地震勘探原理(一)之地震波的基本概念

绪论

一、石油勘探的主要方法

  • 地质法 —— 岩石露头
  • 物探法 —— 覆盖区、连续测量、间接
  • 钻井法 —— 一点、直接勘探

二、地球物理勘探方法

  • 重力法 —— 岩石密度差异
  • 磁法 —— 演示磁性差异
  • 电法 —— 岩石电性差异
  • 地震勘探方法 —— 岩石弹性差异(用得最多,效果最好)

三、地震勘探方法

(1) 勘探地震学(Exploration seismology)

地震勘探:通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层传播的情况,以查明地下的地质构造,为寻找油气田或者其它勘探目的服务的一种物探方法。

(2) 地震勘探的基本技术

  • 产生地震波 —— 人工激发
  • 接收地震波 —— 记录地震波场
  • 重建地震波路径

(3) 地震波的传播路径

  • 透射波路径
  • 反射波路径
  • 滑行波路径

(4) 地震勘探的几种方法

  • 透射波法
  • 反射波法(主要)
  • 折射波法

四、反射波法地震勘探

基本原理:回生测距原理

s = v t / 2 s = vt / 2 s=vt/2
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实际地震勘探的几个基本环节:数据采集 -> 数据处理 -> 资料解释
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地震波运动学

  地震波运动学(Kinematics of seismic wave):研究地震波波前的空间位置与其传播时间关系,也叫地震几何学。

地震波的基本概念

  1. 地震波的概念:地震波是在岩石中传播的弹性波

【补充】

  1. 波是振动在介质中的传播
  2. 物体受力的三种状态:弹性形变、塑性形变、永久形变
  1. 地震波的形成:破环圈、塑性带、弹性形变区(主要研究)

  2. 地震子波(wavelet):炸药爆炸在弹性形变区形成弹性波。研究表明弹性波在近距离内仍会发生较大变化,传播一定距离(几百米)后便相对稳定,形成地震子波,并认为在以后的传播中,地震子波的变化不大。

  3. 描述波的运动学特点的基本概念

  (1) 波动与振动

  • 振动是一点的运动,波动是振动的传播,即介质整体的运动。
  • 振动传播的速度为波速,与质点本身运动的速度无关。波速有限是波动的必要条件。
  • 波动伴随能量传播

  下图是展示的介质中不同点的振动曲线。
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  (2) 波前、波后和波面

  • 波前 —— 波阵前
  • 波后 —— 波尾,不指明哪一个时刻来讨论波前和波后是没有意义的
  • 波面 —— 等相面
    根据波面的形状可以划分为波的类型:球面波、平面波、柱面波、地震勘探中通常根据地质问题的特点可认为波面为平面或球面。

  (3) 波线

波及其能量传播的主要路径,也称为射线(几何地震学)。

  (4) 振动图和波剖面

  • 振动曲线:表示质点振动的曲线
  • 振动图:检波器所在点的振动曲线(时间域)
  • 波形线:同一时刻各点的位移绘制在一个图上得到的曲线
  • 波剖面:沿测线的波形曲线(空间域)

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地震勘探原理(一)之地震波的基本概念_第5张图片

  (5) 频率、周期、振幅、波长、速度、视速度、视波长

  • 正弦波:质点振动为简谐振动的波
  • 速度和波长:二者是沿着波的传播方向来考虑问题的。若沿着其他方向,则讨论的是视速度和视波长。

地震波传播的基本规律

1. 惠更斯原理

  • 介质中波所传到的各点,都可以看成新的波源,叫做子波源。可以认为每个子波源都向各方向发出微弱的波。叫做子波。子波是以所在点处的波速传播的。
  • 根据惠更斯原理,可利用作图方法研究波的传播规律。

2. 斯奈尔定律

  • 波阻抗:密度和速度的乘积

  • 射线平面:地震勘探中将入射线、过入射点的界面法线、反射线所决定的平面,称为射线平面
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  • 虚震源:反射线反向延长与从震源向分界面所作垂线的交点
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  • 临界角:开始出现全反射时的入射角

  • 折射波

  • 滑行波
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3. 费马原理:波在各种介质中的的传播路径,满足所用时间为最短的条件。


波的分类方法

  • 波前形状:球面波、柱面波、平面波
  • 质点振动(极化)方向:横波、纵波、线性极化波、椭圆极化波
  • 传播空间:面波、体波
  • 传播路径:直达波、反射波等
  • 地震勘探中的波:
  1. 直达波:由震源出发向外传播,没有遇到分界面直接到达接收点的波
  2. 反射波
  3. 折射波:当入射波以临界角入射,且下层的速度(v2)大于上层的速度(v1),就能够形成折射波,与物理上的折射波有所不同,物理上的折射波相当于这里的透射波
  4. 透射波
  5. 滑行波
  6. 转换波:改变了波的类型的反射波或透射波(P(纵波)、S(横波))
  7. 有效波
  8. 干扰波
  9. 特殊波
    地震勘探原理(一)之地震波的基本概念_第9张图片

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