地震作业整理

作业一

一、名词解释

1、
波前面:波在介质中传播时,某时刻刚刚开始位移的质点构成的面。

波尾面:波在介质中传播时,某时刻刚刚结束位移的质点构成的面。

扰动区:波在介质中传播时,球型层内质点以各自的状态振动的区域,称为扰动区。

2、波剖面:扰动区的横截面为波剖面。

波形图:描述波传播过程的位移-时间曲线。

3、地震子波:地震子波是一段具有确定的起始时间、能量有限且有一定延续长度的信号,它是地震记录中的基本单元。

4、地震波的几何扩散:地震波在传播过程中,使得球面波的能流强度随距离平方成反比衰减的现象称为地震波的几何扩散。

5、品质因子$Q$:在一个周期内,振动所损耗的能量ΔE与总能量E之比的倒数。
$$
Q=\frac{1}{2\pi}\frac{E}{ΔE}
$$
6、转换波:地震波倾斜入射到弹性分界面时,由一种类型转化成另一种类型的波。

7、地震薄层:一个地层的厚度 $Δh$ 小于地震波长的1/4时定义为薄层:
$$
Δh<\frac{λ}{4}
$$
8、地震界面:在地下介质中能使地震波发生反射或折射的界面。

9、能量密度:单位体积介质内的能量。

10、能流密度:单位时间内通过单位面积的能量。

二、简述题

1.简述地下介质简化物理模型有哪些,及其特点?

(1)理想弹性介质(完全弹性介质)

外力作用变形,外力取消后,能完全恢复为原来状态 的物体,外力小、时间短时,大部分岩石表现为弹性介质

(2)各向同性介质,各向异性介质

弹性性质和空间方向的关系。

(3)均匀介质

均匀介质、速度不随空间位置变化的性质 。

(4)层状介质

非均匀介质中,介质的性质表现成层状 。

(5)连续介质

波速是空间连续变化函数的介质。

(6)单相介质、双相介质

组成地层的岩石单一固体相,建立模型时只考虑单一 相态(骨架、基质、孔隙) 。

(7)粘弹性介质

对地震波吸收,高频成分损失,实际固体既表现弹性又表现粘弹性,实际地质介质大多数是固体按固体的力学性 质可分为弹性体和塑性体。

2.地震勘探研究的对象及内容如何?

(1)地震波的动力学问题

研究地震波传播过程中它的振幅,频率,相位等的变化规律(如AVO技术)——岩性勘探

(2)地震波运动学问题

研究地震波传播的时间与空间位置关系——构造勘探

(3)地震波的激发问题 人工震源激发的方法(气枪、可控震源、炸药、锤击)爆炸能量集中下传、爆炸能量与介质的耦合、药量的大小

(4)地震波的接收技术以及观测方法(三分量、四分量、垂 直分量、水平分量、井中检波器),记录方式,观测系统的布置,压制噪声,检波器的安置条件

3.地震勘探有哪些基本方法,各自的特点是什么?地震勘探与其他地球物理勘探方法相比 有什么优缺点?主要应用于哪些领域?

(1)反射波法

利用地震波的反射进行勘探,一般用于中、深层的勘探

(2)折射波法

离震源较远处观测,地震波沿界面传播($V2>V1$),给 出界面的速度和深度信息。

(3)透射波法(VSP)

激发点和接收点分别位于地下弹性分界面或地质体的两 侧,有坑道或钻井时使用。据透射波的时间,确定井间地质 体的形态及介质中的传播速度。

(4)面波法

一般应用于工程勘探,提供浅层的纵、横波速度信息 面波的概念,频散特性。

4、地震勘探对地质条件有哪些基本要求?

(1)地震界面的存在

地震界面是波阻抗界面、速度面,地质界面是岩性界 面,前者是物理界面,后者是地质界面,通常是一致的。

(2)地震界面的特性

显著性、光滑性、稳定性。

(3)地震界面的倾斜程度

不宜过高,对采集处理不利,但目前也有一些新的特殊方法。

(4)速度剖面的特性

要求均匀性,高速的厚层存在,会起到屏蔽的作用使 地面观测不到更多的折射波。

(5)表层地震地质条件

地表附近的地质剖面性质、地貌特点能影响地震勘探 的激发,接收和波的传播。

5.什么是地震子波(地震波)的频谱分析,有什么含义?作用如何?地震波的动力学基本参数有哪些?有何应用?

