地球物理勘探06 第一节 野外工作概述

地球物理系王永刚地震资料采集方法与技术地球物理勘探整理课件课程内容

第1章绪论第2章地震波运动学理论

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第6章地震资料构造解释整理课件第一节野外工作概述第二节野外观测系统第三节地震波的激发和接收第四节低(降)速带测定和静校正第五节地震组合法第六节共反射点叠加法第3章地震资料采集方法与技术整理课件第一节野外工作概述一、陆地施工基本情况介绍1、试验工作2、生产工作过程3、干扰波的调查方法4、干扰波的类型和特点二、海上施工基本情况介绍1、工作概述2、特殊干扰波3、海上震源4、海上定位整理课件第一节野外工作概述一、陆地施工基本情况介绍

1、试验工作具体的试验内容根据地质任务、工区的地质构造特点、干扰波情况、地震地质条件以及以往的勘探程度来拟定。试验的项目通常有：

①干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。

②地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。

③选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。

④选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和仪器因素的选择等。整理课件第一节野外工作概述2、生产工作过程地震队的组成队长及指导员－总体负责及协调关系测量组－测量及标明桩号放线班－布置排列钻井班－钻激发井孔爆炸组－接收仪器组指令,激发地震波仪器组－指挥现场作业并记录地震波施工组－检查施工质量,完成施工日志现场处理组－采集数据的现场处理后勤组－保障设备的正常运转及职工的餐宿整理课件第一节野外工作概述通常，生产工作的基本内容及步骤包括：

（1）地震测量－测量是地球物理勘探工作的基础和先行，其主要任务是根据野外施工设计方案，应用测量设备和相应的测量方法，将勘探部署图上的点、线、网放样到实地，为物探的野外施工、资料处理和解释提供符合一定要求的测量成果和图件。地震观测排列上的炮点和检波点的布设一般采用量距导线、红外测距导线、实时差分GPS（GlobalPositioningSystem）定位等技术。整理课件第一节野外工作概述

（2）地震波的激发－陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。激发方式：炸药震源的井中激发、土坑等。激发井深：潜水面以下1～3米。激发药量：几公斤至十几公斤。激发时必须严格做好安全警戒工作。整理课件第一节野外工作概述（3）地震波的接收－实现方式：检波器、排列和地震仪器。在各检波点上准确埋置检波器，连通电缆，仪器操作员通知爆炸组放炮，在发出爆炸信号的同时，启动记录系统。每天所获得的地震记录、填写的班报等原始资料，经整理后交计算中心进行资料处理。

整理课件法国SN388数字地震仪第一节野外工作概述整理课件三分量数字检波器

Cross-lineIn-line水中使用的压力检波器整理课件三分量数字检波器的方向定位

整理课件凿眼插检波器矫正方向三分量数字检波器安置过程整理课件第一节野外工作概述3、干扰波的调查方法在生产实践中，通常采用以下几种观测方法来了解干扰波的类型、性质及其特点。（1）小排列采用3～5米道距、土坑爆炸的小排列，并使用不混波，不加振幅控制，宽频带等仪器因素进行连续观测，其目的是连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。整理课件右图是采用小排列观测方法获得的干扰波调查记录，从该记录上可以看到浅层折射波、声波和几组面波等规则干扰波。对记录数据进行量化分析，可以得到这些干扰波的视周期、视速度等基本特征参数。整理课件没有做任何滤波处理的单个检波器接收的炮记录整理课件使用数字组合方式进行去噪处理后的炮记录整理课件第一节野外工作概述（2）直角排列直角排列的观测方式如下图所示，适用于不知道干扰波传播方向的情况。将排列布置成“T形”，激发点O距A点一定距离，从记录上求得两个方向各自的时差t1和t2，在图上沿两个方向按一定比例尺标出矢量，各自的方向指向时间增大方向，求合矢量，其方向近似为干扰波的传播方向。整理课件第一节野外工作概述（3）三分量检波器观测法在井孔地震（VSP－VerticalSeismicProfile垂直地震剖面，CWS－CrossWellSeismic井间地震）观测或地面多波勘探时，使用三分量检波器接收到的记录，可以识别波的类型和传播方向以及提取多种地震参数。三分量检波器可视为在同一点上沿三个轴向安置三个垂直检波器，三个轴向的取法可以是XYZ正交型，也可以是540正交型。在分析三分量检波器的观测资料时，应抓住波的射线方向、质点振动方向和检波器轴向间的相互关系，并考虑某个波到达检波器时引起的位移分量的大小及其方向。整理课件第一节野外工作概述（4）环境噪声调查在高分辨率地震勘探中，环境噪声是主要的噪声。环境噪声调查大致可分成以下三类：①环境噪声基本情况调查－用单个检波器，不滤波、不放炮，在不同环境条件（如公路、堤坝、耕地、树林、居民点等）下记录噪声并分析记录的振幅谱；②组合对环境噪声的作用－在相同的条件下，分别采用组合与不组合用同样数目的检波器进行记录。对观测结果做振幅谱分析，比较组合对噪声的衰减情况；③生产条件下的噪声调查－选择有代表性的记录分析初至波到达前的噪声振幅谱，对目的层附近的时窗内做振幅谱分析，比较两者的振幅谱，估算不同频率的信噪比，有助于采集参数的最佳确定。整理课件第一节野外工作概述4、干扰波的类型和特点（1）规则干扰指具有一定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。

