第三章地震資料的野外采集

第三章地震資料的野外采集

Chapter3AcquisitionSeismicDatainField第三章地震資料的野外采集

AcquisitionSeismicDatainField野外工作是地震勘探中重要的基礎(chǔ)工作，它的基本任務(wù)是根據(jù)具體的地質(zhì)任務(wù)進(jìn)行野外施工，要齊全準(zhǔn)確地采集地震數(shù)據(jù)，為下一階段的數(shù)據(jù)處理，資料解釋做準(zhǔn)備。工作順序(WorkOrder)：踏勘工區(qū)，布置測(cè)線；試驗(yàn)工作，為了選擇最佳的激發(fā)，接收條件，多次波，面波調(diào)查；完成一定的工作量及地質(zhì)任務(wù)；第一節(jié)地震測(cè)線的布置及試驗(yàn)性工作(自學(xué))

Passage1ArrangeSeismicLineandExperiment一．地震測(cè)線布置ArrangeSeismicLine地震測(cè)線SeismicLine：是指沿地面或海面進(jìn)行地震勘探野外工作的路線。沿測(cè)線觀測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理以后的成果，就是地震剖面(時(shí)間剖面或深度剖面)，他是地震資料解釋的基本依據(jù)。測(cè)線的布置與地質(zhì)測(cè)線布置的原則(Rule)類似。測(cè)線布置的原則1．主測(cè)線(In-Line)應(yīng)盡量垂直構(gòu)造走向，目的是能更好地反映構(gòu)造形態(tài)，此時(shí)傾角為真傾角；2．測(cè)線應(yīng)盡量為直線，此時(shí)，垂直切面為一平面，反映構(gòu)造形態(tài)比較真實(shí)；3．

測(cè)線間隔隨勘探程度的提高，由蔬到密，地震工作可分為：區(qū)域測(cè)量，面積測(cè)量，面積普查，面積詳察，構(gòu)造細(xì)測(cè)；(1)區(qū)域測(cè)量：面積很大，測(cè)量間距以不漏掉局部構(gòu)造為原則，通常為十幾—幾十公里，并有一定的聯(lián)絡(luò)測(cè)線。(2)面積普查：任務(wù)是在含油氣遠(yuǎn)景區(qū)，普查含油氣構(gòu)造，一般測(cè)線也較稀，為幾公里；(3)面積詳查：在已圈閉的含油氣構(gòu)造的基礎(chǔ)上，加密測(cè)線，搞清構(gòu)造圈閉的形態(tài)，產(chǎn)狀。間距2-4公里；(4)細(xì)測(cè)階段：任務(wù)是查明構(gòu)造的細(xì)節(jié)和斷層產(chǎn)狀，提供鉆探井位，這時(shí)間距密到1公里，4.如工區(qū)有鉆井，測(cè)線要盡量通過鉆孔，以便進(jìn)行地震層位和地質(zhì)層位的對(duì)比。2．試驗(yàn)工作(ExperimentWorks)是正式生產(chǎn)之前對(duì)前人已做過的資料進(jìn)行研究和做一些試驗(yàn)性工作，目的是要了解該工區(qū)反射波，面波的速度，衰減情況，從而來確定炮點(diǎn)與接收點(diǎn)離多遠(yuǎn)；試驗(yàn)工作：1)選激發(fā)條件(SelectSourceCondition)2)選接收條件(SelectReceiveCondition)3)干擾波(面波)調(diào)查(NoiseInvestigation)第二節(jié)．地震波的激發(fā)

Passage2Seismicwaveource/Stimulate

激發(fā)(Stimulate)：是產(chǎn)生地震波的震源條件(SourceCondition)，在地震勘探中把震源條件叫做激發(fā)條件(Stimulatecondition)，它是指選擇合適的震源類型(Source/FocusType)和激發(fā)方式(StimulateWays)，震源條件如何，將對(duì)地震記錄的好壞起著重要的作用。一．震源類型Source/FocusType1．炸藥震源(explosive/chargessource)(20年代就有)，主要用于華北，在井中放炸藥，通過引爆，產(chǎn)生振動(dòng)，產(chǎn)生地震波。2．非炸藥震源(60年代產(chǎn)生)(1)可控震源(controlSource)

：是一種機(jī)械震源，他是靠裝載在特種汽車上的振動(dòng)器沖擊地面而產(chǎn)生地震波的，由于振動(dòng)的頻譜和能量的大小都可以人工控制，故稱可控震源。這種震源較先進(jìn)，在我國(guó)主要用于西北，新疆，青海等地表砂土無水，用井中激發(fā)較困難的地區(qū)。(2)空氣槍(Airgun)：他是將壓縮空氣在短暫瞬間釋放于水中，而產(chǎn)生地震波。(3)電火花(ElectricalSpark)

：他是利用高壓電極在水中的放電效應(yīng)，使其周圍的海水受壓產(chǎn)生振動(dòng)，產(chǎn)生地震波。二．縱波的激發(fā)

(Longitudinal/PrimarySourceCondition)HowProduceLongitudinal/Primary?1．縱波震源PSource：是脹縮震源(PressureForceSource)，在陸地廣泛使用的脹縮震源是炸藥震源(ChargesSource)，可控震源(ControlSource/Focus)；激發(fā)方式(Produce/StimulateWays)主要是在井中，坑中，水中，其中以井中激發(fā)用的最多。2．激發(fā)條件Produce/StimulateCondition多用井炮，井深？藥量多少？為了得到較強(qiáng)的能量。(1)井深WellDepth：在潛水面下3-5米處激發(fā)，在低速帶下面激發(fā)。(2)巖性RockCharacter/Property；最好是膠泥，含水粘土；(3)藥量大小ChargesQuantity

