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二维地震勘探技术

2017-2-17 16:11:18 来源:中国矿业报 作者:胡勇

地震勘探就是利用地下介质弹性和密度的差异产生的波阻抗,通过激发、观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律,经接收、处理后,反映和推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。

二维地震解释剖面图

二维地震解释平面构造面

地震勘探始于19世纪中叶。1845年,R·马利特曾用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度,这可以说是地震勘探方法的萌芽。地震勘探是钻探前期勘测石油与天然气资源的重要手段,常用的主要是二维地震勘探和三维地震勘探,激发方式又分为炸药激发和可控震源激发。在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面,也得到广泛应用。

二维地震勘探原理:在地表以人工方法激发地震波,在向地下传播时,遇有介质性质不同的岩层分界面(如砂岩、泥岩、砾岩间的界面,沉积岩、变质岩、火成岩间的界面,断层界面等),地震波将发生反射与折射,在地表或井中,以单线方式排列的检波器就能够接收到。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对接收的地震波进行处理和解释,形成时间(深度)与长度的二维地震剖面,进而可以推断地下岩层的性质和形态。地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上,都优于其他地球物理勘探方法。地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。地震勘探的难题是分辨率的提高,高分辨率有助于对地下精细的构造研究,从而更详细地了解地层的构造与分布。

二维地震发展历程:第一阶段:1950年之前,光点照相记录,人工处理,一维,用于构造单元、有利含油气盆地,查明区域构造特征。第二阶段:上世纪50年代,模拟磁带记录,二维多次覆盖,用于构造单元、有利含油气盆地,查明区域构造特征。第三阶段:上世纪60年代~80年代,数字地震仪,二维多次覆盖、偏移技术,用于预测和识别油气圈闭形态,后期发展了三维地震技术,用于查明复杂构造隐蔽油气藏。第四阶段:上世纪90年代,二维、三维叠前深度偏移及开发地震,用于查明复杂构造隐蔽油气藏。第五阶段:21世纪,四维-九维万道数字地震仪,各向异性技术、开发地震,用于精细油藏描述。

二维地震主要方法:有反射波法、折射波法、透射波法、地震测井法等。目前除透射波法不常用外,其他3种方法在陆地和海洋均在应用。

1.反射波法:利用反射波波形记录的地震勘探方法。反射波的到达时间与反射面的深度有关,据此可查明地层埋藏深度及其起伏。随着检波点至震源距离的增大,同一界面的反射波走时按双曲线关系变化,据此可确定反射面以上介质的平均速度。反射波振幅与反射系数有关,据此可推算地下波阻抗的变化,进而对地层岩性做出预测。反射波法还可利用纵波反射和横波反射。岩石孔隙含有不同流体成分,岩层的纵波速度便不相同,从而使纵波反射系数发生变化。当所含流体为气体时,岩层的纵波速度显著减小,含气层顶面与底面的反射系数绝对值往往很大,形成局部的振幅异常,这是出现“亮点”的物理基础。横波速度与岩层孔隙所含流体无关,流体性质变化时,横波振幅并不发生相应变化。但当岩石本身性质出现横向变化时,则纵波与横波反射振幅均出现相应变化。因而,联合应用纵波与横波,可对振幅变化的原因做出可靠判断,进而做出可靠的地质解释。

2.折射波法:利用折射波波形记录的地震勘探方法。地层的地震波速度如大于上面覆盖层的波速,则二者的界面可形成折射面。以临界角入射的波沿界面滑行,沿该折射面滑行的波离开界面又回到原介质或地面,这种波称为折射波。折射波的到达时间与折射面的深度有关,折射波的时距曲线接近于直线,其斜率决定于折射层的波速。

3.地震测井:直接测定地震波速度的方法。震源位于井口附近,检波器沉放于钻孔内,据此测量井深及时间差,计算出地层平均速度及某一深度区间的层速度。由地震测井获得的速度数据可用于反射法或折射法的数据处理与解释。在地震测井的条件下亦可记录反射波,这类工作方法称为垂直地震剖面测量,不仅可准确测定速度数据,且可详查钻孔附近的地质构造情况。□

编辑:宫莉

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