第5章地震资料解释的理论基础.ppt

地震勘探原理 主讲人 2 地震勘探原理 第1章绪论第2章地震波运动学理论第2 章地震信号的频谱分析第3章地震资料采集方法与技术第4章地震波速度第5章地震资料解释的理论基础 3 第5章地震资料解释的理论基础 地震波的速度是地震勘探中最重要的一个参数 地震波的传播速度所谓波动就是震动在介质中的传播单位时间内地震波沿波线方向传播的距离波的速度与波的类型和介质有关波的速度是介质的一种性质在地震资料处理 解释过程中 还会用到一些其它的速度概念叠加速度 偏移速度 平均速度 均方根速度 层速度等 4 第5章地震资料解释的理论基础 5 第5章地震资料解释的理论基础 6 第5章地震资料解释的理论基础 7 第5章地震资料解释的理论基础 8 第5章地震资料解释的理论基础 9 第5章地震资料解释的理论基础 5 1地震剖面的特点5 2复杂界面反射波的特点5 3地震勘探的分辨率5 4反射界面真正空间位置的确定 10 5 1地震剖面的特点 一 褶积模型二 在地震剖面上识别各种波的标志三 水平叠加时间剖面的特点 11 一 褶积模型 可以认为叠加剖面满足褶积模型 12 一 褶积模型 地震道是由有效波s t 和干扰波n t 叠加组成的 式中 w t 为系统子波 r t 为反射系数函数 符号 表示褶积运算 13 一 褶积模型 大量事实表明 利用声波测井资料和其它资料换算出的反射率函数r t 并选用合适的地震子波w t 计算出的人工合成地震记录与对应的井旁地震记录大都符合较好 由此可见 这一套地震记录形成的理论即地震记录的褶积模型理论是基本上符合客观实际的 且正确合理的 14 一 褶积模型 岩层较厚两个反射波可以分开 t 15 一 褶积模型 岩石较薄三个反射波叠加在一起不能分辨 形成复波 t 16 17 一 褶积模型 18 一 褶积模型 x t s t R t 19 5 1地震剖面的特点 一 褶积模型二 在地震剖面上识别各种波的标志三 水平叠加时间剖面的特点 20 二 在地震剖面上识别各种波的标志 在地震剖面上识别和追踪同一个反射波的基本依据相邻地震道上波形的相似性属于同一界面的反射波 其同相轴一般具有4个相似的特点 反射波对比四大标志 1 强振幅2 波形相似性3 同相性4 时差变化规律 21 二 在地震剖面上识别各种波的标志 1 强振幅 22 二 在地震剖面上识别各种波的标志 1 强振幅 23 二 在地震剖面上识别各种波的标志 2 波形相似性 24 二 在地震剖面上识别各种波的标志 2 波形相似性 25 二 在地震剖面上识别各种波的标志 3 同相性 26 二 在地震剖面上识别各种波的标志 4 时差变化规律 NMO校正前 NMO校正后 a直达波b折射波c折射波d反射波e反射波f反射波g反射波hd的多次波ie的多次波j面波K声波 27 二 在地震剖面上识别各种波的标志 4 时差变化规律 28 5 1地震剖面的特点 一 褶积模型二 在地震剖面上识别各种波的标志三 水平叠加时间剖面的特点 29 三 水平叠加时间剖面的特点 经过水平叠加后得到的时间剖面 已相当于在地面各点自激自收的剖面 一般在地层倾角小 构造简单的情况下 能较直观地反映地下地质构造特征 同时也保留了各种地震波的现象和特点 为我们进行地质解释提供了直观而丰富的资料 但是时间剖面并不是沿测线铅垂向下的地质剖面 它们之间有许多重要差别 表现在 30 三 水平叠加时间剖面的特点 1 在测线上同一点 根据钻井资料得到的地质剖面上的地层分界面 与时间剖面上的反射波同相轴在数量上 出现位置上 常常不是一一对应的 2 时间剖面的纵坐标是双程旅行时t0 而地质剖面或测井资料是以铅垂深度表示的 两者需经时深转换 其媒介就是地震波的传播速度 它通常随深度或空间而变化 31 三 水平叠加时间剖面的特点 3 反射波振幅 同相轴及波形本身包含了地下地层的构造和岩性信息 如振幅的强弱与地层结构 介质参数密切相关 但是反射波同相轴是与地下的分界面相对应 一个界面的反射特性又与界面两侧的地层 岩性有关 必须经过一些特殊处理 如声阻抗反演技术等 才能把反射波所包含的 界面 的信息转换成为与 层 有关的信息后 才能与地质和钻井资料进行直接地对比 32 三 水平叠加时间剖面的特点 4 地震剖面上的反射波是由多个地层分界面上振幅有大有小 极性有正有负 到达时间有先有后的反射子波叠加 复合的结果 而复合子波的形成取决于地下地层结构的稳定性 如薄层厚度 岩性 砂泥岩比等 5 水平叠加剖面上常出现各种特殊波 如绕射波 断面波 回转波 侧面波等 这些波的同相轴形态并不表示真实的地质形态 