




免费预览已结束,剩余47页可下载查看
下载本文档
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
勘探地球物理基础 课程讲稿授课题目(教学章、节或主题):第一章 第三节 特殊地震波运动学授课方式(请打)理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2教学要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):使学生了解特殊地震波运动学的有关知识。教学重点、难点及关键知识点:1、折射波时距曲线 2、多次波时距曲线 3、绕射波时距曲线方法及手段课堂讲授教学基本内容(教学过程)改进设想1、引入:上节我们主要介绍了各种介质情况下的时距曲线。2、概念:绕射波3、课程主要内容:第三节 特殊地震波运动学一、折射波时距曲线 1、折射波的形成及传播规律 在第一节中已经提到,当界面下伏介质速度大于上覆介质波速,波的人射角等于临界角时,透射波会变成沿界面以速度传播的滑行波,滑行波的传播引起了新效应,因为两种介质是密接的。为了满足边界条件,在第一种介质要激发出新的波动,即地震折射波,而且折射波出射角等于临界角。 如图l19所示,以临界角人射至C点时,从C点开始出现滑行波,波速为。据惠更斯原理,当滑行开始时,可以认为C也向第一种介质发出波速为的球面子波,过一段时间,滑行波到达B点,这时B点也开始向介质1发射速度为的球面子波。从C点发出的子波已传到半径,又过了同样多的时间,滑行波到达E点,CB=BE,这时E点开始向介质1发射子波,从B点发出的子波已传到半径为的球面上,而C的子波已传到半径的球面上,通过E点作两个球面公切面,就得到折射波的波前EE, 可见,都是的余角。所以 所以 图111 滑行波和折射波 在分界面上,人射角等于临界角,产生折射波,通常形式的反射波仍然存在,但反射波射线不是平行的,对折射波来说射线是平行的,而且只有在范围以外才能接收到,称这个范围为折射波的盲区。由图(1一11)可见,“盲区” 是一个圆面,它的半径是。折射波产生条件比反射波产生条件苛刻,只要有波阻抗差,就能产生反射波,而折射波只能在下层介质速度大于上层介质的速度时产生。因此,实际地层剖面中折射波的数量比反射波少得多。 2一个界面情况下折射波的时距曲线 如图112所示,折射界面R的倾角为,界面上、下介质波速分别为V1和V2,且V2V1,激发点O。 从 O点出发,观测点为 S,在地层上倾方向传播时,其传播路径为。作虚震源,作,则传播旅行时间为 所以 图112倾斜界面折射波时距曲线将OA、AB、BS代人式(135),整理得 同理,下倾方向上折射波时距曲线方程为 当时,得到水平界面情况下时距曲线方程 式(135)、式(136)和式(137)表明折射波时距曲线是一条直线。对于倾斜界面来说,视速度,上倾方向的视速度大,下倾方向的视速度小。因此,沿上倾方向时距曲线缓,沿下倾方向时距曲线陡;其盲区范围也不同,上倾方向的范围比下倾方向小,而且起始点也不同;但x=0时,两时距曲线的延长线与时间轴交于一点,称为交叉时。对于水平界面,其视速度,斜率为,它与直达波相比,斜率变小,而且盲区是一个圆面。对于水平界面的折射波曲线,可以通过斜率值解,已知波速,和交叉时可求出界面深度。从图120可以看出,界面埋深越大,盲区范围越大。因此,对于深层来说,折射波接收不明显,这是折射波法勘探的缺点之一,可使用浅层折射波法作为测量低降速带厚度和速度的方法。 3水平层状介质折射波时距曲线 如图113所示的水平层状介质中,m界面下伏介质速度大于上覆介质波速时,在m界面上不仅能产生大量的反射波,而且在Rm界面上能产生滑行波,在上层介质中产生折射波。设其折射波传播路径为OABS。 折射波的旅行时间为 因为所以,代人上式整理得图113 m+1层水平层状介质折射波时距曲线交叉时为 从式(138)可以看出,水平层状介质的折射波时距曲线仍然为直线,而且视速度,因此,曲线的斜率只与界面下方高速层有关。图114 一个水平界面的折射波时距曲线 但多层介质情况下要使深层界面产生折射波,一般要求该界面之下波的传播速度大于其上部所有覆盖层中的传播速度。如果其上部覆盖层中存在一个波速大于其下任何层中的速度的地层,则其下部一般不能形成折射波。因此通过量取折射波的斜率,可以估算折射界面下方介质的速度。利用估算的速度和测量的交叉时,可以依次求取折射界面上覆地层的厚度。以一个水平界面的模型为例,分析各种类型波的时距曲线,并绘在一张图上,如图114所示,可以看出反射波、直达波、折射波相对位置。根据其相对位置特点,可识别实际记录。 二、绕射波的时距曲线 当地震波传到断层、地层尖灭点或地层不整合面的突起点时,按照惠更斯原理,在这些突起点上会成为新的次生震源,再次发射球面波向四周传播,这种波称为绕射波。 