开发地震基础

开发地震基础

——地震技术基本原理

利用地震波从地下地层界面反射至地面带回来的旅行时间和形状变化的信息，用以推断地下的地层构造和岩性。

天然地震是地球内部发生运动而引起的地壳的震动，

地震勘探是用人工的方法引起地壳振动，最常用的方法是打一口浅井，在井内放一定量的炸药，爆炸产生人工地震波，再用数字地震仪记录下爆炸后地面上各点震动的情况，利用记录下来的资料，现经过进行处理和人机操作解释，推断地下地质构造的特点。基本原理：如人在山谷或在大厅时和大喊声，能听到回声，这是因为声波在空气中传播，遇到障碍物会发生反射缘故，利用声波反射现象，可以测出障碍物离开我们所站地方的距离，例如：已知声波在空气中传播的速度是V=340米/秒，如测量出从呼喊开始到听见回声的时间t=4秒，那么障碍物离开我们的距离680米,地震勘探的基本原理就如此。★基本原理

在地面某一条线上某点放炮，于是就产生地震波向地下传播，地震波遇到两种地层的分界就会发生反射，另一部分能量继续向下传播，再遇到另一界面再继续发生反射，在放炮的同时，在地面上用检波器及数字地震仪记录下来自各个地层分界面的反射波引起地面振动的情况，可知波传播的总时间t，换算成垂直入射反射时间t0，测得V，则，h=1/2Vt0

（地层埋深）沿着地面上一条测线，一段一段地进行观测，并对观测结果进行各种数字处理之后，就可以得到形象地反映地下岩层分界面埋藏深度起伏变化的资料------地震剖面图。反射波法地震勘探界面1界面2界面3界面1：水平，因而在地面各点观测时这个界面的反射波的传播时间都相同，在剖面图上，振幅极大值（地震勘探中称同相轴）是一条水平直线，反应界面的形态。界面2：是隆起的，所以来自截面2的反射波的传播时间在各点就不一样，在界面埋藏浅的地下，传播时间短，这个仿射波的同相轴是弯曲的，与界面2形态相对应。一、弹性形变与弹性介质由于地震勘探是研究人工激发的地震波在岩层中的传播规律来探测地下地质体的的存在和确定岩土物理力学参数的地球物理方法，它的地球物理前提是岩矿石间的弹性差异，因此需要研究介质的弹性性质。人工激震后，岩石附近的质点发生破碎，介质产生的是塑性形变；远离震源的介质质点会发生振动，发生体积和形状的变化，但由于受到的作用力极小，且作用时间极短，随着外力的消失而消失，岩层的这种随外力消失而恢复原形的形变称为弹性形变。

一、弹性形变与弹性介质石油勘探地震所要研究的是第一种形变------弹性形变；地下岩石在外力的作用下会发生两种弹性形变，如图；a:体积形变；b:剪切形变；一个物体在外力作用下，会呈现出三种状态：1、弹性形变；2、塑性形变；3、物体被拉断或者压碎；二、地震弹性波

-------纵、横波2、横波：又称切变波或S波，它是形状形变（切变）在介质中的传递，该波的传播方向与介质的震动方向垂直，质点在水平平面中的横波分量称为SH，在垂直平面中称为SV波。1、纵波2、a、SH横波b、SV横波地震弹性波：弹性介质内传播的地震波

弹性波分为：1、纵波；2横波；1、纵波：又称P波，它是体积形变（拉伸或挤压形变）在介质中的传递，它的传播方向与振动方向一致。在纵波经过的地方会出现膨胀和压缩带，纵波又称疏密波，在同一种介质中传播速度最快，一般以Vp。二、地震弹性波

-------面波特点：面波振幅A随距离r衰减比体波慢；面波能量强于体波；面波是椭圆极化波;速度比横波稍低。图：瑞雷面波传播示意图图：勒夫波传播示意图三、反射地震波传播规律在地震勘探工作中，每激发一次人工地震，都要在多个检波点接收地震信号。炮点和检波点都沿一条直测线布置，炮点到任意检波点的距离称炮检距x，相邻检波点的距离叫道间距

x，来自同一界面的地震波沿不同路径先后到达各检波点，从而形成一张地震记录的图。三、地震反射波传播规律

-------波动传播原理

图：惠更斯原理（波前原理）惠更斯原理：若知t时刻的波前，则波前面上每一点都可以看作是新的震源，并各自发出子波。子波以介质中的速度v向各方传播，经

t时间间隔，它们的包络面便是t+

t时刻的波前。费马原理（最小时间原理）地震波总是沿射线传播，以保证波到达时所用旅行时间最少准则；地震波沿垂直于等时面的路线传播所用旅行时间最少；等时面与射线总是互相垂直；用射线描述地震波与用波前面描述是等价的。三、地震反射波传播规律

-------波动传播原理

地震同相轴反映出地震波的旅行时间t与炮检距x的函数关系。将它表示在t-x直角坐标系中，称为地震波的时距曲线。不同种类的地震波，其时距曲线的形状不同，都有自己特有的形状。每一类特定的时距曲线，其曲线参数与地下介质的纵波速度v及地震界面的产状有着直接的关系。三、地震反射波传播规律

-----地震反射波的时距关系三、地震反射波传播规律

-----地震反射波的时距关系

界面埋深为h,炮点o为激发点，到达界面R点后反射到地面的s点，设s点的炮检距为x，为计算方便，做炮点o关于界面的镜像点o*，称为虚震源.

根据右图的几何关系，反射波旅行时间t与炮检距x的函数关系为:

图：水平界面的反射波时距曲线三、地震反射波传播规律

-----地震反射波的时距关系图：倾斜界面反射波时距曲线时距曲线的极小点向上倾方向偏移2hsin

；根据右图的几何关系，反射波旅行时间t与炮检距x的函数关系为:振动曲线：某一质点在不同时刻的情况；三、地震反射波传播规律

波形曲线：为了反应各点的振动之间的关系，把同一时刻各点的位移画在同一个图上

，即描述某一时刻各质点偏离平衡位置的曲线。

三、地震反射波传播规律

不同的质点有不同的振动曲线；不同的时刻有不同的波形曲线；在地震勘探中，通常把沿着测线画出的波形曲线叫“波剖面”。

波长λ：在一个周期内，正弦波沿着波线前进的距离叫波长。波源每振动一次，波长前进一个等于波长的距离λ，波源每秒振动的次数就是频率f。视速度和视波长：如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速和波长时，所得结果叫做正弦波的视速度和视波长。●反射和透射当波入射到2种介质分界面时，会发生反射和透射。第二种介质

（波阻抗）

当时：地震波才会发生反射。

第一种介质

R：反射系数反射定律和透射定律入射面：入射线和法线NP所确定的平面垂直分界面叫入射面。

反射定律：反射线位于入射面内，反射角等于入射角，透射定律：透射线也位于入射面内，而且：

四、地震勘探的地质基础

--------决定地震波传播速度主要原因一、岩石的性质与岩石的矿物成份、结构、胶结物、速度有关。二、岩石的地质年代与埋深三、岩石的孔隙度及其中流体的性质有关。

V—岩石中纵波传播的速度

Vm—岩石骨架中纵波传播的速度

V1—岩石孔隙中流体纵波速度

φ—岩石的孔隙度

●表层地震地质条件：