郭强____061094___海洋地球物理概论学习报告.docx

海洋地球物理概论学习报告海洋地球物理勘探之地震勘探姓 名： 郭 强 学 号： 20091001409 学 院： 地空学院 专 业： 地球物理学 班级序号： 061094 指导老师： 张世晖 目录第一章 前言.第二章 海洋地震测量原理.第三章 海洋石油地震勘探.第四章 海洋深部地震勘探技术.参考文献.第一章 前言利用天然地震或人工激发所产生的弹性波(地震波)在不同介质中的传播规律，来探测海底地壳和地球内部结构的地球物理方法。海洋地震测量始于20世纪30年代末期。当时，除防水措施外，在仪器和方法上大都沿袭陆地人工地震测量技术：以炸药做震源，用密封的检波器接收，将地震波记录到感光纸上再进行解释。调查主要集中在濒临陆岸的浅水区。50年代，海洋地震测量仍旧使用炸药震源，接收装置采用晶体(酒石酸钾钠)检波器，用光点式地震仪在观测船行进中采集数据。50年代末期，由于多次覆盖技术的出现和数据的重复处理，导致了震源、接收和记录装置的更新，以模拟磁带地震仪取代光点式地震仪，并普遍采用非炸药震源（压缩空气枪、电火花震源），用漂浮组合电缆在水下接收。装备的改善提高了探测的速度和地质效果，促进了近海石油资源的勘探和开发。60年代开始用地震声学浮标和双船地震测量技术接收深部的折射波和广角反射波，研究地壳的深部结构。60年代中期，由于电子计算机和计算技术的发展，促使70年代初数字地震仪逐步代替模拟磁带地震仪，又由于采用多次覆盖技术和覆盖次数的增加，使水下接收装置由24道发展到96道，从而也相应要求提高震源的能量与效率。数字处理技术的不断完善提高了地震信息的利用率（地震波动力学特点），并促使地震地层学和直接找油的烃类检测技术的建立。80年代以来，海洋地震向高的接收道数(240)和震源的大容量发展,能获取深部地震信息；在局部地区的测量中使用三维地震技术详细研究含油气构造，提高了找油的命中率；不断扩大动力学信息的运用，使地震地层学和烃类检测技术更加完善。第二章 海洋地震测量在海上，无法用经纬仪等手段定位，只有用先进的导航定位系统。目前，除依靠无线电导航定位设备外，主要是采用精度较高的卫星导航定位技术（GPS）。利用人造地球卫星发射的电磁波导航定位，具有全球覆盖、全天候和精度高的优点，自1968年开始在海洋石油勘探中使用以来，很快得到广泛使用，可随时确定航船及其拖着的震源和检波器的精确位置。早期的海洋导航技术是应用岸上或海岛上的标记以及天空中星座的位置来确定舰船所在的位置，主要包括灯塔、指南针和手持六分仪等导航装置。但是它们只能在能见度良好的情况下才能使用，并且测量速度慢、精度差。随后出现的无线导航技术和卫星导航技术，才真正实现了全天时、全天候的全球导航。Navigation源于海洋中船舶的航行，开初人们是通过罗盘、天文等手段对航行在海洋中的船舶进行导向和领航，后来发展到陆地车辆以及空中飞行器的领航，以致Navigation逐渐被译成“导航”。一、原理地球是一个非均质弹性体，当发生地震或人工爆炸时，一部分能量以弹性波动的形式向四周传播出去，地震波在传播中遇到弹性不同的介质分界面时，一部分能量反射回到原来的介质中，形成反射波；一部分能量透过界面继续向前传播形成透过波（相当于光学中的折射波）。当入射角大于临界角的反射波称广角反射波。当界面下层的波速大于上层波速，且当入射角达到临界角时，透过波将沿界面滑行称首波,或滑行波,又引起界面上部地层质点振动并返回地面，这种波称为折射波。地震波在传播过程中，质点振动所存在的空间范围和传播时间的关系称为波的运动学特点，而波的振幅、频率、波形等的变化称为波的动力学特点，波的这些特点受地层的岩性、结构和厚薄的影响，是地震资料解释的依据。二、应用通常根据弹性波传播机制的不同，将人工地震测量分为反射波法和折射波法两大类，反射波法应用最广泛。采用多次覆盖技术的多道连续地震剖面测量，是查明海底沉积层构造、寻找油气资源的首要手段（见地震反射波法）；浅层高分辨率反射波法可用于了解海底地形、疏松沉积和基底。