地震勘探方法在物理勘探中應用

【摘要】地震勘探是利用專門儀器檢測、記錄人工激發地震的反射波、折射波的傳播時間、振幅、波形等，從而分析判斷地層界面、巖土性質和地質構造的一種地球物理勘探方法。地震勘探廣泛應用在煤田和工程地質勘查、區域地質研究和地殼研究等方面。

【關鍵詞】地震勘探；地層界面；巖土性質；地質

地震勘探是利用專門儀器檢測、記錄人工激發地震的反射波、折射波的傳播時間、振幅、波形等，從而分析判斷地層界面、巖土性質和地質構造的一種地球物理勘探方法。地震勘測是利用人工激發的地震波在地下巖層中傳播的規律來確定地下礦藏的方法。地震勘測也是鉆探前勘測石油、天然氣資源、固體資源和地質找礦的重要手段。它廣泛應用在煤田和工程地質勘查、區域地質研究和地殼研究等方面。

1.地震勘探的起源

地震勘探始于19世紀中葉。1845年，R.馬利特曾用人工激發的地震波來測量彈性波在地殼中的傳播速度是地震勘探方法的萌芽。反射法的地震勘探始于1913年前后，當時的技術尚未達到能夠實際應用的水平。1921年，J.C.卡徹將反射法地震勘探投入實際應用，在美國俄克拉荷馬州首次記錄到人工地震產生的清晰的反射波，1930年，通過反射法地震勘探工作，在美國俄克拉荷馬州發現了三個油田，此后，反射法正式進入了工業應用的階段。

2.地震勘探的過程

地震勘探過程由地震數據采集、數據處理和地震資料解釋三個階段組成。

2.1地震數據采集

在野外作業時，一般是沿地震測線等間距布置多個檢波器來接收地震波信號，每個檢波器組等效于該組中心處的單個檢波器，每個檢波器組接收的信號通過放大器和記錄器，得到一道地震波形記錄，稱為記錄道。為了適應地震勘探的各種不同要求，各檢波器組之間有中間放炮排列和端點放炮排列等不同排列方式。

地震勘探分為一維勘探、二維勘探和三維勘探。一維勘探是觀測一個點的地下情況，將檢波器由深至淺放在井中不同深度，每改變一次深度在井口放一炮，記錄地震波由炮點直接傳到檢波器的時間，這種只在一口井中觀測的方法叫一維地震勘探。二維勘探是觀測一條線下面的地下情況，將多個檢波器與炮點按一定的規則沿一直線排列，在測線上打井、放炮和接收。最后得出反映每條測線垂直下方地層變化情況的剖面圖就是二維勘探。三維勘探是觀測一塊面積下面的地下情況，三維勘探最后得到的是一組立體的數據，根據這個數據體能給出地層的立體圖像就是三維勘探。根據不同的地質任務和達到的目的，可采用不同維的勘探方法。

2.2地震數據處理

數據處理的任務是加工處理野外觀測所得的地震原始資料，將地震數據變成地震剖面圖或構造圖。經過分析解釋，確定地下巖層的產狀和構造關系，找出有利的含油氣地區，也可以與測井資料和鉆井資料綜合起來進行解釋和儲集層描述，預測油氣及劃定油水分界。地震數據處理的重要目的是削弱干擾、提高信噪比和分辨率，另一重要目的是實現正確的空間歸位。地震數據處理需要進行較大的數據量運算，現代的地震數據處理中心由高速電子數字計算機及其相應的外圍設備組成，常規地震數據處理程序是復雜的軟件系統，目前，中國已成為世界上最有實力、最有競爭力的地震資料數字處理強國之一。

2.3地震資料解釋

地震資料解釋包括地震構造解釋、地震地層解釋和地震烴類解釋。地震構造解釋以水平疊加時間剖面和偏移時間剖面為主要資料，來分析剖面上各種波的特征，確定反射標準層層位和對比追蹤，解釋時間剖面所反映的各種地質構造現象，構制反射地震標準層的構造圖。地震構造圖就是用等深線或等時線及其它地質符號直接表示出地下某一層地質構造形態的一種平面圖件。地震地層解釋以時間剖面為主要資料，進行區域性地層研究和進行局部構造的巖性巖相變化分析。劃分地震層是地震地層解釋的基礎。