地震子波频谱分析:地震子波其振动的一个基本属性是振动的非周期性, 因此对于它的描述应有别于描述周期振动的振幅、频率、 相位等参数,而用振幅谱、相位谱(或合称为频谱)等概念来描述。

含义:通过频谱分析可见,地震波不是单一频率的,所以用频谱表示 。

作用:确定地震波波形

动力学基本参数:振幅谱、相位谱

动力学基本参数应用:

1、可用于分析表示地震波(子波)的组成、识别不同类型的波

2、可表示或说明地震勘探分辨率 如子波的延续度小、频率高、分辨率越高

3、可用于解释岩性 特别是瞬时振幅,瞬时频率和瞬时相位 瞬时振幅主要与反射强度→波阻抗差→地层岩性 瞬时相位与波的连续性有关,用于研究地层尖灭、断裂、 超复,强调地震剖面上同相轴的连续性。 瞬时频率:地层岩性不同,瞬时频率不同,确定岩性在 油气聚集部位,对高频吸收严重,有波的频率变低的现象,配合波的瞬时速度变低,发现油气。

6.简述Huygens——Fresnel原理和Kirchhoff积分公式的含义。

Huygens—fresnel原理:任一时刻的波前面上的每一点都可视为新的点源,发出新的绕射子波,这些子波在传播过程中相互干涉叠加(相长或相消),因此空间任一观测点处观测的波场是这些绕射子波叠加的结果。

kirchhoff积分公式是惠更斯原理的定量表达式

7.简述地层对地震波的吸收机制。并以voigt介质模型为例说明吸收特性在波动方程中如何体现的?

吸收机制:岩石中空隙的流体相对于固体骨架的流动而引起的。固体颗粒的内摩擦引起的吸收则很小。

由α因子表示

8.什么是倾斜因子,其物理意义是什么?

$$
K(θ)= \frac{i}{2λ}(1+cosθ)
$$

M处波场与倾斜角度θ有关。

9.从反射波和折射波形成的机制,分析它们形成的条件是什么

反射波:

波阻抗差

弹性分界面

折射波:

地下存在波阻抗差界面

$V_{p_1}<V_{p_2}$,达到临界角

折射波形成机制

振幅随深度z 呈指数衰减,相位超前,因此沿界面滑行的波波前面与入射波波前脱离,在二者脱离的空间部分, 质点振动仍在进行,形成一 种新波动,一端与透射波波前相接,另一端与反射波相切,称为首波,就是地震勘探中所说的折射波

10.zoeppritz方程是如何建立起来的,它的物理含义是什么?有何应用?

建立:略

物理含义:

1、定量表示在弹性分界面上产生的新波动的能量分配情况

2、zoeppritz方程是如何定量表示能量分配的

反射纵波的反射系数$R$ 反射横波的反射系数$B$

透射纵波的透射系数$T$ 透射横波的透射系数$D$

3、新波动能量的强弱与入射角有关

4、新波动的能量强弱与介质密度和速度有关

5、波垂直入射到界面 ①不产生转换波 ②界面两侧介质的波阻抗差越大,反射波能量越强,反之越弱,当波阻抗差等于零时,则没有反射波发生 ③反射系数R,可以是正,也可以是负,当 时为正,当时为负,说明反射波的相位与入射波 的相位相反,透射系数永远为正,相位相同

11.地震波在薄层介质中传播的动力学特点如何

薄层的干涉效应、薄层的调谐效应、地震波的波导效应

12.简述一个反射地震记录道形成的物理机制及反射波振幅的影响因素。

物理机制:

(1)波前几何扩散

(2)地层吸收

(3)透射损失

(4)反射作用

影响因素:

1、激发条件 2、波前几何扩散 3、地层吸收 4、透射损失 5、反射作用 6、微层多次波 7、接收条件 8、仪器因素 9、各种干扰

13.什么是地震记录的褶积模型?

反射地震记录道的简化数学模型——褶积模型

作业二

0、什么是时间场?特点是什么?如何计算?

地震波从震源出发,向地下四面八方传播,在其传播到的 空间内,每一点都在一定时间有波前通过。如果任一点 M(x,y,z)处观测,能观测到波前到达的时间t,时间t与空间坐 标有关,可表示为: $t=t(x,y,z)$ 。

波到达时间 的空间分布

特点:

1.在时间场中,波前面则是等时面。波前面的法线即波的射线方向,则是时间场的梯度方向.