用折射波法和广角反射波法，包括单船加声学浮标和多船（双船、三船）几种作业形式，是探测海洋地壳深部构造和结构的主要方法（见地震折射波法）。此外，利用海底地震仪记录天然地震（目前发展到记录人工激发的地震）纵横体波和微震来研究大范围内的地壳结构及其活动性的方法称海底地震观测。第三章 海洋石油地震勘探在茫茫大海里寻找石油最有效的技术方法是地球物理方法，其中主要是地震勘探方法。近几十年来，随着电子计算机的广泛应用，海洋地震勘探的数据采集和装备得到了极大的改进，数据处理技术和解释方法也得到迅速的发展。在油气勘探中，利用地震资料不仅能确定地下的构造形态、断裂分布，而且能了解地层岩性、储层厚度、储层参数甚至能直接指示地下油气的存在。在油气开发中，地震资料同测井、岩芯资料以及其它地下地质资料相结合能对油藏进行描述和监测。地震技术远远超出了石油勘探领域，已向石油开发和生产领域渗透。用于寻找海上石油的地震反射法，和陆地的地震反射法相比，在方法基本原理、资料处理和解释方法等方面基本上是一样的。其中， 一、海洋地震勘探原理在这类方法中，地震波在介质中传播的物理模型如图1所示。从震源O激发出的弹性波投射到反射界面上产生反射波，其条件是：入射角 等于反射角。能够形成反射的界面，必须具备这样的条件，即在弹性波垂直入射时，界面R上的反射系数不等于零。 公式中、分别为地层的密度和弹性波的传播速度，它们的乘积称为波阻抗，角标1、2分别表示界面上下的地层。因此，反射界面存在的条件为：2211。所以,反射界面也称为波阻抗界面。反射波返回地表，为检波器(s1，s2，s3，)接收，并由地震仪记录下来。反射地震记录内包含着多种信息，其中反射波的旅行时间和震源到检波器之间距离的关系，称为时距曲线t(x)。用时距曲线可反演出地下反射界面的几何形态（地质构造）；而在地震反射信息中，还包含有地震波的振幅、相位、频率、速度、极性以及其他一些参数，表现出反射波的动力学特点，它能给出地层岩性的特征，有助于判断沉积环境，甚至还能给出油气的直接指示。二、数据处理和资料解释方面对共深点反射记录磁带，必须应用电子计算机处理。机器完成动静校正、振幅调整、滤波、相关和组合等程序之后，再分别进行水平叠加、偏移叠加和振幅保持，提供水平叠加时间剖面、偏移叠加时间剖面，作为常规处理成果。根据时间剖面图和时间深度转换关系编制反映某个地震层位空间展布的构造图。在有利构造上进行反射振幅比、瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率、 子波反褶积、 伪声阻抗和烃类检测（亮点技术）等特殊处理，并进行速度分析和层速度计算，提取各种地震参数，进而利用地震波的动力学特点来研究地层的岩性，为发现地层圈闭或隐伏油气藏提供依据。但在野外工作方面，由于海洋与陆地有很大的差别，海上地震工作也有许多特殊性。海上地震工作是以地震队(船)的组织形式来完成的。可把地震仪器安装在船上，使用海上专用的电缆和检波器，在地震船航行中连续地进行地震波的激发和接收。海上地震工作具有下述几方面的特点：1使用非炸药震源，如空气枪。2野外记录数字化，使用 96、120、240、480、720、或960道数字地震仪。3使用等浮数字电缆。为了适应高覆盖的需要，等浮电缆的道数不断增加。4一般为单船作业，记录仪器和震源在同一条船上，目前多船作业也逐渐增多。5采用高次覆盖，例如在部分海域的地震勘探最高已达120 次。6采用导航定位技术实时确定船的位置和炮点的位置。三、海洋地震波的激发关于海洋地震波的激发人们首先想到的是海上震源，最早的海上震源是简单地把陆上炸药震源引入到海上，但很快暴露出了它的缺陷：1、炸药在海水中爆炸会产生气泡效应，为了不产生重复冲击，要通过试验确定炸药的最佳沉放深度；2、施工不方便，它不能自动化操作，人工操作很危险；3、对环境污染严重，尤其是对鱼类的伤害。在非炸药震源出现之后，炸药震源就在海洋勘探中迅速消失了。空气枪是目前常规地震勘探中占了主导地位：空气枪震源是将压缩空气在短暂的瞬间内释放于水中，可以和炸药爆炸一样，形成气泡并造成强烈的地震震动。