地震勘探-地震波的時距曲線課件

1、3）地震波的時距曲線第三節(jié) 理論時距曲線反射波的時距曲線折射波的時距曲線反射波時距曲線主要內(nèi)容：一、時距曲線的概念二、單個水平界面反射波時距曲線 三、單個傾斜界面反射波時距曲線 四、水平層狀介質(zhì)共炮點反射波時距曲線方程（*）五、連續(xù)介質(zhì)中反射波的時距曲線（*）1時距曲線2水平界面共炮點反射波的時距曲線3傾斜界面共炮點反射波的時距曲線4正常時差5傾角時差6動校正一個分界面情況下反射波的時距曲線1、時距曲線 1）定義:波從震源出發(fā)，傳播到觀測點的時間 ，與觀測點相對于激發(fā)點距離 之間的關(guān)系。2）共炮點時距曲線：3）共反射點時距曲線：同一點激發(fā)，不同接收道接收，記錄的時距曲線炮點與接收點關(guān)于某一點對

2、稱，記錄的時距曲線重點假設(shè)：地表為均勻介質(zhì)，波速為V，X為炮檢距，t為旅行時。 直線斜率為： 求該斜率的倒數(shù)V=1/m就可以得出地表覆蓋層的波速。 時距方程： 直達波的時距曲線 什么情況下直達波的時距離曲線不是直線？2、水平界面共炮點反射波的時距曲線如圖所示：界面R，埋深h，波速為V,時距關(guān)系為：1）時距曲線方程引入虛震源法 1+2+3=180又4+2+3=1801=4=3 直角OCA=直角O*AC OC= O*C=h0 ，OA=O*A即從O點激發(fā)、S點接收到的反射波路徑，相當于從O*點激發(fā)并直接傳播到S點。把O*點稱為虛震源。2、水平界面共炮點反射波的時距曲線如圖所示：界面R，埋深h，波速為

3、V。時距關(guān)系為：上式即反射波時距方程，是一個關(guān)于X的二次方程，化簡得 上式為雙曲線方程，可見反射波時距曲線為雙曲線，對稱于t軸，曲線的頂點坐標： (2h/V，0)漸近線斜率： 1）時距曲線方程tX水平反射界面的時距曲線t特點：1）雙曲線；2）極小點在炮點正上方，相當于自激自收時間；3）直達波是反射波的漸近線，速度越大，雙曲線越平緩，曲率越小。反射波時距曲線方程：直達波時距曲線方程：2）時距曲線方程的特點視速度：時距曲線沿測線變化率的倒數(shù) 反射波時距曲線 視速度定理： 走時曲線斜率時距曲線的彎曲情況 X增大 增大() Va變小，斜率變大，曲線變陡；90，Va=V 曲線趨近于漸近線；0（近法線入射

4、），Va，斜率=0，曲線變得平緩。對一個界面：對兩個界面： 深層反射波返回地表的角比淺層的要小(深淺)，Va相對變大，斜率變小，曲線變緩，則深層的時距曲線比淺層平緩。 反射界面埋藏越深，反射波時距曲線越平緩，反正，則越陡！時距曲線的彎曲情況 曲率大曲率小4、傾斜界面的反射波時距曲線 1反射波時距方程 傾斜平界面的反射波時距曲線 R為傾斜界面，傾角為 ，界面以上波速為V。 先求取時距方程。為討論簡便，采用鏡象法。 作虛震源O*，顯證：OA=O*A，OB=O*B，O*、A、S三點共線。所以，路徑 OASO*AS，那么可變換成 上式即為傾斜界面的反射波時距方程，為雙曲線。 O*2）時距曲線的特點 (

5、1) 極小點 極小點對應(yīng)虛震源，其坐標為 顯然，極小點向界面上升端偏移了Xm，時距曲線對稱于通過極小點的縱軸。 (2) t0時間當X=0，可得t0時間坐標為 則反射界面法向深度界面水平時，極小點就在t0點。 O*界面傾向、傾角相同時，埋藏大的反射界面，時距曲線極小點偏移值大4、正常時差(NMO, Normal MoveOut)t0時間：時距曲線在t軸上的截距：表示波沿界面法線傳播的雙程旅行時間，自激自收時間。正常時差：任一接收點的反射波旅行時間tX 和同一反射界面的雙程垂直時間t0之差。 正常時差校正的意義：1）校正后，時距曲線的幾何形態(tài)與地下反射界面的起伏形態(tài)有了直接的聯(lián)系。 2) 速度分析

