地震勘探原始信息采集技术与工作方法,地震波传播速度及测定方法,地震资料分析解释方法。2023/2/35课程目的和基本要求

通过本课程学习,初步学会如何运用所学的基础理论知识解决专业中的问题,提高分析问题,解决实际问题的能力,训练逻辑思维能力和科学思维方法,渗透学科前沿问题,懂得所学的基本理论的意义及价值。2023/2/36课程目的和基本要求学完本课程后,为后续的《地震勘探数据处理》,《地震地层学》,《开发地震学》,《地球物理新方法新技术》等课程打下基础,能运用地震勘探方法进行矿产资源勘查,工程地质勘查,地质灾害调查等方面的工作。为进一步深造及研究工作奠定基础。2023/2/3主要内容绪论所需学时：2教学基本内容：基本概念国内外勘探地震学发展史2023/2/38主要内容第二章几何地震学所需学时：6教学基本内容：1,地震波的传播;2,一个分界面情况下反射波的时距曲线;3,多层介质下反射波时距曲线;4,连续介质中地震波运动学;5,地震折射波运动学;6,多次反射波2023/2/39主要内容第三章

地震数据的采集所需学时：4教学基本内容：野外工作的主要内容；干扰波的类型与特点；观测系统及其图示方法；多次覆盖原理；观测系统图中的4种记录；面积观测方法；地震勘探对激发和接收的要求；陆上和海上使用的震源类型；低降速带；海上地震勘探的特殊干扰波。

2023/2/310主要内容第四章

地震组合法原理所需学时：2教学基本内容：有效波与干扰波的主要差别及其压制干扰波的方法；检波器组合的基本原理；组合的特性曲线分析；随机干扰的相关半径；组合的统计效应与平均效应；其他组合形式。

2023/2/311主要内容第五章共中心点叠加原理所需学时：4教学基本内容：共炮点与共反射点反射波时距曲线的异同点；多次波的类型与主要特点；剩余时差；多次叠加特性曲线分析；影响叠加效果的主要因素。2023/2/312主要内容第六章

地震波的速度所需学时：4教学基本内容：影响速度的各种因素；沉积岩中速度的一般分布规律；平均速度、均方根速度、等效速度、叠加速度与层速度的定义、适用范围及其相互关系；测定速度的方法及其应用。2023/2/313主要内容第七章地震资料处理所需学时：2教学基本内容：静校正、动校正。2023/2/314主要内容第八章地震资料的解释所需学时：10教学基本内容：地震资料构造解释的内容与步骤；断层的剖面特征、断层要素的确定及断点的平面组合；了解各种特殊地质现象在地震剖面上的特点；水平切片及其利用。2023/2/315主要内容第九章几种专门的地震方法所需学时：4教学基本内容：一、垂直地震剖面法；二、多波多分量地震勘探；三、四维地震勘探；四、微地震监测。2023/2/316主要内容第十章勘探地震学进展所需学时：2教学基本内容：有关应用软件、地震勘探的新技术新方法以及国内外现状和发展趋势等2023/2/317

绪论

在绪论中主要讲这麽几个问题：1、地球物理勘探？GeophysicsExploration/Prospect?2、物探方法简介。GeophysicsMainMethodsInduction.3、地震?WhatisSeismic?4、地震勘探？WhatisSeismicExploration?5、地震勘探的组成？（三部分）SeismicExplorationisMadefromThreeComponents.6、地震勘探的目的？（寻找石油和天然气）WhatisPurposeofExploration?7、目前找油的主要方法。NowSearchforOilUsingMainMethods.8、地震勘探的发展概况。SeismicExplorationDevelopment.2023/2/3181、地球物理勘探(查)？

GeophysicsExploration/Prospect?它是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备观测和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工程地质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。相应的各种勘探方法，叫地球物理勘探方法，简称为物探方法。2023/2/319物探方法查明地质构造的原因组成地壳的各种岩石具有不同的物理性质，因而，不同岩石、地层对地面的各种仪器就有不同的作用(响应)，所以，根据仪器的测量结果就可反推地下的地质构造情况。2023/2/320地球物理勘探方法的特点1。组成地壳的各种岩石必须具有不同的物理性质(有差异)；2。必须使用专门的仪器在地表或地下接收信号；3。是个反演问题。2023/2/321

2、物探方法简介。

GeophysicsMainMethodsInduction.重力勘探磁法勘探电法勘探地震勘探地球物理测井地热勘探2023/2/322重力勘探

GravityExploration/Prospecting;