，據(jù)勘探目的層深度所定。一般深度大，藥量大，反之，藥量小一點(diǎn)。但必須注意，增加藥量與增加反射波能量并不是成正比的，即當(dāng)藥量增加大到一定值后，彈性波的能量不再隨藥量而增大，這時(shí)大部分能量用于破壞周圍巖石了，所以，藥量一定要適中，可采用組合爆炸方式，提高震源能量。振幅與藥量的關(guān)系三．橫波的激發(fā)

Transverse/SProduce

要激發(fā)橫波就要使巖層受到一個(gè)剪切力(ShearForce)，目前，用的比較多的是SH波，這就要求有一種使介質(zhì)受到垂直測(cè)線水平方向剪切力的震源

1．橫波震源(S/Transversesource)

介質(zhì)(medium)受剪切應(yīng)力作用，使巖層產(chǎn)生形變，產(chǎn)生橫波，震源類型主要有三種：1)炸藥(Charger)；2)敲擊(Tap)；3)可控震源(ControlSource))。

三．橫波的激發(fā)

Transverse/SProduce1。水平可控震源

要激發(fā)橫波就要使巖層受到一個(gè)剪切力(ShearForce)，目前，用的比較多的是SH波，這就要求有一種使介質(zhì)受到垂直測(cè)線水平方向剪切力的震源可控震源(ControlSource)：。水平可控震源用于產(chǎn)生橫波的可控震源，又稱為水平可控震源，他是振動(dòng)器為水平，且垂直于測(cè)線，為了使振動(dòng)器與大地緊密耦合，他的底板要做成錐形2。

炸藥震源(Charges/ExplosiveSource)

用炮井激發(fā)橫波時(shí)，先打三排間距為1-2米平行測(cè)線的井，先在中排炮井中激發(fā)，使之造成空洞，同時(shí)記錄下縱波，第二次在右排井中激發(fā)，由于在左側(cè)破壞的巖層存在，突出了向下和向右的水平方向的力，產(chǎn)生縱波和SH波(向右的)；第三次在左排井中激發(fā)也產(chǎn)生縱波和向左的SH波，把第二次和第三次激發(fā)所得結(jié)果相減即：

S=SH++P-SH--P=SH+-SH-式中表示第二次，第三次激發(fā)時(shí)所得到的縱波形態(tài)基本一致，而SH波極性相反，所以，相減后消除了P波，得到了振幅強(qiáng)度為單波兩倍的SH波。第三節(jié)．地震儀簡(jiǎn)介

Passage3SeismographSimplyIntroduce

為了記錄由地下反射回來的地震波(SeismicWave)，需要使用一套專門的記錄裝置—地震儀(Seismology)。現(xiàn)在我們野外使用的都是數(shù)字地震儀(DigitSeismology)，因此，我們就對(duì)這種現(xiàn)在最常用的且性能較好的地震儀—數(shù)字地震儀的一些組成(Component)、功能(Function)及特點(diǎn)(Character)作一簡(jiǎn)單介紹(SimplyIntroduce)。一．?dāng)?shù)字地震儀的組成(ComponentofSeismograph)數(shù)字地震儀由兩部分組成：1.記錄系統(tǒng)(RecordSystem)2.回放系統(tǒng)(Play

BackSystem)，他們?cè)谶壿嬁刂葡到y(tǒng)的統(tǒng)一下進(jìn)行工作。包括Include；1)檢波器(Geophone)；2)前置放大器FrontAmplifier；3)多路轉(zhuǎn)換(ManyTransformSwitch)開關(guān)；4)主放大器(MainAmplifier)；5)采樣保持器(Sample)；6)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)(Analogue/DigitTransformer)；7)磁記錄器(magnetismrecorder)組成。其功能(Function)：把地震波的信號(hào)反射波記在磁帶上或?qū)懺诖艓?。記錄系統(tǒng)(RecordSystem)：2。回放系統(tǒng)(PlayBacksystem)包括：1)回放輸入解排器；2)數(shù)字自動(dòng)增益控制(DigitAutomaticgainControl)；3)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digit/Analogue)(D/A)；4)反多路轉(zhuǎn)換開關(guān)(AnltipathTransformSitch)；5)回放濾波器(Play

BackFilters)；6)顯示器功能：把記錄信號(hào)從磁帶上讀出來，即把記錄變成監(jiān)視記錄(放錄象一樣)二．記錄系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介

(RecordSystemFunctionIntroduce)1.地震檢波器Geophone

1)作用Function：

把地表微弱的機(jī)械振動(dòng)變成電信號(hào)，然后記錄下來。因此，實(shí)質(zhì)上它是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置(原理就是發(fā)電機(jī)原理)。因?yàn)?，在陸地上由地下深部反射回來的地震波振幅很小，只有幾微米，如何把這么弱的信號(hào)記錄下來，人們就采用了這樣一種方法：首先把這種很弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電振動(dòng)信號(hào)，再利用電子裝置放大它到幾十萬倍，然后再記錄下來，由機(jī)械振動(dòng)變成電信號(hào)的工作就由檢波器來完成。2)檢波器結(jié)構(gòu)(structure)：檢波器主要由外殼，圓柱形磁缸，環(huán)形彈簧片和線圈組成。磁缸被垂直的固定在外殼中央，它產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈繞在圓形的線圈架上，它通過上下兩個(gè)彈簧片與外殼作軟連接，使它置于磁缸和外殼之間的環(huán)形磁通間隔中并能上下移動(dòng)。3)檢波器工作原理(Principle)：

