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地震勘探系列课件(中南大学)—第三章 地震波的时距关系

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地震波的时距曲线

地震波的时距曲线

正常时差：任一接收点的反射波旅行 时间tX 和同一反射界面的t0之差。
tn t x t0 t0
1 X 2 t0 2V 2
t0
正常时差精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下，用二项式展开可以得到简 单的近似公式，以后讨论某些问题时经常用到。
tx t0
1

x2 v2t02
越平缓，曲率越小。
从视速度的角度考虑时距曲线的弯曲情况
视速度定理
t

s v

s' v*
s sin
s'
v* vs' v
s sin
A
△ S‘ B


△ t，△s
由此式可见，视速度一方面反映真速
度，另方面又受传播方向影响，故也 成为识别各种地震波的特征之一。
反射波时距曲线
A工区
B工区
什么情况下直达波的时距离曲线不是直线？
共炮点反射
同一炮点不同接收点 上的反射波，即单炮 记录，也称同炮点道 集。在野外的数据采 集原始记录中，常以 这种记录形式。
可分单边放炮和中间 放炮。
共反射点反射 另一种方式是在许多炮得到的许多张地震记录 上，把同属于某一个反射点的道选出来，组成 一个共反射点道集，于是可得到界面上某个反 射点的共反射点记录。

t0

1


x2 2v2t02
Leabharlann t0x2 2v2t0
x 1 vt0
x2 tn tx t0 2v2t0
结论：
a)、炮检距越大正常时差越大；
b)、反射深度越深正常时差越小；
c)、速度越大正常时差越小。

《地震波运动学》PPT课件

《地震波运动学》PPT课件

（2）当测线平行于地层走
相等。此时,射线平面是铅直的 ，在该平面内可见到界面的法
线深度h，即 h Vav t0 / 2 ,表示 界面到O点的垂直距离。而从O
点垂直地面向下到界面的深度 称为真深度，也称之为铅垂深 度或钻井深度。界面的法线深
度h与真深度hz之间有下列关系
： hz h / cos
真深度、法线深度的关系
测线平行界面走向时深度间的关系
x
x
R
Ds
A
C
h
1
2
φ
C h C
I
R
B
倾斜界面反射波时距曲线的特点
t
1 v
x2 4h2 4xhsinφ
1、时距曲线为双曲线；
2、xm = ∓2hsinφ 是时距曲线极小点的横坐
标，极小点相对激发点偏向界面上倾一侧；
3、在极小点处，反射波返回地面的时间最短，
tm=2hcosφ/v
4、 xm 点实际上就是虚震源在测线上的投影，
多次覆盖剖面上的特殊波
回转波的水平叠加剖面（a）和偏移剖面（b）
第五节 地震反射的时间记录剖面
原始的地震资料上，地下地质界面是 以双曲线型的时距曲线表现出来的， 水平界面的时距曲线是一条双曲线， 倾斜界面的时距曲线也是一条双曲线， 很显然，时距曲线不能直观地反映实 际的地下界面。
时间记录剖面：用时间来标定同相轴 所代表的界面深度的地震记录。
2、断面反射波的时距曲线为双曲线；
3、特点：倾角大；反射波振幅强度变化 大；断点有可能产生绕射。
4、地质意义：指示断层的存在及大致的 位置。
三、凹界面上的反射波
凹界面按其具体特点又可分为几种 情况
圆弧的曲率半径为ρ界面的埋藏深

地震勘探-地震波的基本定律 ppt课件

地震勘探-地震波的基本定律 ppt课件

分能量作为透射波的能量透
入第二种介质中。
透射波的射线称为透射线。 透射线和界面法线PN’之间
的夹角θ2称做透射角。
ppt课件
13
透射定理可改写成如下形式：
V1
sin1

V2
sin2
Va
（视速度）
透射定律也只确定了透射线的方向，而完全没有涉 及透射波的强度，从而它也是属于几何地震学的一 条定律。
地震反射波图
从反射可见：由于上覆界面的反射，传下去的能量越来越小；若上覆盖界面有强 反射面时，则更明显，这时该界面好象起到了一个“屏蔽”作用。
ppt课件
10
反射波的特点：
1）形成反射波的条件是反射系数不 等于零
2）反射波的能量取决于反射系数
3）反射波极性的变化，取决与R的 正负
4）反射系数的范围（-1，1）
另一部分透入第二种介质中，这在物理学中叫做折射 波，而在地震学中习惯叫做透射波。
ppt课件
2
波阻抗：在声学中把密度和波速的乘积叫做声阻抗， 在地震学中习惯叫做波阻抗。
只波射有波)才在越会强Z发1≠。生Z2反（射波；阻Z抗1和不Z等2（）波的阻条抗件）下的，差弹别性越波大(地，震反
岩石名称 土壤 砂层
平 面
接收；又设地下的反
射界面是水平的，这
时，射线平面既垂直
界面也垂直地面
ppt课件
5
界面倾斜情况：
当地震测线垂直界面 走向，射线平面既垂 直界面也垂直地面。
当地震测线不垂直界 面走向，则射线平面 只垂直界面，不再垂 直地面。
ppt课件
6
我们将反射线向反方向 延长，同时从波源O向 分界面作垂线OD并延长； 这两条延线交于一点O*， 这一点称做虚波源(地 震勘探中称虚震源)， 因反射线似乎是从O*点 射出来的。

