1、地震勘探原理主讲人：陈双全5:242地震勘探原理地震勘探原理第第1章章 绪论绪论第第2章章 地震波运动学理论地震波运动学理论 第第3章章 地震资料采集方法与技术地震资料采集方法与技术第第4章章 地震波速度地震波速度第第5章章 地震资料解释的理论基础地震资料解释的理论基础5:243第第2章章 地震波运动学理论地震波运动学理论2.1 几何地震学基本概念几何地震学基本概念2.2 常速单界面的反射波特征及数学表达式常速单界面的反射波特征及数学表达式2.3 变速多界面的反射波特征及数学表达式变速多界面的反射波特征及数学表达式 2.4 地震折射波运动学地震折射波运动学5:2442.2 常速单界面的反射波特
2、征及数学表达式常速单界面的反射波特征及数学表达式2.2.1 水平反射面和正常时差水平反射面和正常时差2.2.2 倾斜反射面和倾角时差倾斜反射面和倾角时差2.2.3 时距曲面与时间场时距曲面与时间场5:2452.2.1 水平反射面和正常时差水平反射面和正常时差2.2.1.1 时距曲线的概念时距曲线的概念2.2.1.2 水平界面的共炮点反射波时距水平界面的共炮点反射波时距曲线方程曲线方程2.2.1.3 正常时差与动校正正常时差与动校正5:2462.2.1.1 时距曲线的概念时距曲线的概念在地面激发了地震波后，根据地下介质的结构在地面激发了地震波后，根据地下介质的结构和波的类型（如直达波、折射波和反
3、射波），和波的类型（如直达波、折射波和反射波），地震波将具有不同的传播特点。地震波将具有不同的传播特点。为了定量地说明不同类型的波在各种介质结构为了定量地说明不同类型的波在各种介质结构情况下传播的特点，在地震勘探中主要采用情况下传播的特点，在地震勘探中主要采用“时距曲线时距曲线”(时距曲线方程时距曲线方程)这个概念。这个概念。时距曲线时距曲线就是表示波从震源出发，传播到测线上各观测点的就是表示波从震源出发，传播到测线上各观测点的旅行时间旅行时间t t，同观测点相对于激发点的距离，同观测点相对于激发点的距离x x之间的之间的关系。关系。5:247直达波的时距曲线直达波的时距曲线是直达波的时距曲线
4、是最简单的一种，在单最简单的一种，在单层介质中，速度层介质中，速度V V恒定。恒定。激发点与接收点在同激发点与接收点在同一测线，波的旅行时一测线，波的旅行时可表示为：可表示为：t=x/Vt=x/V X X是激发点到接收点的是激发点到接收点的距离，距离，V V是直达波的传是直达波的传播速度。播速度。速度的一种通常的测速度的一种通常的测试方法。试方法。5:248讨论时距曲线的实际意义1.1.各种波时距曲线的特点是在地震记录上识别各种类各种波时距曲线的特点是在地震记录上识别各种类型地震波的重要依据。型地震波的重要依据。2.2.自激自收接收地震剖面上，反射波同相轴的形态与自激自收接收地震剖面上，反射波
5、同相轴的形态与地下界面的对应关系。在一点激发多道接收的地震地下界面的对应关系。在一点激发多道接收的地震记录不对应了。记录不对应了。3.3.波到达各观测点的时间的变化规律，用时距曲线方波到达各观测点的时间的变化规律，用时距曲线方程来表示。程来表示。5:249讨论时距曲线的实际意义讨论时距曲线的实际意义5:2410讨论时距曲线的实际意义讨论时距曲线的实际意义自接自接自收自收方式方式单炮多道单炮多道 接接收方式收方式5:2411时距曲线和观测方式时距曲线和观测方式5:2412时距曲线和观测方式时距曲线和观测方式5:24132.2.1 水平反射面和正常时差水平反射面和正常时差2.2.1.1 时距曲线的
6、概念时距曲线的概念2.2.1.2 水平界面的共炮点反射波时距水平界面的共炮点反射波时距曲线方程曲线方程2.2.1.3 正常时差与动校正正常时差与动校正5:2414水平界面的共炮点反射波时距曲线方程水平界面的共炮点反射波时距曲线方程5:2415水平界面的共炮点反射波时距曲线方程水平界面的共炮点反射波时距曲线方程5:2416水平界面的共炮点反射波时距曲线方程水平界面的共炮点反射波时距曲线方程5:24172.2.1 水平反射面和正常时差水平反射面和正常时差2.2.1.1 时距曲线的概念时距曲线的概念2.2.1.2 水平界面的共炮点反射波时距水平界面的共炮点反射波时距曲线方程曲线方程2.2.1.3 正
