地震勘探原理——各章要点总结

第一章 地震勘探的理论基础1、各向同性介质：弹性与空间方向无明确关系的介质称各向同性介质，否则是各向异性介质。

2、泊松比σ：弹性体受力纵向伸长(缩短)与横向收缩(膨胀)的比值。

L L d d //∆∆=σ3、对于大多数沉积岩石，σ=，∴V P =。

4、瑞雷面波(R 波)特点：(1) 波的能量分布在地表附近的介质中并随深度迅速衰减。

(2) 质点振动方向分上、下、坐、右，合成的振幅轨迹是椭圆(逆时针方向)，长轴垂直地面，长短轴比值是2/3。

(3) 当σ=时，V R = =，速度低、频率低(10~30Hz)，波形宽。

(4) 有频散(波散)现象，不同频率的成分传播速度(相速度)不同，即群速度不等于相速度。

5、拉夫面波(L 波) 特点：能量沿地震界面分布，振动方向与传播方向垂直，振动平面平行界面，即为SH 波，由于水平振动，检波器接收不到。

6、地震波的特征：运动学特征——研究波在地层中传播的空间位置与传播时间的关系。

动力学特征——研究波在地层中传播的能量(振幅)变化和波形特征(频谱)。

7、惠更斯原理(1690)也叫波前原理，说明波向前传播的规律。

在弹性介质中，任意时刻波前面上的每一点，都可看作是一个新的波源(子波)而产生二次扰动，新波前的位置可认为是该时刻各子波波前的包络。

惠更斯原理只给出了波传播的空间位置，而不能给出波传播的物理状态。

菲涅尔(1814)对惠更斯原理进行了补充：波在传播时，任意点处的振动，相当于上一时刻波前面上全部新震源产生的子波在该点处相互干涉的合成波。

8、视速度定理地震波的传播是沿射线方向进行的，而观测地震波是沿测线方向进行的，其方向和射线方向不一致。

波前沿测线传播的速度不是真速度V ，而是视速度*V 。

αsin //=∆∆=∆∆∆∆=*x s t x t s VV βαcos sin V V V ==* 式中 α——射线与地面法线的夹角，称入射角；β——波前与地面法线的夹角，称出射角。

图1—13 视速度定理结论：(1) 当α=90˚时，即波沿测线方向传播，V V =*。

(2) 当α=0˚时，即波垂直测线方向传播，波前同时到达地面各点，∞→*V 。

(3) 当地震波的入射角α由0˚增大至90˚时，视速度由无限大变至真速度。

因此，在正常情况下，V V ≥*。

(4) 在均匀各向同性介质中，V 是常数，*V 大小和正负主要反映射线入射到地表的方向。

9、研究地震波振幅和相位随频率的变化规律叫做频谱分析，前者为振幅谱A(f)，后者为相位谱ϕ(f)。

10、频谱曲线极大值所对应的频率称为主频0f 。

地震信号的大部分能量都集中在主频附近，若以)(f A 的值为1，可找出对应于)(f A = 的两个频率值1f 和2f ，并且把12f f f -=∆叫做频带宽度。

11、介质对地震波能量的吸收作用r e rA A α-=0 式中 α——吸收系数，表示单位距离振幅的衰减率，λ/dB 。

介质的吸收系数与岩性有关，疏松岩石α大，緻密岩石α小。

吸收系数与频率成正比，频率越高，则吸收越大。

因此，地震波在传播过程中，高频成分损失较快，大地相当于一个低通滤波器。

12、反射系数：121211221122r r r r V V V V A A K +-=+-==ρρρρ入反 透射系数：K r r r A A q -=+==12121入透第二章 地震波时距曲线1、反射波时距曲线的特点（1）反射波时距曲线是关于时间轴对称的双曲线，而直达波、面波、声波和折射波的时距曲线均是直线。

