地球物理數(shù)據(jù)的獲取

地球物理數(shù)據(jù)的獲取第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一引言

人類的家園，宇宙中人類已知的唯一可供我們居住的星球—地球。地球自誕生起至今大約經(jīng)歷了44到46億年。在這漫長的歷史時期中，地球孕育了包括人類在內(nèi)的眾多生物。自從人類誕生起，我們的祖先就沒有停下探索地球的腳步。從最初的具有濃厚宗教色彩的上帝創(chuàng)世到十六世紀中期人類才了解地球只不過是太陽系一顆行星這期間人類認知的過程充滿艱辛和曲折。第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一引言

十七世紀八十年代隨著牛頓提出萬有引力定律，人類對地球的認知的能力開始大幅度提升，同時在生產(chǎn)實踐過程中，人類對于地球信息的提取，認知的提升反過來促進了人類社會的進步。人們通過認知事物去獲取信息，并提煉、加工，存儲它們。被存儲的信息我們稱之為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)我們可以這樣定義它：載荷或記錄信息的按一定規(guī)則排列組合的物理符號，可以是數(shù)字、文字、圖像或者是計算機代碼。

第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一引言

那么我們?nèi)绾潍@取有關(guān)地球的信息或者是數(shù)據(jù)呢？下面我將從本科時學過的知識來和大家探討石油勘探中地球物理數(shù)據(jù)獲取的幾種方法。第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一了解地球信息的主要手段地質(zhì)方法地球物理方法地球化學方法鉆探方法第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一了解地球信息的主要手段（續(xù)）地質(zhì)方法是研究成礦的地質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)作用，從而進行找礦的一種方法，在礦產(chǎn)調(diào)查中常用。具體是通過觀察出露在地表面的地層、巖石進行搜集和綜合分析。了解有無能源、礦物條件，并對有利地區(qū)作出評價。地球物理方法

是根據(jù)地下巖石或礦體的物理性質(zhì)差異所引起在地表的某些物理現(xiàn)象（表現(xiàn)為異常的現(xiàn)象）的變化去判斷地質(zhì)構(gòu)造或發(fā)現(xiàn)礦體的一種方法，包括地震、重力、磁力、電法、地熱、放射性及地下地球物理測量等。第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一了解地球信息的主要手段（續(xù)）地球化學（化探）方法

是對巖石、土壤、地下水、地表水、植物、水系以及湖底沉積物等天然產(chǎn)物中一種或幾種化學特征作測定，再據(jù)測定結(jié)果所發(fā)現(xiàn)的化探異常，實現(xiàn)找礦之目的，包括巖石地球化學方法（金屬量測量）、水化學方法和生物地球化學方法等。鉆探法

是依據(jù)地質(zhì)、物化探等方法提供的信息來確定井位進行鉆探，可直接得到地下的各種地質(zhì)資料，可以確定地下構(gòu)造特點和礦物特征。第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一了解地球信息的主要手段（續(xù)）

這四種方法中地球物理勘探應用應用最為廣泛。

地球物理勘探是根據(jù)地質(zhì)學和物理學的基本原理，利用電子學和信息論等許多學科領域的新技術(shù)建立起來的方法，簡稱物探方法。簡而言之，它是根據(jù)地層和巖石之間的物理性質(zhì)的差異性來推斷巖石性質(zhì)和地下構(gòu)造。第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地球物理勘探方法的特點1.理論基礎是物理學包括：地磁場、地電場、重力場、彈性波、放射同位素等理論。⑴研究地球的物理場或者某些物理現(xiàn)象的變化化；⑵不是直接研究巖石或地層，完全不同于地質(zhì)方法；⑶通過物理場，即可了解地表或接近地表的物質(zhì)現(xiàn)象，還可獲得深部地質(zhì)現(xiàn)象的信息；第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地球物理勘探方法的特點2.用物探方法解決地質(zhì)任務時，要實現(xiàn)兩個變化⑴講地質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為地球物理的問題，使用物探方法去得到所期望的物探異常；

⑵根據(jù)物理現(xiàn)象與地質(zhì)體間存在的特點關(guān)系，把物探結(jié)果轉(zhuǎn)化為地質(zhì)語言或圖示，并賦予地質(zhì)含義；第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地球物理勘探方法的特點3.物探方法的結(jié)果存在多解性⑴不同的地質(zhì)體可以有相同的物理場；