海洋地震勘探中使用的各种空气枪的具体结构不完全一样，但它们的工作原理可概括如下：空气压缩将空气送进空气枪的气室中并达到一定的压力。工作时， 用电磁阀打开气室，其中的压缩空气即迅速进入水中形成气泡，造成振动。四、海洋地震勘探的接收系统海洋地震勘探的接收系统主要包括电缆和室内数据接收仪器两个部分。1漂浮电缆。在海洋地震勘探中，电缆拖在船后接收地震信号，由于电缆的比重与海水基本相同，在定深器的协助下，可沉放到任何深度，所以又称漂浮电缆。它内部除主要有海洋检波器外，还有磁罗经、罗经鸟、声学鸟、RGPS、压力传感器、深度传感器等。近年来，随着电子技术、光纤通讯技术和集成电路的发展，海上地震电缆已由模拟电缆迈向了数字电缆，它与模拟电缆相比，其优点是：传输信息数字化、信号衰减小、信噪比高、抗干扰能力强等。已广泛地应用到深海常规地震勘探、三维地震勘探和高分辨地震勘探之中。2室内数据接收仪器。室内数据接收仪器负责将水中电缆接受到的地震信号进行数字处理，然后记录在磁带上或者硬盘上。第四章 海洋深部地震勘探技术从国内外海洋油气资源的勘探开发来看,海洋(中) 深部地震勘探技术是海洋探测和油气勘探的一种支柱技术,也是获取海洋环境、资源、能源、权益信息的重要技术手段。由于海洋地质构造的复杂性,海洋(中) 深部地震勘探技术具有其自身的特殊性,主要表现在数据采集和数据处理两个方面。文中阐述了海上中深层单分量地震勘探数据采集和处理方面的若干关键技术。数据采集包含:震源特性、电缆质量、高分辨率大动态范围的24 位数字地震仪、合理的观测系统、设计参数选择和仪器接收记录因素的选择。数据处理中有:静校正、吸收补偿、压制多次波等干扰、多次折射波的消除和偏移等。文中列举的若干重点技术,特别是在采集处理方面的相关问题也是国际上研究的重点和难点。发展海上中深部地震勘探技术,可以提高我国海上油气资源勘探和地质调查的整体水平,增加国际上的竞争实力。一、海洋深部地震勘探研究意义深部地震勘探中的“深部”定位是一个“相对的动态”概念。我国海上主要沉积盆地厚度一般为4 0006 000 m ,盆地沉积基底最厚可达8 00012 000 m。鉴于上述情况及阶段性的发展需要,目前海洋深部地震勘探技术现状是穿透能力一般为4 0006 000 m(大约315 s) 的海上地震资料采集、处理、解释技术。实现勘探盆地目标是区域沉积底界面反射同相轴在时空位置正确前提下能够辨认,较为清楚或清楚。发展海洋深部地震勘探技术主要有两个目的:1、 带动并促进我国海洋基础地质调查与研究事业的发展。这里包含海洋区域地质构造与物质环境、生态环境、周边海域海洋岩石圈、上地幔等地质问题的调查和研究。2、完善我国海洋油气资源地震勘探技术,改变我国现有的地震剖面上难以识别厚度较深、内部结构复杂的一类盆地形态的局面,为在整体上深入系统的大背景下,从宏观的视野认识我国海域油气资源的规律性,进而指导海洋油气勘探工作。上述两个目的既有联系又有所区别,中深部地震若作为一种适用技术所提供的信息对两种目的应该是共享的。它提供的信息应该既可以用于海洋基础地质调查研究,也可以用于海洋油气资源勘探,因为海洋基础地质调查研究可以从大背景大环境时空动态关系上服务于油气勘探。另外,基于信息使用目的的不同,在深部地震数据采集、处理和解释等技术环节上会存在一定的差异性,这也是需要加以探索和研究的问题。二、国外海洋深部地震勘探技术研究现状及发展趋势海洋(中) 深部地震探测和资源勘探技术的发展,其最基本的动因来源于人类生存发展对海洋环境、气候、资源、工程、灾害防治,特别是海洋油气资源的需求的依赖。海洋油气资源占海洋资源总产值一半以上。1950 年全球海洋油气产量仅占世界石油总产量的515 % ,1995 年达到23 % ,目前已达到30 %以上。石油和天然气是世界范围内得到广泛开发利用的海洋资源。已有研究显示,绝大部分油气盆地的形成与发展均受到地球深部动力过程及构造的控制与制约,并且深部流体对成岩和成矿有着重要作用。最典型的例子是欧洲委员会非核能源研究与开发计划深部储集体地质领域内所资助的BABEL 计划。