6、的基礎(chǔ) xO t校正速度偏低校正過量校正速度偏高校正不足校正速度正確校正拉平反射波5、傾角時差(DMO, Dip MoveOut)傾角時差：由激發(fā)點兩側(cè)對稱點位置觀測到的來自同一界面的反射波旅行時之差，由于界面傾角所引起。 O點自激自收得時間為：S點反射波旅行時為：時，利用級數(shù)展開，略去高次項得：同理可得：傾角時差：顯然根據(jù)傾角時差可估算界面的傾角：6、動校正 1）定義：將反射波旅行時，校正到炮檢距中點的自激自收時間的過程。 2) 水平界面的動校正量3）傾斜界面（當傾角不太大，炮檢距較小，界面較深時）的動校正量 傾斜界面下的動校正界面傾斜下的動校正會出現(xiàn)什么問題：首先，S點接收到的反射波經(jīng)動校

7、正后應(yīng)算哪一點？這時從x/2處的M點向界面作垂線與界面交于R，而真正反射點在R，這兩者是有偏移的。 反射點不在炮檢距中點與界面的垂直點R上，而在R點。當傾角不大時，R與R的偏離不大。近似地認為R與R相差很小，可忽略。 M點的自激自發(fā)時間為tRM。6、傾斜界面下的動校正其次，怎樣計算動校正量呢？最精確的辦法就是：動校正量等于波的實際傳播時間t減去炮檢中點M處的自激自收時間tRM(RM的旅行時)，即 t=t-tRM，動校正：t-t=t-（t-tRM）=tRM動校正后就把t變換成tRM了。具體地說，精確的動校正量是：式中h0是激發(fā)點O處界面的法線深度；tRM=2hM/V，hM是炮檢中點M處界面的法線

8、深度。但是，因為和hM都未知，無法用上式精確地計算傾斜界面的動校正量。 實際的做法是用水平界面的公式近似計算傾斜界面的動校正量。 應(yīng)當注意：上式要校正的只是正常時差，是對水平界面情況提出的。對傾斜界面的反射波進行動校正，不是（也不應(yīng)當）把t校正成為t0，而是要把t校正成為tRM。對傾角時差t和正常時差t粗略地分析可知，它們都有兩項之差。t的兩項分別大于t對應(yīng)的兩項，所以t與t近似相等是有可能的。下面證明兩者是近似相等。 傾斜界面動校正量計算已知所以近似地有 1、一個分界面情況下反射波的時距曲線2、水平層狀介質(zhì)中反射波的時距曲線3、連續(xù)介質(zhì)中反射波的時距曲線地震反射波的時距曲線：1 討論多層介質(zhì)

9、問題的思路實際的地層存在著許多分界面，某個界面以上也不可能是真正均勻的。在地震勘探中對客觀存在復(fù)雜的地層剖面，根據(jù)對問題研究的深入程度，對成果精度的要求等因素，建立了多種地層介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，主要有三種： 均勻介質(zhì) 層狀介質(zhì) 連續(xù)介質(zhì)均勻介質(zhì) 所謂均勻介質(zhì)是認為反射界面R以上的介質(zhì)是均勻的，即層內(nèi)介質(zhì)的物理性質(zhì)不變，地震波傳播速度是一個常數(shù)v。界面R是平面，界面可以是水平的或傾斜的。層狀介質(zhì) 認為地層剖面是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)速度是均勻的，但層與層之間的速度不相同，介質(zhì)性質(zhì)的突變。這些分界面可以是傾斜的，也可以是水平的（此時稱為水平層狀介質(zhì)）。在沉積巖地區(qū)，當?shù)刭|(zhì)構(gòu)造比較簡單時，把地層剖面看成層狀

10、介質(zhì)是比較合理的。均勻介質(zhì)平界面模型 水平層狀介質(zhì)模型 連續(xù)介質(zhì) 所謂連續(xù)介質(zhì)是認為在界面R兩側(cè)介質(zhì)1與介質(zhì)2的速度不相等，有突變。但界面R上部的覆蓋層（即介質(zhì)1）的波速不是常數(shù)，而是連續(xù)變化的。最常見的是速度只是深度的函數(shù)v(z)。2 三層水平介質(zhì)反射波時距曲線如果在O點激發(fā)，在測線OX上觀測，R2界面的反射波時距曲線有什么特點呢? 因為R2界面上部有兩層介質(zhì)，已不能用虛震源原理簡單地推導(dǎo)出時距曲線方程。沿著從不同入射角入射到第一個界面R1，然后再透射到R2界面反射回地面的各條射線路程。計算地震波傳播的總時間t，以及相應(yīng)的接收點離開激發(fā)點距離x。當計算出一系列(t、x)值后，就可具體畫出R2