以断层棱区为例,如图115所示,假设地下有一断层绕射点D,如果测线通过D点的正上方,波的传播路径为O一DS。d为绕射点距离震源的水平距离,H为激发点深度,观测点S接收的绕射波旅行时间t为 该式为绕射波时距曲线方程。该方程与水平界面反射波时距曲线类似,都是双曲线,极小点在绕射点D的正上方。对任取(x,t),总的斜率为图115 断层棱点绕射波时距曲线 如果时,绕射波双曲线比时相同的反射波曲线要陡得多。因此,绕射波时距曲线有更大的正常时差。 如果把激发点从移至,接收位置不变,这时只是入射线变化,而绕射线不变,则所得绕射波时距曲线是相对平行的,而反射波时距曲线是随深度变深而变缓的。根据上述特点可以区分绕射波和反射波。 三、多次反射波时距曲线 当地层界面存在很大的波阻抗差时,会出现在层间往返的波,这种波称为多次反射波。图1-16 多次反射波时距曲线 如图l16所示,设R为产生多次波的反射界面,激发点下界面法线深度为h,界面倾角为,上覆地层波速为V,当在O点激发,波自激发点O传到R界面反射点A,然后返回地面B点,由于地面是一个强的波阻抗界面,所以波又从B点向下反射到R界面上C点,最后返回地面S,这样的二次全程反射的波,称为全程二次反射波,其传播路径为OABCS。 为了推导此全程二次反射波曲线方程,将AB、BC段以R界面为对称做180度翻转,B点翻转为B点。这时OABCS路径变成OABCS路径。因此,在界面R上发生二次反射,就等效于在R界面上发生的一次反射。R界面称为等效界面。因此,R界面的倾角,其法线深度设为h。 则 因此,利用等效界面和虚震源概念,可得到全程二次反射波旅行时间t:代人h和得 其垂直时间 即 所以 从方程上可以看出,全程二次反射波时距曲线仍为一条双曲线。而自激自收时间近似是同一界面一次反射波的二倍。另外,它与同值的一次反射波时距曲线相比,曲线要弯。因为,如果值相等,则多次波穿透深度比有效波小,传播速度低,因而时距曲线陡,这是由于用正常时差校正后,仍然有大的剩余时差存在。这也是识别多次波的一个重要标志。 作业和思考题:课后小结及教学后记:本课教育评注(课堂设计理念,实际教学效果)授课题目(教学章、节或主题):第二章 第一节 地震检波器、第二节 干扰波授课方式(请打)理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2教学要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):使学生了解地震检波器以及干扰波的特点和调查等。教学重点、难点及关键知识点:方法及手段课堂讲授教学基本内容(教学过程)改进设想1、引入:上节我们主要介绍了特殊地震波运动学的一些基本知识。2、课程主要内容:第二章 地震勘探野外工作方法野外工作是地震勘探中重要的基础工作,它的主要任务就是采集与地质现象有关的原始数据,主要是由地震队的组织形式来完成。野外工作分为试验工作和生产工作。主要内容是激发地震波和接收地震波。第一节 地震检波器 获取地震原始资料,是由爆炸等引起地面运动,用地震检波器接收此振动,并把机械振动转换为电信号,传到地震记录仪记录到磁带上。检波器分为垂直地震检波器和水平地震检波器。垂直地震检波器可有效地接收垂直于地面的纵波,水平地震检波器接收垂直地面的横波。第二节 干 扰 波一、干扰波的类型和特点根据干扰波的出现规律,可以分为规则干扰波和不规则干扰波(随机干扰波)两大类。1规则干扰波规则干扰波主要指有一定的主频和一定视速度的干扰波,如面波、声波、浅层折射波、侧面波等,几个主要干扰波的特点如下:(1)面波当震源较浅和表层具有明显的成层性时,在大地和空气的分界面附近,由纵波和横波的干涉可产生面波,它的特点是频率低,一般为几赫-30Hz;视速度低,一般为1001000ms;时距曲线是直线。面波随传播距离的增大,振动延续时间也越长,存在明显的频散现象,接收到的实际上是各种散波的组合,形成“扫帚状”,波的强度大、频率低,振动延续时间长,又将这种面波称为地滚波。(2)声波在坑中、浅井、浅水和干井中爆炸或重锤撞击时,都会出现强烈的声波,声波在空气中传播,速度为340ms左右,特点是比较稳定、频率较高、延续时间短、呈窄带出现,为了避兔声波干扰,尽量用埋井的方法来激发地震波。(3)浅层折射波当表层存在高速层或第四系下面老地层埋藏浅时,可能观测到同相轴为直线的浅层折射波,为了避免此干扰波,尽量将激发点设置到低降速带下方。(4)侧面波在地表条件比较复杂的地区进行地震勘探工作时,出现的凸起物侧面上的反射,称为侧面波。如在黄土高原地区高原与沟侧壁上,海底的凸起物侧面上,都可能形成侧面反射。(5)工业电干扰当地震测线通过输电线路时,检波器电缆会感应50Hz的电压,在整张地震记录上或某些道上出现50Hz的正弦波的于扰。(6)多次反射当地下存在强波阻抗界面时能产生多次反射波,其特点与一般反射波相似,但视速度稍低,主要通过时差分析来识别。