開發(fā)地震基礎(chǔ)

開發(fā)地震基礎(chǔ)

——地震技術(shù)基本原理

利用地震波從地下地層界面反射至地面帶回來的旅行時(shí)間和形狀變化的信息，用以推斷地下的地層構(gòu)造和巖性。

天然地震是地球內(nèi)部發(fā)生運(yùn)動(dòng)而引起的地殼的震動(dòng)，

地震勘探是用人工的方法引起地殼振動(dòng)，最常用的方法是打一口淺井，在井內(nèi)放一定量的炸藥，爆炸產(chǎn)生人工地震波，再用數(shù)字地震儀記錄下爆炸后地面上各點(diǎn)震動(dòng)的情況，利用記錄下來的資料，現(xiàn)經(jīng)過進(jìn)行處理和人機(jī)操作解釋，推斷地下地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)?；驹恚喝缛嗽谏焦然蛟诖髲d時(shí)和大喊聲，能聽到回聲，這是因?yàn)槁暡ㄔ诳諝庵袀鞑?，遇到障礙物會(huì)發(fā)生反射緣故，利用聲波反射現(xiàn)象，可以測(cè)出障礙物離開我們所站地方的距離，例如：已知聲波在空氣中傳播的速度是V=340米/秒，如測(cè)量出從呼喊開始到聽見回聲的時(shí)間t=4秒，那么障礙物離開我們的距離680米,地震勘探的基本原理就如此。★基本原理

在地面某一條線上某點(diǎn)放炮，于是就產(chǎn)生地震波向地下傳播，地震波遇到兩種地層的分界就會(huì)發(fā)生反射，另一部分能量繼續(xù)向下傳播，再遇到另一界面再繼續(xù)發(fā)生反射，在放炮的同時(shí)，在地面上用檢波器及數(shù)字地震儀記錄下來自各個(gè)地層分界面的反射波引起地面振動(dòng)的情況，可知波傳播的總時(shí)間t，換算成垂直入射反射時(shí)間t0，測(cè)得V，則，h=1/2Vt0

（地層埋深）沿著地面上一條測(cè)線，一段一段地進(jìn)行觀測(cè)，并對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行各種數(shù)字處理之后，就可以得到形象地反映地下巖層分界面埋藏深度起伏變化的資料------地震剖面圖。反射波法地震勘探界面1界面2界面3界面1：水平，因而在地面各點(diǎn)觀測(cè)時(shí)這個(gè)界面的反射波的傳播時(shí)間都相同，在剖面圖上，振幅極大值（地震勘探中稱同相軸）是一條水平直線，反應(yīng)界面的形態(tài)。界面2：是隆起的，所以來自截面2的反射波的傳播時(shí)間在各點(diǎn)就不一樣，在界面埋藏淺的地下，傳播時(shí)間短，這個(gè)仿射波的同相軸是彎曲的，與界面2形態(tài)相對(duì)應(yīng)。一、彈性形變與彈性介質(zhì)由于地震勘探是研究人工激發(fā)的地震波在巖層中的傳播規(guī)律來探測(cè)地下地質(zhì)體的的存在和確定巖土物理力學(xué)參數(shù)的地球物理方法，它的地球物理前提是巖礦石間的彈性差異，因此需要研究介質(zhì)的彈性性質(zhì)。人工激震后，巖石附近的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生破碎，介質(zhì)產(chǎn)生的是塑性形變；遠(yuǎn)離震源的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)會(huì)發(fā)生振動(dòng)，發(fā)生體積和形狀的變化，但由于受到的作用力極小，且作用時(shí)間極短，隨著外力的消失而消失，巖層的這種隨外力消失而恢復(fù)原形的形變稱為彈性形變。

一、彈性形變與彈性介質(zhì)石油勘探地震所要研究的是第一種形變------彈性形變；地下巖石在外力的作用下會(huì)發(fā)生兩種彈性形變，如圖；a:體積形變；b:剪切形變；一個(gè)物體在外力作用下，會(huì)呈現(xiàn)出三種狀態(tài)：1、彈性形變；2、塑性形變；3、物體被拉斷或者壓碎；二、地震彈性波

-------縱、橫波2、橫波：又稱切變波或S波，它是形狀形變（切變）在介質(zhì)中的傳遞，該波的傳播方向與介質(zhì)的震動(dòng)方向垂直，質(zhì)點(diǎn)在水平平面中的橫波分量稱為SH，在垂直平面中稱為SV波。1、縱波2、a、SH橫波b、SV橫波地震彈性波：彈性介質(zhì)內(nèi)傳播的地震波

彈性波分為：1、縱波；2橫波；1、縱波：又稱P波，它是體積形變（拉伸或擠壓形變）在介質(zhì)中的傳遞，它的傳播方向與振動(dòng)方向一致。在縱波經(jīng)過的地方會(huì)出現(xiàn)膨脹和壓縮帶，縱波又稱疏密波，在同一種介質(zhì)中傳播速度最快，一般以Vp。二、地震彈性波

