第一章 地震勘探概论

地震勘探原理与解释乐友喜

地球科学与技术学院地球物理系办公室：工科楼C-616Telmail:yueyouxi@地球物理勘探的实质地下存在有不同物理性质的岩石---产生不同的物理场；（实际条件）利用各种精密仪器测量地下的物理场，对物理场进行分析、研究、解释，推断地下构造、岩性等地质现象及其变化规律，达到勘探石油及其它矿产的目的。（勘探手段）开设本课程的目的综合实际地质现象与地球物理场，把地质上的地层、岩性、构造等与地球物理上的响应特征及其变化结合起来进行解释。任务学习并掌握地震勘探的基本原理及其特点特点；了解并掌握地震勘探的过程、基本概念及其应用；熟悉地震资料的构造解释、地震地层学解释；有机地把地震、地质联系起来。地质情况＋地震资料＋巧妙的解释＝地质学一、石油勘探的主要方法二、地震勘探的几个基本环节三、地震勘探发展史四、地球物理勘探方法的特点五、地球物理勘探技术的发展趋势六、地震勘探期望解决的问题第一章地震勘探概述一、石油勘探的主要方法地质法—岩石露头地球物理方法—面积覆盖、连续测量、间接地化法—取样、分析化验钻井法—点、直接勘探第一章地震勘探概述在矿产调查中利用露头、岩石、岩心等资料，综合研究成矿的地质条件、地质环境和地质作用，实现找矿的一种方法。我国早期延长油矿、老君庙油田、玉门油田的发现都与这种原始的地质勘探有关。1、地质法2.地球物理方法地球物理勘探物探测井测井公司地震勘探重力电法磁法遥感放射性勘探非地震勘探地面地震(纵波)垂直地震剖面(VSP)井间地震多波勘探(纵、横波)地面地震典型的地面地震勘探野外工作示意图地面地震自激自收多道接收垂直地震剖面(VSP)

直达波入射波反射波透射波

直达波反射波入射波透射波井间地震一维平面纵波一维平面横波纵波入射时的反射和透射

重力勘探：以岩矿的密度差异为基础,通过观测与研究天然重力的变化规律以查明地质构造和寻找矿产的一种物探方法。主要用于探查含油气远景区的地质构造、盐丘及圈定煤田盆地以及研究深部构造和区域地质构造等。磁法勘探：以磁性差异为基础,通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律以探查地质构造和寻找矿产的一种物探方法。主要用于各种比例尺的地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、勘查含油气构造及煤田构造、预测成矿远景区以及寻找含磁性矿物的各种金属与非金属矿床等。

电法勘探：以电性差异为基础，通过观测和研究天然电磁场及人工磁场的空间与时间分布规律进行地质勘查和找矿的一种物探方法。主要用于探查区域和深部地质构造、寻找油气田和煤田、金属与非金属矿产以及解决水文地质和工程地质中路基、桥基、坝基和环境勘查中的一些问题。

地震勘探：利用岩石的弹性差别，通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的情况，以查明地下的地质构造，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种地球物理勘探（物探，Geophysicalprospecting）方法。注意地震一词英文的正确使用：人工地震：Seismic

天然地震：Earthquake地震勘探的基本技术激发地震波—人工激发接收地震波—记录地震波场重建地震波路径地震波的传播路径：

透射波路径反射波路径滑行波路径地震勘探的几种方法

折射波法反射波法—主要的地震勘探方法透射波法构成地震勘探的主要传播路径

地震勘探具有精度高、作业范围大、布局灵活、成本低等特点，是最有效的物探方法。

我国90%以上的油田是通过地震勘探找到的。灰岩砂岩反射波法地震勘探基本原理:（回声测距原理）tx页岩地震波传播示意图重力仪电法仪磁力仪

炮井钻机可控震源地震检波器仪器车平原勘探山地勘探沼泽区和丛林勘探沙漠勘探海上勘探地震剖面和水平切片地震解释成果4、地化法—取样、分析化验

地球化学探测（化探）方法：这是对岩石、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。油气地球化学勘探方法的种类比较多，常用的是土壤烃气体测量、土壤硫酸盐法、稳定碳同位素法、汞和碘测量法等。

油气化探异常的主要类型有：多环状(a)；环状(b)；块状(c)；串珠状(d)；如右图所示。放射性晕圈异常的理论模型4、钻探法通过打探井、生产井来勘探和开采石油。测井(Welllogging)：

检查该井有没有油，在哪个层段有油。钻井现场二、地震勘探的几个基本环节资料采集Dataacquisition勘探公司Explorationcorporation资料处理Dataprocessing处理中心Processingcenter磁带Taper资料解释Datainterpretation构造图Structuremap研究院所Researchinstitute高信噪比、高分辨率、高保真度、准确成像的成果数据地震勘探的三大环节

野外采集室内处理资料解释（1）野外采集按照预先设计的观测系统，炮点激发、检波器接收、仪器记录，得到原始地震资料（按时分道）。数据通常记成SEGB或SEGD格式，班报有电子格式的和手写格式的。这一部分工作由物探地震小队完成。野外采集得到的地震记录不能很好反映地下地质情况（2）室内处理