2.时间场内有一系列等时面,不同时刻的等时面与相应时刻 的波前面位置重合

3.t(x,y,z)称为时间场函数,标量,用等时面表示:$T(x,y,z)=t_1$

4.在均匀介质中,等时面是一系列相互平行的面,而非均匀介质中则可能相交。

5.对于射线,均匀介质中为直线,在非均匀介质中为折线或曲线。甚至同一个波 的同条射线互相相交,同一波的所有射线,射线方程。

1、什么是几何地震学的基本方程,它的使用条件是什么?

几何地震学的基本方程:描述了在几何地震学近似的条件下)地震波波长小于地质体的线度)如层的厚度,横向延伸的尺度,在速度V(x,y,z)的介质中传播的任意体波的时间场。

使用条件:几何地震学近似
$$
(\frac{\partial t}{\partial x})^{2}+(\frac{\partial t}{\partial y})^{2}+(\frac{\partial t}{\partial z})^{2}=\frac{1}{V^{2}(x,y,z)}
$$
使用条件:几何地震学近似

2、什么是费马原理?

地震波由一点传播到另一点的过程中,沿射线方向传播的时间最短。

3、单一水平界面反射波时距曲线有哪些特点?

(1)以t轴为对称的光滑双曲线

(2)水平界面时,双曲线顶点为t0时间

(3)双曲线顶点在X轴上投影称为时距曲线极小点,记为xm,水平界面时xm=0

(4)称t0和极小点为时距曲线的两个特征点

当V已知,利用t0可计算界面的深度。
$$
h=\frac{1}{2}t_{0}V
$$

4、水平层状介质中反射波时距曲线有哪些特点?

(1)未近似前是高次曲线方程,参数方程,波按实际路径传播

(2)炮检距 (波出射角 )较小时,可略去高次项,得显式方程 ,定义均方根速度,形式与单一水平界面相似,双曲线;

(3)当炮检距小时,水平层状介质可简化为以均方根速度表示的 均匀介质

(4)均方根速度,以层速度平方加权平均,对层速度变化敏感, 能表现地层的不均匀性

(5)与单一水平界面时形式相同,含义不同,射线路径折线

(6)利用均方根速度可以求取层速度、平均速度

5、多次反射波产生的条件及分类如何?

$$
t=\frac{1}{v}(x^{2}+4Hxsin\phi +4H^{2})^{\frac{1}{2}}
$$

产生条件 :

(1)自由表面

(2)低速带与基岩间的分界面

(3)波阻抗差大的地下弹性分界面

分类:

长程多次波:全程多次波 层间多次波 部分多次波

短程多次波:一次反射 虚反射 微曲多次波

6、多次反射波时距曲线有哪些特点?

(1)仍为双曲线

(2)极小点位置:在小倾角时是一次波的2n倍

(3)自激自收时间$t_0$是一次波的n倍

(4)相同时间的多次波传播速度通常小于一次波,时距曲线更陡

(5)多次波反射的次数是有限的

7、速度随深度线性变化的连续介质中,地震波的射线、波前面的特点如何?

射线特点:由震源O发出有不同参数p的射线族组成圆面

波前面:速度随深度连续线性变化模型

8、什么是视速度及视速度定理?

​ 表示波沿测线方向的速度,即视速度。

视速度定理:
$$
v^{*}=\frac{v}{sin\alpha }
$$

9、什么是正常时差?什么是to时间?它们与什么有关?

​ 正常时差:
$$
\Delta t_{n}=\frac{x^{2}}{2v^{2}t_{0}}
$$
​ v和t0为常数、只与偏移距有关

to时间:自激自收时间

注:t=to的等时线为圆弧

10、折射波运动学有什么特殊性?

(1)产生条件 $v2>v1$,入射角达到临界角i
$$
sini=\frac{v_{1}}{v_{2}}
$$
(2)存在盲区,从炮点到 $x_i=2htani$ 的水平距离内观测不到折射波。

(3)均匀介质内,射线平行,波前面平行

(4)倾斜介质时一定条件下观测不到折射波(见pdf483-484)

(5)水平层状介质存在高速层时,起屏蔽作用,但厚度薄时 (小于地震波长)或其下为角度不整合时,不产生屏蔽.