(它是怎樣把機(jī)械振動(dòng)變成電信號(hào)？)它利用電磁感應(yīng)的原理，當(dāng)?shù)卣鸩▉淼降孛嬉鸬孛嬲駝?dòng)時(shí)，檢波器外殼連同磁缸隨地面質(zhì)點(diǎn)一起振動(dòng)，這時(shí)線圈由于慣性卻滯后于磁缸運(yùn)動(dòng)，從而形成線圈與磁缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈切割磁力線，便產(chǎn)生感應(yīng)電流(大小，強(qiáng)弱是變化的)，這樣就實(shí)現(xiàn)了把機(jī)械振動(dòng)變成電信號(hào).感應(yīng)電流的大小，方向都是變化的并與地面振動(dòng)的大小，方向，速度有關(guān)，只有與檢波器線圈的軸向方向一致時(shí)的機(jī)械振動(dòng)才能產(chǎn)生最大的輸出電壓，在地震勘探中，反射波是近垂直于出射于地表的，因此野外進(jìn)行縱波勘探時(shí)，一般使用垂直檢波器。并把檢波器垂直安置在地面上，才可接受到強(qiáng)的反射縱波.4)檢波器類型(據(jù)頻率分):低頻檢波器(f=8HZ)(LowFrequencyGeophone)

中頻檢波器(MiddlefrequencyGeophone)

高頻檢波器(f>100Hz)(HighFrequencyGeophone)淺層工程多用高頻檢波器；石油地震勘探中多用中、低頻檢波器。

2．

前置放大器(前放)

(FrontAmplifier)

前置放大器:是指放置在儀器最前面的放大器，常簡(jiǎn)稱前放。每一道檢波器對(duì)應(yīng)有一道前放，顯然有多少個(gè)地震道就有多少個(gè)前置放大器。1)作用：(1)是對(duì)輸入輸出阻抗進(jìn)行必要的匹配(Match)，以使檢波器所接受到的地震信號(hào)不失真的送入儀器中。(2)放大(Amplify)：對(duì)微弱的信號(hào)進(jìn)行低噪聲的線性放大(放大幾十萬倍)；(3)濾波(Filtering)：可對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波—各種干擾波，50HZ點(diǎn)干擾，面波等)3。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)

(Multipath/ManyTransformSwitch)

前置放大器輸出的是模擬信號(hào)(analogueSignal)，對(duì)這種信號(hào)計(jì)算機(jī)是無法處理的。因?yàn)?，?shù)字計(jì)算機(jī)只能對(duì)數(shù)字進(jìn)行處理運(yùn)算，因此，就必須對(duì)這種信號(hào)進(jìn)行某種改造，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)可完成這項(xiàng)工作。1)作用(Function)

(1)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散采用，變成數(shù)字信號(hào)(離散的十進(jìn)制)；(2)把“多路并行”的地震信號(hào)變成“單路串行”的子樣脈沖送到主放大器中。模擬信號(hào)(AnalogueSignal)：信號(hào)隨時(shí)間是連續(xù)變化的，即一個(gè)信號(hào)可用隨時(shí)間連續(xù)變化的曲線表示；數(shù)字信號(hào)(Digitsignal)：信號(hào)只能用一系列數(shù)字序列表示，每一個(gè)振幅代表一個(gè)子樣；

采樣(Sample)：按一定時(shí)間間隔對(duì)模擬信號(hào)離散取樣，這個(gè)過程稱采樣或抽樣；抽樣間隔用Δt表示。對(duì)模擬信號(hào)抽樣時(shí)，應(yīng)滿足采樣定律，即Δt≤(Tmin/2)對(duì)模擬信號(hào)采樣的過程多路并行：即多個(gè)地震道與檢波器只有一個(gè)放大器，在儀器中只設(shè)計(jì)了一個(gè)主放大器，這個(gè)主放大器為大家公用。因?yàn)?，在每一個(gè)前放中都有信號(hào)輸入，所以，N個(gè)前置放大器中的信號(hào)都在向前傳送，準(zhǔn)備進(jìn)入主放中，所以是多路并行，而整個(gè)儀器中只有一個(gè)主放大器，這就出現(xiàn)了多個(gè)地震道只有一個(gè)數(shù)字傳輸?shù)缆返拿?。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)可以解決這個(gè)矛盾。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)相當(dāng)于一個(gè)單刀多擲開關(guān)，按順序，一個(gè)地震道因一次只輸出一個(gè)子樣，這時(shí)刀與第二個(gè)地震道接通，第二個(gè)地震道中第一個(gè)子樣輸出，依此類推，待所有的地震道都輸出了一個(gè)子樣后，刀再與第一個(gè)地震道接通，第一個(gè)地震道中第二個(gè)子樣輸出，。。。。。。。，從而把多路變成單路信號(hào)，“多路合一”4。主放大器(mainAmplifier)1)作用(function)：放大(Amplify)