地震勘探-地震波的时距曲线

地震勘探-地震波的时距曲线
tV 1 x24h0 24h0xsintOM
式中h0是激发点O处界面的法线深度；tR’M=2hM/V，hM是 炮检中点M处界面的法线深度。但是，因为ф和hM都未 知，无法用上式精确地计算倾斜界面的动校正量。
实际的做法是用水平界面的公式近似计算倾斜界面的 动校正量。
t' 1 V
x24h02 t0
)
同理可得：
x24hxsin
ts, t0(1
8h2
)
倾角时差：
td tsts,
2xsin
V
显然根据倾角时差可估算界面的倾角：
sin 1 tdV
2x
6、动校正
1）定义：将反射波旅行时，校正到炮检距中点的自 激自收时间的过程。
2) 水平界面的动校正量
x2 t t t0 2V2t0
3）倾斜界面（当倾角不太大，炮检距较小，界面较
2 三层水平介质反射波时距曲线
• 如果在O点激发，在测线OX上观 测，R2界面的反射波时距曲线有 什么特点呢?
• 因为R2界面上部有两层介质，已 不能用虚震源原理简单地推导出 时距曲线方程。
• 沿着从不同入射角α入射到第一个 界面R1，然后再透射到R2界面反射 回地面的各条射线路程。
• 计算地震波传播的总时间t，以及 相应的接收点离开激发点距离x。
tn
tx
t0
x2 2v2t0
x 1 v t0
结论：
a)、炮检距越大正常时差越大；
b)、反射深度越深正常时差越小；
c)、速度越大正常时差曲线的几何形态与地下反射界面的起伏 形态有了直接的联系。
txtnt0
2) 速度分析的基础
O
校正速度偏低
校正过量
x 校正速度正确

地震时距曲线

地震时距曲线
h1 h2 t 2( ) 2( ) 1 2 COS1 COS2
取α=α1、,α2… 计算一组（ti,xi）,把一组（ti,xi）值标出来， 就得到R2界面的反射波时距曲线。 对于n层水平层状介质：
* * 2 * 2 MO*2 4h 2 xm t 2
A
1 2 ( x xm ) 2 4 h 2 xm v
t
1 2 x 2 xxm 4h 2 v 又 xm 2h sin 1 2 x 4h 2 4hx sin v
t
倾斜界面反射波时距曲线方程（上倾方向与x 正向一致）。
如上倾方向与x正向相反：
1 2 xm 2h sin 得： t x 4h 2 4hx sin v
由曲线方程可知：t与 的内在联系。
x, h, , v
存在明确
如果通过观测，得到一个界面反射波时距曲线，由时 距曲线方程给出关系，可求出界面深度 h, , v ，这就 是利用反射波发现研究地下地质构造的基本依据。
共炮点时距曲线— 由一点激发，若干接收点接收所 记录的时距曲线。 共中心点（共反射点）时距曲线：炮点与接收点以某 一中心点对称所记录的时距曲线。
地震勘探野外观测方式简介
单点探测
共炮点探测
共炮点道集
一个界面共炮点地震记录
多次覆盖观测系统
波形
波形+面积
彩色显示
第一节 直达波的时距曲线
直达波— 从震源出发，不经过反射和折射，直接传播到各 检波点的地震波称为直达波。
无论界面倾斜与否，反射波的时距曲线 都是双曲线形状。当ψ角为0时，时距曲 线对称于t轴；当界面倾斜时，双曲线的 极小点总是偏向界面的上倾方向。
xm 2h sin 2h cos tm v

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

第二章 地震波的时距曲线在地震勘探工作中，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Δx ，来自同一界面的地震波沿不同路径先后到达各检波点，从而形成一张如图所示的地震记录。

图中横坐标表示地震波旅行时间t ，纵坐标表示炮点到任意检波点的距离称炮检距x ，每一条波动曲线是一道地震记录，它反映出一个检波点的振动过程。

来自同一界面的反射波（或折射波）以一定的视速度规律依次到达个检波点，在地震记录中表现为振动极值的规则排列，各道地震记录波按一定规则排列，形成同相轴（它是相同相位点的连线形成的图形）。