7、常时差与动校正正常时差与动校正5:2418正常时差与动校正正常时差与动校正正常时差的概念正常时差的概念正常时差的计算正常时差的计算动校正动校正5:2419正常时差正常时差问题：问题：需要的是来自观测点正下方的时间，即需要的是来自观测点正下方的时间，即自激自收时间。自激自收时间。实际得到的时距曲线是时间随炮检距的改变而变化。实际得到的时距曲线是时间随炮检距的改变而变化。5:2420正常时差正常时差问题问题1一炮多道一炮多道 接收的反射并不来自炮点接收的反射并不来自炮点O和接收点和接收点S正下方，正下方，在水平界面时反射来自距的中点在水平界面时反射来自距的中点M。从实际生产考虑，不采用自激自收方式
8、，要得到从实际生产考虑，不采用自激自收方式，要得到M点点正下方的反射，则需在正下方的反射，则需在M点两边对称的点上进行激发点两边对称的点上进行激发（O）和接收（）和接收（S）。）。5:2421正常时差正常时差问题问题2在在M点自激自收时间点自激自收时间tM 小于在小于在O点发点发S点收得到点收得到R点点的反射时间的反射时间tORS。同时来自同时来自R点的反射两者有时间差，这是因为炮检距不点的反射两者有时间差，这是因为炮检距不为零引起的。为零引起的。vhtoM22241hxvtORS5:2422正常时差定义定义定义 水平界面时，对界面上某点以炮检距水平界面时，对界面上某点以炮检距x x进行观测得
9、到的反射旅行时与在进行观测得到的反射旅行时与在零炮检距零炮检距得到的反射旅行时之差。得到的反射旅行时之差。正常时差也就是正常时差也就是炮检距不为零引起的时差炮检距不为零引起的时差。5:2423正常时差的定量计算正常时差的定量计算VhhxVttt24122022002xtttV Vht20或其中代表的是M点的自激自收时间。5:2424正常时差的定量计算正常时差的定量计算这个精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件这个精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下，用二项式展开可以得到简单的近似公式，以后讨下，用二项式展开可以得到简单的近似公式，以后讨论某些问题时经常用到。论某些问题时经常用到。2
10、221/22 1/202124(1)1()42hxxtxhtVVhh12hx当2200200111()22xxtttVtV t则20202xtttV t 5:2425动校正动校正为了消除正常时差产生的影响，要对反射时间做时间为了消除正常时差产生的影响，要对反射时间做时间校正。经过校正后，反射波的同相轴一般就能反映界校正。经过校正后，反射波的同相轴一般就能反映界面的形态了。面的形态了。在水平界面的情况下，从观测到的反射波旅行时中减在水平界面的情况下，从观测到的反射波旅行时中减去正常时差去正常时差 t t，得到，得到x/2x/2处的处的t t0 0时间。这一过程叫正常时间。这一过程叫正常时差校正，
11、或称时差校正，或称动校正动校正。关于动校正的具体方法和实际资料的数字处理效果分关于动校正的具体方法和实际资料的数字处理效果分析将在析将在地震资料数字处理方法地震资料数字处理方法课程中详细介绍。课程中详细介绍。5:2426动校正动校正5:24272.2.1 水平反射面和正常时差水平反射面和正常时差2.2.1.1 时距曲线的概念时距曲线的概念2.2.1.2 水平界面的共炮点反射波时距水平界面的共炮点反射波时距曲线方程曲线方程2.2.1.3 正常时差与动校正正常时差与动校正5:24282.2 常速单界面的反射波特征及数学表达式常速单界面的反射波特征及数学表达式2.2.1 水平反射面和正常时差水平反射
12、面和正常时差2.2.2 倾斜反射面和倾角时差倾斜反射面和倾角时差2.2.3 时距曲面与时间场时距曲面与时间场5:24292.2.2 倾斜反射面和倾角时差倾斜反射面和倾角时差2.2.2.1 倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程2.2.2.2 倾角时差倾角时差2.2.2.3 共炮点反射波时距曲线的主要特点共炮点反射波时距曲线的主要特点5:2430倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程5:2431倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程5:24322.2.2 倾斜反射面和倾角时差倾斜反射面和倾角时差2.2.2.