(1)能不畸變(notDistortion)地放大能量懸殊很大的地震信號(hào)，即，有較大的動(dòng)態(tài)范圍(DynamicRangeWidth)，或線性放大(LinerAmplify)范圍大，即，在此范圍內(nèi)信號(hào)放大后不畸變。因?yàn)?，地震信?hào)的大小在深淺層可懸殊一百萬倍(淺層能量強(qiáng)，深層能量弱)。所以，必須有很大的動(dòng)態(tài)范圍才可記錄下來。(2)對(duì)強(qiáng)弱不同的信號(hào)可自動(dòng)調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，從而回放時(shí)可恢復(fù)其真值，一般能量強(qiáng)的信號(hào)，放大倍數(shù)取小一些，能量弱的信號(hào)取大一些。5。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/Dtransformer)(TransformAnalogueintoDigitSignal)

作用：把離散的模擬信號(hào)(十進(jìn)制)變成二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)。因?yàn)椋x散后信號(hào)經(jīng)放大后還只是一批離散的十進(jìn)制量，要把他們轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字量，才能用磁帶記錄下來。6。磁記錄器(Magnetismrecorder

作用：把數(shù)字量(二進(jìn)制)通過磁頭記錄在磁帶上，這種資料可直接送到計(jì)算站進(jìn)行處理加工。小結(jié)(Conclusion)數(shù)字地震儀的記錄過程，即，地震檢波器接收到了地震信號(hào)，經(jīng)前置放大器后送到多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，該轉(zhuǎn)換開關(guān)把多路輸入的隨時(shí)間變化的地震信號(hào)離散并重新編排成一路按順序輸出的離散子樣，子樣被送到主放大器后，進(jìn)行放大并使振幅值在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，采樣保持器將放大后的子樣在時(shí)間上展寬后(但其振幅保持不變)，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器由該轉(zhuǎn)換器將子樣幅值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。最后數(shù)字信號(hào)被磁帶記錄下來，這就是儀器記錄幅值信號(hào)的過程。三．回放系統(tǒng)的功能(監(jiān)視回放)(Play

BackSystemFunction)

它是記錄系統(tǒng)的逆過程，即放帶(PlayMagnetismTap)。功能：它是把數(shù)字磁帶記錄中見不到的數(shù)字信號(hào)在野外及時(shí)轉(zhuǎn)換成可見的模擬波形記錄，其目的就是為了及時(shí)在野外大致檢驗(yàn)資料質(zhì)量的好壞和了解施工情況。數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digit/Analoguetransformer)：把數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)；平滑濾波(Filtering)：把尖角去掉，使變成光滑連續(xù)曲線(因?yàn)?，先把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，現(xiàn)在復(fù)原，但是折線，所以要平滑變成曲線)小結(jié)：記錄在磁帶上的數(shù)字信號(hào)被送到回放輸入編排電路，經(jīng)一定的規(guī)律后，送到數(shù)字自動(dòng)增益控制電路，該控制電路要完成兩項(xiàng)工作：真振幅恢復(fù)和自動(dòng)增益控制。經(jīng)真值恢復(fù)后，才能表示地震子樣的真值。它是顯示地震信號(hào)原形的一項(xiàng)必須步驟。顯示器的動(dòng)態(tài)范圍比較小，故必須實(shí)行增益控制，使被恢復(fù)后的信號(hào)值落入到選定的顯示范圍內(nèi)。地震信號(hào)經(jīng)過數(shù)字自動(dòng)增益控制電路后，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器把數(shù)字量又轉(zhuǎn)換成模擬量，而后再送到反多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，由它把一路輸入的信號(hào)又轉(zhuǎn)變成多路輸出的信號(hào)，把它們重新按地震道復(fù)原，經(jīng)回放濾波器平滑濾波后，并送到顯示器進(jìn)行顯示，得到可見的地震監(jiān)視記錄。這就是數(shù)字地震儀回放系統(tǒng)的工作過程。

四．?dāng)?shù)字地震儀的特點(diǎn)(與模擬磁帶地震儀相比)(DigitSeismographCharacter)(1)有較高信噪比的特征，高放大倍數(shù)，并有頻率濾波裝置，可濾去50HZ電信號(hào)干擾，濾去低頻面波干擾，提高信噪比；(2)能較好的保存地震波動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)范圍大(DynamicRangeLarge)，頻帶寬(3-300HZ)(FrequencyBandWidth)，儀器對(duì)波形改造的畸變小(DistortionSmall)；(3)與計(jì)算機(jī)直接配套(DirectMatch)，資料處理快(ProcessingQuick)；(4)自檢能量強(qiáng)(自動(dòng)化程度高)(AutomationDegreeHigh

第四節(jié)．地震勘探野外觀測(cè)系統(tǒng)

(施工圖紙)

Passage4SeismicExploration/ProspectGeometry(ObserveandMeasureSystem)inField

地震勘探野外觀測(cè)系統(tǒng)(施工圖紙)

Passage4SeismicExploration/ProspectGeometry(ObserveandMeasureSystem)inField地震勘探野外采集形式，一般布置多條測(cè)線進(jìn)行觀測(cè)，布置成網(wǎng)狀(Net)，盡可能為直線，在具體施工中，每條測(cè)線分為若干觀測(cè)段，逐段進(jìn)行觀測(cè)，激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)在測(cè)線上的相對(duì)位置關(guān)系---觀測(cè)系統(tǒng)(ObserveandMeasureSystem)(Geometry)

一．觀測(cè)系統(tǒng)的術(shù)語(GeometryTerm)1

.