11、界面反射波時距曲線。下面找出計算（t，x）的公式。波從震源O出發(fā)，透過界面R1，其傳播方向必然滿足透射定律，即： 式中是波在R1界面上的入射角，是波在R2界面上的入射角，P是這條射線的射線參數(shù)。然后這條射線在B點反射。由于界面水平，反射路程與入射路程是對稱的。接收點C到激發(fā)點距離x和波的旅行時t為：有了上面兩個式子就可以計算R2界面的反射波時距曲線。例如，取第一條射線=1，可計算出一組(t1，x1)；取第二條射線=2，可計算出一組(t2，x2)；等等。把許多組(t，x)值標出來，就得到R2界面的反射波時距曲線。還可以由反射和透射定律進一步化為以射線參數(shù)P表示的參數(shù)方程：上式不能進一步化成某種標

12、準的二次曲線方程，如雙曲線方程。這種情況，正常時差就不好計算，動校正也比較麻煩。想解反問題，由觀測到的資料估算地下界面的埋藏深度也很困難。3 平均速度概念的引入三層水平介質(zhì)的反射波時距曲線已不是雙曲線，但是能否用一條雙曲線去近似它呢?在地震資料解釋中，有一個很重要的參數(shù)就是一條共炮點時距曲線的t0值（激發(fā)點處的反射時間）。因為有了t0，如果又知道地震波的速度，就可以估算反射界面的深度。根據(jù)這種情況，假想的均勻介質(zhì)的厚度應(yīng)當和水平層狀介質(zhì)總厚度相等。（1）一個描述地震波在層狀介質(zhì)中傳播速度的例子設(shè)有兩種介質(zhì)結(jié)構(gòu)：它們都是三層水平介質(zhì)，兩個分界面。 R2界面上部那兩層的總厚度是:h1+h21700

13、m R2界面上部兩層的總厚度：h1+h2=l700m。地震波在兩組地層中的垂直旅行時間：計算表明，地震波在(b)組地層中傳播得慢一些，在(a)組地層中傳播得快一些。兩組地層雖然都是由速度為v1，v2的兩種地層組成，但是由于在兩組地層中每層厚度不相同，顯然，波在這兩組地層中傳播的情況就有差別了。這種差別不僅與層的速度有關(guān)，還與各層的厚度有關(guān)。由此可見，在層狀介質(zhì)中，只知道每一層的速度還不能確定波在其中傳播時的總特點。引用 “平均速度”的概念，就可以比較合適地反映波在一組層狀介質(zhì)中傳播的快慢。平均速度vav：就是用波在垂直層面的方向旅行的總時間除這組地層的總厚度:利用上式計算前面例子中兩組地層的平

14、均速度，分別為: vav,a=1790m/s vav,b=1730m/s實際上也可以從“使地震波在總厚度與層狀介質(zhì)厚度相等的假想均勻介質(zhì)中傳播時，t0保持不變”的準則，導(dǎo)出假想均勻介質(zhì)的波速。（即層狀介質(zhì)的平均速度。） （2）n層水平層狀介質(zhì)的平均速度地震波在各層中的傳播速度(稱為層速度)分別為v1, v2，vn；每層的厚度分別為h1, h2，hn；波垂直各層的傳播時間分別為t1, t2，tn。則這組地層的平均速度為：必須指出，引入平均速度也是對介質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種簡化。這種近似雖然在一定程度上便于進行解釋，但也仍然存在不少矛盾。平均速度資料，是地震資料解釋的重要資料，它是通過對深井進行專門的地震測

15、井而取得的。4 真速度與平均速度時距曲線比較根據(jù)上面對假想均勻介質(zhì)的波速（平均速度）的定義，可以得出兩條時距曲線的t0是相等的，即它們在（x=0，t=t0）點重合。那么在其它部分又如何呢?計算相應(yīng)的t和x值實例 三層介質(zhì)反射波時距曲線 三層介質(zhì)平均速度計算的反射波時距曲線 根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出的三層介質(zhì)共炮點反射波距曲線兩條時距曲線比較兩個現(xiàn)象。 在激發(fā)點附近，這兩條時距曲線基本上重合。隨著遠離激發(fā)點，它們逐漸地明顯分開，三層介質(zhì)的時距曲線在下方。這說明地震波在三層介質(zhì)傳播時真正速度要比平均速度大。結(jié)論三層介質(zhì)的反射波時距曲線在激發(fā)點附近很接近于把上覆介質(zhì)看成速度為平均速度vav的均勻介質(zhì)時得到的