⑵地質(zhì)體的大小、形狀、流體與產(chǎn)狀等參數(shù)的不同組合可引起相同的異常現(xiàn)象；第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一主要的物探方法地震勘探（巖石彈性的差別）--勘探地震學重力勘探（巖石的密度差別）磁法勘探（巖石的磁性差別）非地震電法勘探（巖石的電性差別）第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地球物理勘探原理簡介重力勘探

是研究反映地下巖石密度橫向差異引起的重力變化，用于提供構(gòu)造和礦產(chǎn)等地質(zhì)信息。萬有引力定律：

接近較大密度物體時，引力增大，反之引力減少，由此在地表上引起的重力變化成為重力異常。重力異常的規(guī)模，形狀和強度取決于具有密度差的物體大小，形狀及深度。

第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一重力勘探重力勘探的任務

是通過研究地面、水面、水下（或井下）或空間重力場的局部或區(qū)域不規(guī)則變化（即局部重力異?；騾^(qū)域重力異常）來尋找埋藏在地下的礦體和地質(zhì)構(gòu)造。

重力勘探始于1915年，前捷克斯洛伐克的Eabell油田使用重力勘探原理進行了第一次扭秤測量。1918年扭秤被重力儀替代。第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地磁測量——磁法勘探基本原理：地球有磁場，巖石或礦石被磁化而具有磁性，具有磁性的地質(zhì)體在其周圍空間內(nèi)存在一定特征的磁場，其產(chǎn)生的磁場迭加在正常磁場之上會產(chǎn)生異常磁場。磁法勘探的任務：就是測定和分析各種磁異常，找出磁異常與地下巖石，地質(zhì)構(gòu)造及有用礦產(chǎn)的關(guān)系，作出地下地質(zhì)情況和礦產(chǎn)分布等有關(guān)結(jié)論。

研究對象主要用來研究地質(zhì)構(gòu)造，斷裂，計算結(jié)晶基底的埋深，尋找油氣、煤田的構(gòu)造圈閉、鹽丘等，尋找磁鐵礦床、金屬和非金屬礦床等。

第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地電測量——電法勘探基本原理：

利用人工或天然產(chǎn)生的直流電場或地磁場在地下的分布規(guī)律來研究地球結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造及找礦的一種方法。以巖石或礦石的電性差異位基礎。研究內(nèi)容：

電性差異參數(shù)包括：電阻率（ρ）、激發(fā)極化率（η）

介電常數(shù)（ε）、導磁率（μ）、電化學活動性等。應用領域

廣泛應用于金屬及非金屬、石油、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等。第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一震電和電震勘探

這是一種正在探索的方法，由于地震波的傳播而引起電場或磁場的變化，稱為震電。反之，由于電場或磁場的變化而引起地震波稱為電震。它在研究剩余油方面有優(yōu)勢。第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地震勘探地震勘探原理地震勘探的基本過程地震勘探的工作環(huán)節(jié)記錄方式第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地震勘探原理

就是利用人工方法激發(fā)的地震波（彈性波），研究地震波在地層中的傳播規(guī)律，來確定礦藏（包括油氣、礦石、水、地熱資源等）、考古的位置，以及獲得工程地質(zhì)信息。

第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地震勘探原理示意圖第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地震勘探基本過程激發(fā)地震波

地面產(chǎn)生一個震動接收地震波

由源點出發(fā)的一條直線上接受由源點傳播到各個檢波器點所需的時間重建地震波傳播路徑

根據(jù)上述地震波到達各個檢波器所需時間及地震波速度重建地震波傳播路徑。地下構(gòu)造信息就是由重建的路徑得到的。

第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一工作環(huán)節(jié)野外數(shù)據(jù)采集室內(nèi)資料處理地震資料解釋第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一記錄方式階段一光點記錄—地面振動用照相的方法記錄，人工處理資料階段二

以模擬方式記錄在磁帶上，并用模擬電子計算機（基地回放儀）整理資料階段三

用數(shù)字方式記錄數(shù)據(jù)，并在大型計算機上進行處理第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一光點記錄光點記錄的野外記錄儀器流程