(6)陡地层或陡构造,测线布设方向不易平行倾向方向,应 偏离倾向一定角度,使满足 ,使视倾角变小。

11、什么是相遇时间曲线和互换时间?

相遇时间曲线:采用双边放炮的观测系统,两时距曲线均为直线,相互交叉,称为相遇时距曲线

互换时间:O1激发,O2接收的路径与O2激发,接收的路径相同,满足互换原理,旅行时T相同,称为互换时间。

12、什么是VSP法?VSP中都能观测到哪些类型的波?VSP法的优缺点是什么?

VSP法:地面或井中激发、井中接收。

波类型:上行波、下行波

优缺点:见pdf525

13、什么是τ-p变换?各种波在τ-p域中都有哪些特点?

$τ-p$ 变换:线性拉东变换

在 $t-x$ 域内为双曲线的反射波,在 $τ-p$ 域内变为椭圆,其长半轴为 $\frac{1}{v}$ ,短半轴为 $t_0$。

14、试推导水平层状介质中以均方根速度传播的反射波时距曲线方程

15、什么是回折波?

由于波沿圆弧路径传播,若没有分层界面,则从震源出发的圆弧射线向下到达某个最大深度Zm,即向上返回到地面,称回折波。

作业三

1、地震勘探野外原始数据采集的主要环节有哪些?

(1)地震勘探总体部署

(2)实地踏勘

(3)施工设计

(4)实验工作

(5)正式生产

2、地震勘探侧线布设的原则是什么?

(1)根据地质任务、区域构造特征,考虑测线的布设。

(2)通常,布设成网状,尽可能正交网。

(3)主测线尽可能垂直构造走向,联络测线平行构造走向。

(4)必须布设联井测线。

(5)构造复杂地区需加密测线。

(6)测线尽可能成直线,条件不允许时,可为折线。

(7)测线交点处应设计炮点,便于波的对比。

3、地震勘探中常见的干扰波有哪些?

规则干扰波:声波、面波、工业电干扰、虚反射、多次波、重复冲击、侧面波、底波、交混回响和鸣震

不规则干扰波:与震源无关的地面扰动,风吹草动,海浪,水流动,人畜走动,机器振动,交通工具(随机噪声)

与震源有关的低频、高频背景噪声

低频:疏松介质固有振动 高频:波传播到浅部不均匀体、砾石、溶洞产生的散射

4、什么是地震勘探的观测系统,如何来表示?

观测系统是一个图件,表示激发点与排列上各地震道 的检波点之间空间位置关系的一种图示。

表示:图示法

5、水平多次覆盖观测系统设计的参数有哪些?它们之间的关系如何?并简述水平 多次覆盖观测系统绘制方法

叠加次数、偏移距、炮检距、仪器记录道数、侧线总长度

绘制方法:略

6、简述水平多次叠加法的基本原理。

根据水平多次覆盖观测系统,实现共深度点重复多次观测,抽取CDP道集,即共深度点道集,按炮检距大小从小到大排列。

7、试说明水平多次叠加特性曲线的特点。
8、影响水平叠加效果的因素有哪些?

(1)叠加速度误差的影响

(正常时差)

(2)界面倾斜影响共深度点叠加

9、简述地震波接收的方向特性有哪些?实际中如何利用这些方向特性?

第一类方向特性:地震检波器的响应与波的质点振动方向间的关系

第二类方向特性:地震检波器的响应与波传播方向间的关系

10、地震组合法有哪些组合方式,检波器简单线性组合方式如何,有哪些参数?

检波器组合、震源组合、线性组合、面积组合、等灵敏度组合、不等灵敏度组合

11、说明为什么检波器组合能够压制干扰波

检波器组合法是地震组合方法的一种,沿排列上的每一道检波点,不是安置一个检波器,而是多个,按不同方式组合,将相邻接近的多个检波器接收的信号叠加在一起作为一个地震道的输出,以增强有效信号,压制干扰信号,提高信噪比。

12、地震波传播速度的影响因素有哪些?

(1)岩石弹性常数

(2)岩性

(3)岩石孔隙度

(4)介质密度

(5)孔隙填充度

(6)地层深度

13、地震波速度的测定方法有哪些?

1、理论计算

(1)基于几何地震学理论计算、反演

(2)基于波动理论的反演

2、实际测定

(1)实验室内岩石样本测试

(2)野外实际测量

2019-2021 Nishikinor undefined