16、反射波時距曲線。用引入平均速度的辦法，就可以把三層介質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為均勻介質(zhì)問題，并可以把三層介質(zhì)的時距曲線近似地看成雙曲線。引入平均速度是對層狀介質(zhì)的一種簡化方案。它的準則是兩種情況下t0相等，或者說兩條時距曲線在(x0；tt0)點重合。實際地層剖面中，不只三層而是很多層，這時仍可以用上述方法，用不同的平均速度值，把各個界面的上覆介質(zhì)簡化為均勻介質(zhì)，而每個層面的反射波時距曲線也都可以近似地當作雙曲線。多層介質(zhì)例子現(xiàn)采用兩種方法來計算各界面的反射波時距曲線：第一種方法是考慮到射線在各個界面上的偏折第二種方法是采用平均速度法簡化為均勻介質(zhì)。第一種方法是考慮到射線在各個界面上的偏折。在水平多層介質(zhì)情況

17、下，反射波時距曲線參數(shù)方程的一般公式是： 第二種方法是采用平均速度法。即把某一個界面以上的介質(zhì)用具有平均速度vav和厚度為H的均勻介質(zhì)來代替。用下面公式 計算該界面的反射波時距曲線。從表中可以看出： 對R2界面，兩者差別很小。因為R2界面上部的兩層介質(zhì)速度相差不大，即不均勻性不明顯。 并且表中所列最大炮檢距只有1692m，比較小。 對R4界面，按兩種方法計算出的波旅行時間的差別比較大，特別是當炮檢距較大時，例如當炮檢距是6243m時，t平均t四層4380433941ms。 測井示意圖 聲波測井T滑行波R輻射能1* 或2*滑行縱波和橫波沿界面滑行時，將沿臨界角方向向介質(zhì)中輻射能量。對于井下巖層，

18、一般都滿足vm （泥漿速度）vp（地層速度）第一臨界條件，因此井中很容易激發(fā)沿井壁滑行的地層縱波。t=t2-t1=如果井徑規(guī)則，則AB=DF=CE，上式為：顯然：CD正好是儀器的間距（常數(shù)），時差與聲速成反比。時差的表達式時差：在介質(zhì)中聲波傳播單位距離所用的時間。ABCDTR1R2源距間距記錄點OOFEG聲時差測井測量聲波通過井下單位厚度巖層的傳播時間，即時差t（s/m），由于時差的倒數(shù)就是聲速v（m/s），因此又叫聲速測井。1、一個分界面情況下反射波的時距曲線2、水平層狀介質(zhì)中反射波的時距曲線3、連續(xù)介質(zhì)中反射波的時距曲線地震反射波的時距曲線：1）地震波的基礎(chǔ)知識2）地震的地質(zhì)地球物理基礎(chǔ)3

19、）地震波的時距曲線4）地震勘探野外工作方法5）地震勘探數(shù)據(jù)處理6）地震資料的解釋目錄：反射波的時距曲線折射波的時距曲線1、水平層狀介質(zhì)中折射波時距曲線 1）二層介質(zhì) 界面R，深度h，V2V1。O，S距離-X。波以臨界角i投射到界面A點，滑行距離AB后，在B點以i角出射到S點，路程為OA+AB+BS從圖中幾何關(guān)系得所以由于 因此二層介質(zhì)的時距方程。顯然時距曲線是一條直線，如圖所示。 直線的斜率是m=1/V2，將時距曲線延長到時間軸，截距為t0，那么，截距時間為則 由此，可用直達波和折射波時距曲線得出V1、V2、t0，按上式計算出震源點下界面埋深h。此外，盲區(qū)為2、三層模型那么，折射波路徑OABC

20、DS的傳播時間為 V3V2V1 圖中，OABCDS是在界面R2上產(chǎn)生折射波的射線路程。在B點形成折射波，則入射角必須滿足界面R2的臨界角，據(jù)斯奈定律得D式中h1、h2分別為二個折射層的厚度。 推廣到n層（V nVn-1V2V1），則那么，截距時間t0k為 可見，對多層介質(zhì)，折射波時距曲線仍為直線，斜率是該折射層波速的倒數(shù)1/Vn。 幾個術(shù)語：初至波：最先到達接收點的波；續(xù)至波：在初至波到達之后，陸續(xù)到達接收點的波稱為續(xù)至波； 初至區(qū)：某區(qū)段內(nèi)，折射波總以初至波的形式最先到達 (圖中C1C2段)；臨界距離：剛出現(xiàn)初至波的距離（OC段）。4、傾斜界面折射波時距曲線1.時距方程 O1激發(fā)，O2接收：

