地球物理数据的获取

地球物理数据的获取第1页，课件共36页，创作于2023年2月引言

人类的家园，宇宙中人类已知的唯一可供我们居住的星球—地球。地球自诞生起至今大约经历了44到46亿年。在这漫长的历史时期中，地球孕育了包括人类在内的众多生物。自从人类诞生起，我们的祖先就没有停下探索地球的脚步。从最初的具有浓厚宗教色彩的上帝创世到十六世纪中期人类才了解地球只不过是太阳系一颗行星这期间人类认知的过程充满艰辛和曲折。第2页，课件共36页，创作于2023年2月引言

十七世纪八十年代随着牛顿提出万有引力定律，人类对地球的认知的能力开始大幅度提升，同时在生产实践过程中，人类对于地球信息的提取，认知的提升反过来促进了人类社会的进步。人们通过认知事物去获取信息，并提炼、加工，存储它们。被存储的信息我们称之为数据。数据我们可以这样定义它：载荷或记录信息的按一定规则排列组合的物理符号，可以是数字、文字、图像或者是计算机代码。

第3页，课件共36页，创作于2023年2月引言

那么我们如何获取有关地球的信息或者是数据呢？下面我将从本科时学过的知识来和大家探讨石油勘探中地球物理数据获取的几种方法。第4页，课件共36页，创作于2023年2月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第5页，课件共36页，创作于2023年2月了解地球信息的主要手段（续）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。第6页，课件共36页，创作于2023年2月了解地球信息的主要手段（续）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。第7页，课件共36页，创作于2023年2月了解地球信息的主要手段（续）

这四种方法中地球物理勘探应用应用最为广泛。

地球物理勘探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。简而言之，它是根据地层和岩石之间的物理性质的差异性来推断岩石性质和地下构造。第8页，课件共36页，创作于2023年2月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、放射同位素等理论。⑴研究地球的物理场或者某些物理现象的变化化；⑵不是直接研究岩石或地层，完全不同于地质方法；⑶通过物理场，即可了解地表或接近地表的物质现象，还可获得深部地质现象的信息；第9页，课件共36页，创作于2023年2月地球物理勘探方法的特点2.用物探方法解决地质任务时，要实现两个变化⑴讲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；

⑵根据物理现象与地质体间存在的特点关系，把物探结果转化为地质语言或图示，并赋予地质含义；第10页，课件共36页，创作于2023年2月地球物理勘探方法的特点3.物探方法的结果存在多解性⑴不同的地质体可以有相同的物理场；

⑵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；第11页，课件共36页，创作于2023年2月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）第12页，课件共36页，创作于2023年2月地球物理勘探原理简介重力勘探

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：

接近较大密度物体时，引力增大，反之引力减少，由此在地表上引起的重力变化成为重力异常。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。

第13页，课件共36页，创作于2023年2月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，前捷克斯洛伐克的Eabell油田使用重力勘探原理进行了第一次扭秤测量。1918年扭秤被重力仪替代。第14页，课件共36页，创作于2023年2月地磁测量——磁法勘探基本原理：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磁场之上会产生异常磁场。磁法勘探的任务：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。

研究对象主要用来研究地质构造，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。

第15页，课件共36页，创作于2023年2月地电测量——电法勘探基本原理：

利用人工或天然产生的直流电场或地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方法。以岩石或矿石的电性差异位基础。研究内容：

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。应用领域

广泛应用于金属及非金属、石油、工程地质、水文地质等。第16页，课件共36页，创作于2023年2月震电和电震勘探

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，称为震电。反之，由于电场或磁场的变化而引起地震波称为电震。它在研究剩余油方面有优势。第17页，课件共36页，创作于2023年2月地震勘探地震勘探原理地震勘探的基本过程地震勘探的工作环节记录方式第18页，课件共36页，创作于2023年2月地震勘探原理

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的传播规律，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。

第19页，课件共36页，创作于2023年2月地震勘探原理示意图第20页，课件共36页，创作于2023年2月地震勘探基本过程激发地震波

地面产生一个震动接收地震波

由源点出发的一条直线上接受由源点传播到各个检波器点所需的时间重建地震波传播路径

根据上述地震波到达各个检波器所需时间及地震波速度重建地震波传播路径。地下构造信息就是由重建的路径得到的。

第21页，课件共36页，创作于2023年2月工作环节野外数据采集室内资料处理地震资料解释第22页，课件共36页，创作于2023年2月记录方式阶段一光点记录—地面振动用照相的方法记录，人工处理资料阶段二

以模拟方式记录在磁带上，并用模拟电子计算机（基地回放仪）整理资料阶段三

用数字方式记录数据，并在大型计算机上进行处理第23页，课件共36页，创作于2023年2月光点记录光点记录的野外记录仪器流程

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第24页，课件共36页，创作于2023年2月光点记录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空气中的声波第25页，课件共36页，创作于2023年2月Mintrop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第26页，课件共36页，创作于2023年2月光点记录相应的技术组合理论：检波器组合，震源组合室内处理：不可处理室内解释：有效波---反射波，人工绘制反射地震剖面光点记录只利用反射波旅行时T和波速V，确定的构造单元比较简单大庆油田是由光点记录仪发现的第27页，课件共36页，创作于2023年2月2、模拟磁带记录模拟磁带记录流程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第28页，课件共36页，创作于2023年2月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。第29页，课件共36页，创作于2023年2月模拟磁带变面积剖面第30页，课件共36页，创作于2023年2月3、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第31页，课件共36页，创作于2023年2月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。

第32页，课件共36页，创作于2023年2月地震勘探技术的发展20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。第33页，课件共36页，创作于2023年2月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AVO）；（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（VSP）技术；（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。第34页，课件共36页，创作于2023年2月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（TimeLapseSeismic，TLS）