野外工作方法与地震勘探技术课件.ppt
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- 野外工作 方法 地震 勘探 技术 课件
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1、第四章第四章 野外工作方法与地震勘野外工作方法与地震勘探技术(探技术(2)资源学院:贾豫葛 2010 年 10 月 12 日1、地震测线的布置、地震测线的布置第四节第四节 地震测线布置和观测系统地震测线布置和观测系统应考虑:工作任务、探测对象、地质构造、地形、地貌;应考虑:工作任务、探测对象、地质构造、地形、地貌;应收集:地质、物探资料,尤其钻井及测井资料。应收集:地质、物探资料,尤其钻井及测井资料。1)测线布置原则)测线布置原则(1)测线最好为直线。其切面为一平面,所反映的构造形态较真实。测线最好为直线。其切面为一平面,所反映的构造形态较真实。(2)主测线垂直岩层或构造走向。目的:控制构造形
2、态,主测线垂直岩层或构造走向。目的:控制构造形态,利于资料分析与解释。利于资料分析与解释。(3)尽量与其它物探线一致(或过钻孔)。便于综合分析解释。尽量与其它物探线一致(或过钻孔)。便于综合分析解释。(4)疏密程度应据地质任务、探测对象大小及复杂程度等因素确定。疏密程度应据地质任务、探测对象大小及复杂程度等因素确定。(5)考虑地形、地物。复杂条件,弯曲测线或分段观测。考虑地形、地物。复杂条件,弯曲测线或分段观测。地震采集时所布置的检波器所地震采集时所布置的检波器所构成的线,分为三维和二维测构成的线,分为三维和二维测线。三维测线有线号和道号之线。三维测线有线号和道号之分。分。工作中:作辅助测线布
3、置,工作中:作辅助测线布置,解决一些特殊问题(如探测洞穴、古墓、古河床等),解决一些特殊问题(如探测洞穴、古墓、古河床等),弥补纵测线的不足。弥补纵测线的不足。2)测线布置形式)测线布置形式1.接收点、激发点在同一直线上。接收点、激发点在同一直线上。工作中:多使用纵测线。处理、工作中:多使用纵测线。处理、分析、解释方便。分析、解释方便。2.非纵测线非纵测线 几种测线形式几种测线形式接收、激发点不在同一测线上。接收、激发点不在同一测线上。非纵测线:横测线、侧测线、弧形测线。非纵测线:横测线、侧测线、弧形测线。纵侧线:炮点与测点在一条直线上纵侧线:炮点与测点在一条直线上 纵侧线:炮点与测点在一条直
4、线上纵侧线:炮点与测点在一条直线上 非纵侧线:炮点与测点不在一条直线上非纵侧线:炮点与测点不在一条直线上 非纵侧线:炮点与测点不在一条直线上非纵侧线:炮点与测点不在一条直线上2、观测系统、观测系统1.观测系统观测系统定义:激发点与接收地段的相对位置关系。定义:激发点与接收地段的相对位置关系。一般以纵测线观测为主。一般以纵测线观测为主。2.道间距道间距X 定义:相邻两道检波器的间距,用定义:相邻两道检波器的间距,用X表示。表示。工作中:调查目的不同,工作中:调查目的不同,X不一不一样。一般,道间距小,测量精度高,样。一般,道间距小,测量精度高,综合确定。综合确定。1)几个基本概念)几个基本概念3
5、.排列长度排列长度XNL)1(显然,道间距大,排列长度大,工作效率高。不宜太大,相位显然,道间距大,排列长度大,工作效率高。不宜太大,相位追踪追踪 对比困难,远处能量衰减大。对比困难,远处能量衰减大。4.偏移距偏移距定义:炮点离最近一个检波器的距离,用定义:炮点离最近一个检波器的距离,用X1表示。表示。工作中:端点不设检波器。一般为道间距的整数倍。工作中:端点不设检波器。一般为道间距的整数倍。定义:离开炮点最远的检波点与炮点的距离,用定义:离开炮点最远的检波点与炮点的距离,用Xmax表示。表示。最大炮检距最大炮检距与探测深度有密切关系。与探测深度有密切关系。反射:目的层深度的反射:目的层深度的