该计划于1989 年开始实施,研究来自岩石圈内对Baltic 与Bothnian 海域油气盆地的综合地球科学响应,其主要目的是研究沉积盆地结构与深部地壳结构的关系、区域构造与盆地形成历史如何决定盆地的性质、形成与发展过程以及地壳与上地幔内流体作用,以提高欧洲油气资源的评价与描述的全面性与可靠性。该计划所获得的地震剖面一般都大于10 s ;最深的可以达到20 多s。这些地震资料和剖面也都可以用于海洋基础地质调查和研究工作。1993 年下半年全球经济复苏,油气勘探趋于活跃,世界油气探明储量呈稳步增长态势。新增储量除了陆上已知油气区周边及深部勘探的新发现外,另一个重要来源就是海上油气资源的比例增大,其中海洋中深部油气资源占有很大份额1 。据统计,目前有近百个国家从事海洋油气勘探。世界海洋油气勘探的活跃地区有墨西哥湾、北海、西非几内亚湾、里海、南中国海、我国渤海盆地、西朝鲜湾(首次发现大油藏) 、菲律宾近海、印度孟买海区、澳大利亚近海和巴西勘普斯盆地等。海洋中深部地震勘探是油气勘探的主要技术,近几年国际SEG年会, Geophysics、The Leading EDGE等油气勘探权威刊物都提供了这样的信息。例如:墨西哥湾出现的第二次找油热潮；在墨西哥Gulf 深水海域采用长排列地震数据接收,数据纪录长度一般都是810 s ,这是目前海洋中深部地震勘探数据纪录的典型长度。北海油田也是在周边及深部地震勘探基础上出现了新生机。另外,在巴西海域1995 年5 月创造了深水1 907 m 海域勘探、钻井、产油的世界新纪录。这种局面预示了下个世纪海洋油气资源勘探正向着更深水域和更深地层领域迈进,这也是海洋地震勘探技术向更深水域和更深地层领域发展的趋势。三、国内海洋深部地震勘探技术研究现状及发展趋势1、国内近海油气资源状况海洋油气产量1987 年约占全国总产量的0.17 % ,1997 年已经达到10 %。在未来的一个时期这种比重仍会继续加大。我国周边有渤海、黄海、东海和南海四大海域,面积近300百万km2 。从北至南有渤海湾盆地、北黄海盆地、南黄海盆地、东海盆地、台西盆地、台西南盆地、珠江口盆地、北部湾盆地、琼东南盆地、莺歌海十大新生代沉积盆地(或30 多个新生代沉积盆地) ,除南黄海以外,其它各个沉积盆地的新生代地层中都发现了工业油气流。其中渤海湾盆地、东海陆架盆地、珠江口盆地、北部湾盆地、琼东南盆地五大产油气盆地使我国海上油气1998 年产量达到1 650 万t ,其中后三个盆地产油1 200 万t 。我国近海海域油气资源量丰富,1997 年预测在500亿t 以上,其中渤海、黄海、东海海域约占1/ 5 ,南海北部海域占1/ 5 ,南沙海域占3/ 5 ,南海总计占4/ 5。我国海洋油气年产量1997 年是1987 年的100 倍,10 年间的这种发展速度在世界上是少有的。特别是最近我国在渤海湾中部探明了一个规模接近大庆的海上油田。这些表明在未来的一个时期我国海上油气勘探仍会保持一种强劲的发展势头。2、国内海洋(单分量) 地震勘探技术基本现状经过40 余年的努力,我国海洋地震勘探技术得到了长足发展。渤海湾1965 1990 年完成地震测线224 306 km。至今,上海海洋地质调查局在东海共采集包含地震等各类地球物理测线50 万km。渤海湾盆地至90 年代已经完成全区1 km 1 km 地震详查等等。常规地震勘探基本上已经能够满足中浅海水、中浅地层油气勘探的需要,同时也能够根据勘探目的需要开展海上三维地震勘探。海洋石油天然气总公司在1999 年和国外石油公司合作开展了海底四分量地震采集试验工作,获得了好的结果。同上述各种地震采集技术配套的地震数据处理技术、解释方法技术也都取得了程度不同的进步发展。综上所述,我国海洋地震勘探技术基本现状是: (1) 单分量方式数据采集方面: 勘探目的层设计均小于2 5003 000 m; 接收排列,单船单缆长度均小于8 000 m;接收道数均小于360 ; 多次覆盖次数均小于50 ; 16 位或24 位浮点数字地震仪器; 时间纪录均小于或等于6 s ; 有