GravitationalforceExploration利用岩石、矿物(地层)之间的密度差异(densityDifference)

引起重力场变化(GravitationalFiledChange)产生重力异常(GravityAbnormal)

用重力仪测量其异常值(GravityMeter/Gravimeter)根据异常变化情况反演地下地质构造情况(InversionGeologyStructure)2023/2/323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。根据万有引力定律，在接近较大密度的物体时，其引力增大，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。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。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2023/2/324磁法勘探

MagneticExploration/Prospecting

利用岩石、矿物(地层)之间的磁性差异

(Magnetism

Difference)引起磁场变化(MagneticFiledChange)产生磁力异常(Magnetism

Abnormal)

用磁力仪测量其异常值(Magnetometer)根据异常变化情况反演地下地质构造情况(InversionGeologyStructure)2023/2/325由于受到地球磁场的作用，许多岩石或矿石都不同程度地被磁化而具有磁性。这种由磁性地质体产生的磁场迭加在正常地磁场之上而产生的磁场称为异常磁场。磁法勘探的主要任务就是测定和分析研究各种磁异常，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2023/2/326磁法勘探磁测资料主要用来研究板块构造；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。2023/2/3272023/2/328电法勘探

ElectricExploration/Prospecting利用岩石、矿物(地层)之间的电性差异

(Electricity

Property

Difference)引起电(磁)场变化(Electric(Magnetic)FiledChange)产生电性异常(

Electric(Electromagnetism)Abnormal)

用电法(磁)仪测量其异常值(ElectromagnetismMeter)根据异常变化情况反演地下地质构造情况(InversionGeologicalStructure)2023/2/329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。2023/2/330地震勘探

SeismicExploration/Prospecting利用岩石、矿物(地层)之间的弹性差异

(ElasticityPropertyDifference)引起弹性波场变化(FiledChange)

产生弹性异常(速度不同)(ElasticityWavesAbnormal)

用地震仪测量其异常值(时间变化)(Seismograph)

根据异常变化情况反演地下地质构造情况(InversionGeologicalStructure)地球物理测井种类较多：电测井；电磁测井；放射性测井；声波测井；地温测井；密度测井等。2023/2/3323、

地震？WhatisSeismic?

地震又叫地动，地震分为天然地震和人工地震，两种地震的主要区别就是震源不同。天然地震：由地球内部的构造力、火山活动、塌陷等引起的地震。利用天然地震了解地球内部（地壳、地幔等情况），进行地球分层等。

2023/2/3333、

地震？WhatisSeismic?

2023/2/3343、

地震？WhatisSeismic?

人工地震:

由人工作用产生的地震，人们通过用炸药爆炸、敲击振动，引起地动，产生地震波，用仪器测量这些地震波（速度、到达时间等），目的是了解地下介质的分层情况、界面的埋藏深度，构造分布等。

地震：就是由震源激发的机械振动在地下岩层中向四周传播的运动过程，这一过程就是机械波，习称地震波(SeismicWave)。2023/2/335

4.地震勘探？

WhatisSeismicExploration?

1、由人工激发的地震波（弹性波），穿过地下介质运动、遇到弹性分界面返回地面，用仪器接收地震波，得到地震记录。对接收到的地震记录进行处理、解释，从而就能了解地下介质的情况，这个过程叫地震勘探

(SeismicExploration)2023/2/336地震勘探起源晚发展快涉及的学科多效益好

在勘探油气的各种方法中，地震勘探是一种最有效的方法。从反射波法1927年在工业上应用开始，至今已近八十年了。2023/2/3375.地震勘探的组成？

WhatareConsistofSeismicExploration?

Include:ThreeComponents/Parts.它由三个部分组成：1、野外资料采集；2、室内资料处理；3、室内资料解释。用图示说明其勘探过程；以反射波法为例:2023/2/338（1）、野外资料采集

AcquisitionData/InformationinFields

目的――获得原始地震记录（磁带数据）Acquisition/ObtainPrimarySeismicRecord

由地震野外队完成。2023/2/3392023/2/340为什么油储于圈闭顶部2023/2/341野外采集示意图2023/2/342海洋采集示意图2023/2/343海底采集示意图2023/2/344陆地采集示意图2023/2/345地震反射波法示意图2023/2/346原始地震记录剖面(理论地震记录)2023/2/347原始地震记录剖面(实际地震记录)2023/2/348原始地震记录2023/2/349