33 三 水平叠加时间剖面的特点 34 三 水平叠加时间剖面的特点 35 三 水平叠加时间剖面的特点 36 三 水平叠加时间剖面的特点 37 5 1地震剖面的特点 一 褶积模型二 在地震剖面上识别各种波的标志三 水平叠加时间剖面的特点 38 第5章地震资料解释的理论基础 5 1地震剖面的特点5 2复杂界面反射波的特点5 3地震勘探的分辨率5 4反射界面真正空间位置的确定 39 5 2复杂界面反射波的特点 5 2 1弯曲界面反射波的特点5 2 2地震绕射波与广义绕射 40 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凸界面的反射波 41 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凸界面的反射波特点凸界面反射波同相轴在水平叠加剖面上出现的范围要比实际的背斜构造的范围宽 容易造成与两翼较平的反射波发生干涉 相同曲率的凸界面 埋藏越深 凸界面反射波出现的范围越大 凸界面对反射波能量有发散作用 偏移处理是使凸界面反射波恢复正确形态的有效办法 42 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凸界面的反射波 43 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凹界面的反射波 聚焦型 回转型 平缓型 44 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凹界面的反射波 平缓型 45 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凹界面的反射波 46 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凹界面的反射波 47 5 2 1弯曲界面反射波的特点 凹界面的反射波 曲率中心在观测面以上 曲率中心在观测面上 曲率中心在观测面以上 48 5 2复杂界面反射波的特点 5 2 1弯曲界面反射波的特点5 2 2地震绕射波与广义绕射 49 5 2 2地震绕射波与广义绕射 一 绕射波的概念二 断棱绕射波的主要特点三 物理地震学的概念 50 一 绕射波的概念 地震波在传播过程中 如果遇到一些岩性的突变点 如断层的断棱 地层尖灭点 不整合的突起点等 这些突变点就会成为新震源 再次发出球面波 向四周传播 该波动称为绕射波 51 一 绕射波的概念 52 二 断棱绕射波的主要特点 绕射波时距曲线方程 53 二 断棱绕射波的主要特点 绕射波的时距曲线的特点 绕射波和反射波在M点相切 54 二 断棱绕射波的主要特点 55 二 断棱绕射波的主要特点 56 5 2 2地震绕射波与广义绕射 一 绕射波的概念二 断棱绕射波的主要特点三 物理地震学的概念 57 三 物理地震学的概念 物理地震学认为 地震波是一个波动 不能简单地把它看成沿射线传播 物理地震学的观点对反射波的形成作这样的解释 地震波从震源出发 以球面波的方式向下传播 到达反射界面S S可以看成由许多小面积元 S组成 当 S的大小线度接近地震波的波长时 地震波的波长一般是70米 100米 每个这样的小面积元都可以看成一个绕射体 58 三 物理地震学的概念 根据惠更斯原理 把每个小面积元看成一个新的点震源 从新震源出发的一系列球面子波向四面八方传播 对于地面上某个接收点P来说 它所收到的 反射波 就是来自S面上的每个小面积元产生的绕射波在P点叠加的结果 具体说 就是将这些小面积元产生的绕射波按传播路程差在时间上错开并考虑能量的大小后 一个个叠加起来 作为在P点接收到的反射波 也就是说 在P点接收到的波动的能量并不只来自反射界面的某一点 而是来自界面上的所有点 59 三 物理地震学的概念 60 三 物理地震学的概念 总之 物理地震学的基本观点就是认为绕射是最基本的 反射波是反射界面上所有小面积元产生的绕射波的总合 这种绕射又称为广义绕射 以区别断棱 尖点产生的绕射波 这种绕射称为狭义绕射 61 三 物理地震学的概念 物理地震学和几何地震学的区别如果断块的大小比地震波长大得多 几何地震学是行之有效的 如果断块很小 小到与地震波长相当 这时 地震波的波动特点就表现得很突出 就应当用物理地震学的概念来解释小断块构造的各种地震波特点才比较符合客观实际的情况 几何地震学只研究运动学问题 它不能保留波的动力学特点 