-------面波特點(diǎn)：面波振幅A隨距離r衰減比體波慢；面波能量強(qiáng)于體波；面波是橢圓極化波;速度比橫波稍低。圖：瑞雷面波傳播示意圖圖：勒夫波傳播示意圖三、反射地震波傳播規(guī)律在地震勘探工作中，每激發(fā)一次人工地震，都要在多個(gè)檢波點(diǎn)接收地震信號(hào)。炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)都沿一條直測(cè)線布置，炮點(diǎn)到任意檢波點(diǎn)的距離稱炮檢距x，相鄰檢波點(diǎn)的距離叫道間距

x，來自同一界面的地震波沿不同路徑先后到達(dá)各檢波點(diǎn)，從而形成一張地震記錄的圖。三、地震反射波傳播規(guī)律

-------波動(dòng)傳播原理

圖：惠更斯原理（波前原理）惠更斯原理：若知t時(shí)刻的波前，則波前面上每一點(diǎn)都可以看作是新的震源，并各自發(fā)出子波。子波以介質(zhì)中的速度v向各方傳播，經(jīng)

t時(shí)間間隔，它們的包絡(luò)面便是t+

t時(shí)刻的波前。費(fèi)馬原理（最小時(shí)間原理）地震波總是沿射線傳播，以保證波到達(dá)時(shí)所用旅行時(shí)間最少準(zhǔn)則；地震波沿垂直于等時(shí)面的路線傳播所用旅行時(shí)間最少；等時(shí)面與射線總是互相垂直；用射線描述地震波與用波前面描述是等價(jià)的。三、地震反射波傳播規(guī)律

-------波動(dòng)傳播原理

地震同相軸反映出地震波的旅行時(shí)間t與炮檢距x的函數(shù)關(guān)系。將它表示在t-x直角坐標(biāo)系中，稱為地震波的時(shí)距曲線。不同種類的地震波，其時(shí)距曲線的形狀不同，都有自己特有的形狀。每一類特定的時(shí)距曲線，其曲線參數(shù)與地下介質(zhì)的縱波速度v及地震界面的產(chǎn)狀有著直接的關(guān)系。三、地震反射波傳播規(guī)律

-----地震反射波的時(shí)距關(guān)系三、地震反射波傳播規(guī)律

-----地震反射波的時(shí)距關(guān)系

界面埋深為h,炮點(diǎn)o為激發(fā)點(diǎn)，到達(dá)界面R點(diǎn)后反射到地面的s點(diǎn)，設(shè)s點(diǎn)的炮檢距為x，為計(jì)算方便，做炮點(diǎn)o關(guān)于界面的鏡像點(diǎn)o*，稱為虛震源.

根據(jù)右圖的幾何關(guān)系，反射波旅行時(shí)間t與炮檢距x的函數(shù)關(guān)系為:

圖：水平界面的反射波時(shí)距曲線三、地震反射波傳播規(guī)律

-----地震反射波的時(shí)距關(guān)系圖：傾斜界面反射波時(shí)距曲線時(shí)距曲線的極小點(diǎn)向上傾方向偏移2hsin

；根據(jù)右圖的幾何關(guān)系，反射波旅行時(shí)間t與炮檢距x的函數(shù)關(guān)系為:振動(dòng)曲線：某一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的情況；三、地震反射波傳播規(guī)律

波形曲線：為了反應(yīng)各點(diǎn)的振動(dòng)之間的關(guān)系，把同一時(shí)刻各點(diǎn)的位移畫在同一個(gè)圖上

，即描述某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的曲線。

三、地震反射波傳播規(guī)律

不同的質(zhì)點(diǎn)有不同的振動(dòng)曲線；不同的時(shí)刻有不同的波形曲線；在地震勘探中，通常把沿著測(cè)線畫出的波形曲線叫“波剖面”。

波長(zhǎng)λ：在一個(gè)周期內(nèi)，正弦波沿著波線前進(jìn)的距離叫波長(zhǎng)。波源每振動(dòng)一次，波長(zhǎng)前進(jìn)一個(gè)等于波長(zhǎng)的距離λ，波源每秒振動(dòng)的次數(shù)就是頻率f。視速度和視波長(zhǎng)：如果不是沿著波的傳播方向而是沿著別的方向來確定波速和波長(zhǎng)時(shí)，所得結(jié)果叫做正弦波的視速度和視波長(zhǎng)?！穹瓷浜屯干洚?dāng)波入射到2種介質(zhì)分界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和透射。第二種介質(zhì)

（波阻抗）

當(dāng)時(shí)：地震波才會(huì)發(fā)生反射。

第一種介質(zhì)

R：反射系數(shù)反射定律和透射定律入射面：入射線和法線NP所確定的平面垂直分界面叫入射面。

反射定律：反射線位于入射面內(nèi)，反射角等于入射角，透射定律：透射線也位于入射面內(nèi)，而且：

四、地震勘探的地質(zhì)基礎(chǔ)

--------決定地震波傳播速度主要原因一、巖石的性質(zhì)與巖石的礦物成份、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物、速度有關(guān)。二、巖石的地質(zhì)年代與埋深三、巖石的孔隙度及其中流體的性質(zhì)有關(guān)。

V—巖石中縱波傳播的速度

Vm—巖石骨架中縱波傳播的速度

V1—巖石孔隙中流體縱波速度

φ—巖石的孔隙度

●表層地震地質(zhì)條件：