1）平界面―平同相轴PlaneInterface

PlaneReflectEvent，2）斜界面――斜同相轴原始地震记录PrimarySeismicrecord(双曲线)要进行数据处理(MustProcessingdata)。2023/2/350（2）、室内资料处理：

ProcessData/InformationinHomepurpose---ObtainHorizontalStackTimeSection.目的――得到与地质剖面在形态上有一定对应关系的时间剖面。由计算中心完成。对野外采集到的地震记录，用大型计算机处理，得到一种资料――称为时间剖面(TimeSection)，用于进行解释。

2023/2/3512023/2/3522023/2/353(3）、室内资料解释：

InterpretationData/InformationinhomePurpose--ObtainGeologySection.目的――得到地质剖面图――平面构造图（等T0或等深度构造图）。由地质院，或物探公司完成。

2023/2/354平面构造图2023/2/3552023/2/356(3）、室内资料解释：

InterpretationData/Informationinhome由于时间剖面上某个同相轴就代表了地下某个物性界面，因此，我们是通过从时间剖面上解释出同相轴，从而反推地下的地质构造、地层界面的状况的，并对这些物性界面赋予一定的地质意义（时代、岩性等）――得到地质剖面(GeologySection)。2023/2/357同相轴就代表了地下某个物性界面在不同的岩性界面处产生反射2023/2/358通过精细地震资料解释，反演出地下地质结构2023/2/359(3）、室内资料解释：

InterpretationData/Informationinhome时间剖面(单位：时间秒)(通过时深转换h=v.t/2)→地质剖面(单位：深度米)（每层埋深、时代、产状和岩性）。多个时间剖面→多个地质剖面构造图→区域平面图(勾绘等值线)→平面构造图→提供井位→作出含油性/石油分布远景评价。2023/2/360三维立体解释技术2023/2/361

6、地震勘探的目的？

WhatisPurposeofSeismicExploration?

工程地震：地基、坝址稳定性评价，隧道勘测等。

石油地震：寻找石油和天然气。即要搞清楚埋藏在地下几千米深处的石油和天然气它们的储层分布范围和储量，为进一步开采石油、天然气提供井位。2023/2/362L-3-1地质雷达检测及解释剖面图岩溶岩溶岩溶干扰干扰覆盖层探测近地表地质现象及目标体精度误差2—3cm，误差率4.6‰。二、三叠系灰岩出露区地质雷达剖面显示地下缝洞、溶洞等现象较清楚。2023/2/363LT-2-1地质雷达检测及解释剖面图断层断层覆盖层利用地质雷达测定低降速带、进行潜水面、岩性调查以及油田矿区地下管线的快速探测以保施工安全等到方面均可发挥作用。2023/2/364采集：48道;DX=8m；DT=0.25ms;200-16-0-16-200工程地震探测剖面一般在100ms2023/2/365石油地震探测剖面一般在2000ms2023/2/3667、目前寻找石油的主要方法

MainMethods/WayssearchforOil(1)、地质法：(GeologyMethod)(2)、物探方法：(ExplorationMethods)(3)、钻探法：DrillWay(Log/Well)(4)、综合方法：地质、物探(物化探)、钻探结合起来，进行综合勘探。2023/2/367（1）、地质法：(GeologyMethod)地质法是通过观察、研究出露在地面的地层岩石，对地质资料进行分析综合，了解一个地区有无生油气和储油气的条件。最后提出对该地区的含油气远景评价，提出有利地区。2023/2/368（1）、地质法：(GeologyMethod)地质法所依据的理论是：大地构造学。石油地质学、岩石学。如：我国著名的地质学家李四光据地质力学观点认为：NNE向的新华夏第二沉降带是油气田远景区。因此，从60年代以来，在这些地区陆续找到了一些油田。如：松辽、大港、胜利等油田。地质法最大的一个特点是在找油初期，可以起到一个指向的作用。避免了盲目性。成本低，精度低。2023/2/369(2）物探方法：GeophysicsExplorationMethods在地表为松散沉积或沙漠覆盖地区，被海水覆盖的海洋上，没有岩石出露于地表，这时地质法就受到了限制，而采用大量的钻井，取岩芯来了解地下地质情况，不仅成本高，而且效率低，这时一般采用地球物理方法，简称物探法。他是利用各种仪器在地表观测地壳上的各种物理现象，从而推断、了解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造，因此，他是一种间接找油的方法。特点：精度高于地质法，但低于钻探方法；成本高于地质法，但低于钻探方法。2023/2/370利用物探方法弄清地下地质结构1、清楚沟梁相间的侵蚀古地貌特征2、出露地层和剥蚀状况3、选择有利勘探目标2023/2/371(3)钻探法：DrillWay(Log/Well)因为，物探方法它只能帮助我们了解地下地质构造特点，寻找到适合于储存油气的地质构造，但是这些构造是否储存了油气，物探方法还不能肯定，最后，要根据物探方法提供的井位进行钻探，直接取得地下最可靠的地质资料，才能确定地下地质构造特点及油气情况。――钻探是直接找油的方法(DrillisaDirectMethodtoSearchforOilandGas)。特点：精度高，但钻探成本高，效率低。2023/2/3722023/2/373相干分析技术地震相分类技术che3cg203cg204cg20cg201cg206cg202潜山有效储层综合评价图石炭二叠石炭二叠马家沟冶里亮甲风长固张夏徐毛馒头奥陶系寒武系前震旦八陡车古201潜山各地层反射特征下古生界(4)综合勘探地质、物化探、钻探、测井等方法联合勘探，共同攻关。2023/2/374