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。

如图中的直达波、反射波、折射波、地滚波、声波等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。

第一节 反射波的时距曲线一、 两层介质的直达波和反射波时距曲线（一）直达波的时距曲线从震源出发，不经过反射或折射而直线前进到各检波点的地震波成为直达波。

当震源深度为零时，直达波沿测线传播，旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为)1.1.2(1v x t ±= 是两条经过原点的、斜率为1/v 1的两条直线。

如图2.1-1，根据直达波时距曲线的斜率，可以求取界面上层介质的波速v 1。

图2.1-1 直达波与水平界面反射波时距曲线(二)水平界面的反射波时距曲线和正常时差由图2.1-1，若界面埋深为h, 炮点0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0关于界面的镜像点0*，称为虚震源，根据图2.1-1的几何关系，反射波旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为)2.1.2(4102211*x h v v RS t +== 将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间，102v h t = 则（2.1.1）式可改写为)2.1.2()(2122022120′+=+=v x t t v x t t 或 式（2.1.2）就是水平界面反射波的时距曲线，可化简为以下的标准双曲线方程)2.1.2(1422202′′=−h x t t综上所述：1．反射波时距曲线在x-t 坐标系是双曲线，其极小点在炮点正上方；2．在x 2-t 2坐标系，反射波时距曲线是直线，直线的斜率为1/v 12, 利用直线的斜率可求界面上方介质的速度；3．反射波时距曲线以直达波时距曲线为其渐近线。

地震勘探-地震波的时距曲线

地震勘探-地震波的时距曲线

2
地震波由震源激发，经过地下岩层反射、折射等 传播路径，被地面检波器接收，形成地震记录。
3
对地震记录进行处理和解释，可以得到地下构造 的图像，为油气勘探和开发提供重要依据。
常用地震勘探方法概述
反射法
利用地震波在地下岩层界面处的反射现象，通过观测反射 波的传播时间和振幅等信息，推断地下岩层的形态和性质 。
供依据。
曲线拟合
根据初至时间和速度信 息，采用合适的数学方 法进行曲线拟合，得到
时距曲线。
质量控制
对绘制的时距曲线进行 质量控制，确保其准确
性和可靠性。
03
地震勘探技术与方法
地震勘探原理简介
1
利用地震波在不同介质中传播速度的差异，通过 观测和分析地震波在地层中的传播规律，推断地 下岩层的性质和形态。
04
时距曲线在地震资料解 释中应用
层位标定与追踪技术
层位标定
利用已知地质信息和钻井资料，将地 震反射层与地质层位进行对应，确定 地震反射层的地质时代和岩性特征。
追踪技术
在地震剖面上，沿着目的层位连续追 踪其反射波，通过反射波的连续性、 振幅、频率等特征，判断层位的横向 变化。
断层识别与描述技术
01
02
数据预处理
对采集到的原始数据进行去噪、滤波 、静校正等预处理操作，提高数据质 量。
03
速度分析
利用预处理后的数据进行速度分析， 得到地下岩层的速度模型。
解释与评价
对偏移成像结果进行解释和评价，识 别地下构造的形态和性质，为油气勘 探和开发提供决策依据。
05
04
偏移成像
基于速度模型对地震数据进行偏移处 理，得到地下构造的偏移成像结果。

地震勘探PPT课件

地震勘探PPT课件

3/6/2021 3:55 AM
21
GeoPen
地震勘探的基本原理
频率相同，幅值不同
频率相同，相位不同
地震波频谱特征的分析是地震勘探技术的一个重要方面， 根据有效波和干扰波的频段差异，可用来指导野外工作方法 的选择，并给数字滤波和资料解译等工作提供依据。
3/6/2021 3:55 AM
22
GeoPen
二、费马原理 费马原理又称射线原理或最小路径原理，它给出地震 波总是沿地震射线传播，以保证波到达某点所用的旅行时 间最少。显然，从一个等时面到另一个等时面，只有垂直 距离最短，因此波沿垂直于等时面的方向传播所用旅行时 间最少，故地震射线和等时面总是互相垂直的。有波前和 波射线的概念来描述波动是一种简便而清晰的方法。
工程物探根据波的特征，可分为折射波法、反射波法、 瞬态面波法、P，S波测井、弹性波CT、地脉动测试、桩基 完整性检测等。下面对其分别进行介绍。
3/6/2021 3:55 AM
25
GeoPen
浅层折射波地震勘探原理
设有两层介质，上层波速为Vl。下层为V2，且V2＞V1、 当入射波以临界角i(i＝arcsin(V1/V2))入射到界面时，透 射波将沿分界面以速度V2滑行。这种滑行波沿界面传播时， 必然引起界面上各质点的振动，根据惠更斯原理，滑行波 所经过的界面上的各点，都可看作是一个新的振源。由于 上下介质质点存在弹性联系，因此滑行波沿界面传播时， 在上覆介质中的质点也发生振动、并以波的形式返回地面， 这种波称为折射波(有时又叫首波)。
3/6/2021 3:55 AM
17
GeoPen
地震勘探的基本原理
若假设e是半径为r的球面波波前上单位面积的能量， 则整个球面的总能量E为：E = 4πr2e