地震烴類解釋是利用反射振幅、速度及頻率等信息，對含油氣有利地區進行烴類指標分析。通常需綜合運用鉆井資料與測井資料進行標定分析與模擬解釋，對地震異常作定性與定量分析，進一步識別烴類指示的性質，進行儲集層描述，估算油氣層厚度及分布范圍等。

3.地震勘探的勘探方法

地震勘探的勘探方法包括反射法、折射法和地震測井。反射法和折射法這兩種方法適用于陸地和海洋。在研究很淺或很深的界面、尋找特殊的高速地層時，折射法比反射法有效。但應用折射法必須滿足下層波速大于上層波速的特定要求，因此折射法的應用范圍受到了限制。應用反射法只要求巖層波阻抗有所變化，易于得到滿足，因而地震勘探中廣泛采用的是反射法。地震勘探的方法在尋找地下水資源和民用工程建設中發揮著重要作用，尤其是建造高樓、堤壩、道路及海港等大型建筑物時利用地震勘探可以測量基巖深度，探測建筑物下面是否有溶洞或松軟地質體，探測核電站周圍是否存在斷層，避免潛在的危險。地震勘探方法對災害地質起著重要作用。

3.1反射法

反射法是利用反射波的波形記錄的地震勘探方法。地震波在其傳播過程中遇到介質性質不同的巖層界面時，其中一部分能量被反射，另一部分能量透過界面繼續傳播下去。地下的地層面、不整合面和斷層面等都可能產生反射波，反射波的到達時間與反射面的深度有關，反射波振幅和反射系數息息相關，以反射波振幅和反射系數可以推算出地下波阻抗的變化，然后對地層巖性作出預測。沿地表傳播的面波、淺層折射波和各種雜亂振動波與目的層無關的反射波信號形成干擾，我們稱之為噪聲。采用組合檢波方法是減少噪聲的最主要方法，組合減波是用多個檢波器的組合代替單個檢波器，或者用組合震源代替單個震源。

反射法觀測廣泛采用多次覆蓋技術，目的是要得出能夠清晰反映地下界面形態的地震資料，單次覆蓋是對地下每個點只觀測一次，多次覆蓋是對地下界面上的每個點進行多次觀測，并得到多張地震記錄，這些記錄疊加在一起就是多次覆蓋。應用多次覆蓋技術可以加強反映地下地層的有效反射，因此多次覆蓋技術是單次覆蓋技術的質的飛躍，并且提高勘探效果。反射法可利用縱波反射和橫波反射。自然界中普遍存在著縱波和橫波，在地震勘探中，可用縱波和橫波進行勘探。縱波和橫波的相同之處是都用人工方法激發地震波，又都是接受由地下反射回來傳到地面的波，只是激發和接受地震波的形式不同而已，縱波和橫波各有其專門的震源和接受器。

3.2折射法

折射法是一種利用折射波的地震勘探方法。炸藥爆炸后，激發的地震波四散傳播，當遇地層分界面時，有一部分反射波返回地面外，另一部分地震波透過分界面并沿著該分界面在下面地層中傳播。在某一特定條件下，這種沿分界面傳播的地震波也會返回地面，這種返回地面上的地震波叫折射波，而通過接收折射波來分析地層情況的方法叫做折射波法地震勘探。地層的地震波速度如果大于上面覆蓋層的波速，那么地震波的速度與上面覆蓋層的波速就形成了折射面。

3.3地震測井

地震測井是一種直接測定地震波速度的方法。如果震源位于井口附近，將檢波器沉放于鉆孔內，以此測量井深和時間差，從而計算出地層平均速度及某一深度區間的層速度。

4.結語

地震勘探是地球物理勘探最主要的一種勘探方法，它的優點是勘探精度高，并能夠更加清晰地確定油氣構造形態、埋藏深度和巖石性質，地震勘探成為油氣勘探的主要手段，并被廣泛應用。同時地震勘探在煤炭、巖鹽及金屬礦勘查等方面具有較好的應用效果。

【參考文獻】

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