21、 由圖見 則ABh1h2ABh1h2O2激發(fā)，O1接收： 同理計算： 折射波的相遇時距曲線1）兩條折射波的時距曲線都是直線2）兩條折射波的時距曲線相互交叉3）兩條折射波的時距曲線的斜率不同4）互換時間2. 時距曲線特點 （1）時距曲線的形狀 時距曲線為直線，其斜率或視速度倒數(shù)分別為討論：m下m上，Va下Va上，曲線下陡上緩。 （）特征點的距離 盲區(qū)： （下傾）O1M1O2M2（上傾） ABh1h2臨界距離：（下傾）O1C1O2C2（上傾）截距時間：（下傾）t01(t01 =2h1cosi / V 1)t02(t02 =2h2cosi/V 1)（上傾） (3)界面傾角的計算 所以：利用上式就可以

22、求出臨界角i和界面傾角。 (4)互換時間 互換原理：O1激發(fā)、O2接收，同O2激發(fā)、O1接收，路徑都是O1ABO2，兩個特定點處折射波的旅行時間完全相等。 兩點時間用T表示，稱互換時間。 在上下傾方向分別激發(fā)和接收，稱相遇觀測，得到的二支時距曲線稱相遇時距曲線。 ABh1h2折射波勘探：利用折射波傳播時間中的界面深度及產(chǎn)狀信息，研究淺層地層的產(chǎn)狀、低速帶的厚度、速度等。折射波勘探的目的：測量淺層低速帶的厚度及其變化和低速層的速度。折射波勘探的特點：1）界面下層波速大于界面上層波速，入射角達到臨界角2）地下某一界面上要形成折射，則該界面上層的所有各層速度都要小于界面下的層速度3）一般情況下，地震

23、波速度隨深度增加而增加，所以可以形成一些折射界面，但是折射界面總是少于反射界面4）折射波存在盲區(qū)，界面越深，盲區(qū)范圍越大5）深、淺層折射波相互干涉，對反射波有一定影響第四節(jié) 特殊波時距曲線 特殊波：斷面波，繞射波，多次反射波，回轉(zhuǎn)波，回折波。 1、繞射波時距曲線繞射波時距曲線產(chǎn)生繞射波的地質(zhì)條件： 斷層棱角、地層尖滅點等物性突變處。將以這些“棱角”點作為新震源產(chǎn)生振動，形成繞射波。如圖示：M為D的投影點，O1Md，O1SX。則：繞射波(Defraction)時距曲線 極小點在繞射點的正上方，其坐標為：繞射波(Defraction)時距曲線 上式中，第一項為常數(shù)，第二項是X的函數(shù)，時距曲線也為雙

24、曲線。它有如下特點 ：改變激發(fā)點的位置，即改變d值，繞射波時距曲線的形狀和極小點位置不變，所得時距曲線互相平行 。斷點位置：極小點位置。 2繞射波和反射波的關(guān)系 繞射波(Defraction)時距曲線 當X=2d時 其斜率為 以上表示，當X=2d時，繞射波和反射波有相同的傳播路徑，兩波時距曲線相切，切點處兩波斜率相同。 水平界面的反射波距曲線 當X2d時，t繞t反。表明：除切點外，繞射波時距曲線總在反射波時距曲線上方。 當X2d時，t繞t反。表明：除切點外，繞射波時距曲線總在反射波時距曲線上方。各種類型的多次波2、多次波（Multiple）時距曲線 圖3.27 二次反射波時距曲線如圖示：當?shù)叵麓嬖趶姴ㄗ杩菇缑妫ǖ退賻У捉缑?、基巖面等）時，易形成多次反射波。多次反射波與一次反射波并存，形成一次反射波的假象或相互干涉，是干擾波。多次反射波分為：全程多次波、層間多次波、短程多次波等。全程多次波規(guī)律性強，易識別，且具代表性。 為方便，討論一個傾斜平界面的情況 。如圖示：波從O點出發(fā)，經(jīng)二次全程反射，按OABCS的路徑到達S點。 將AB、BC以界面R為對稱界面翻轉(zhuǎn)180，得到與B點