04-1-地震波的时距关系

04-1-地震波的时距关系
1 ( X 2h sin ) 2 (2h c os ) 2
V
1 4h 2 X 2 4hx sin
V
O* 倾斜平界面的反射波时距曲线
可变换成
t2
( X 2h sin )2 1
(2h cos V )2
(2h cos ) 2
上式即为倾斜界面的反射波时距方程，为双曲线。
2）时距曲线的特点
时距曲线的弯曲情况
• 视速度定理
t
s v
s' v*
s sin
s'
v* vs' v
s sin
A
△ S‘ B
△ t，△s
由此式可见，视速度一方面反映真速
度，另方面又受传播方向影响，故也 成为识别各种地震波的特征之一。
走时曲线斜率 k dt
dX
反射波时距曲线
t OA AS 2
V
V
h2
(X 2)2
(1) 极小点
X m 2h sin
极小点对应虚震源，其坐标为
tm
2h c os
V
显然，极小点向界面上升端偏移了Xm，时距曲线对称于通过极 小点的纵轴。
(2) t0
X 0
当X=0，可得t0时间坐标为
t0
2h V
则反射界面法向深度
h
1 2
V
t0
界面水平时，极小点就在t0点。
O*
时距曲面：波的到达时间是二维观测坐标（x,y）的函数
成t0时间。 t x tn t0
t x tn t0
正常时差校正（动校正）意义：校正后，时距曲线的几何 形态与地下反射界面的起伏形态有了直接的联系。
3．时距曲线的弯曲情况
用视速度定理讨论：Va

地震波理论时距曲线

地震波理论时距曲线

1.时距曲线基本概念2.直达波时距曲线3. 反射波时距曲线4. 折射波时距曲线1. 时距曲线的基本概念在地面激发了地震波后，根据地下介质的结构和波的类型（如直达波、折射波和反射波），地震波将具有不同的传播特点。

为了定量地说明不同类型的波在各种介质结构情况下传播的特点，在地震勘探中主要采用“时距曲线”(时距曲线方程)这个概念。

时距曲线：是表示地震波从震源出发，传播到测线上各观测点的旅行时间t，同观测点相对于激发点的水平距离x 之间的关系。

1. 时距曲线的基本概念1.1 时距曲线图a 自激自收，同相轴形态与界面起伏相对应图b 多道接收，同相轴形态与界面起伏不对应1. 时距曲线的基本概念1.2 共炮点和共反射点时距曲线按观测方法的不同分为两种情况：一种是放一炮，在一个多道检波器组成的排列上接收并得到一张地震记录，地下存在反射界面就可以得到相应的反射波时距曲线，称为共炮点反射波时距曲线。

另一种是在许多炮得到的许多张地震记录上，把同属于同一个反射点的道选出来，组成一个共反射点道集，于是可得到界面上某个反射点的共反射点时距曲线。

共炮点记录共反射点记录1.3 几个基本概念•炮检距(offset)：炮点到地面各观测点的距离，也称为偏移距。

•初至时间(first break)：所有波中最先到达检波器(Geophone)并记录下来的地震波第一波峰时间。

•同相轴(event)：各接收点属于同一相位振动的连线。

•共炮点(common shotpoint)：所有接收点具有共同的炮点。

•纵测线(inline)：激发点和观测点在同一条直线上。

•非纵测线(offline)：激发点不在测线上。

1.时距曲线基本概念2.直达波时距曲线3. 反射波时距曲线4. 折射波时距曲线xtxt (x 1,t 1)(x 2,t 2)(x 3,t 3)(x 4,t 4)(x 5,t 5)t10t3t2t4t5x 1x 2x 3x 4x 502. 直达波时距曲线直达波：从震源直接到达检波点的波。