2无规则千扰波(或随机干扰波)无规则干扰波(或随机干扰波主要指没有一定频率,也没有一定传播方向的波,在记录上形成杂乱无章的干扰背景,主要有微震爆炸时产生的次生高速干扰、次生低速干扰背景。“次生波”是指激发出的某一地震波遇到非均匀体,非均匀体作为新的震源,又激发出来的波。(1)微震是由风吹、草动和一些环境因素引起的无规则的振动,这类干扰在激发前就存在,其特点是频带宽(从150Hz)。(2)次生高速干扰爆炸时(尤其是在坚硬的岩石中激发时),波在地面以下浅部不均匀物体(如砾石、河岸等)上的散射物作用下,以较高的视速度人射到地面,其特点为在整张记录卜出现高频(80200Hz)振动。(3)次生低速干扰表面疏松层,如泥岸、沼泽、流砂的固有振动在记录上可以产生低频背景,特点为强振幅低频不规则振动。为了识别有效波和干扰波,必须了解各种波的性质、特点以及它们的总体特性。二、干扰波调查干扰波调查是试验工作的重要内容,在干扰波严重的地区必须进行这方面工作,干扰波的调查可以采用下面几种方法进行。l小道距采用土坑爆炸,用小道距、线性排列,使之相当于一个检波点接收,通常采用道间距为5m,排列上每道一串检波器“开会” 放置,采用排列不动、炮点移动的方法多次记录。接收的记录对接起来能够使各种规则干扰波在记录上连续追踪为止,将得到的记录进行对比,可以确定浅层折射波、声波和几组面波等干扰波,进一步可以估算出这些波的周期、视速度等基本参数。2,直角排列当不知道干扰波传播方向时,为了查明它们的方向,可采用直角排列观测,如图21所示。激发点O与排列AB,AC相对位置如图21(a)所示,O点激发获得记录如图21(b)所示,从记录上求出两方向各自的时差,求得矢量与方向,此方向就近似于干扰波的传播方向,如图21 (c)所示。此排列只能确定干扰波沿地表面传播方向,还不能确定干扰波在三维空间的传播方向,也不能确定波的极化特点,因此,可以采用方位观测方法,即排列上每一个接收点利用多个检波器,检波器以等倾角中排列在沿锥面的各个方位上,这种方法主要是用来调查横波和纵波特点,这里不作详细讨论。图2-1 直角排列(a)直角排列平面图 (b)地震记录 (c)干扰波传播方向作业和思考题:课后小结及教学后记:本课教育评注(课堂设计理念,实际教学效果)授课题目(教学章、节或主题):第二章 第三节 多次覆盖野外观测系统授课方式(请打)理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2教学要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):使学生掌握多次覆盖野外观测系统。教学重点、难点及关键知识点:多次覆盖的有关知识。方法及手段课堂讲授教学基本内容(教学过程)改进设想1、引入:上节我们主要介绍了有关地震勘探野外工作中试验阶段的一些知识。2、概念:多次覆盖 3、课程主要内容:第三节 多次覆盖野外观测系统 一、地震测线的布置 地震测线是指沿着地面进行地震勘探野外工作路线。对于二维地震勘探,主要分为主测线和联络测线两种测线。它的布置对于了解地质结构关系很大,一般情况下,地震勘探的基本阶段与地质勘探的面积和构造预测的基本阶段相对应。地震勘探工作阶段可分为区域普查及详查阶段,不同阶段对地震测线的要求也不一样,但无论哪种阶段,测线的布置都要尽量满足下列基本要求。 1测线布置 测线应尽量为直线。测线为直线时,其垂直切面为一平面,所反映的构造形态比较真实。如图22所示,AB测线能够反映真实构造分布,而测线,则弯曲了构造分布。 一般情况下要求测线要正交,且主测线与构造走向垂直,联络测线平行于走向,这可以避免复杂的地质构造所产生的地震波更加复杂化,造成处理和解释的不利。如图22所示,如果布置CD线为主测线,这时,就会接收到背斜带上的侧面反射,使得地震波复杂化了。 2不同阶段的测网布置 (1)区域地震勘探的测网 工作目的是进行大区域的地质研究,为以后的普查工作寻找局部构造。主要采用路线普查方式,即采用区域大剖面的形式。要求布置的剖面尽量垂直工区的区域地质走向,其大致的区域地质走向要参考重、磁、电法勘探资料或钻井资料等。 (2)普查地震勘探阶段的测网 工作目的是寻找和圈定局部构造(背斜、向斜、断裂带等),查明地层不整合、岩相特征或岩石成分等,一般是在区域阶段的基础上进行,布置测线是“丰”字形测线形式,如果地形复杂,则采用主、联络测线“网”状结构,如图23所示。在满足上述要求基础上,测线布置以不漏掉局部构造为原则,线距不应大于预测构造长轴的一半,一般是310km,但测网间距可随时变动。对于构造顶部或断裂破坏带,应适当加密测线。 (3)面积详查阶段的测网 目的是在已知构造上查明构造特点(范围,形态,目的层的厚度,上、下地层接触关系,高点具体位置与相邻构造关系,断层大小及分布等),提供最有利的含油气地带,为钻探准备井位。面积详查是根据初步查明的构造大小和形态来布置测线,要求主测线线距为23km。