6、0.71.5倍。倍。5.最大炮检距最大炮检距6.互换时间互换时间把激发点和排列向一个方向移动,重复以上工作,得一连续长反射把激发点和排列向一个方向移动,重复以上工作,得一连续长反射界面。图中,界面。图中,T=T(互换时间)。(互换时间)。观测系统图示观测系统图示2)综合平面图)综合平面图综合平面图表示观测系统综合平面图表示观测系统综合平面图综合平面图O1激发,激发,O1O2接收,用接收,用O1A表示,表示,O1A在测线上投影在测线上投影O1A1对应对应反射界面反射界面R1R2;O2激发,激发,O1O2接收,用接收,用O2A表示,相应反射界面为表示,相应反射界面为R2R3。两次激发,得连续反射界
7、面段两次激发,得连续反射界面段R1R3。简单连续观测系统简单连续观测系统如固定在排列一端激发,每激发一次,排列沿测线方向移动一次如固定在排列一端激发,每激发一次,排列沿测线方向移动一次(半个排列长度),称单边激发观测系统。如图所示。(半个排列长度),称单边激发观测系统。如图所示。简单连续观测系统简单连续观测系统(a)双边激发双边激发 (b)单边激发单边激发 定义:炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和定义:炮点离接收点一定距离激发。避开震源附近面波和声波的强干扰,又称偏移观测系统。如图所示。声波的强干扰,又称偏移观测系统。如图所示。3.单次覆盖简单连续观测系统单次覆盖简单连续观测系统这种
8、观测系统,可连续勘探整条测线以下反射界面,所得地震剖面这种观测系统,可连续勘探整条测线以下反射界面,所得地震剖面为单次剖面。为单次剖面。由于在排列两端分别激发,又称双边激发观测系统。由于在排列两端分别激发,又称双边激发观测系统。A点激发点激发BC段接收段接收B点激发点激发AD段接收段接收O2激发,激发,O1O2接收,用斜线段接收,用斜线段O2A表示,对表示,对R2R3进行了一次观测,叫进行了一次观测,叫单次覆盖;单次覆盖;O1激发,又在激发,又在O2O3接收,用斜线接收,用斜线段段AB表示,又对表示,又对R2R3进行了一次进行了一次观测,叫二次覆盖。观测,叫二次覆盖。同理,可对同理,可对R2R
9、3段进行更多次覆盖。段进行更多次覆盖。多次覆盖观测系统:对整条反射界面进行多次覆盖的系统。多次覆盖观测系统:对整条反射界面进行多次覆盖的系统。多次覆盖技术:压制多次反射波之类的特殊干扰波,以提高地震多次覆盖技术:压制多次反射波之类的特殊干扰波,以提高地震记录的信噪比。记录的信噪比。4.多次覆盖观测系统多次覆盖观测系统对地下界面重复观测多少次就称对地下界面重复观测多少次就称为几次覆盖。为几次覆盖。共中心点叠加共中心点叠加 单边放炮单边放炮4次覆盖观测系统次覆盖观测系统 单边放炮单边放炮6次覆盖观测系统次覆盖观测系统第五节第五节 地震波的激发和接收地震波的激发和接收1、地震波的激发、地震波的激发
10、1.地震勘探对激发条件的基本要求地震勘探对激发条件的基本要求 激发条件:影响地震记录好坏的第一因素,得到好的有效波的激发条件:影响地震记录好坏的第一因素,得到好的有效波的基础条件。基础条件。(1)有一定能量,保证获得勘探目的层的反射;有一定能量,保证获得勘探目的层的反射;(2)有效波能量强,干扰波相对微弱,有较高的信噪比;有效波能量强,干扰波相对微弱,有较高的信噪比;(3)频带较宽,尽可能接近频带较宽,尽可能接近脉冲(尖脉冲),以利提高分辩率;脉冲(尖脉冲),以利提高分辩率;(4)同点激发,地震记录重复性好。同点激发,地震记录重复性好。2.震源类型震源类型两类:炸药震源,非炸药震源。两类:炸药
11、震源,非炸药震源。(1)炸药震源炸药震源炸药激发产生的地震波频谱宽、能量强、高频成为丰富。炸药激发产生的地震波频谱宽、能量强、高频成为丰富。K是常数,是常数,炸药激发产生的地震波主频炸药激发产生的地震波主频f与药量与药量Q的关系:的关系:31QKfT药量对频率成分的影响药量对频率成分的影响上式可见,药量越大,激发产生上式可见,药量越大,激发产生 的频率越低。的频率越低。图图5.7表示不同药量在相同炮点和激发表示不同药量在相同炮点和激发深度处,同一接收排列接收到的信号深度处,同一接收排列接收到的信号频谱(频谱(1lb=0.454kg)。)。结论:在保证获得勘探目的层结论:在保证获得勘探目的层反射
