地震勘探-原理和方法PDF格式文档图书下载

绪论 1

1.地震勘探方法简介及其在地质勘探中的作用 1

2.地震勘探的发展概况及远景 2

第一篇 地震勘探的基本理论 5

第一章 地震波的基本概念 5

1.固体的弹性理论基础 5

一、理想弹性介质和各向同性介质 5

二、应力和应变 6

Ⅰ、应力 6

Ⅱ、应变 7

三、应力与应变的关系，弹性常数 11

四、波动方程的建立 13

2.地震波在无限理想弹性介质中传播的特点 16

一、纵波、横波的形成及其特点 16

Ⅰ、胀缩点震源时纵波的特点 16

Ⅱ、旋转点震源时横波的特点 20

Ⅲ、任意震源时弹性波的传播 22

二、地震波动力学特点的基本概念 22

Ⅰ、球面纵波 22

Ⅱ、波剖面和振动图 24

Ⅲ、能量密度和球面发散 27

Ⅳ、平面纵波 27

Ⅴ、波的频谱及其分析 28

三、地震波运动学的基本概念 36

Ⅰ、惠更斯-夫列涅尔原理 36

Ⅱ、绕射积分理论-克希霍夫公式 37

Ⅲ、费马原理和射线的概念 38

Ⅳ、时间场和视速度定理 40

3.地震波的反射和透射 42

一、平面波的反射和透射 42

二、在弹性分界面上波的转换和能量分配 43

Ⅰ、法线入射 46

Ⅱ、一般入射 48

三、球面波的反射和透射以及折射波的形成 49

四、瑞雷面波的形成及其特点 51

4.地震波在岩层中的传播 55

一、岩石对地震波的吸收和大地的滤波作用 55

二、多层介质中弹性波的传播 57

三、一个反射波记录道形成的物理机制 62

四、绕射 65

五、速度及影响波速的因素 67

六、地震地质条件 73

附录1.A 克希霍夫绕射积分公式推导 76

附录1.B 瑞雷面波存在条件的证明 80

第二章 几何地震学 82

1.反射波的几何地震学 82

一、反射波时距曲面方程的建立 82

二、水平层的反射波时距曲线和正常时差 84

三、倾斜层的反射波时距曲线和倾角时差 86

四、非纵测线和弯曲测线的反射波时距曲线 88

五、界面曲率对反射波时距曲线的影响 89

六、多层介质的反射波时距曲线 90

七、连续介质的反射波时距曲线 92

Ⅰ、波在连续介质中传播的运动学特点 92

Ⅱ、应用 95

2.折射波时距曲线 96

一、一个水平折射层的情况 96

二、多个水平折射层的情况 98

三、倾斜层和弯曲界面的折射波时距曲线 99

3.绕射波及垂直断层上波的时距曲线 102

一、绕射波的时距曲线 102

二、垂直断层附近各种波的时距曲线 103

4.多次反射波的时距曲线 104

第二篇 地震勘探的野外工作方法和技术 107

第三章 地震测线的布置和观测系统 107

1.测线的布置 107

一、线路普查阶段 107

二、面积普查阶段 107

三、构造详查和细测阶段 107

2.观测系统 108

一、观测系统的概念和图示 108

Ⅰ 时距平面法 109

Ⅱ、综合平面法 109

二、反射波法观测系统的基本类型 110

Ⅰ、简单连续观测系统 110

Ⅱ、间隔连续观测系统 110

Ⅲ、延长时距系统 110

Ⅳ、多次覆盖(重复追踪)观测系统 111

Ⅴ、非纵观测系统和三维观测系统 111

三、折射波法的观测系统 113

Ⅰ、纵测线 113

Ⅱ、非纵测线和扇形观测系统 113

第四章 地震波的激发和接收 115

1.炸药震源激发的地震波 115

一、爆炸作用及地震波的形成 115

二、炸药量与地震脉冲的关系 115

三、炸药量与地震脉冲主频的关系 115

2.爆炸能量与岩石介质的耦合关系和炸药的安置条件 116

一、耦合关系 116

二、井中爆炸 116

三、坑中、空中爆炸和聚能爆炸 116

四、爆炸索 117

五、水中爆炸和爆炸笼 118

3.水中激发时气泡效应的问题 118

4.非炸药震源 119

一、落重法或机械撞击震源 119

二、连续振动震源(可控震源) 119

三、气爆震源 121

四、电能震源 123

5.横波的激发 123

一、机械撞击 123

二、炸药震源 124

三、激发横波的可控震源 124

6.地震干扰波的来源和特点 124