13、1 倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程倾斜界面的共炮点反射波时距曲线方程2.2.2.2 倾角时差倾角时差2.2.2.3 共炮点反射波时距曲线的主要特点共炮点反射波时距曲线的主要特点5:2433倾角时差倾角时差界面水平时，在界面水平时，在S S点、点、O O点、点、S S点三个位置自激自收，点三个位置自激自收，反射波旅行时都相等，即。反射波旅行时都相等，即。同样在同样在水平界面，炮检距不为水平界面，炮检距不为0 0时，时，在在O O点激发点激发S S点接收，点接收，存在正常时差，即存在正常时差，即t tORSORStt0 0。如果取。如果取OS=OSOS=OS=x=x，则，则t tORSORS=
14、t tORORS S。Vhtttss205:2434倾角时差概念倾角时差概念 界面倾斜，倾角为界面倾斜，倾角为，测线与界面倾向一致，这时虽然，测线与界面倾向一致，这时虽然还有还有OS=OSOS=OS=x=x，但，但 ，它们之差称为，它们之差称为倾角时差倾角时差，这是由于界面倾斜引起的。这是由于界面倾斜引起的。也可以说是由激发点两侧对称位置观测到的来自同一界也可以说是由激发点两侧对称位置观测到的来自同一界面的反射波的时差。面的反射波的时差。SORORStt因为倾角时差由倾角引起，因为倾角时差由倾角引起，所以，如果测出了界面的倾所以，如果测出了界面的倾角时差，则有可能利用它来角时差，则有可能利用它
15、来估算界面倾角，而了解界面估算界面倾角，而了解界面倾角，这是了解地下构造的倾角，这是了解地下构造的一个重要内容。一个重要内容。5:2435倾角时差的定量计算sin44122hxhxVtS2/122)4sin4(1 2hhxxVhtS)8sin41(220hhxxttSsin44122hxhxVtS)8sin41(220hhxxttS已知倾斜界面的时距曲线为：作变换在x/（2h）t2或或t=t1-t20。)(cos1cos2211VhtgiVhtgiVhVhtiVVsin12cos)cos(11iVht当当=i=i，cos(-i)=cos0cos(-i)=cos0=1=1，t=0t=0；当当ii
16、，0 0cos(-i)cos(-i)1,t1,t0 05:24812)2)波前为平面，射线为直线，折射角等于临界角，波前为平面，射线为直线，折射角等于临界角，即折射波的射线和分界面的法线之间的夹角等即折射波的射线和分界面的法线之间的夹角等于临界角于临界角c c，可用惠更斯原理证明。，可用惠更斯原理证明。折射波传播的规律和特点折射波传播的规律和特点5:2482折射波传播的规律和特点折射波传播的规律和特点3)3)折射波有折射波有“盲区盲区”，折射界面越深，盲区越大。，折射界面越深，盲区越大。ctghOA 25:24834)地层屏蔽效应地层屏蔽效应 如果地层中有速度很高的厚层存在，就不能用折射如果地
17、层中有速度很高的厚层存在，就不能用折射波法研究更深处的速度比它低的地层。这种现象称为波法研究更深处的速度比它低的地层。这种现象称为“屏蔽效应屏蔽效应”，高速屏蔽。，高速屏蔽。如果高速层厚度小于地震波的波长，则实际上并不如果高速层厚度小于地震波的波长，则实际上并不发生屏蔽作用。发生屏蔽作用。5:24842.4 地震折射波运动学地震折射波运动学2.4.0 再谈视速度再谈视速度2.4.1 折射波的形成与传播规律折射波的形成与传播规律2.4.2 一个界面情况下折射波的时距曲一个界面情况下折射波的时距曲线线2.4.3 水平层状介质折射波的时距曲线水平层状介质折射波的时距曲线5:2485一个界面情况下折射
