地震勘探

（六）地震勘探6.1.1实习目与任务生产实习是勘查技术与工程专业教学计划的重要内容，此次实习的目的主要是为了使理论联系实际，增长学生的实践经验，使学生在学校学习到的理论知识可以和生产实践相结合，综合运用学习到的知识解决实践中所遇到的问题，培养学生的分析问题和解决问题的能力，有助于实现学生从学校到社会的转型，为毕业后的胜任工作打下一个良好的基础。此次实习的主要任务是采用浅层地震勘探方法探测工程场地是否存在断裂，以及展布及其属性，具体包括 （1）使用SWS地震仪，通过野外现场试验，正确选取生产中使用的各项参数，完成浅层地震勘探剖面1条，共计0.348km，生产激发点87个，接收点2088个。（2）查明工程场地近地表是否存在断裂，以及断层的走向、产状、上断点埋深及其在地表的垂直投影位置及其空间展布特征6.2.1、工区位置梅岭山脚公路旁。6.3.1、区域地质概况本区区域内活动断裂属于第四纪（Q），地质构造比较复杂，断裂变动起着重要作用。本区主要地层有：地层大部分为沙土层，不妨夹粘土、粉质粘土薄层，表层为新近耕植土，表层比较薄，大概5-10米左右，下层为坚硬的基岩。第四纪（Q）岩相分布变化和厚度变化较大，与构造关系密切，受第四纪构造断裂的控制。6.4.1、工作方法、仪器介绍及施工流程6.1地震勘探工作方法野外数据采集是地震勘探的重要环节，通过记录激发接受地震波，获得地震勘探的资料，在室内进行资料处理并解释地质构造。地震勘探野外工作主要分为现场踏勘、野外施工设计、试验及正式生产阶段。野外工作中的关键是地震勘探采集系统和工作方法，它决定着能否获得高信噪比、高分辨率、高保真度的原始资料。根据地震勘探所要解决的地质任务，野外分为二维地震勘探和三维地震勘探，三维地震勘探多用于地质条件复杂、构造幅度小、二维勘探无法解决的地区。相比之下三维勘探的工作量比二维勘探大得多，无论是设备还是人员的配备都大大超过二维勘探，相应于二维勘探组成二维地震队，相应于三维勘探组成三维的地震队。下面结合本次野外实习简述地震勘探（二维）野外工作方法。仪器设备：地震仪，检波器，测线，电缆，直流电源，重锤，铁板，触发信号线，锤击延长线，Y型线，输入输出线，转换器，计算机。6.2.地震仪器及相关软件介绍2.1 本次实习地震勘探我们用到的是工程地质领域的浅层地震仪，它广泛用于矿产水文地质工程地质等领域。浅层地震仪常见的有传真式地震仪。它的记录方式是只记录幅度超过一定阈值电平的信号并用归一的“短划”形式记录在电敏纸上。一方面通过地震波的非线性变换将连续的地震信号用幅度比较器转换为脉冲讯号另一方面用逻辑门对双信号道的信号利用相关波长滤波技术进行处理可得到记录良好的浅层反射波。2.2 VISTA软件是加拿大Gedco公司研发的、世界上最全面的、基于 PC 的数据处理系统，界面结构新颖，主要分地震数据分析、观测系统分析显示、属性分析显示、道头编辑、道头显示、数据处理流程，操作十分简便，各个分析环节都采用交互分析方式，十分便于质量监控。 VISTA软件主要包括地震资料野外采集质量监控、现场资料处理、全三维处理、VSP处理四部分。VISTA特点1、随意创建分类索引，以便让用户按照自己期望的方式访问数据2、绘制一个或多个道头信息或对它们进行交绘，也可以同时显示地震数据，完成人机交互功能。3、能够应用各种显示工具对观测系统和地震数据进行质量控制。4、应用大量的地震处理算法创建地震处理“流”，并且执行它们。5、VISTA软件提供开放接口，可以将自己开发的功能直接移植vista软件中，形成可执行模块。GEDCO公司的VISTA软件已经在全球50多个国家和地区使用，特别是南美、北美、中东的石油天然气勘探领域获得了广泛的应用，取得了较大的市场份额，在北美、南美及欧洲的多个国家的石油公司和服务公司拥有300多家用户。2.3.施工流程：1)布线：测线可分为纵测线和非纵测线两种。当激发点和接收点在一条直线上时称纵测线，否则称为非纵测线。本次实习采用纵测线，沿测线打桩号，将检波器垂直插入桩号位置，在测线一侧布置电缆，另一侧布触发线。2)连接线路：包括电源线和信号线连接。检波器与电缆上的接口分别相连，电缆通过Y型线连接数据采集器，触发线一端连接重锤，另一端连接数据采集器，输入输出线一端接地震仪的out接口，另一端通过转化器接计算机，并将地震仪接电平。3)设置参数：根据实际布线的道间距、偏移距、检波器数量和实际操作中触发方式等设置软件中的参数。4)采集数据:在激发点重锤敲击，检波器将信号通过检波器传至数据采集器，在计算机上得到地震波的时间剖面。