（2）倾斜界面反射波时距曲线的极小点在虚震源的正上方，而且，反射波时距曲线是以极小点为对称的。

（3）视速度与真速度的关系是αsin v v =*，α—反射波前与测线的夹角。

（4）深层反射波的视速度要大于浅层反射波的，即浅层反射波时距曲线较深层反射波时距曲线弯曲的多。

2、煤田地震勘探而言，把地层看成层状介质比较合理。

煤田地震勘探中，观测排列长度一般较短，即可视为在激发点附近进行观测，这样便使多层介质问题得以简化。

其基本思路是：可以把某个界面以上的多层介质用一层虚构的均匀介质来代替，波在这种均匀介质中以某个速度传播，它到达接收点的反射波旅行时间与实际情况非常接近，于是单个界面条件下的理论便可以推广到多个界面条件下使用。

3、地层的总厚度除以地震波在地层中垂直传播的总时间，并记作v 。

有了平均速度，便可以把n 层介质简化为一层均匀介质，其速度就是平均速度。

4、在多层水平层状介质条件下，在激发点附近（炮检距x 较小时），可用均方根速度R v 代替第n 个界面以上多层介质的速度值，即把具有不同速度的n 层介质视为具有均方根速度的均匀介质。

5、多次反射波是一种干扰波，它与一次反射波互相干涉叠加，破坏了对有效波的识别和追踪。

更为严重的是如果把浅层的多次反射波误认为是深层的一次反射波，就会模糊深层构造的真实形态，从而导致错误的地质推断。

6、长程多次波是与相同深度界面的一次反射波相比其传播路径更长，在地震记录上作为独立的波出现；短程多次波则是紧接在一次反射波之后到达，常与一次反射波干涉或作为一次反射的延续波，它改变了一次反射波的波形，在地震记录上很难识别。

7、地震波传播到岩性突变点上，如断层的断棱、地层尖灭点、不整合面的突变点处，它们就会成为新震源，再次发射球面波，向四周传播，这种现象叫做波的绕射。

由绕射形成的波称为绕射波。

8、绕射波的主要特点（1）绕射波时距曲线是一支对称于过绕射点R 时间轴的双曲线。

（2）绕射波时距曲线的极小点位置与激发点位置无关，始终位于绕射点R 的正上方。

当激发点沿测线移动时，绕射波的极小点位置不变。

（3）绕射波的R t 0时间是绕射波从激发点到绕射点之间的双程旅行时间。

（4）在O 点激发，水平界面1R 的反射波时距曲线的极小点位于O 点正上方，反射波的接收范围到断棱点R 为止。

RM 不但是反射波的最后一条射线，而且是一条绕射波射线。

故两条时距曲线在M 点上相切。

（5）绕射波时距曲线的斜率比反射波时距曲线的斜率大，所以绕射波时距曲线较反射波时距曲线要弯曲，这本质上是由于绕射波的绕射点R 较反射波的虚震源O*要浅。

9、对水平界面上的同一反射点进行多次重复观测，并将多张地震记录中含有该反射点的地震道抽取出来，形成一个新的地震道集，通常叫共反射点（CDP）道集。

对共反射点道集进行一系列的处理，最后得到水平叠加剖面。

多次叠加技术也适用于非水平界面，这时界面上的反射点不是一个而是多个，所得到的地震道集是共中心点（CMP）道集。

10、水平界面的共炮点时距曲线方程式与共反射点时距曲线方程式在形式上一样，均代表一条对称的双曲线，但二者的物理意义完全不同。

它们的区别是：共反射点时距曲线反映的是界面上一个点（共反射点R）的情况，而共炮点时距曲t时间表示炮检距中点9共中线反映的是一段界面的情况；共反射点时距曲线的t时间表示激发点O的垂直反心点）M的垂直反射时间，而共炮点时距曲线的射时间；共反射点时距曲线的正常时差t∆是各叠加道的反射时间与共中心点M 的垂直反射时间之差，而共炮点时距曲线的正常时差t∆是各道的反射时间与激发点O的垂直反射时间之差。