面波（Rayleighsurfacewave）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指数衰减。其主要特点：①频率低：几Hz～20Hz；②频散(Dispersion)：速度随频率而变化；③低速：100m/s～1000m/s，通常为200m/s～500m/s；④质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。整理课件面波的压制方法：选择适当的激发条件：①激发岩性：疏松地层容易产生较强的面波；②激发深度：越深面波越弱；③采用组合法压制面波；④选择适当的观测系统避开面波；⑤频率滤波：利用面波与有效波的频谱差异。群速度和相速度相速度：特定相位（如波谷或波峰）的传播速度。群速度：一个波列能量（包络）传播的速度。整理课件第一节野外工作概述声波：在坑中、浅水池中或干井中爆炸，都会出现强烈的声波。声波是空气中传播的弹性波，速度为340米/秒左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。

浅层折射波：当表层存在高速层或第四系下面的老地层埋藏浅，可能观测到同相轴为直线的浅层折射波。

工业电干扰：当地震测线通过高压输电线路时，地震检波器电缆会感应50Hz的电压，形成整张记录或部分记录道上出现50Hz的正弦干扰波。整理课件第一节野外工作概述测线侧面波测线射线平面侧面波侧面波侧面波：在地表条件比较复杂的地区进行地震勘探时，常出现侧面波干扰。例如在黄土塬地区，塬和沟的相对高差几百米，在塬和沟的交界为陡峻的黄土与空气的接触面，形成一个较强波阻抗分界面，记录上可能出现来自不同方向的、具有不同视速度的侧面波。在地震资料解释时，在水平叠加剖面上会出现由地下大倾角界面产生的侧面波。整理课件全程多次波(long-pathmultiple)短程多次波(short-pathmultiple)微屈（层间）多次波(peg-legmultiple)虚反射(ghost)第一节野外工作概述

虚反射(ghost)：是指从震源先到达地面或潜水面发生反射后，再向下传播到地下界面形成的反射波。

多次反射波(Multiples)：当地下存在强波阻抗界面时，可能产生多种形式的多次反射波。其特点与正常反射波相似，时距曲线斜率较一次波大。整理课件第一节野外工作概述（2）无规则干扰或随机干扰无规则干扰波主要是指没有一定频率，也没有一定传播方向的波，它们在记录上形成杂乱无章的干扰背景，包括微震：与激发震源无关的地面扰动统称为微震。主要由风吹草动、人畜走动、机器开动等外界随机产生；低频和高频背景干扰：在沼泽、流沙、泥潭沼泽等松散介质中激发地震波时，这些介质的固有振动构成低频背景（10～30Hz）。在坚硬岩石中激发时，波传到浅层不均匀体（如砾岩，多孔石灰岩等）上产生的散射构成高频干扰背景（80～200Hz）。低、高频背景的特点是在整张记录上出现，而且显得杂乱无章。整理课件第一节野外工作概述关于干扰波类型的小结：干扰波可分为规则干扰和随机干扰两大类。规则干扰包括①沿水平方向传播的面波干扰，沿垂直方向传播的多次波；②具有重复性的面波，不具有重复性的人为因素产生的干扰。随机干扰也可以分为重复出现的，如地表不均匀性引起的散射；不重复出现的，如风吹草动等自然因素引起的随机干扰。整理课件第一节野外工作概述二、海上施工基本情况介绍