可将多次激发得到的波形叠加，使有效波的能量增强，从而提高信噪比。5)注意事项：a）测线尽量布置成直线；b）安置检波器要紧密的垂直的和地面接触，确保整个排列连接畅通极性正确不漏电。c）锤击重锤时注意安全，锤子前后不要站人，线把触发线捋好，不要砸到。d）测量前先检查仪器是否正常，在指导老师检查确认无误后，然后打开计算机进行数据采集前的参数设置。单边激发，道间距2m,偏移距8m线路图2.4.野外工作 实习内容：对地震勘探有一个总体的认识实习指导老师讲解了本次实习的重要性和注意事项，要把本次实习和所学理论结合起来，加深对理论知识的认识。野外施工要确保人身安全和仪器安全。黄老师介绍了本次实习的时间安排，让大家对本次实习有个总体的认识。实习内容：熟悉地震勘探流程布置测线，测线为直线并垂直地下构造的走向，尽量穿过多个地质构造单元.沿测线每隔2m打一个桩号，共打24个（24道接收）；将检波器垂直插入桩号位置；在测线左侧布置电缆，并将检波器分别接到电缆接口上；将触发线沿着测线右侧布置，在距离第1道检波器8m处放置一块铁板（即偏移距为8m）；电缆通过Y型线连接地震仪，触发线一端连接重锤，另一端连接地震仪，输入输出线一端接地震仪的out接口，另一端通过转化器接计算机，并将地震仪接电平；在指导老师检查确认无误后，打开计算机进行数据采集前的参数设置（道间距2m，偏移距8m，单边激发，六次覆盖，三次叠加），重锤敲击铁板激发地震波，经检波器接收将信号传至计算机，计算机开始进行相应的波形记录。如下图6.5.1数据处理5.1数据处理流程：地震数据处理是一个较复杂的过程，它包括，从野外记录数据的读取，反射波旅行时间的校正，干扰波的压制及消除，叠加速度的取得，叠加剖面的获得等等许多环节。一般而言，反射波数据处理常规的方法包括（图5-1）：模型基本参数：单边放炮，每炮24道接收，共87炮，道间距2m，炮间距4m（2个道间距），偏移距8m（4个道间距）。 采样率2000微秒，每道采样点1000个。 上层介质速度300m/s，下层介质速度3000m/s。5.2 数据的输入首先选择File/New Project新建一个Project，如下图：按住不放，出现按钮组合，选择新建一个二维数据集，然后按住不放，在出现的按钮组合中选择，在弹出的OpenDialog中选择该数据文件M.sgy，单击OK即可将该数据加入到数据集中，如图所示：界面上部显示了该数据集的基本信息。可以单击查看该数据集，如下图：界面上部显示了该地震图，下部是各道的炮间距，状态栏显示的是鼠标处的道号和振幅信息。该模型是由射线追踪模拟出的理想二层水平介质模型，不需要做什么预处理，可以直接进行下面的实质性处理。在做实质性处理之前，必须给数据建立观测系统，并将观测系统相关信息写入道头，以便进行实质性处理。6.6.1 建立观测系统在Data List窗口的数据集M中点击，或者选择Interactive/Geometry Window Display，在弹出的对话框中选择M数据集，即可出现观测系统界面，默认出现的是设置炮检关系及炮点坐标界面，在第一行中填入相应得增量，如下图：主要参数增量为炮点增量1个站点（桩号），首尾检波器桩号也相应增1，炮点坐标增量为1个桩的长度4m.按住不放，在出现的组合按钮中选择增加单行按钮增加一行，并设置相应值作为初始值，如下图：设第一个炮点位于第1个站点，坐标为0m，因此第一炮的第一个检波器位于第3个站点，最后一个检波器站点位于第14个站点。然后按住不放，在出现的组合按钮中选择增加多行按钮，在弹出的增加炮点对话框中填入剩下的炮数，如下所示：单击OK即可填充，填充完后如下图：设置完炮检关系及炮点坐标后，点击设置检波器坐标，其基本方法与上面是一致的，检波器站点增量为1，坐标增量为4m，初始设置为：第1个检波器，即第1炮的第1个位于3号桩，坐标为8m，然后填充剩下的检波器个数（即填充到最后一炮的最后一个检波器，位于54号桩）即可。填充后如下图：然后点击并点击计算CMP及检波器叠加次数和炮检距离，以便写入道头相应的位置，完成后续的处理。可以点击查看CMP及检波器叠加次数，并可以此判断建立的观测系统是否正确。如下图：可以看出，CMP最大覆盖次数为6次，根据已知的模型参数信息，由公式可以算出理论上最大的覆盖次数N=12*1/(2*1)=6因此上图所示说明建立的观测系统是正确的。可以按住保存按钮不放，在出现的按钮组合中选择将相关的信息写入道头，并还可以选择将炮检关系及他们的坐标写入文本文件，以便以后查看。