对复杂地质构造产生的复杂的波场就不能作出正确的解释物理地震学处理地震波的波场时 既考虑了波的传播时间 又考虑波的强度 同时研究运动学和动力学问题 因此可能对复杂的地质体产生的波场作出正确的解释 62 5 2 2地震绕射波与广义绕射 一 绕射波的概念二 断棱绕射波的主要特点三 物理地震学的概念 63 5 2复杂界面反射波的特点 5 2 1弯曲界面反射波的特点5 2 2地震绕射波与广义绕射 64 第5章地震资料解释的理论基础 5 1地震剖面的特点5 2复杂界面反射波的特点5 3地震勘探的分辨率5 4反射界面真正空间位置的确定 65 5 3地震勘探的分辨率 一 分辨率的概念二 垂向分辨率三 横向分辨率 66 一 分辨率的概念 分辨率是指分离出两个十分相近的物体的能力 它一般用距离来表示 如果两物体间距离大于某个特定的值 物体就能被辨认出 小于此值就辨别不开 则这个特定只就表示分辨率 地震分辨率有两方面的含义垂向分辨率 地震记录沿垂直方向所能分辨的最薄地层厚度 横向分辨率 沿水平方向所能分辨的最小地质体的宽度 67 二 垂向分辨率 通常用子波的延续时间表示垂向分辨率 当 t时 可分辨 反之不可分辨 t子波延续时间 68 二 垂向分辨率 子波延续时间 t和子波主频的关系 69 二 垂向分辨率 若f 30Hz v 3000m s则可以分辨厚度为22m对于简谐波一般认为 70 二 垂向分辨率 71 二 垂向分辨率 72 二 垂向分辨率 提高垂向分辨率的办法野外资料采集提高地震波的频率 在处理中采用反褶积方法 压缩地震子波的延续时间 73 三 横向分辨率 物理地震学认为 地震波是一个波动 在地面上一点可以收到来自地下许多点来的绕射波 地面上收到的可以 分辨 的反射来自某一范围内绕射子波叠加的结果 则水平方向的分辨率就是该范围的大小 再小就无法分辨 74 三 横向分辨率 界面上O 点两侧的绕射子波到达O点时间要依次稍晚一些 离开O 点一定距离的点 若它产生的绕射波与O 产生的绕射波到达O点的时差达到半个周期 就不能相互加强了 75 三 横向分辨率 第一菲涅尔带 若在界面上O 点两侧的C C 点产生的绕射子波与O 点产生的绕射子波到达O点的时差为T 2 则认为C C 点以内的点产生的绕射子波在O点是加强的 C C 点以外产生的绕射波在O点不再相互加强 我们把以O点为圆心 OC 为半径 在反射界面上画出的圆的范围叫做O点产生的波在界面上的第一涅尔带 76 三 横向分辨率 在O点自激自收接收的反射 实际上是来自界面上CC 范围内所有的点 小于这个范围的地质体在时间剖面上不可能准确地分辨出来的 77 三 横向分辨率 菲涅尔带的大小也可以用波长来表示 78 三 横向分辨率 79 三 横向分辨率 提高横向分辨率的办法提高频率在处理中进行偏移归位使绕射波收敛 80 5 3地震勘探的分辨率 一 分辨率的概念二 垂向分辨率三 横向分辨率 81 第5章地震资料解释的理论基础 5 1地震剖面的特点5 2复杂界面反射波的特点5 3地震勘探的分辨率5 4反射界面真正空间位置的确定 82 5 4反射界面真正空间位置的确定 一 水平叠加剖面存在的问题二 倾斜界面偏移归位的基本原理 83 一 水平叠加剖面存在的问题 1 在界面倾斜情况下 按共中心点关系进行抽道集 动校正 水平叠加 实际上是共中心点叠加而不是真正的共反射点叠加 这会降低横向分辨能力 同时 水平叠加剖面上也存在绕射波没有收敛 干涉带没有分解 回转波没有归位 在二维地震测线内 侧面波无法归位等问题 84 一 水平叠加剖面存在的问题 2 水平叠加剖面总是把界面上反射点的位置显示在地面共中心点下方的铅垂线上 当地层水平时 这种显示方式是与实际情况符合的 当地层倾斜时 反射点的位置就偏离了共中心点下方的铅垂线 这是不利于地震资料的地质解释的 85 一 水平叠加剖面存在的问题 水平叠加时间剖面上显示出来的反射点位置是沿地层下倾方向偏离了反射点的真实位置的 这种现象就称为偏移 地震剖面的偏移归位 就是把水平叠加剖面上偏移了的反射层 进行 反偏移 使地层的真实位置形态得到恢复 有时常常把这一工作也称为 偏移 86 一 水平叠加剖面存在的问题 利用已经得到的水平叠加剖面资料作为原始资料进行各种偏移处理 这种叫叠加偏移或叠后偏移 从原始资料的野外资料开始 进行先归位后叠加 这种方法称为叠加偏移或叠前偏移 87 二 倾斜界面偏移归位的基本原理 88 地质模型 89 地震模型的水平叠加剖面 90 最终得到的经过偏移的结果 91 偏移的作用 倾斜界面归位绕射点收敛恢复界面真实形态 92 5 4反射界面真正空间位置的确定