主、联络测线组成多边形的闭合圈,即较密网状结构;但对地层倾角很陡,则应使测线方向与走向斜交,对穹窿型构造等短背斜的面积详查,可利用径向测线系统,再沿构造周边用少数测线连起来。 (4)构造细测图23 测网布置(a)丰字形测线;(b)网状测线图22 测线布置造成构造畸变(a) 构造与测线 (b) 折线栅状剖面(c) 直线观测与构造剖面 (d) 折线观测的构造剖面 为了进行油田开发,配合钻井,特别是利用地震资料进行储层预测和剩余油研究,测线线距缩短至0.51km,测线的布置以一个构造或一个构造带为勘探单位,尽量布置邻近井的测线。主测线尽可能垂直断层走向,使断层产状在剖面上特征很明显;而联络测线布置应尽量避开断层的影响,按断块来布置。 对于一个实际工区来说,我们按着设计任务书的要求布置测线和确定测网密度,按着详查布置测线的要求来进行。二、野外多次覆盖组成激发点和接收点相对位置的系统称为观测系统,它主要分为纵观测系统、非纵观测系统和三维观测系统。纵观测系统是激发点和接收点在一条测线上的观测系统,非纵观测系统是激发点和接收点不在一条直线上的观测图24 观测参数示意图系统,三维观测系统是激发点和接收点分布在一个面积上的观测系统。通常情况下,二维地震勘探采用纵观测系统,为了得到能够系统地追踪目的层的地震记录,在野外观测时必须适当地选择观测系统、激发点组合方式以及记录仪器参数等。本节主要介绍纵观测系统。 1观测系统参数观测系统用观测参数和图示方法表示。如图24所示,点激发,接收,同一测线上,点激发,接收。N表示总道数。相邻接收点与接收点的距离称为道间距,用表示。激发点与最近的接收点的距离,称为偏移距,用表示。激发点与最远接收点的距离,称为最大炮检距。第一接收点至最末接收点之间的测线段称为排列,其长度为排列长度S。为了达到能够连续追踪记录波的目的,就要在测线上激发多次,而每次观测时,激发点和接收点相对位置保持不变,将相邻激发点之间的距离称为炮间距d。对界面上的某一点进行观测,又称为采样或覆盖。若对每个点只采集到一次反射波,称为单次覆盖;如能多次采集到反射波称为多次覆盖,将多次连续观测的次数称为覆盖次数n。通常用于表示观测系统的参数及符号见表2一1,习惯上用来表示。如果O点单边放炮,120道接收,偏移距为50m,道间距为15m,则可表示成O50183515。 2现测系统的图示方法 (l)一次覆盖的简单观测系统的图示 如图25所示,激发点和接收点对应情况如下:激发,接收,追踪间反射;激发,接收,追踪;点激发,接收,追踪,这样不断地移动接收点和激发点位置,就可连续追踪出界面R,其相互关系如下: 地震勘探中的观测系统可用综合平面法和时距平面法表示。综合平面法是在平面图上表示出激发点和接收点相对位置关系,以及观测到的地段。时距平面法是用时距曲线形式表示的。综合平面法是最简单、最直观的一种方法,生产中大多采用它。图25 一次覆盖连续观测系统 综合平面图法是把分布在测线上的激发点按一定比例尺标在水平直线上,从激发点做倾向接收排列方向的45度斜线投影,用粗实线表示。如图210所示,当在测线上某点激发而在某一地段接收,则可就测线上的接收段投影到通过激发点的45度斜线上,得到的投影段为反射段,而且垂直投影次数为覆盖次数。(2)多次覆盖的观测系统图示 图26 共中心点道集示意图如图26所示,对于水平界面来说,激发、点接收,激发、接收,激发、接收等,它们都是以中点M对称分布,而且接收到的都是界面上R的反射,R点称为这些道的公共反射点,这些道组成的道集是R点的共反射道集。在野外生产工作中,为了使地下反射界面达到N次覆盖,一条测线上采用多次激发,多道接收,在磁带中按激发点顺序记录多道振动,记录多次;因此,室内进行处理时,都要按一定规律,把地下共反射点道集找出来,这个过程称为抽道集。 下面以单边激发六次覆盖为例,来说明多次覆盖观测系统。如图 27所示,24道接收,激发点位于排列一端,偏移距为一个道间距,即,炮间距为两个道间距,将所有的炮点标在同一水平线上,然后从各炮点前进方向作一条与炮点呈45度的斜线,将地面排列投影到45度斜线上,得到45度斜线上的一个排列,45度斜线在地面上垂直投影的位置为覆盖界面的位置。 激发的第21道,激发的第 17道,激发的第 13道,激发的第9道,发的第5道,激发的第1道,都接收来自A点的反射,因此分别在这6炮记录中选出第21道、17道、13道、9道、5道、1道就组成A的共反射点道集。从A点起以后,将排列上的这些道找出来,连起来,即共反射点道集连线与激发点连线是垂直的,其交点就是共反射点在地面上的投影位置。另外, 图27 六次覆盖的观测系统还可以看到激发六炮后获得A,B,C,D四个达到六次覆盖的共反射点。若继续激发,则可以获得一张连续的六次覆盖的剖面,它们的共反射点的相应叠加道见表22。显然A点以后,每一个反射点的信号,都可以在六张相应的记录上得到,在A点之前没有达到六次覆盖。这时,记录道数N。覆盖次数n及炮点移动道数d呈下列关系:,一端放炮时S1,两端放炮或中间放炮时S2。 