地震概论第三章-资料

地震概论第三章-资料
Fermat定理是地震波的高频近似解。
高频近似：地震波的特征波长远小于所研究问题的 特征尺度。
注： 当高频近似条件不满足时，地震波的传播不能够用 Fermat定理来描述，必须严格求解原始的波动方程。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
地震射线(Seismic Ray)
• 能量束，能量分布呈高斯分布（Gaussian Beam)
dxV 1 h2x2 V 2 r2(Lx)2 1 x 1 (Lx) V1 h2x2 V2 r2(Lx)2
射线AOB的走时为：
t(x)1 h2x21 r2(Lx)2
V 1
V 2
sin(inc) sin(t)
V1
V2
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
射线理论在过去100年中被广泛用于地震资 料的分析和解释，由于它简明、直观、易懂且适 应性广，至今仍被广泛应用。与更完整的解法比 较，射线理论直截了当地给出了三位速度模型。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
三、地震波的折射、反射和转换
1. 近震情况
• 地震波入射到层之间的界面上时, 会产生折射、反射和波型转换 等现象。
• 取自由表面为xz平面，z轴垂直向下，入射面为垂直面xz。L为 P波传播方向，N垂直于L。S波分解为SV波和SH波，SV波为入 射面内的横波分量，沿N方向，SH为垂直入射面的横波分量。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论 Ⅰ、震源在地表（h=0）
走时方程：
TX 关系
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
①直达波的走时方程
T=X/V1
作者：赵克常

地震勘探资料解释第三章地震波的速度和时深转换

地震勘探资料解释第三章地震波的速度和时深转换
位校正） ④ 剖面质量好，过钻井剖面应附钻井地层柱状图
§4 反射界面空间位置的确定
经时深转换得到的深度剖面，只有在水平界面情况下才 能由深度剖面确定地质层位和产状。
当测线不是沿界面倾向布置时，所得到的界面位置、倾 角需进行校正，才能反映真实的位置。
1．真深度,视铅垂深度,法线深度,真倾角,视倾角
速度资料对地震勘探的各个环节都会产生影响，最终影响解释的精度， 因此提取、分析、利用速度是地震资料解释的重要环节。
二、速度的概念
地震波的类型不同，速度不同，这里只讲纵波速度。
1．真速度
真速度是指波在介质中沿射线传播的速度，由于射线方向是 矢量，因此真速度也是一矢量（图3-1）。
3．平均速度（图3-2）
§3 时深转换和深度剖面的绘制
1．t0图用空校法作深度剖面 2．偏移剖面绘制深度剖面
二、深度剖面的绘制
一般是由t0图作构造平面图；深度剖面显得不重要，但对 一些复杂有勘探价值的基干剖面，联井剖面都必须作深度 剖面图以确定断层，地层产状。
1．水平叠加剖面绘制深度剖面 ①均匀介质中t0法（如图）
根据公式和平均速度
①由简单的几何关系，可得视倾角与真倾角的关系
第三章 地震波的速度和时深转换
§1 几种速度的概念及相互关系
一、速度的用途
地震勘探的各个环节都要用到速度信息 1．野外采集：设计观测系统，确定组合检波形式 2．资料处理：动、静校正，滤波，偏移… 3．资料解释：
① 时深转换，绘制深度剖面； ② 计算空校量板或绕射图板，进行偏移校正； ③ 识别波的性质，如：多次波、绕射波、折射波、面波等； ④ 制作合成地震记录和理论模型计算，对地震记录进行模拟解释 ⑤ 利用速度纵、横向变化，研究地层沉积特征和沉积模式； ⑥ 利用层速度资料，直接划分地层和波和横波速度的比值，判别亮点性质。

地震时距曲线

地震时距曲线

将⑦式代回t2的表达式：
t 2 ( 2t i ) 2 2 2t i t i vi2
i 1 i 1 i 1 n
x2 ( 2t i vi2 ) 2
i 1 n
t t
2 2 0
x2
t v
i 1 n
n
t
2 0
x2
2 t v i i i 1 n n
2 i i
t
i 1
①
xm 上
2h sin(C ) cos(C )
2h sin(C ) xm下 cos(C )
②
O * M V1t m MN O * M sin( C ) MN xm cos( )
* * 2 * 2 MO*2 4h 2 xm t 2
A
1 2 ( x xm ) 2 4 h 2 xm v
t
1 2 x 2 xxm 4h 2 v 又 xm 2h sin 1 2 x 4h 2 4hx sin v
t
倾斜界面反射波时距曲线方程（上倾方向与x 正向一致）。
n
由透射定律：
sin sin P 1 2
sin1 sin 2 P 1 2
sin i Pi
cosi 1 p 2 vi 2
tg i
n
pvi 1 p vi
2 2
x 2
i 1
pvi hi 1 p vi
2
t 2
i 1
地震波时距曲线概述
几何地震学— 研究地震波的运动学特征， 研究波在介质中传播的空间位置与传播时 间的几何关系。 正演问题— 已知地下界面的产状和介质速 度参数等资料求取地震波的时距关系。 反演问题— 根据地震工作获得的时距关系， 求取地下界面的几何形态。 同相轴— 记录中各条波动曲线上波峰的规 则排列，称为同相轴。