一、规则干扰波 125

Ⅰ、声波 125

Ⅱ、面波 125

Ⅲ、工业干扰 125

Ⅳ、反射-折射和折射-反射波 126

Ⅴ、多次反射 126

Ⅵ、虚反射 126

Ⅶ、重复冲击 128

Ⅷ、侧反射 128

Ⅸ、底波 128

二、不规则干扰波 128

Ⅰ、微震 128

Ⅱ、爆炸时产生的高频背景 128

Ⅲ、正常背景 128

Ⅳ、低频背景 128

Ⅴ、交混回响和鸣震 128

7.地震勘探接收装置简介及频率特性的利用 129

8.方向特性的利用 131

一、第一类方向特性 132

Ⅰ、垂直地震检波器和水平地震检波器 132

Ⅱ、方位观测装置 132

二、第二类方向特性 133

9.组合法 134

一、规则波的组合效应 135

Ⅰ、方向特性 135

Ⅱ、频率特性 136

Ⅲ、组合参数的选择 137

二、不规则波的组合效应(统计数应) 138

三、组合的形式 140

10.检波器的安置条件 141

一、检波器组间距△x的选择 141

二、检波器安置位置 141

三、检波器与土壤的振动系统 141

第五章 水平多次叠加法 143

1.共反射点叠加原理 143

一、水平界面的共反射点时距曲线 143

二、动校正 144

三、剩余时差 144

四、叠加特性 145

Ⅰ、基本公式 145

Ⅱ、多次波的叠加特性 146

Ⅲ、特性曲线的特点 146

Ⅳ、各参数对叠加效果的影响及其选择 148

2.多次覆盖观测系的设计及施工特点 149

一、选择多次覆盖观测系统的原则 149

二、设计步骤 149

三、施工特点 150

3.列线图和波列图 152

一、共深度点波列图 152

二、共炮点波列图 152

三、共接收点波列图 152

四、共炮检距波列图 153

4.地层倾斜对叠加效果的影响 153

第六章 地震勘探的野外工作技术 155

1.试验工作 155

一、试验工作的基本原则 155

二、试验工作内容 155

Ⅰ、最佳激发条件的选择 155

Ⅱ、接收条件的选择 156

Ⅲ、仪器因素的选择 156

2.陆上地震勘探时的测地、钻井和爆炸工作 156

一、测线的布置 157

二、井中爆炸的钻井工作 157

三、爆炸或激发工作 157

四、记录仪器组工作 157

3.地震波速度的野外测定 158

一、透过波时距曲线及地震测井 158

Ⅰ、透过波时距曲线 158

Ⅱ、地震测井的原理和方法 159

二、声波测井 161

4.折射波法的工作特点和技术 163

5.低速带的测定及低速带校正 164

6.海上勘探时的工作方法和设备 165

一、海上工作的特点 165

二、海洋地震拖缆 166

三、定位方法 166

Ⅰ、无线电定位 167

Ⅱ、多普勒声纳系统 167

Ⅲ、卫星导航 168

7.野外地震记录的初步整理和评价 168

一、监视记录的初步整理及数字处理对原始资料的要求 168

二、监视记录的分析 169

三、地震监视记录评价标准 169

第三篇 地震勘探数据的数字处理技术 171

第七章 地震勘探数据的数字处理概述 171

1.资料的准备 172

2.数字处理的总流程 172

3.预处理 172

一、数据解编 174

二、不正常道及不正常炮的处理 174

三、校偏 174

四、初至切除 175

五、增益恢复 176

第八章 数值校正 177

1.动校正处理 177

一 动校正量的计算方法 177

Ⅰ、快速查表法 177

Ⅱ、平均叠代法 179

二、动校正的实现 183

Ⅰ、成组搬家法 183

Ⅱ、插值补空处理 184

三、动校正中的波形畸变问题及其处理 185

Ⅰ、动校正引起波形畸变的分析 185

Ⅱ、畸变切除处理 185

Ⅲ、有效波子波整体搬家法 187

2.静校正处理 187

一、野外(一次)静校正 188

Ⅰ、野外静校正量的计算方法 188

Ⅱ、静校正的实现 189

二、剩余静校正 189

Ⅰ、剩余静校正的基本概念 189

Ⅱ、参考点的形成 190

Ⅲ、相对时差的计算 194

Ⅳ、为提高精度所采取的措施 197

Ⅴ、时差的分离处理 199