在多次覆盖系统的综合平面图上,补充一些线构成列线图,如图28所示。列线图上的每一个交点都代表一个接收点的投影,这些点可以沿四个不同方向组成四种线。 从炮点出发的斜线代表一个排列,在此线上所有的接收点有共同的炮点,称共炮点线。 图28 观测系统图示的四种曲线从接收点出发的斜线,在此线上所有道都是在同一个地面点接收的,称共接收点线。 与测线平行的水平线上,各接收点炮检距都相等,此线称为共炮检距线或等炮检距线。 垂直测线的竖线上,各点接收到来自地下同一反射点的反射(界面水平时),称为共反射点线。 如果把每个接收点观测到的某个有效波的波形绘在该交点处,并按共炮点。共接收点、共炮检距。共反射点等不同的规律把相应的波形排列成图,就称为波列图。这些图形可用于精细研究反射波形特征的变化及其地质上原因,其中共反射点的波列是得到水平叠加剖面的最重要波列,共炮点和共接收点波列图应用于求炮点静校正量和接收点静校正量。 然后,对原始数据进行不同方式的重排、整理,作不同处理,就可得到所需的数据。实际测线在布设时,应注意起止段覆盖的次数,为了在工区范围内尽量达到满覆盖次数,每条测线起止时都要在正常段之外加一定的附加段。图27所示,A点在地面的投影点M与点间的距离称为附加段,即A点设置在正常段起始桩号上,而点设在附加段起始桩号上。另外,在遇到障碍物时,要进行变观测量,因此,若使用了变观测系统,此时绘制的观测系统图一定要注意。在野外测线施工后,按着野外施工的班报上内容来绘制观测系统,它主要为室内处理提供基础资料,每条测线的综合平面图的图头内容包括上述描述观测系统参数及起止桩号、起止文件号。空炮、废炮文件号、施工日期、施工单位等,平面图下方按图比例画出,值曲线、地形曲线和基准面高度等。作业和思考题:野外数字地震仪的接受道数为48,道间距25米,偏移距50米,采用单边放炮30次覆盖,试问:1沿观测线上炮点合排列分别向前移动几米?2满足30次覆盖的第二、四个公反射点的道集分别由原来的那些道组成?3偏移距变化,上述各问答案有何变化?课后小结及教学后记:本课教育评注(课堂设计理念,实际教学效果)授课题目(教学章、节或主题):第二章 第四节 地震波的激发和接收授课方式(请打)理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2教学要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):使学生了解地震波的激发和接收。教学重点、难点及关键知识点:低速带测定。方法及手段课堂讲授教学基本内容(教学过程)改进设想1、引入:上节我们主要介绍了地震勘探野外工作中多次覆盖的有关知识。2、课程主要内容:第四节 地震波的激发和接收 一、地震波的激发 在地震勘探的野外工作中,第一步要用人工方法激发地震波。为了适应各种地表条件及具体工作特点,震源及激发方式是多种多样的。 1对激发的要求 激发的有效地震波要有足够强的能量、良好的频谱特性和较高分辨能力,这样才能查明地下几千米深度范围的一整套地层的构造形态。图 29 激发岩性 地震勘探的震源基本上分为两大类型,一类是炸药震源,另一类是非炸药震源。目前陆上主要以炸药震源、可控震源、气动震源为主,海上用电火花震源、空气枪震源、无气泡蒸汽枪震源等,其中炸药震源是最常用的。因此,以炸药震源为例,介绍地震波激发试验。 2炸药震源 炸药震源激发的效果主要取决于井深、药量、激发岩性因素的选择与使用,因此,试验阶段不但要迸行干扰波的调查和观测因素的选择,还要进行激发因素的试验。 (1)激发岩性 爆炸时所产生的波的频率谱很大程度上决定于激发岩石的物理性质。若在松软的干燥岩层(如砂层)或松散的岩层(如淤泥)中爆炸,频率很低,爆炸能量大部分被松散岩层所吸收,会产生极高频率,这种高频的振动很快被吸收掉,而且在爆炸点周围产生很大破碎带,转换成弹性能量不多,因此,激发岩性应选取潮湿的可塑性岩层(如胶泥、粘土、湿砂)。对大庆黑鱼泡地区岩性试验,(见图29),激发点选在灰胶泥层。 (2)井深试验以反射波来说,要选在潜水面以下,最好是潜水面以下35m的粘土层或泥岩中爆炸,这样可使激发的频谱适中,且由于激发点离上面的潜水面不远,潜水面又是一个强反射界面,激发的能量由于潜水面强烈反射作用大部分往下传播,从而增强有效波的能量,减少了干扰波的能量。通常采用民用水井、捞取钻井岩样或通过电测井、用浅层折射波法求低速带深度来进行潜水面深度、激发岩性的调查;也可在试验阶段分别选择固定药量、井深来进行井深试验获得。 (3)药量试验 药量的选择应考虑炸药包周围岩性、勘探深度、爆炸点与接收点之间的距离及仪器灵敏度等。在上述因素不变情况下,适当增加炸药量,可以提高有效波的振幅。但药量增大到一定量时,振幅将不再随药量的增加而增大。这是因为药量很大时,岩石的破坏作用急速增大,振幅能量反而减小。