1、工作概述海上地震工作是把地震仪器安装在船上，使用海上专用的电缆和检波器，在观测船航行中连续进行地震波的激发和接收。整理课件第一节野外工作概述海上地震勘探作业船整理课件海上地震勘探作业船工作痕迹照片（西方地球物理公司）：4根拖缆，8个空气枪组合，每次4个交替激发。整理课件第一节野外工作概述海上地震工作方法具有如下特点：①广泛使用非炸药震源，根据HSE（Health－健康，Safety－安全，Environment－环保）的倡导，炸药震源已杜绝使用；②比陆上更早实现了野外记录数字化；③使用等浮组合电缆；④单船作业，记录仪器和震源在同一条船上，不需要采用松放电缆的措施就能保证连续工作。⑤全部采用多次覆盖技术，且覆盖次数较高，此等浮电缆的道数不断增加。整理课件第一节野外工作概述相对陆上地震工作，海上地震勘探的特殊性：①观测船的前进速度为常数，使用多普勒声纳及时调节船速以保持船速恒定。但船速受风浪、涌流等多种因素的影响。②海流和炮点间距不均匀是影响多次覆盖的因素。海流导致电缆与测线往往具有一定的夹角，称为电缆偏角。③需要导航定位，目前广泛使用卫星定位技术。整理课件第一节野外工作概述2、特殊干扰波海上地震勘探中可能观测到的干扰波主要有重复冲击、交混回响或鸣震、侧反射、底波等。（1）重复冲击－震源在海水中激发所产生的气泡，在静水作用下将产生胀缩运动(气泡效应)，每次胀缩都可视为一个新震源。重复冲击波在记录上最明显的表现为在初至波以后一定时间内，再次出现与初至波的视速度及方向相同的振动。选用合适的气枪沉放深度或采用无气泡蒸汽枪震源可避免重复冲击的产生。整理课件第一节野外工作概述典型的重复冲击记录整理课件（2）鸣震－海面和海底是两个反射系数较大的界面,会形成多次反射;当海底起伏不平时,由于地震波的散射和水层内多次波相互干涉造成的干扰称为交混回响(reverberation),图(a)是高频交混回响记录。如果海底是比较平坦、反射系数比较稳定的界面,则进入水层内的能量产生多次反射造成水层共振现象,称为鸣震(ringing)图(b)。整理课件第一节野外工作概述

（3）侧反射波－这是指海底潜山、水下暗礁等产生的反射，由于它不是石油勘探中的研究对象，因而成为一种干扰。它的强度衰减较慢，以各种不同的视速度在整张记录上出现，有时可以连续很长。在三维地震勘探中，使用全三维偏移技术可以使侧面波准确归位。

（4）底波－这是与海底界面有关的面波，在浅海域，当淤泥较厚时，经常观测到这种面波。其特点是频率和视速度都较低，而且离开海底其能量迅速衰减。整理课件第一节野外工作概述3、海上震源海上地震勘探相对于陆地地震勘探而言，具有诸多的差异，例如震源、检波器、观测方式等。目前海上地震勘探主要使用非炸药震源，包括电火花震源、空气枪震源、蒸汽枪震源等。

（1）电火花－电火花震源是利用高压电极在水中的放电效应，使其间的水介质形成通路，电极间放电产生的热能使海水汽化，对海水产生巨大的冲击力，激发出地震信号。

（2）无气泡蒸汽枪－无气泡蒸汽枪震源是在海水中释放高温蒸汽造成地震振动。蒸汽在海水中迅速散热，并恢复其体积，可以消除气泡效应，并达到良好的地震效果。整理课件第一节野外工作概述

（3）空气枪－它是将压缩空气在短暂的瞬间内释放于水中，形成气泡造成强烈的地震振动。工作原理：空气压缩后送进气枪的气室中,并达到一定的压力。工作时用电磁阀打开气室，其中的压缩空气迅速进入水中形成气泡,产生振动。主要类型：①按气枪的工作压力可分为高压枪和低压枪；②按用途可分为深水工作枪、浅水工作枪、泥枪、陆地枪等；③按枪的结构可分为BOLT枪、G枪、GI枪、套筒枪、RLS-6000高压枪等。气枪震源的基本参数：①主脉冲(Primary)；②峰峰值(Peak-Peak)；③气泡比(P/BRatio)；④气泡周期(Period)；⑤系统压力；⑥工作压力；⑦气枪总容量。整理课件第一节野外工作概述4、海上定位

（1）无线电定位系统－要求已知精确经纬度的岸台设备。岸台发射的