18、波的时距曲线一个界面情况下折射波的时距曲线对任一个接收点对任一个接收点S S，折射波走过的路，折射波走过的路程为程为O OA A1 1B B1 1S S，走时为，走时为0111101VSBVBAVOAtSchSBOAcos011cmtghxxxSMBA01112cVVsin01)sin1(cos22cos21000110100ccccVVVhVxVtghVxVht01012coscihxxttVVV00cos2Vhtci5:2486一个界面情况下折射波的时距曲线一个界面情况下折射波的时距曲线折射波时距曲线的特点折射波时距曲线的特点01012coscihxxttVVV1 1、是一条标准的直线，、
19、是一条标准的直线，其斜率其斜率k=1/Vk=1/V1 1，V V1 1是下层是下层介质的速度；直线的介质的速度；直线的截距截距为为t ti i。2 2、根据视速度的定义，、根据视速度的定义，折射波的视速度应为折射波的视速度应为V V1 1，即为第二种介质中的传播即为第二种介质中的传播速度。速度。5:2487一个界面情况下折射波的时距曲线一个界面情况下折射波的时距曲线折射波时距曲线的特点折射波时距曲线的特点01012coscihxxttVVV3 3、当、当x=0 x=0 上上式为折射波时距曲线延长后与时式为折射波时距曲线延长后与时间轴（间轴（x=0 x=0）的交点，称之为与时）的交点，称之为与时
20、间轴的交叉时间轴的交叉时t ti i。002coscihttV5:2488一个界面情况下折射波的时距曲线一个界面情况下折射波的时距曲线折射波时距曲线的特点折射波时距曲线的特点01012coscihxxttVVV4 4、折射波时距曲线的起始、折射波时距曲线的起始点坐标为：点坐标为：产生折射波的界面埋藏越深，产生折射波的界面埋藏越深，盲区越大。盲区越大。5 5、折射波时距曲线与反射波、折射波时距曲线与反射波时距曲线相切于起始点时距曲线相切于起始点cmtghx02cmVhtcos2005:2489一个界面情况下折射波的时距曲线一个界面情况下折射波的时距曲线5:2490一个界面情况下折射波的时距曲线一
21、个界面情况下折射波的时距曲线5:2491一个界面情况下折射波的时距曲线一个界面情况下折射波的时距曲线5:24922.4 地震折射波运动学地震折射波运动学2.4.0 再谈视速度再谈视速度2.4.1 折射波的形成与传播规律折射波的形成与传播规律2.4.2 一个界面情况下折射波的时距曲一个界面情况下折射波的时距曲线线2.4.3 水平层状介质折射波的时距曲线水平层状介质折射波的时距曲线5:2493水平层状介质的折射波时距曲线水平层状介质的折射波时距曲线5:24945:24955:24965:24975:24985:24992.4 地震折射波运动学地震折射波运动学2.4.0 再谈视速度再谈视速度2.4.1 折射波的形成与传播规律折射波的形成与传播规律2.4.2 一个界面情况下折射波的时距曲一个界面情况下折射波的时距曲线线2.4.3 水平层状介质折射波的时距曲线水平层状介质折射波的时距曲线5:24100本节作业本节作业名词解释名词解释折射波的盲区折射波的盲区折射波的屏蔽效应折射波的屏蔽效应一个水平界面情况下，折射波时距曲线一个水平界面情况下，折射波时距曲线的特点的特点