檢波道數(shù)(N)(GeophoneNumbers)：地震勘探施工中，檢波器沿測(cè)線等距離布置在地面上的個(gè)數(shù)，(接收點(diǎn)數(shù))，如N=24，48，96。。。。。1024。2．

道間距(Δx)：(DistanceBetweenTraceandTrace)兩個(gè)檢波器之間的距離，一般Δx=25-100米。3．

接收距(L)(ReceiveDistance)(A：安排檢波器的地表長(zhǎng)度，

L=(N-1).Δx4.放炮形式：(1)中間放炮，(2)端點(diǎn)放炮；5．偏移距(X1)(MigrateDistance)：第一個(gè)檢波器離開炮點(diǎn)的距離；

X1必須是Δx的整數(shù)倍。X1=0，零偏移距。

6.排列長(zhǎng)度(X)：一個(gè)炮點(diǎn)與24或更多道檢波器所組成的測(cè)線段，當(dāng)偏移距X1=0時(shí)，排列長(zhǎng)度為X=L=(N-1).Δx當(dāng)偏移距X1不等于0時(shí)，X=L+X17.最大炮檢距(Xmax)(MaximumBetweenShootandReceiverPoint)(Offset-炮檢距)：它是指炮點(diǎn)到最遠(yuǎn)檢波器的距離，數(shù)值上等于排列長(zhǎng)度。

二．觀測(cè)系統(tǒng)的圖示法

(ObserveSystemShow/GeometryPattern)1．觀測(cè)系統(tǒng)(Geometry)：簡(jiǎn)單的說：觀測(cè)系統(tǒng)就是炮點(diǎn)與接收點(diǎn)在測(cè)線上的相對(duì)位置關(guān)系。這種關(guān)系一般用圖來表示，它包括：1)時(shí)距平面圖;2)綜合平面圖。2。觀測(cè)系統(tǒng)的圖示法1)時(shí)距平面法(TimeDistancePlanepattern)

它是在平面圖上用時(shí)距曲線的方式來表示炮點(diǎn)與其觀測(cè)點(diǎn)段的相對(duì)位置關(guān)系，以及它與反射界面的相互關(guān)系。表示方法：它把測(cè)線上炮點(diǎn)O1，O2，O3。。。。，按一定比例尺標(biāo)在水平測(cè)線上，然后按其炮點(diǎn)與其接收地段的相互關(guān)系，畫出時(shí)距曲線及其對(duì)應(yīng)反射界面。炮點(diǎn)接收段曲線界面段記錄O1O1O2t01T’R1R2(1)O2O1O2t02TR2R3(2)O2O2O3t03TR3R4(3)O3O2O3t04T’R4R5(4)因?yàn)槭撬浇缑妫詔01=t02=t03=t04=2.h/V相遇時(shí)距曲線：t1(x)與t2(x);互換時(shí)間：T與T’

稱互換時(shí)間T=T’互換點(diǎn)：O1與O2是互換點(diǎn)；解釋：從圖中可見：當(dāng)O1炮點(diǎn)。波沿O1R2O2傳播，其旅行時(shí)間為T’，若在O2炮點(diǎn)，波沿O2R2O1傳播，其旅行時(shí)間為T，因?yàn)椴▊鞑ヂ窂较嗟龋訲=T’

這種圖使用不是很方便，所以，在實(shí)際工作中多使用另一種圖—綜合平面圖。

2)綜合平面圖

(ComprehensiveplanePattern)把炮點(diǎn)排列標(biāo)在水平走向線上(X)軸，從各個(gè)炮點(diǎn)向兩側(cè)作與測(cè)線45度斜線組成直角等腰三角形的坐標(biāo)網(wǎng)，并把水平排列投影到45度斜線上，這種表示出激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系的直角坐標(biāo)網(wǎng)---稱為綜合平面圖觀測(cè)系統(tǒng)施工過程；炮點(diǎn)接收段界面段斜線記錄O1O1O2R1R2O1A(1)O2O1O2R2R3O2A(2)O2O2O3R3R4O2B(3)O3O2O3R4R5O3B(4)從圖可見:O1A斜線在X軸上投影為(O1O2)/2,正好是界面段R1R2長(zhǎng)度。

O2A斜線在X軸上投影為(O1O2)/2,正好是界面段R2R3長(zhǎng)度。這樣放了兩炮后，界面段R1R2被觀測(cè)了一次，叫一次觀測(cè)系統(tǒng)，還有兩次，多次觀測(cè)系統(tǒng)。一般表示只有上面三角形，非常簡(jiǎn)便，施工人員一看觀測(cè)系統(tǒng)便知如何布置炮點(diǎn)與接收點(diǎn)。放多少炮。三．反射波法觀測(cè)系統(tǒng)(ReflectWaveObserveSystem/Geometry)

1．簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)(一次覆蓋)(singleFold/Sample)

通過移動(dòng)炮和排列就可以連續(xù)追蹤地下界面，這種觀測(cè)系統(tǒng)叫簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)。(如上面的觀測(cè)系統(tǒng))特點(diǎn):是能連續(xù)追蹤界面。施工方便，為了防止炮點(diǎn)處受干擾，實(shí)際工作中常采用一定偏移距的觀測(cè)系統(tǒng)。2．間隔連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)