11、τ—p域内各种波的分布直达波和面波均自震源出发，在时间轴上的截距为零，因此它们位于τ=0的p轴上。

由于直达波时距曲线是反射波时距曲线的渐进线，即在无限处二者相切，因而反射波最大斜率的点就是直达波在τ—p域的位置。

面波的速度小于直达波的速度，即它的p值大，因而它位于椭圆之外的p轴上。

折射波在始点与反射波相切，因而它必定在椭圆上。

第三章 地震数据的采集1、几种典型的干扰波：（1）声波坑炮激发、干井爆炸、漂药爆炸（能量向上），往往有强声波。

这种在空气中传播的波，也能引起检波器的振动，速度340m/s ，频率高（100Hz 以上），波形是尖锐脉冲状。

（2）面波主频低（10~30Hz ）、速度低（几百m/s ）、振幅强。

（3）频干扰（4）浅层折射波（5）微震2、观测系统是指检波器排列和爆炸点相对位置的关系，要求是不仅在单张记录上可靠追踪有效波，且要保证在所得资料上连续追踪地震界面。

观测系统参数是n =12，ν=2，μ=0，是煤田地震勘探常用的观测系统。

n ——叠加次数；ν——炮点距道数；μ——偏移距道数，x x ∆=/1μ；3、观测系统特点（1）仪器道数N ，一般为48或96道。

（2）排列长度为检波器安置在地表的长度，x N l ∆-=)1(，道间距x ∆。

（3）放炮形式分单边放炮和双边放炮两种。

（4）偏移距1x 为震源到第一个接收点的距离，其长度为道间距的整数倍。

（5）最大炮检距m ax x 为震源到最远接收点的距离。

4、正常时差：共反射点道集内各道反射波到达时间与0t 时间的时差。

5、从各道反射波到达时间中减去正常时差，则反射点时距曲线)(x t 变成直线)(0x t ，这个过程称为动校正。

6、时距曲线进行动校正，它不能变成直线，信号时间与0t 时间总存在一个时差，称为剩余时差。

第四章地震分辨率1、分辨率是指将两个靠得非常近的异常区分开的能力，地震分辨率分为纵向分辨率和横向分辨率。

2、可检测性是指能够检测到来自地下某一薄层的复合反射波，并不考虑能否区分薄层的顶、底界面，即不考虑能否将复合反射波分成单个子波。

3、煤层纵向分辨率就是刚好分开煤层顶、底界面反射波的极限厚度或双程旅行时间。

4、一个反射波有三个基本参数：时间、波形和噪音。

时间参数取决于主峰的宽度，其宽度越小，反射波越趋于一尖脉冲，纵向分辨率越高。

波形参数取决于主峰中反射能量所占的百分比，其比值越大，反射波越趋于一尖脉冲，纵向分辨率越高。

噪音参数与反射波的绝对振幅有关，在一定程度上限制了纵向分辨率。

5、在煤田地震勘探中，煤系地层主要是由砂岩、泥岩、灰岩等构成，岩石界面的反射系数一般小于，而煤层顶底板的反射系数很大，一般在左右。

6、未经偏移的时间剖面上，通常用第一Fresnel带来描述横向分辨率。

第一Fresnel带的大小与地震子波的频率、盖层速度、反射界面的深度有关。

频率越高、速度越低和界面深度越浅，第一Fresnel带越小，横向分辨率越高。

第五章地震波的传播速度1、平均速度是地震波沿直线传播的速度。

在层状介质情况下，只有炮检距为零时地震波的射线才是直线，故平均速度是准确的；随着炮检距的增大，平均速度就不适用。

2、射线平均速度是地震波在层状介质中传播，沿不同的射线路径有不同的传播速度。

3、平均速度、射线平均速度和均方根速度的关系(1) 利用射线平均速度的概念，能够反映地震波沿不同射线传播这一特点。

因此，可以利用射线平均速度作为衡量其它速度的精度标准。

(2) 平均速度和均方根速度都把层状介质看成某种假想的均匀介质。

因此，对于某一介质结构，只有一个平均速度和一个均方根速度。