12、前提下,尽量小药量激发,反射前提下,尽量小药量激发,以获得高频的地震波。以获得高频的地震波。浅震:常用几十克到上千克的小浅震:常用几十克到上千克的小药量或雷管激发。药量或雷管激发。激发方式:地面爆炸,浅井爆炸。激发方式:地面爆炸,浅井爆炸。浅井爆炸:井深浅井爆炸:井深0.71米,药包放在井中并将土回填埋实,促使能米,药包放在井中并将土回填埋实,促使能量向下传播,压制干扰波(面波、声波等)。如下图所示。量向下传播,压制干扰波(面波、声波等)。如下图所示。锤击置于地面的钢板,锤击置于地面的钢板,18磅或磅或24磅。磅。地表结构:潮湿密实地面效果好,干燥松软地面效果较差。地表结构:潮湿密实地面效果好
13、,干燥松软地面效果较差。优点:可多次激发,重复性好(保持钢板与地面的耦合优点:可多次激发,重复性好(保持钢板与地面的耦合好),信号增强。好),信号增强。缺点:频谱低于炸药震源,能量有限,不适合深层。缺点:频谱低于炸药震源,能量有限,不适合深层。高频震源枪高频震源枪 用震源弹射入浅孔用震源弹射入浅孔(充水或潮湿的孔充水或潮湿的孔),爆炸激发地震波。,爆炸激发地震波。优点:定向发射,利于能量向下传播;高频成分丰富,利优点:定向发射,利于能量向下传播;高频成分丰富,利于高分辩率勘探。于高分辩率勘探。电火花和空气枪震源多用于水上勘探电火花和空气枪震源多用于水上勘探。电火花震源:利用电容器储存高压电能,
14、在一瞬间通过水介电火花震源:利用电容器储存高压电能,在一瞬间通过水介质释放,在水中产生压力作用于大地而形成地震波。质释放,在水中产生压力作用于大地而形成地震波。空气枪震源:将压缩空气在短暂瞬间释放于水中,从而产生地震波。空气枪震源:将压缩空气在短暂瞬间释放于水中,从而产生地震波。特点:两种震源都安全,无环境污染,高频成分丰富,能量特点:两种震源都安全,无环境污染,高频成分丰富,能量可调。价格较贵。可调。价格较贵。以上几种震源,当以上几种震源,当目的层目的层深度深度H:H50m,锤击、小炸药量;,锤击、小炸药量;H50100m,小炸药量、高频震源枪;,小炸药量、高频震源枪;H501000m,电火
15、花、高能炸药。,电火花、高能炸药。锤击震源的波谱锤击震源的波谱2、地震波的接收、地震波的接收 1.地震勘探对接收条件的基本要求地震勘探对接收条件的基本要求(1)有效波突出,并有明显特征;有效波突出,并有明显特征;(2)有效波层次分明,波间关系清有效波层次分明,波间关系清楚,尤其是目的层反射应明显;楚,尤其是目的层反射应明显;(3)干扰波少,强度弱,并易于分辨。干扰波少,强度弱,并易于分辨。动圈式检波结构图2、地震波的接收、地震波的接收电动式检波器结构示意图电动式检波器结构示意图 100HZ垂直检波器 ;100HZ水平检波器1.检波器的特性和参数检波器的特性和参数2.检波器的方向特性检波器的方向
16、特性检波器最灵敏方向,应与波的振动方向一致,所接收到的信号最强。检波器最灵敏方向,应与波的振动方向一致,所接收到的信号最强。接收纵波:检波器最灵敏方向对准波的传播方向;接收纵波:检波器最灵敏方向对准波的传播方向;接收横波:检波器最灵敏方向垂直于传播方向。接收横波:检波器最灵敏方向垂直于传播方向。3.检波器的频率特性检波器的频率特性高频检波器:高频响应好,高频检波器:高频响应好,低频响应差。如图所示。低频响应差。如图所示。大地衰减和检波器特性曲线大地衰减和检波器特性曲线 大地滤波衰减曲线;大地滤波衰减曲线;检波器频率响应曲线;检波器频率响应曲线;检波器大地特性。高、低检波器大地特性。高、低频信号
17、的输出基本均一。频信号的输出基本均一。由于高频检波器对低频强振由于高频检波器对低频强振幅信号进行了衰减,从而避免了幅信号进行了衰减,从而避免了地震勘探仪器前置放大器处于饱地震勘探仪器前置放大器处于饱和状态。和状态。4、检波器与大地耦合、检波器与大地耦合 耦合取决于:检波器重量,检波器与地面的有效接触面积,耦合取决于:检波器重量,检波器与地面的有效接触面积,地面振动幅度,地表弹性模量。地面振动幅度,地表弹性模量。因此,检波器应埋直、埋深,土层应潮湿、致密因此,检波器应埋直、埋深,土层应潮湿、致密。对基岩、水泥地:石膏等固结对基岩、水泥地:石膏等固结。对泥水:加长尾锥。对泥水:加长尾锥。5.检波器
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