3.高保真数值校正-插值滤波法 206

一、插值滤波的基本原理 206

二、滤波因子的求取 206

三、褶积的实现 207

第九章 数字滤波 209

1.滤波器的物理特性和数学模型 209

一、数字滤波的概念 209

二、地震滤波器的物理性质 211

Ⅰ、线性系统 211

Ⅱ、物理可实现性 211

Ⅲ、滤波器的稳定性 212

Ⅳ、非时变系统 212

Ⅴ、最小相位或最小能量延迟 212

三、褶积滤波的运算及其物理意义 213

2.一维滤波 215

一、理想滤波器 215

Ⅰ、理想低通滤波器 215

Ⅱ、理想带通滤波器 216

二、数字滤波器的特殊性 217

Ⅰ、理想滤波器的吉普斯现象和截断误差 217

Ⅱ、伪门现象 222

3.二维滤波 224

一、基本原理 224

Ⅰ、扇形滤波 224

Ⅱ、带通扇形滤波 226

Ⅲ、带通切饼式滤波 226

二、二维滤波的实现 227

4.提高运算速度的递归滤波方法 229

一、原理及特点 229

二、递归滤波的设计 232

Ⅰ、用z平面法设计递归滤波器 232

Ⅱ、反向递归滤波器及零相移滤波器 237

5.反滤波 238

一、反滤波的基本原理 238

Ⅰ、什么是反滤波 238

Ⅱ、反滤波器的频率响应和脉冲响应 239

Ⅲ、利用反滤波提高信噪比 240

Ⅳ、利用反滤波提高地震勘探的分辨能力 242

二、最小平方反滤波 244

Ⅰ、最小平方滤波 245

Ⅱ、最小平方反滤波 246

Ⅲ、最小平方反滤波的过程 249

Ⅳ、最小平方褶积的应用效果 250

三、预测滤波和预测反滤波 253

Ⅰ、预测滤波和预测反滤波的含义和特点 253

Ⅱ、应用预测反滤波提高地震勘探分辨能力 256

6.同态反褶积-非线性滤波 258

一、同态反褶积的标准形式 258

二、特征系统D的标准形式 259

三、复赛谱的性质 260

Ⅰ、复赛谱的唯一性 260

Ⅱ、地表地震记录的复赛谱性质 261

Ⅲ、地层响应序列的复赛谱特征 263

四、指数加权 264

五、线性滤波及逆变换特征系统D-1 267

第十章 速度分析和频谱分析 268

1.速度分析 268

一、多道信号的最佳估计 268

二、速度分析的几种判别准则 270

Ⅰ、平均振幅能量准则 271

Ⅱ、非归一化互相关准则 271

Ⅲ、相似系数准则 272

Ⅳ、统计归一化互相关准则 273

Ⅴ、几种判别准则的比较 273

三、速度谱 274

Ⅰ、原理 274

Ⅱ、叠加速度谱 275

Ⅲ、用其他方法计算速度谱 277

Ⅳ、计算速度谱的各种方法比较及速度谱的应用 278

四、速度扫描 279

五、适用于倾斜界面的连续速度分析 280

2.瞬时频谱分析及最大熵谱分析简介 287

一、概述 287

二、瞬时频谱分析 288

三、最大熵谱分析简介 290

附录10.A 希尔伯特(Hilbert)变换 292

第十一章 叠加技术 295

1.水平叠加 295

一、实现水平叠加时数据排列的两种形式 295

二、自适应加权叠加 296

Ⅰ、问题的提出 296

Ⅱ、基本原理 296

Ⅲ、程序框图 298

2.偏移叠加 300

一、叠加偏移及偏移叠加的基本概念 300

二、叠加偏移及其实现 301

三、偏移叠加 304

Ⅰ、原理 304

Ⅱ、偏移距的确定及实现偏移叠加的两种方法 306

四、叠加信息的加权处理 309

Ⅰ、叠加偏移 309

Ⅱ、偏移叠加 310

五、参数的选择 311

Ⅰ、网格距及网格范围的确定 311

Ⅱ、偏移距和偏移半径的选择 311

Ⅲ、偏移速度的选择 312

六、波动方程偏移 312

Ⅰ、方程推导 312

Ⅱ、差分方程的建立 314

Ⅲ、计算机算法 316

附录11.A 关于Urr可忽略的证明 321

附录11.B 关于用差分方程近似微分方程 321

第十二章 修饰性处理 325

1.相干加强 325

一 相干加强的基本原理 325

Ⅰ、水平相干加强 325

Ⅱ、倾斜相干加强 326

二、相干加强在计算机上的实现 327

Ⅰ、参数的选取 327

Ⅱ、计算机上实现的步骤 327

2.组合 329