在井深确定后,选择不同的药量进行试验,分析不同药量情况下记录的品质,从而选择适当药量。但从提高经济效益角度考虑,药量也不应过大。 3低速带测定 (1)浅层折射波测定低速带 低速带测定包括低速带速度和低速带的厚度测定,主要是根据直达波和折射波的时距曲线来估测。 低速带的直达波和折射波时距曲线如图210所示。 因为,直达波时距曲线的斜率,因此。 可以通过折射波时距曲线求得高速层速度和低速带厚度:图210低降速带产生直达波和折射波对于折射波来说,其时距曲线为 从折射波时距曲线上量取斜率,则;量取交叉时:(2)微地震测井测定低速带 折射法测定低速带,有它的不足之处,如初至折射波所得界面速度往往比层速度大,因为初至波法所观测的,有时只是剖面上部某些高速薄层的折射波,不能反映低速带全貌。因此,我们采用微地震测井,也称炮井地震测井,即进行炮井内放炮、地面接收或地面放炮。炮井内接收,由深到浅逐点观测,获得不同深度地震记录。如图211所示,根据曲线斜率划分出不同速度层,从而确定低速带。 (3)用值时间作为井深校正时间图211 微地震测井曲线 在地表较平坦的地区,可以近似把地表看作基准面,把静校正简化为只有一次项,即井深校正,把激发点从井底校正到基准面上。如果在激发井口附近安置了一个检波器,称为井口检波器或,值检波器,用它专门记录从井底到井口的直达波传播时间(用,表示),把每炮实际记录的旅行时加上,值,就完成井深校正了。 二、地震波的接收 当激发地震波时,既产生有效波,也会产生干扰波。人们往往利用有效波和干扰波的差异,在野外条件下采用不同的仪器和观测方式,来压制干扰波,突出有效波。 有效波和干扰波之间存在以下差别:在频谱上有差别,质点振动可能有所差别,在传播方向上可能不同,经过动校正后的剩余时差可能有差别,在它们出现的规律上可能有差别。针对这些差别,提出了各种压制干扰波的方法。 1频率滤波方法 频率滤波是利用频谱差别来突出有效波和压制干扰波。地震道的所有环节几乎都有频率滤波作用,如在检波器接收、仪器接收时。假设有效波的振幅谱是,干扰波的振幅谱是,实验和理论计算认为在地震道的通频带内,如果满足条件则在记录上有效波可被清楚识别。因此,利用频谱分析方法可选择最佳滤波门限。选择时,应考虑到有效波和干扰波的主频与波的类型、激发条件、传播条件和接收条件关系。一般情况下,同一界面的反射波比折射波、绕射波、某些多次波具有更高的主频,纵波的主频一般高于横波或转换波的主频,面波具有最低主频。 2利用振动方向的方法 按照波的质点振动方向来选择或设置地震检波器。 (1)垂直地震检波器和水平地震检波器的选择 由于有效波从地下经过低速带到达地面时,射线方向几乎垂直地表,所以对于纵波勘探来说,选择垂直地震检波器。如果横波勘探,则选择水平地震检波器。通常,垂直地震检波器最常见,也是最常用的,但为了采用垂直检波器时,既能接收到纵波,又能接收到横波,故采用方位观测。 (2)方位观测图2-12 地震观测方位装置在地面一个观测点上,用三个以上垂直地震检波器,以等倾角排列在沿锥形面的不同方位上,就构成方位装置,如图212所示。这种装置记录不同方位上的地震波,其振幅与地面质点位移方向及检波器的轴向有关(即检波器与地面倾角中)。通过改变中角来识别接收纵波与横波,在复杂地质条件下可用来研究干扰波。如果确定了研究波的类型,那么方位装置的最佳倾角就按波的振动方向决定。作业和思考题:怎样测定低速带?课后小结及教学后记:本课教育评注(课堂设计理念,实际教学效果)授课题目(教学章、节或主题):第二章 第五节 组合法原理授课方式(请打)理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2教学要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):使学生了解组合法原理。教学重点、难点及关键知识点:组合的方向特性和方向效应方法及手段课堂讲授教学基本内容(教学过程)改进设想1、引入:上节我们主要介绍了地震波的激发和接受。2、概念:检波器组合3、课程主要内容:第五节 组合法原理图213 线性组合示意图 组合法是利用有效波和干扰波传播方向上的差别来压制干扰波的方法。组合是指将多个检波器按一定的方式连接起来,组成一个地震道的输出或者多个震源同时激发构成一个总的震源。前者为检波器组合,后者为震源组合。下面主要介绍检波器组合方法。 一、规则波的组合效应 1线性组合 首先以简单线性组合为例来讨论组合效应。假设有n个检波器沿直线等距排列,检波器间距为,设地震波是平面简谐波,波前与地面成角,地震波速度为v,各个检波器接收的信号形状相同,如图213所示。假定第一个检波器接收的信号为,则第二个检波器接收的信号为,第三个检波器接收的信号为,第n个检波器接收的信号是。根据组合定义,将n个信号叠加,得到一个输出信号利用频谱分析方法研究组合的效果,讨论组合参数间的关系。 假定的谱为,的谱为。