地震波理论时距曲线

地震波理论时距曲线

1.时距曲线基本概念2.直达波时距曲线3. 反射波时距曲线4. 折射波时距曲线1. 时距曲线的基本概念在地面激发了地震波后，根据地下介质的结构和波的类型（如直达波、折射波和反射波），地震波将具有不同的传播特点。

为了定量地说明不同类型的波在各种介质结构情况下传播的特点，在地震勘探中主要采用“时距曲线”(时距曲线方程)这个概念。

时距曲线：是表示地震波从震源出发，传播到测线上各观测点的旅行时间t，同观测点相对于激发点的水平距离x 之间的关系。

1. 时距曲线的基本概念1.1 时距曲线图a 自激自收，同相轴形态与界面起伏相对应图b 多道接收，同相轴形态与界面起伏不对应1. 时距曲线的基本概念1.2 共炮点和共反射点时距曲线按观测方法的不同分为两种情况：一种是放一炮，在一个多道检波器组成的排列上接收并得到一张地震记录，地下存在反射界面就可以得到相应的反射波时距曲线，称为共炮点反射波时距曲线。

另一种是在许多炮得到的许多张地震记录上，把同属于同一个反射点的道选出来，组成一个共反射点道集，于是可得到界面上某个反射点的共反射点时距曲线。

共炮点记录共反射点记录1.3 几个基本概念•炮检距(offset)：炮点到地面各观测点的距离，也称为偏移距。

•初至时间(first break)：所有波中最先到达检波器(Geophone)并记录下来的地震波第一波峰时间。

•同相轴(event)：各接收点属于同一相位振动的连线。

•共炮点(common shotpoint)：所有接收点具有共同的炮点。

•纵测线(inline)：激发点和观测点在同一条直线上。

•非纵测线(offline)：激发点不在测线上。

1.时距曲线基本概念2.直达波时距曲线3. 反射波时距曲线4. 折射波时距曲线xtxt (x 1,t 1)(x 2,t 2)(x 3,t 3)(x 4,t 4)(x 5,t 5)t10t3t2t4t5x 1x 2x 3x 4x 502. 直达波时距曲线直达波：从震源直接到达检波点的波。

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

第二章 地震波的时距曲线在地震勘探工作中，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Δx ，来自同一界面的地震波沿不同路径先后到达各检波点，从而形成一张如图所示的地震记录。

图中横坐标表示地震波旅行时间t ，纵坐标表示炮点到任意检波点的距离称炮检距x ，每一条波动曲线是一道地震记录，它反映出一个检波点的振动过程。

来自同一界面的反射波（或折射波）以一定的视速度规律依次到达个检波点，在地震记录中表现为振动极值的规则排列，各道地震记录波按一定规则排列，形成同相轴（它是相同相位点的连线形成的图形）。

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。

如图中的直达波、反射波、折射波、地滚波、声波等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。

第一节 反射波的时距曲线一、 两层介质的直达波和反射波时距曲线（一）直达波的时距曲线从震源出发，不经过反射或折射而直线前进到各检波点的地震波成为直达波。

当震源深度为零时，直达波沿测线传播，旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为)1.1.2(1v x t ±= 是两条经过原点的、斜率为1/v 1的两条直线。

如图2.1-1，根据直达波时距曲线的斜率，可以求取界面上层介质的波速v 1。

图2.1-1 直达波与水平界面反射波时距曲线(二)水平界面的反射波时距曲线和正常时差由图2.1-1，若界面埋深为h, 炮点0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0关于界面的镜像点0*，称为虚震源，根据图2.1-1的几何关系，反射波旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为)2.1.2(4102211*x h v v RS t +== 将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间，102v h t = 则（2.1.1）式可改写为)2.1.2()(2122022120′+=+=v x t t v x t t 或 式（2.1.2）就是水平界面反射波的时距曲线，可化简为以下的标准双曲线方程)2.1.2(1422202′′=−h x t t综上所述：1．反射波时距曲线在x-t 坐标系是双曲线，其极小点在炮点正上方；2．在x 2-t 2坐标系，反射波时距曲线是直线，直线的斜率为1/v 12, 利用直线的斜率可求界面上方介质的速度；3．反射波时距曲线以直达波时距曲线为其渐近线。