3.振幅平衡 330

一、道内平衡 330

二、道间均衡 332

Ⅰ、恒值法 332

Ⅱ、均方根法 332

Ⅲ、自相关法 333

4.提反差 333

第十三章 三维地震 335

1.弯曲测线多次覆盖 335

一、基本概念 335

Ⅰ、弯曲测线的反射时距关系 335

Ⅱ、弯曲测线多次叠加的特殊性和共反射面元叠加的概念 336

Ⅲ、空间条件和时间条件 336

Ⅳ、几种影响因素分析 337

二、野外工作 343

三、资料处理 344

四、实例 348

2.宽线剖面 351

一、概述 351

二、宽线资料处理 351

3.三维叠加偏移 354

一、三维叠加偏移资料的处理 354

二、三维叠加偏移的近似实现 355

4.垂直地震剖面 359

第十四章 地层岩性的研究和亮点技术 363

1.地震方法在地层岩性勘探中的应用 363

一、地震模拟技术 364

二、拟测井技术 369

Ⅰ、基本原理 369

Ⅱ、振幅标定 373

Ⅲ、低频背景 373

2.亮点技术 375

一、含油、气地层的地震波动力学特征 376

Ⅰ、含油、气砂岩的反射系数 376

Ⅱ、吸收衰减和吸收系数 377

Ⅲ、含油、气砂岩对地震波频率的影响 378

Ⅳ、速度标志 378

Ⅴ、油、气或气、水界面的水平反射 378

Ⅵ、干涉现象及极性反转 378

Ⅶ、亮点记录特征 378

二、亮点处理技术 379

Ⅰ、振幅补偿 379

Ⅱ、模拟技术 380

Ⅲ、速度分析 380

三、亮点剖面的解释 380

Ⅰ、引起假亮点的因素 381

Ⅱ、尚未作补偿处理的其它影响振幅的因素 381

第四篇 地震勘探资料的解释 383

第十五章 有关解释的基本知识 383

1.引言 383

2.各种速度的概念和用途 384

3.地震勘探资料的剖面图示 386

第十六章 反射地震剖面的解释 388

1.时间剖面的对比 388

一、地震波同相轴的特征 388

二、时间剖面对比的实际方法 389

2.地震剖面的地质解释 392

一、地震剖面地质解释的任务和基础工作 392

Ⅰ、地震剖面地质解释的主要任务 392

Ⅱ、标准层的选择及其地质属性的确定 392

Ⅲ、标准层的追踪 393

Ⅳ、剖面闭合 393

二、地震剖面上断层的解释 394

Ⅰ、断层在地震剖面上的标志 394

Ⅱ、断层面的确定 396

Ⅲ、断裂系统的绘制 397

Ⅳ、偏移对断层的影响 397

三、不整合面的解释 397

Ⅰ、古潜山的识别 398

Ⅱ、古潜山的地质解释 398

四、超复和退复的识别 399

3.解释中可能出现的假象 400

一、与速度有关的假象 401

二、几何因素造成的假象 402

三、处理引起的假象 404

四、表层变化引起的假象 404

4.时间剖面的偏移校正 405

一、均匀介质情况下的偏移校正 405

二、连续介质情况下的偏移校正 406

三、根据反射波时距曲线绘界面深度图 406

Ⅰ、交点法 406

Ⅱ、均匀介质情况下的t0法 407

第十七章 折射波法的资料解释 408

1.折射记录的对比 408

2.折射波资料的解释方法 409

一、应用延迟时间概念的方法 409

Ⅰ、相遇时距曲线的延迟时间法 410

Ⅱ、追逐时距曲线的延迟时间法 411

二、t0法和差数时距曲线 411

三、时间场法(波前法) 413

四、浅层折射的解释 414

第十八章 构造图及等厚线图的绘制 415

1.构造图的绘制 415

一、法线深度、视深度、真深度的相互关系 415

二、构造图层位和比例尺的选择 416

Ⅰ、层位的选择 416

Ⅱ、比例尺和等值线距的选择 416

三、构造图的绘制 416

Ⅰ、资料的检查 416

Ⅱ、绘制构造图的步骤和方法 416

四、由等t0图经过空间校正作真深度构造图 416

Ⅰ、求地层的真倾角φ 418

Ⅱ、求偏移距离00＇和真深度h 420

Ⅲ、经过空间校正作深度构造图 420

2.等厚线图 421

参考文献 422

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