根据延时定理有的谱为的谱为因此对式(2-4)两边进行付氏变换:令 由式(27)和式(28)可见,组合后信号的谱等于原来单个检波器接收到信号的谱乘以某个函数,所以组合也可以看成一个线性系统,它的特性就是,所以组合后的信号就相当于单个信号通过这个系统被加以改造。因此,将称为组合系统的滤波特性。 2组合的方向特性和方向效应 (1)方向特性 式(26)分析表明,组合的滤波特性与信号的形状无关,与信号到达时间也无关,只与信号的频率和信号到达组内各检波器的相对时差有关。可写成或。对于组合的滤波特性,固定,研究某一频率简谐波的组合效果,这时研究的是组合的方向特性,反映了组合对来自不同方向的频率为简谐波的叠加效果;若固定;或,即研究对来自某一方向的不同频率的组合效果,这时研究的是组合的频率特性。地震勘探讨论组合问题时主要讨论组合的方向特性。 由式(26)可知,组合的方向特性是一个复数,它的振幅特性是 它的相位特性是 因此,单个检波器接收振幅为,初相位为0的简谐波,即时,n个检波器线性组合输出可写成 式(211)的物理意义是:n个检波器组合后的总输出也是同一频率的简谐波,其相位与组合中心处的检波器接收到的振动的相位相同,总输出信号的振幅为 是与和n有关,其中,这表明与波的人射角有关。在反射波法中,深层反射界面反射,在地面接收的反射波几乎垂直于地面(即0)。这时,即总振幅增加了n倍,有效波得到了加强。对干扰波来说,角较大,则相对地受到压制。 接收到的振动通常用组合后总振动的振幅与组合前单个检波器接收到的振动的振幅的n倍之比值来表示组合的方向特性,即 将代人式(213),方向特性也可以表示为 令,则上式变为利用上式,能方便地画出方向特性曲线,可通过曲线讨论组合方向特性。下面分析函数图形的主要特点: y0时,1,为极大。 yl,2,3,(整数)时,。 为不定式,利用洛比达法则,可得 因为 要使为正,必须同为正或同为负;要使为负,必须一正一负。所以 图形的零点在,在区间内,时图形上有零点。 n越大,曲线越陡,通放带越窄,相应的压制带也越宽。 图 214为n2,n3,n4时的曲线。图114 组合的方向特性与检波器n的关系 一般习惯上定义时,y的变化范围称为通放带。经计算时,因此就是通放带范围;干扰波衰减的最大区域在之间,该带称为压制带。所以,在区间内,零点上波受到最大压制。 在压制区具有周期性,有极值。 在y01区间内,极值的个数是(n2)个。极值的位置及数值可以通过对y微分分析得到,大约为。因此,n=3时,为极值;n4时,为极值(双值函数),当n为奇数时,中心点时有极大值。 (2)组合的方向效应 在分析了组合的方向特性后,再讨论一下组合的方向效应,即估算组合对信噪比的改善程度。 设组合前有效波S(t)与规则干扰波P(t)的振幅比是,将称为信噪比。 已知组合系统参数n,及反射波、干扰波的视速度,周期为,做出的图形。有效波的组合参数为: 干扰波的组合参数为: 通常情况由此产生 则组合后的信噪比 定义组合的方向效应 干扰波落人压制带时,故 如果此时有效波落人通放带内,即,则。因此,在最有利条件下,组合的方向效应与组内检波器数相等,检波器个数n越多,信噪比的改善越大。 3组合的频率特性 以上讨论的组合的方向特性,是基于单一频率的波而言,实际的地震波包含许多频率成分,不同频率成分,不同,组合后波形将会畸变,因此还需研究组合的频率特性。把式(215)变换成关于频率 f的表达式,得到组合的频率特性表达式 绘制频率特性曲线时,应固定n的数目,并以为参数,分析组合的频率特性与f的关系。例如n7时的频率情况,取计算出曲线,如图 215所示。从曲线可以看出,只有时,组合没有频率滤波作用,随着的增大,频率特性曲线的通频带越窄,总的来说具有低通特点。因此,较大时,组合后显然压制了某些频率成分,特别是一些高频成分,组合后波形产生畸变,这种畸变是我们不希望的,为了采用组合法时得到好的效果,减少波形畸变,应采取相应的野外方法,使有效波的视速度尽可能大,即尽可能小。作业和思考题:课后小结及教学后记:本课教育评注(课堂设计理念,实际教学效果)授课题目(教学章、节或主题):第二章 第五节 组合法原理授课方式(请打)理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2教学要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):使学生了解组合法原理。教学重点、难点及关键知识点:组合对随机干扰的统计效应。方法及手段课堂讲授教学基本内容(教学过程)改进设想1、引入:上节我们主要介绍了有关规则波组合法的组合效应。2、课程主要内容:二、组合对随机干扰的统计效应 地震勘探中的随机干扰是平均值为0的随机过程,因此,它的统计效应可以用它的相关函数来描述。随机干扰的自相关函数又主要用“相关半径”这以参数来表示。