加入观测系统后（主要是将相关的信息写入道头），便可以对数据的输入按所要的处理模块选择不同的排列方式，这对于后面的实质性处理是非常重要的。6.6.2速度分析可以选取若干个CMP道集进行速度分析（可以选择速度谱法和常速度叠加法（CVS），以便获得最佳的叠加速度，为随后的动校正提供速度。速度分析首先要得到速度谱，常速度叠加图和一个最佳炮检距道集，其工作流如下所示：首先要选择做速度分析的道集，输入数据选择M，#Bins From Center Bin填5，即抽取以选择的CMP为中心，左右各5道共11个CMP道集。右键Data Input ControlData/header Selection，出现表示目前没有定义可选的数据集，单击建立可选的CMP道集，如下图：点击增加一行，定义要选择的CMP道集号，如下图所示：即选择了CMP道集号为30的CMP道集，因此通过VelZone的道集为CMP号为25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35共11个CMP道集。设置常速度叠加法的速度扫描范围为100，5000，100，速度谱法的速度扫描范围为100，5000，100，如下图所示： 设置完毕，点击执行上面的工作流，执行完后得到三个输出的数据集，分别是速度谱，一个最佳炮检距道集和常速度叠加图。选择Interactive/Velocity Tools/Interactive Velocity Analysis进行速度分析，在弹出的对话框中选择速度谱，一个最佳炮检距道集和常速度叠加数据集，如下图：可以单击拾取速度，拾取速度可以根据三个图谱拾取最佳叠加速度，见下图：拾取到速度后，点击保存按钮保存为速度文件，为动校正准备。6.6.3 动校正和水品叠加后，其结果如下图5-1.数据处理流程1）预处理：处理废炮、坏道、切除直达波、声波、进行抽道集等。2）参数分析：一维频谱分析、二维频谱分析、速度分析。3）常规处理：滤波、动校正、静校正、水平叠加。4）图示。6.7.1野外多次覆盖求层速度的主要处理步骤：1）对野外记录进行CDP抽道集；2）对抽道集数据进行静校正和动校正；a）静校正：为了改善地震剖面的质量，需要进行表层因素的校正，即静校正。地震勘探的时距曲线关系理论以地面为水平面、近地表介质均匀为假设前提。在实际野外观测时，表层因素与假象往往不一致。这时观测的时距曲线不是一条双曲线，而是一条畸变的曲线。对此曲线动校正不可能将它校平。b)水平界面动校正（图5-2）:在水平界面的情况下，从观测到的反射波旅行时中减去正常时差t，得到x/2处的t0(自激自收)时间。动校正量： 共反射点叠加法实际上是对地下同一反射点作多次观测，将不同接收点接收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号，经动校正后，叠加起来，使一次反射波加强，而多次反射波和其它类型的干扰波相对削弱，从而提高信噪比，改善地震记录的质量。经动校正后，共反射点道集中各反射波不仅波形相似，且没有相位差，此时进行叠加，反射波将得到加强。把叠加后的总振动作为共中心点M一个点的自激自收时间的输出，就实现了共反射点多次叠加的输出(图5-4)。图5-4 4)通过速度谱分析提取叠加速度 (剖面图拾取)；所谓速度谱分析就是根据这个原理：即选用一系列不同的速度值对共反射点时距曲线进行动校正，看选用哪一个速度值时正好能把共反射点时距曲线校正为水平直线，则这个速度就是合适的叠加速度。对一张记录，可计算出很多条速度谱曲线(每条对应一个t0值)，把这些曲线按它们的t0，的大小依次排列起来，就是一张速度谱。速度谱曲线上，经过解释，确定出由各t0的一次反射波所形成的速度谱曲线的极大值VM，并把各t0的极大值VM连接起来就可以确定出叠加速度Vd随t0的变化曲线（图5-5）。图5-55)对叠加数据绘制地震剖面图，并读取各层同相轴的倾角和双程旅行时；6)作倾斜校正，得各层的均方根速度：7）利用Dix公式由均方根速度求取层速度：t0,n、t0,n-1表示第n、n-1、层的t0（自激自收）时间，VR,n、VR,n-1表示第n、n-1层的均方根速度。6.6.7、资料解释经过数字处理后的水平叠加时间剖面尽管能直观反映地下地质构造特征，但它毕竟不是地质剖面，为了给地质人员提供地质剖面或构造图以及岩性方面等地质信息，必须对地震时间剖面进行地质解释，也就是将地球物理信息转换为地质信息。因此，地震资料解释是地震勘探工作的最后一个环节，是出成果的阶段。地震资料解释是综合运用地质、钻探、测井及其它地球物理资料，根据地震