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2 x 2 Z 1 − (V1 / V2 ) = + V2 V1
�
当 x = 0 时，
2Z 1 − (V1 / V2 ) 2 t0 = V1
�
x ∴ t = t0 + V2
可见，折射波时距曲线也为 直线 ，其斜率 为1/V2 。 直线，其 斜率为 或截距时”，它是折射波时距曲线延伸 式中：t0 为“交叉时 交叉时或 到 t 轴与 t 轴的交点所对应的时间。因此，可以很方便地利用 直达波和折射波时距曲线的斜率求出 V1、V2，同时，将折射波 为： 时距曲线延伸到 t 轴求出交叉时 t0 ，则界面埋深 界面埋深为：
第三章 地震波的时距关系
本章重点：
★ 时距曲线的定义 ★ 不同介质、不同界面形态下的直达波、 折射波、反射波、特殊波的时距关系。 性 质：掌握 目 的：深入了解运动学特征，便于掌握勘探方法
� 地震波的时距关系 ：地震波在传播过程中，波前的空间位置与
其传播时间之间的几何关系(即地震波的时距关系)。
� 作用：通过研究地震波的时距关系，深入了解地震波的运动学特
依次排列在一起所形成的图形。
� 同相轴：地震记录中各地震道的波
形曲线上波峰(或波谷)的规则排列。
� 时距曲线：在一维测线上观测得到
的时距关系所构成的曲线。亦可描述 为：各道的同相轴时间 t 与其对应的 炮检距 x 所展现出的 t - x 关系曲线。
典型地震记录（ 1）
典型地震记录（ 2）
第一节 直达波及折射波时距曲线
，则在O点激发，OO'段接收时的折射波时距 � 采用相遇观测系统 相遇观测系统，则在 曲线为：
t= OM + PO′ MP + V1 V2 Z + Z 下 OQ − ( Z 上 + Z 下 )tgi = 上 + V1 cos i V2 x ⋅ cos ϕ Z 上 + Z 下 x ⋅ sin( i + ϕ ) 2 Z 上 = + cos i = + cos i V2 V1 V1 V1
x n −1 2Z k cos α k x t = +∑ = + t0 k Vn k =1 Vk Vn
� 由此可见， 水平多层介质的折射波时距曲线是多条斜率、交 。随着层数不断增大，直线斜率 叉时不同的相互相交的直线 叉时不同的相互相交的直线。随着层数不断增大，直线斜率 越来越小（即越来越平），当跑检距增大到一定值时，折射 波将穿越直达波，成为最早到达的波，故而称之为 “初至” 或“首波” 。所以，为了更好地利用折射波，要采用远离炮 点的大排列接收。 是各相应层介质波速的倒数 。 � 各时距曲线的斜率 时距曲线的斜率是各相应层 介质波速的倒数。 可以计算出表层介质的波速 。 � 利用直达波的斜率 直达波的斜率可以计算出 表层介质的波速。 和波速 ，可计算出其 埋深 。 � 利用各层折射波时距曲线的 交叉时 交叉时和 波速，可计算出其 埋深。
便可得到地表覆盖层的波速。声波、 面波等也符合这种直线传播规律。
� 影响因素：只与观测点的坐标 x 和波
速 v 有关，而与地下弹性分界面的空 间位置无关，所以无法给出地层分界 面或构造的产状数据。
二、水平层状介质中折射波时距曲线
1 水平二层介质 � 直达波：斜率为 1/v1 的直线； � 反射波：渐近线为直达波时
三、隐伏层中的折射波
1 多层介质中的中间层性质 � 多层介质中的中间层 共分三种情况 ：
①初至层 初至层：具有初至区的折 。 射层，初至折射波法有效 有效。 ②速度倒转层 速度倒转层：中间层的波 速小于其上伏介质的波速，无法形成折射波， 。 用折射波法探测失效 失效。 ③隐伏层：中间层的折射波信号全部落在续至 到该层的信息。 区，初至折射波法无法探测 无法探测到该层的信息。
∵ sin(i12 ) = V1 / V
cos( i12 ) = 1 − sin 2 (i12 ) = 1 − (V1 / V2 ) 2
x 2Z sin( i12 ) 2Z x 2 Z [1 − sin 2 (i12 )] x 2 Z cos( i12 ) ∴ t= − + = + = + V2 V2 cos(i12 ) V2 V1
征，更好地解决地下地质构造问题，它属于几何地震学的范畴。
� 时距曲面：在二维平面上观测得到的时距关系所构成的曲面。 � 影响因素：①地震波的种类(如直达波、反射波、折射波等，其
时距关系的特点各不相同)；②界面埋深、形态；③介质种类(如 层状介质、连续介质)
� 本章内容：研究在不同介质模型条件下的时距响应关系（即时间
� “互换时间T”的概念：