图215 组合的频率特性在地震记录上可以看出,随机干扰既随时间变化,也随接收道的位置变化,它是的函数,在某个接收道上,如,可以看到它随时间变化的波形记录;固定任一时间,可以看到它随变化的波形记录,它叫做随机干扰的波剖面。因为地震勘探中的随机干扰可以看作具有各态历经性质的平稳随机过程,所以和统计特性相同。现在计算的相关函数,的单位为米。用除以时的,可得标准化得相关函数。图2-16 随机干扰的相关函数曲线如图2-16是我国某地区随机干扰计算出的相关函数。从图中可以看出,当时,随增大,标准化的相关函数为负值,由相关函数的意义,可以认为对于距离大于16m的两个位置上接收到的随机干扰,它们之间就互不相关了。因此我们把自相关函数的第一个零点值所对应的值,叫做随机干扰的相关半径。检波器组合可以压制随机干扰,提高信噪比。当组内检波器的距离大于随机干扰的相关半径时,组合的统计效应达到最大值,G为组内检波器的个数m的平方根,这样能够更好压制随机于扰。 此外,检波器组合能起到所谓平均作用,也就是说进行组合可以使单个检波器的安置条件差异与地表地质条件微小变化互相平均,使有效波具有规则形状,有利于波的对比;但也有不利的一面,如果反射界面高低不平或通过断层,则组合后代表的就是这个起伏不平的面或断层。 三、组合参数选择和组合方式 一、组合参数选择 组合参数有检波器的数目n、组内检波器距离和组合距及组合形式。 组合法中,把组内检波器排列的总长度称为组合基距,即 (1)组合参数选择步骤 通过组合法原理的学习,认为选择组合参数的步骤主要包括: 通过试验阶段干扰波调查工作,并参考邻区资料,获得于扰波和有效波的视速度、主周期T、道间时差等。对干扰波调查后,对地震记录上主要地震波进行详细分析,绘制相应时距曲线,获取各种参数。 理论分析和计算,即根据上述参数和假设一些组合参数(如n,等),计算组合的方向特性,选择能使有效波落人通放带、规则干扰波落人压制带的方案,并同时估算组合的统计效应,考虑能否满足组内检波器距离大于随机干扰的相关半径这一条件。 (2)压制带的方案 如干扰波和有效波的时差、视周期和视速度分别为和,则 设计参数使得落人通放带,而落人压制带内,则 因此,当n给定,组合距也就确定,但不能选择太小,也不能选择过大。 (3)选择参数 按理论分析给出的组合参数参考邻区试验,进行现场试验,看组合系统压制干扰波效果,选择不同的组合形式,然后选择参数。 2正常时差和倾角时差对组合的影响 前面的论述是假设地震波是平面波,即地震波的射线是相互平行的,人射到测线上每一组检波器的视速度都是一样的。显然,这与实际情况有差别,因为反射波是球面波,每条射线反射到地面的出射角是变化的,也就是每条测线的视速度是变化的,则组内检波器之间的时差也不同。当界面倾斜时,还存在倾角时差。倾角时差的影响比正常时差影响要复杂,因为当接收点相对炮点位于上倾方向或下倾方向时,视速是不相同的。如图217所示,O点右侧为上倾方向接收,反射波时距曲线方程为图217 界面倾斜时炮点两侧反射波的视速度O点左侧为下倾方向接收,反射波时距曲线方程是 从图2-17可以定性看出,和相同,上倾方向视速度大于下倾方向视速度,而上倾方向时差小于下倾方向时差,因此,对有效波来说,在上倾方向接收较有利,组合效果会更好些。作业和思考题:课后小结及教学后记:本课教育评注(课堂设计理念,实际教学效果)授课题目(教学章、节或主题):第三章 第一节 共中心点时距曲线授课方式(请打)理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2教学要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):使学生掌握共中心点时距曲线。教学重点、难点及关键知识点:1、共中心点时距曲线方程。2、多次波的剩余时差。3、共中心点叠加原理。方法及手段课堂讲授教学
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 时间管理培训课程
- 时间的测量教学课件
- 创意美术夏季课件
- 二零二五年度建筑地基基础工程监理合同
- 2025版电子产品生产企业员工受伤赔偿协议
- 二零二五年度实体书店转让合同样本
- 2025版集装箱清洗消毒与保养服务合同
- 二零二五年度企业员工零用金补助与报销协议
- 二零二五年度木材现货交易市场准入合同
- 2025版青岛家居装饰装修工程临时设施租赁合同
- 2025年秋招:新媒体运营笔试题目及答案
- 工作总结及工作思路(输电运维班)
- 2025内蒙古森工集团招聘工勤技能人员3100人笔试参考题库附带答案详解析集合
- 登销记以及运统46系统运用21课件
- 动物育种学第四章生产性能测定
- DB32T 4252-2021 民用建筑燃气安全规范
- 事务所合同管理制度
- 最新五年级上册音乐教案
- 河蟹的营养需要与饲料优化技术
- GHTF—质量管理体系--过程验证指南中文版
- 数学用表A4(锐角三角函数)
评论
0/150
提交评论