地震信號電信號光點信號光點照像記錄檢波器檢流計照像記錄光點地震儀第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一光點記錄第一個用于勘探的反射記錄膠片E標識爆炸時間R來自灰?guī)r的反射，BP空氣中的聲波第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一Mintrop制作的機械式地震儀箱體和慣性重塊之間的相對運動使鋁制圓錐發(fā)生傾斜，從而通過邊緣細絲帶動小鏡子發(fā)生旋轉(zhuǎn)第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一光點記錄相應的技術(shù)組合理論：檢波器組合，震源組合室內(nèi)處理：不可處理室內(nèi)解釋：有效波---反射波，人工繪制反射地震剖面光點記錄只利用反射波旅行時T和波速V，確定的構(gòu)造單元比較簡單大慶油田是由光點記錄儀發(fā)現(xiàn)的第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一2、模擬磁帶記錄模擬磁帶記錄流程地震信號電信號模擬磁帶地震記錄檢波器模擬磁帶地震儀第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一模擬磁帶記錄相應的技術(shù)疊加理論:

多次覆蓋水平疊加理論室內(nèi)處理:

把模擬磁帶地震記錄回放為模擬電信號，然后用模擬計算機進行處理—濾波、動、靜校正、水平疊加，再用變面積顯示方法，得到變面積剖面。室內(nèi)解釋:對變面積剖面進行構(gòu)造解釋。變面積剖面最大特點是直觀，能形象地反映出地下地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)和地層的接觸關(guān)系。由于地球物理技術(shù)的發(fā)展－特別是多次覆蓋水平疊加技術(shù)的出現(xiàn)，能夠查明較為復雜的構(gòu)造。第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一模擬磁帶變面積剖面第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一3、數(shù)字磁帶記錄

60年代數(shù)字式記錄發(fā)明后，數(shù)據(jù)處理的全部潛力才真正得以發(fā)掘。數(shù)字記錄具有高保真度，可以進行數(shù)字地震資料處理和解釋。數(shù)字技術(shù)所帶來的“數(shù)字革命”可能是地震勘探中的最大進步。地震信號電信號數(shù)字磁帶地震記錄檢波器數(shù)字磁帶地震儀第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字記錄相應的技術(shù)發(fā)展波動方程偏移理論室內(nèi)處理∶

將數(shù)字磁帶上所記錄數(shù)字信號輸入到數(shù)字計算機進行處理－濾波、反褶積、動校正、靜校正、速度分析、水平疊加、偏移（特別是波動方程偏移）。得到變面積疊加剖面、偏移剖面。室內(nèi)解釋∶對變面積偏移剖面進行解釋，由于偏移處理能使反射界面實現(xiàn)歸位，使變面積偏移剖面能真實地反映地下構(gòu)造形態(tài)。

第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地震勘探技術(shù)的發(fā)展20世紀60年代以來，地震勘探技術(shù)得到了迅速發(fā)展。有三項技術(shù)具有突破性：

1)野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)了第一臺數(shù)字地震儀；2)可控震源，3)多次覆蓋技術(shù)。第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地震勘探技術(shù)的發(fā)展20世紀80年代是地震勘探技術(shù)發(fā)展，標志性的地震勘探技術(shù)概括為：1．地震屬性分析技術(shù)（1）振幅屬性（幅距分析AVO）；（2）速度參數(shù)；（3）頻率信息—三瞬（瞬時振幅、瞬時頻率和瞬時相位）剖面。

2．井中觀測技術(shù)

（1）垂直地震剖面（VSP）技術(shù)；（2）井間地震技術(shù)。

3．三維地震勘探技術(shù)

在一個平面上采集隨時間而變化的地震信息，并在（ｘ,ｙ,ｔ）三維空間進行處理和解釋，這種地震勘探方法稱之為三維地震技術(shù)。

4．多波多分量技術(shù)

在相同的勘探區(qū)域，在縱波勘探的基礎上，再利用橫波和轉(zhuǎn)換波技術(shù)。第34頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一地震勘探技術(shù)的發(fā)展20世紀90年代地震勘探技術(shù)1．高分辨率地震勘探技術(shù)

一種通過提高震源頻率，高采樣率和高覆蓋次數(shù)等數(shù)據(jù)采集方法和相應的處理技術(shù)，達到大幅度提高勘探精度的技術(shù)。2．時間延遲地震（四維地震）技術(shù)

在同一地方、不同時間進行重復地震數(shù)據(jù)采集和相應的處理解釋一整套技術(shù)。時間推移地震（TimeLapseSeismic，TLS