由O点激发，在O'点接收与由O'点激发，在O点接收，折射 波所走路径完全一致，所以，二者旅行时也完全一致。因此，该 。这一点，可用来判断系统误差 或折射波的 时间T 称为互换时间 互换时间。这一点，可用来判断 系统误差或折射波的 。 穿透现象 穿透现象。
� 界面倾角的影响： 在倾斜界面情况下，若 i + φ≥90°，则无法接收到折射波。 接收，因此时盲区无限大，折射波射线无法返回 ① 若在下倾方向 下倾方向接收，因此时盲区无限大，折射波射线无法返回 到地面； 接收，入射角总是小于临界角，无法产生折射波。 ② 若在上倾方向 上倾方向接收，入射角总是小于临界角，无法产生折射波。 因此，在大倾角地区进行折射法工作时，应把测线布置得同地 层倾角斜交，使视倾角变小。
� 临界角 i 和地层倾角 φ 的求取：由两支折射波的斜率可求 出 V+* 和 V+* ：
V1 ⎧ * V− = ⎪ ⎪ sin(i − ϕ ) ⎨ V1 ⎪V+* = ⎪ sin(i + ϕ ) ⎩
1 ⎧ −1 V1 −1 V1 i = [sin ( * ) + sin ( * )] ⎪ 2 ⎪ V+ V− ∴ ⎨ 1 V −1 V1 ⎪ϕ = [sin −1 ( 1 ) − sin ( * )] * 2 ⎪ V+ V− ⎩
一、直达波时距曲线
� 直达波：从震源出发不经过反射、折射而直接到达地面各接收点
的地震波。
� 直达波时距曲线方程 ：设地表为均匀介质，波速为 v ，x 为震源
点o到测线上各观测点的距离，t 为直达波到达各观测点的旅行时 间，则 t = x / v 。
� 直达波时距曲线的斜率 ：m = 1 / v 。因此，求出该直线的斜率，
距曲线的双曲线；
� � �
折射盲区 ：xm； 折射波形成条件 ：v1＜v2 ； 折射波观测有利区 (初至区)：x≥xe 。
t=
AB + CD BC + V1 V2 Z AB = CD = cos( i12 )
BC = x − 2 Z ⋅ tg (i12 ) = x − 2 Z ⋅
sin(i12 ) cos( i12 )
�
Z =
2
t 0 V 1V 2 V 22 − V 1 2
2 水平多层介质
� 对于第一层界面 2 Z1 cos(i1 ) x x t= + = t01 + V1 V2 V2 � 对于第二层界面
OM ' + P ' G5 M ' M " + P ' P" M " P" t= + + V1 V2 V3 2 Z1 2Z 2 x − 2 Z1tgα1 − 2 Z 2tgi2 = + + V1 cos α1 V2 cos i2 V3 sin α1 sin i2 1 ∵ = = V1 V2 V3 2 Z cos α1 2 Z 2 cos i2 x x ∴ t= 1 + + = t02 + V1 V2 V3 V3
场），属于地震勘探的正演问题。
� 炮检距：激发点(即炮点)到任意检波点的距离，用 x 表示。 � 道间距：相邻两检波点之间的距离，一般用Δx 表示。 � 地震道：以地震波激发瞬间作为计时零点，在检波点处所得到的
振动图。
� 数字地震道 ：按一定时间采样间隔进行离散所得到的时间序列。 � 地震记录：地震道按各自的跑检距
�
可见，第二层界面的折射波时距曲线仍为直线，其斜率为 1/V3 。交叉时为：
V32 − V12 V32 − V22 2Z1 cos α1 2Z 2 cos i2 t02 = + = 2Z1 + 2Z 2 V1 V2 V1V3 V2V3
�
依次类推，推广到 n 层水平层状介质，折射波时距曲线方程 为：
：当炮检点位于构造两侧，同时界面弯曲程度 � 凸界面的穿透现象 凸界面的穿透现象：当炮检点位于构造两侧，同时界面弯曲程度 较严重时，折射波不再沿界面滑行，而是直接穿过下伏介质传播。 此时，采用追逐观测系统所测得的时距曲线也不再平行。因此利 用追逐观测系统， 用追逐观测系统，根据 根据 根据Δ Δt 1与Δt 2是否相等，可以判断是否存在折 。当穿透现象发生时，以后所讲的折射波解释方法 射波穿透现象 射波穿透现象。当穿透现象发生时，以后所讲的折射波解释方法 将无法获得正确的解释结果，所以，必须改变野外观测方式，尽 可能地避免这种现象发生。
： � “等效层” 的概念： 等效层 的概念 如下图所示，可以将第1、2层介质等效为一层介质来看待，此 等效层的厚度为H，速度为Vt(称之为“等效速度”)。依此类推， 可将多层介质等效为两层介质，使问题得以简化。
五、弯曲界面折射波时距曲线
，而是与弯曲界面 � 当界面弯曲时，折射波时距曲线将不再是直线 不再是直线，而是与弯曲界面 。若采用追逐观测系统 进行观测，相邻激 成拟镜像关系的弯曲线 成拟镜像关系的弯曲线。若采用 追逐观测系统进行观测，相邻激 相互平行 的。 发点所观测到的时距曲线是 发点所观测到的时距曲线是相互平行 相互平行的。