(intervalSuccessionGeometry)它一般是當(dāng)井口干擾很大，故就離開炮點(diǎn)一段距離才布置檢波器，但間隔長(zhǎng)度必須是道間距或排列長(zhǎng)度的整數(shù)倍。下面以間隔連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)為例看一下它的觀測(cè)系統(tǒng)炮點(diǎn)接收段界面段斜線記錄O1O2O3R2R3AB(1)O2O3O4R4R5CD(2)O3O1O2R3R4BC(3)O4O2O3R5R6DE(4)放了四炮，連續(xù)追蹤了地下界面R2-R6正好平面圖是離開炮點(diǎn)一個(gè)排列段的三角網(wǎng)。3．延長(zhǎng)時(shí)距觀測(cè)系統(tǒng)

(Prolong/EnlongTimeandDistanceGeometry在測(cè)線上如遇到河流，村莊，沼澤等障礙，而不能鋪設(shè)檢波器時(shí)和電纜時(shí)，這時(shí)要采用一種專門的觀測(cè)系統(tǒng)，才能連續(xù)追蹤地下界面。該觀測(cè)系統(tǒng)用時(shí)距平面圖表示。設(shè)AB中間有河流，不能布置檢波器，為了獲得地下AB段界面，則這樣布置觀測(cè)系統(tǒng)。A點(diǎn)激發(fā)，BC端接收，反射界面a，B點(diǎn)激發(fā)，AD端接收，反射界面b，四.觀測(cè)系統(tǒng)因素的選擇

(GeometryFactorSelect)單次觀測(cè)系統(tǒng)使用選擇：1．道間距(IntervalDistanceTraceandTrace)，簡(jiǎn)稱道距，它的選擇原則是本著道與道之間的反射波可進(jìn)行對(duì)比追蹤為準(zhǔn)，即保證相鄰道同一反射界面的反射波具有波形相似的特點(diǎn)。所以，野外，兩個(gè)檢波器的距離(時(shí)差)小于(視周期/2)，ΔX=20-100米。2．接收距，它是指地表安排檢波器的測(cè)線長(zhǎng)度，它的大小取決于ΔX，N(L=(N-1).ΔX3．炮點(diǎn)移動(dòng)的距離(d)：它是指相鄰兩炮點(diǎn)間的距離；一般端點(diǎn)放炮，炮點(diǎn)移動(dòng)的距離是排列長(zhǎng)度的倍數(shù)；中點(diǎn)放炮，炮點(diǎn)移動(dòng)的距離是排列長(zhǎng)度的一半。D=L/2=(N-1).ΔX/2

4.偏移距(X1)(MigrateDistance)：一般第一個(gè)檢波器離開炮點(diǎn)的距離。

第五節(jié)．提高資料信噪比的接收手段之一

—組合法Group/ArrayMethod

AMethodIncrease/Raise/EnhanceDataRatioSignalandNoise.組合法的原理(Principle)：主要是利用有效波(一次反射波)與干擾波(面波)的視速度或傳播方向的差異(Difference)來達(dá)到提高反射波，削弱面波(干擾波)的目的。組合法包括：組合檢波和組合爆炸。這里我們以組合檢波為例來說明其原理和方法。

一．什么叫檢波器組合(即組合檢波)(GeophoneArray/Group)在一個(gè)接收道上(檢波道)按一定規(guī)律放2個(gè)以上檢波器，同時(shí)接收地震波，然后把它們所接收的信號(hào)相加在一起，作為某一道的地震信號(hào)送到放大器中(輸出)。如果某道上放一個(gè)檢波器，得到一個(gè)信號(hào)，振幅A，

如果某道上放兩個(gè)檢波器，得到兩個(gè)信號(hào)，每個(gè)振幅為A，將兩個(gè)信號(hào)相加后，送入到放大器中。如果兩個(gè)檢波器緊密在一起，可能相加后，總振幅為2倍A，如果兩個(gè)檢波器離的較遠(yuǎn)，相加后，總振幅不會(huì)為2倍A，但一般都大于A，二．組合的方向特性(DirectionCharacterOfgroupmethod1．組合對(duì)反射波的作用(物理實(shí)質(zhì))；2．組合對(duì)面波的作用；3。組合的方向特性1．組合對(duì)反射波的作用(物理實(shí)質(zhì))(Group/ArrayMethodFunctiontoReflection）例子：假設(shè)某道放兩個(gè)檢波器(沿測(cè)線是線性組合)，討論反射波到達(dá)檢波器的情況。設(shè)組內(nèi)距(δX)。如組內(nèi)距=10米，反射波速度為1860m/s,入射角=20度，令t0=0.5秒.這時(shí)視速度V*=V/sinα=1860/sin20=5438m/s所以反射波到達(dá)兩個(gè)檢波器的時(shí)差為：Δt=10/5438=1.8ms由于時(shí)差很小，可以認(rèn)為它們大致是同時(shí)接收到反射波，所以組合后，兩個(gè)反射波信號(hào)近似是同相疊加，疊加后，總振幅變成2倍A；結(jié)論1(ConclusionOne)：

組合對(duì)于反射波來說，相當(dāng)于不同位置，時(shí)間幾乎相同的波的近同相疊加，疊加(stack)后，反射波能量得到加強(qiáng)。(EnergyisStrengthen)2．組合對(duì)面波的作用