8、

地震勘探的发展概况(DevelopmentofSeismicExploration)

著名地震学家加里请（俄）在1912年曾预言：地震是照亮地球内部的短暂时间内燃着的灯。经过几十年的实践，这个预言已经成为现实。只是这盏灯的亮度与照射的深度还在不断发展着。2023/2/375起源：50年代初发展：1、技术方面：光点技术、模拟磁带记录、数字磁带记录

2、在勘探方法上：折射波初至法、反射波法、折射波对比法、常规2D地震勘探、3D、4D、横波、多波、VSP、高分辨率等

3、解释方面：手工作业、构造解释（岩性解释、油气预测，储层描述）

8、

地震勘探的发展概况(DevelopmentofSeismicExploration)

2023/2/376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8、

地震勘探的发展概况2023/2/377Mintrop制作的机械式地震仪箱体和惯性重块之间的相对运动使铝制圆锥发生倾斜，从而通过边缘细丝带动小镜子发生旋转2023/2/378Mintrop制作的机械式地震仪2023/2/379第一个用于勘探的反射记录胶片E标识爆炸时间R来自灰岩的反射，BP空气中的声波光点记录2023/2/380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。2023/2/3812、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，由于使用可动磁头，才使对模拟记录做静校正及正常时差校正（动校正）成为可能。记录仪的改进推动了观测方法的发展，共中心点记录方法(CMP)、CRP、CDP磁带式记录方式还允许将地震道相加，因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2023/2/382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。2023/2/383模拟磁带变面积剖面2023/2/3843、数字磁带记录二十年代后期数字磁带记录得到发展虽然也曾经对模拟式磁带记录做过复杂的回放处理及对模拟数据做过一些数字处理，但是直到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。数字记录不仅具有高保真度，在使用数字计算机进行地震资料处理和解释时也有广泛的应用。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2023/2/385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。

模拟信号与数学信号的区别？2023/2/386变面积剖面双极性变面积剖面变面积剖面解释结果2023/2/387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。2023/2/38820世纪90年代是地震勘探技术1．高分辨率地震勘探技术提高地层分辨率的技术。2．时间延迟地震（四维地震）技术时间推移地震（TimeLapseSeismic，TLS）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（简称时移地震）观测时通常以三维地震为基础，又简称为四维地震。3．叠前深度偏移技术深度域成像是复杂构造油气勘探的关键技术之一2023/2/389

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地震勘探的发展概况(DevelopmentofSeismicExploration)

2023/2/390

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地震勘探的发展概况(DevelopmentofSeismicExploration)

2023/2/391

我国地震勘探的发展概况(DevelopmentofSeismicExploration)

新中国石油天然气工业五十多年来的发展历史证明，每一次油气新发现或大突破，依靠的都是地震技术的进步:而每一次地震勘探技术的重大进步都会促成油气的新发现或大突破。

我国探明石油地质储量有五次大幅度增长期:

第一次是1961年，22.8亿吨，核心技术是综合物探和地震;

第二次是1964年，1.4亿吨，核心技术是复杂断块地震技术;

第三次是1976年,6.4亿吨，核心技术是数字地震和多次覆盖;

第四次是1989年，11.2亿吨，核心技术是二维地震;

第五次是1998年，8亿吨，核心技术是储层预测和复杂地区地震技术。2023/2/392中国主要油气田分布图

2023/2/393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，我国地震勘探的发展概况2023/2/394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