将野外采集的原始地震资料转化为可用于地质解释的地震剖面。包括：预处理、常规处理和特殊处理三块内容。这部分工作由资料处理中心完成。（3）资料解释结合地质、测井、录井、油藏工程等，进行综合解释。多由物探研究院、物探公司、地质研究院、采油厂地质所等完成。多学科综合解释地震解释剖面三、地震勘探发展史我国地球物理勘探的发展状况：20世纪40年代：成立普通物探队伍20世纪50年代：光点地震记录仪20世纪50年代后期：勘探重点移到东部20世纪60年代中后期：模拟磁带记录70年代以后：数字地震记录、巨型计算机的使用中国大陆第一口油井：位于陕西延长县，1907年钻成。该井深二百二十六尺，提炼后每日可得灯油25斤。小知识：中国大陆第一井我国的石油物探技术是从1939年开始发展的。1945年9月，玉门油矿成立了第一个重力队，由翁文波老先生任队长，使用的仪器是美国海兰特研究公司生产的零长式重力仪。随后，1947年成立了第一个磁法队。1951年3月成立了我国的第一个地震队，使用的地震仪是美国轻便型24道光点记录仪。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现了大庆长垣构造，并定位了松基3井。1959年松基3井钻探成功，并于9月26日试油获工业油流，从而发现了大庆油田。电视连续剧《奠基者》介绍大庆油田发展历程

20世纪60年代我国进入了大规模物探普查阶段。在此期间，不但地震队伍发展快，而且地震仪器和地震技术也不断更新和发展。1966年开始生产模拟磁带地震仪，1968年开始数字地震仪器的研制，技术上开始研究地震多次覆盖方法，延续到70年代末。在这一期间发现了胜利、大港、江汉、辽河、河南、华北、中原等油田。

20世纪80年代是我国石油物探资料处理技术和解释水平取得较大进步的阶段。全国先后建立了多个计算机处理中心，反褶积、偏移归位等较复杂的处理方法已被列为常规处理；波阻抗剖面、亮点剖面、层速度剖面、三瞬剖面、碳氢检测等各种特殊处理也得到广泛应用。二维资料处理、宽线、弯线资料处理、VSP资料处理等都有了完善的计算机软件和批量处理能力。计算机处理能力和水平的提高推动了解释技术的发展，使解释成果更加准确可靠。20世纪80年代初开始引进了人机联作交互解释系统，解释工作站不仅缩短了地震资料的解释周期，而且使地震资料的解释精度和“自动化”程度提高到新的水平。

20世纪90年代，我国各大油田分别进行了新一轮的计算机系统的更新换代（1974年的定点机、1983年的标量机、1992年的巨型并行机、2001年的PC-Cluster）,多节点、并行算法的巨型计算机和相应的地震资料处理系统的引进，极大的推动了我国油气勘探开发技术的深入发展。目前地震资料解释主要采用从国外引进的Landmark、GeoFrame和EPOS工作站交互解释系统；国内的处理和解释系统主要由东方地球物理公司推出的Grisys和Gristation。20世纪90年代的核心技术有：高分辨率三维地震勘探、时间推移（4D）地震技术、三维深度偏移成像、地球物理资料的三维可视化分析与解释等。四、地球物理勘探方法的特点1、物探方法的理论基础是物理学。将物理学原理和方法应用于地学，发展成了地球物理学；而其应用于找矿和勘探，又发展成了应用地球物理学。具体说来其基础理论包括：地磁场、地电场、重力场、弹性波、放射性同位素等理论。地球物理勘探方法研究的是地球物理场或某些物理现象，而不是直接研究岩石或地层，这是完全不同于地质方法的。地球物理勘探方法不仅可了解地表或近地表的地质现象，而且通过场的研究，还可获得深部地质现象的信息。2、用物探方法解决一项地质任务时，要实现两个转化，即先将地质问题转化为地球物理的问题，再使用物探方法观测地质现象所反映的地球物理异常，最后根据观测数据或物理现象与地质体间存在的特点关系，把地球物理资料再转化为地质语言或图示，并赋予地质含义，肯定其地质效果。3、物探方法的观测资料或分析处理结果存在多解性，表现在：（1）不同地质体可能有相同的物理场；（2）地质体的大小、形状、深度与产状等参数的不同组合，可能引起相同的异常现象。从数学关系上看，实际上是求解超定方程或欠定方程的解。4、每一种物探方法都有其应用条件和使用范围。物探方法的适用性问题不可忽视。矿床地质、地球物理特征及自然地理条件经常因地而异，物探方法本身在解决地质问题时存在局限性，这些可能影响了方法的有效性。理论研究与实际应用的差异性决定了方法的应用条件，这种差异性分布在观测仪器制造、资料采集、处理、解释方法等方面。5、每一种物探方法都要经历资料的观测或采集、数据的整理或处理、资料的分析与解释这三大环节。地球物理资料的观测必须使用相应的观测仪器和观测方式，观测数据的处理和解释必须使用相应的设备和专用软件。6、地球物理观测资料中既包含丰富多彩的地质信息（如旅行时、波形、振幅、频率、速度、吸收衰减等），但又可能受各种干扰因素（规则干扰与随机干扰）的影响或存在人为的观测误差。五、地球物理勘探技术的发展趋势四维（时间推移）地震技术微机集群技术（PCCluster）叠前深度偏移和成像技术全三维可视化解释技术井间地震技术二维地震三维地震四维地震四维地震技术曙光3000超级服务器微机集群技术（PCCluster）叠前深度偏移和成像技术叠前深度偏移叠前时间偏移叠后深度偏移叠前深度偏移可视化全三维地震资料解释全三维可视化解释技术虚拟现实技术已经得到应用井间地震技术井间地震技术可以提供高精度地下成像资料，能分辨2-5米薄层和小断层，为描述井间精细构造、薄层砂体分布，确定储层连通性、剩余油分布等复杂地质问题，指导调整井的布署和采收率的提高，提供非常可靠的技术手段。罗151-11罗151-12.12.22.32.4秒31003000290028002700米罗151井间反射剖面与过井三维地震剖面的对比330米六、地震勘探期望解决的问题1、h