(Group/ArrayMethodtoSurfaceWave)若面波速度為500m/s,(Vr=Vr*),這時(shí)到達(dá)兩個(gè)檢波器面波的時(shí)差為：t=10/500=20ms因?yàn)橛休^大的時(shí)差，兩個(gè)波明顯不同相，所以疊加后能量降低，振幅變小。

結(jié)論2：組合對(duì)于面波來說，相當(dāng)于不同位置，不同時(shí)間波的非同相疊加，疊加后能量(振幅)變小。(壓制了面波SuppresssurfaceWave).3。組合的方向特性

(DirectionCharacterofGroup/Arraymethod

假設(shè)反射波波動(dòng)為正弦(余弦)信號(hào)，兩個(gè)檢波器信號(hào)分別為用位移表示：

U1=A.cos2πftU2=A.cos2πf(t-Δt)相加后：U∑=A∑.cos2πf(t-Δt/2)這里用到三角公式；A∑=2Acos2πfΔt=2AcosπΔt/T(1)利用組合公式---看組合后結(jié)果

Δt一定的值，則代入公式就可求得相應(yīng)疊加后的總振幅A∑。Δt：0T/4T/2A∑:2A1.4A0(2)用圖解的方法繪出合成振動(dòng)圖形。

對(duì)反射波Δt→0，所以A∑→2A

對(duì)面波Δt》0，所以如果讓?duì)→T/2，則A∑→0。

(3)組合的靈敏度(Group/ArrayMethodSensitivity)：фn=A∑/A，組合后振幅和組合前振幅之比，叫組合得靈敏度(sensitivityofGroup)，它是衡量組合效果的尺度，一般фn大，則組合效果好。其值為；n：表示組合檢波器的個(gè)數(shù)，當(dāng)n=2時(shí)，

ф2=A∑/A=(2AcosπΔt/T)/Aф2=2cosπΔt/T=(sin2πΔt/T)/(sinπΔt/T)

(sin2α=2.sinα.cosα)

(4)組合的方向特性因?yàn)樗c傳播方向有關(guān)，又稱它為組合的方向特性(DirectionCharacter)。

所以對(duì)n個(gè)檢波器組合后，其組合特性為：

фn=(sinnπΔt/T)/(sinπΔt/T)(sin2α=2.sinα.cosα)(5)相對(duì)靈敏度RelativitySensitivity

歸一化后的相對(duì)靈敏度RelativitySensitivity：

ф’n=(sinnπΔt/T)/(n.sinπΔt/T)(6)組合方向特性曲線以n為參數(shù)，Δt/T為橫坐標(biāo)，∣ф’n∣為縱坐標(biāo)，可作出方向特性曲線(DirectionCharacterCurve)。曲線特點(diǎn)：(n=2)

(7)曲線特點(diǎn)：(n=2)

1)

Δt→0，則∣ф’n∣=1，(靈敏度大)，極值為1，相當(dāng)于反射波到達(dá)兩個(gè)檢波器Δt→0的情況，A∑→2A。當(dāng)Δt/T=0.5(Δt=T/2)時(shí)，∣ф’n∣=0，A∑→0，這對(duì)面波使其成為這個(gè)情況。2)

當(dāng)Δt/T=0.25(Δt=T/4)時(shí)，∣ф’n∣=0707，A∑→1。4A，這對(duì)波疊加后，相對(duì)還是增加的。3)當(dāng)n增大時(shí)，通放帶(Passband)變窄，壓制面波效果較好，同樣反射波將受到一定的壓制(Suppress)。

三.組合的頻率特性

(FrequencyCharacterofGroup/Array)1。組合的低通濾波：

討論反射波組合時(shí)，假設(shè)當(dāng)Δt=0，組合的波是完全同相疊加。即兩個(gè)波形一樣，所以組合后其波形不變(頻率)不變，但實(shí)際中，反射波的Δt可能等于0，所以波是不同時(shí)間的值相加，疊加后信號(hào)波形變寬，頻率變低，(尤其是遠(yuǎn)道)，這就是組合的低通濾波(低頻響應(yīng))(LowFrequencyPassFilter)(LowFrequencyResponse)。2。組合的低通濾波特點(diǎn)

一般時(shí)差Δt越大，低頻濾波作用越強(qiáng)

3。頻率特性公式：

由方向特性公式(T—F)得到頻率特性公式：ф’(f)n=(sinnπfΔt)/(n.sinπfΔt)4。頻率特性曲線：以n=7為參數(shù)，作ф與Δt的關(guān)系曲線。稱為頻率特性曲線(frequencyCharacterCurve)。5。頻率特性曲線特點(diǎn)：(1)當(dāng)Δt→0，各種f的波都通過，組合后頻率特性為一直線，無低頻響應(yīng)作，即無頻率濾波作用。(2)Δt=0.25秒時(shí)，小于60HZ的信號(hào)可以通過；(3)Δt增大后，小于10HZ的信號(hào)才可通過，即高于10HZ的信號(hào)被濾去了；所以時(shí)差增大，則組合后信號(hào)頻率變低(波形變胖WaveShapeWidth/Fatter)，因此，組合前后波形發(fā)生了變化(畸變Distortion)(這是組合的副作用)(SideEffect)

四．組合的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)和平均效應(yīng)StatisticsandAverageEffectsofGroup/Array1．統(tǒng)計(jì)效應(yīng)(壓制隨機(jī)干擾)(StatisticsEffecttoSuppressRandomNoise)

據(jù)有效波和干擾波出現(xiàn)的規(guī)律的差異來壓制隨機(jī)干擾。假設(shè)到達(dá)檢波器的隨機(jī)干擾是相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，則從概率的角度考慮，它們相加后均值為0，所以組合后其信噪比增大3(n)1/2倍(n個(gè)檢波器組合)。2．平均效應(yīng)(AverageEffect)組合時(shí)我們把地下兩個(gè)不同反射點(diǎn)的信號(hào)相互疊加后，作為中點(diǎn)的信號(hào)輸入儀器中，這實(shí)際上是對(duì)兩個(gè)信號(hào)取了平均，其作用是：

(1)好的一面：把地表地質(zhì)構(gòu)造微小變化相互平均了，因而使有效波具有比較規(guī)則的波形，有利于波的對(duì)比；(2)副作用：對(duì)反射界面平均，模糊了細(xì)節(jié)，易漏掉小斷層，構(gòu)造.五．組合因素的選擇(SelectGroup/Arrayfactors組合因素指：組內(nèi)距，組合個(gè)數(shù)，組合形式。1．組合個(gè)數(shù)

(GeophoneNumbersinaArray/Group)

：5-30，組合效果好，作用效率高；2．組內(nèi)距(DistanceBetweenGeophoneandGeophoneinaGroup)

3-5米—5-10米，據(jù)工區(qū)面波速度而定，目的使面波波峰與波谷相對(duì)，即Δt=T/2，完全被統(tǒng)治；3。組合形式(Group/ArrayForm:；線性組合，面積組合，組合檢波-爆炸-聯(lián)合組合。

第六節(jié)．地震波速度的野外測(cè)定SeismicVelocityareMeasuredinField.地震波速度的野外測(cè)定(Measure)：指在露頭、坑道或井中測(cè)量地震波穿過巖石的傳播速度。常用的方法有：1)地震測(cè)井(SeismicLog);2)聲波測(cè)井(SoundLog).一．地震測(cè)井(必須有大井)

(SeismicLog)1．方法(Method)

在大井中用電纜沉放檢波器，在井口放炮激發(fā)地震波(檢波器必須是抗高壓、高溫的特殊檢波器)，檢波器接收到透過波走時(shí)t(是透過波從炮點(diǎn)O沿近似垂直層面方向傳播到沉放檢波器深度H處的旅行時(shí))，所以它是法線時(shí)間t0的一半即t0=t/2，H可由電纜長(zhǎng)度測(cè)得，這樣就可以用公式V=H/t計(jì)算出該深度點(diǎn)上覆地層的平均速度。然后向上一點(diǎn)點(diǎn)上提檢波器(一般20-50米)，提一次放一炮，得到一個(gè)ti,Hi,得到Vi，依次進(jìn)行由下向上逐點(diǎn)放炮記錄，就可求出平均速度，可得到垂直時(shí)距曲線、透射波時(shí)間t隨H的變化.2．繪制綜合柱狀圖(成果圖)

(1)

H-t曲線—垂直時(shí)距曲線(將H，t在H-t坐標(biāo)中繪出)(2)

平均速度曲線：因?yàn)閠=t0/2--V(t0)曲線；(3)

層速度曲線：Vn(H)曲線(ΔH/Δt=Vn)

把這幾個(gè)曲線在一張圖上表示出來—得到綜合柱狀圖)由于垂直時(shí)距曲線一般由若干不同斜率的直線段組成，而每段直線的斜率Δt/ΔH是常值，所以其倒數(shù)即對(duì)應(yīng)地層的層速度，Vn=ΔH/Δt也是常數(shù)，所以據(jù)H-t資料可繪制出Vn-H的關(guān)系曲線。用地震測(cè)井求得的平均速度，一般精度高，但必須有大井存在，并且精度高低與H有關(guān)，ΔH小，精度就高。但畢竟是一孔之見。3．6．2聲波測(cè)井(連續(xù)速度測(cè)井)-主要用的是折射波法1．儀器設(shè)備在大井中沉放超聲波測(cè)井儀，即用超聲波測(cè)井儀進(jìn)行的，超聲波儀器井下分為三部(超聲波發(fā)生器O，接收器M，N2個(gè))2．計(jì)算層速度Vk

測(cè)井時(shí)將該儀器由井底向上提升，發(fā)生器發(fā)射超聲波，波經(jīng)過泥漿以臨界角入射到井壁，在井壁產(chǎn)生滑行波，該波的能量又經(jīng)過泥漿折射到接收器M，N，這時(shí)波被接收下來，超聲波傳播到M，N時(shí)間分別為：tM=2.a/V1+b1/VktN=2.a/V1+b2/VkV1,Vk分別為超聲波在泥漿，巖層中傳播的速度，波到達(dá)兩個(gè)接收器的時(shí)間差：Δt=tN-tM=(b1-b2)/Vk當(dāng)井壁與儀器平行時(shí)，b2-b1=MN(折射波射線平行)，若使MN=1米，則Δt=1/Vk，這式說明，測(cè)到的時(shí)差等倒數(shù)就是層速度Vk,它與巖性有關(guān)。3．比較(1)聲波測(cè)井分層細(xì)，方法簡(jiǎn)單，但精度較差，因?yàn)樗沁B續(xù)測(cè)量，接收點(diǎn)距又小，Δt有累積誤差，它的時(shí)間是累