地震原理

第三章地震资料采集方法与技术

一．野外工作概述

1.陆地石工基本情况介绍

试验工作内容：①干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。

②地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在

与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。

③选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。

④选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和

仪器因素的选择等。

生产工作过程：地震队的组成

（1）地震测量：把设计中的测线布置到工作地区，在地面上定出各激发点和

接收排列上各检波点的位置

（2）地震波的激发

陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。激发方式：炸药震源

的井中激发、土坑等。激发井深：潜水面以下1-3m，（6-7m）。

（3）地震波的接收

实现方式：检波器、排列和地震仪器

2.调查干扰波的方法

（1）小排列（最常用）

3-5m道距、连续观测

目的：连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。

从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数

（2）直角排列

适用于不知道干扰波传播方向的情况

Δt1和Δt2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向

（3）三分量检波器观测法

（4）环境噪声调查

信噪比：有效波的振幅/干扰波的振幅（规则）

信号的能量/噪声的能量

3.各种干扰波的类型和特点

（1）规则干扰

指具有一定主频和一定视速度的干扰波，如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。

面波（地滚波）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指

数衰减。其主要特点：①低频：几Hz～20Hz；②频散(Dispersion)：速度随频率而变

化；③低速：100m/s～1000m/s，通常为200m/s～500m/s；④质点的振动轨迹为逆时

针方向的椭圆。面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩

性、激发深度以及表层地震地质条件有关。（能量较强）

声波：速度为340m/s左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。

浅层折射波：当表层存在高速层或第四系下面的老地层埋藏浅，可能观测到同相轴为

直线的浅层折射波。

工业电干扰：当地震测线通过高压输电线路时产生，整张记录或部分记录道上出现

50Hz的正弦干扰波。

侧面波：在地表条件比较复杂的地区进行地震勘探时，常出现侧面波干扰。

虚反射(ghost)：是指从震源先到达地面或潜水面发生反射后，再向下传播到地下界面形

成的反射波。

多次反射波(Multiples)：当地下存在强波阻抗界面时，可能产生多种形式的多次反射波。

其特点与正常反射波相似，时距曲线斜率较一次波大。

（2）无规则干扰（随机干扰）

主要指没有一定频率，也没有一定传播方向的波，它们在记录上形成杂乱无章的干扰背

景

微震：与激发震源无关的地面扰动统称为微震，外界随机产生；

低频和高频背景干扰：低频和高频背景的特点是整张记录上出现，而且显得杂乱无章。

干扰波类型小结：

干扰波分为规则干扰和随机干扰。

规则干扰包括：沿水平方向传播的（面波和车辆引起的干扰）和沿垂直方向传播的（多次波）

具有重复性的（面波）和不具有重复性的（人为因素产生的干扰）

随机干扰也分为：重复出现的和不重复出现的

4.压制面波的方法

选择适当的激发条件：

（1）激发岩性：疏松地层容易产生较强的面波

（2）激发深度：越深面波越弱

（3）采用组合法压制面波

（4）选择适当的观测系统避开面波

（5）频率滤波，利用面波与有效波的频谱差异

群速度：一个波列能量（包络）的传播速度

相速度：特定相位（波峰或波谷）的传播速度

5.激发条件和接收条件

6.海上地震勘探的特点和特殊性

特点：①广泛使用非炸药

②比陆上更早实现了野外记录数字化；

③使用等浮组合电缆；

④单船作业，不需采用松放电缆的措施就能保证连续工作

⑤全部采用多次覆盖技术，且覆盖次数较高，等浮电缆的道数不断增加。

特殊性：①观测船的前进速度为常数，使用多普勒声纳及时调节船速以保持船速恒定。但船

速受风浪、涌流等多种因素的影响。

②海流和激发点间距不均匀是影响多次覆盖的因素。海流导致电缆与测线往往具有

一定的夹角，称为电缆偏角。

③需要导航定位，目前广泛使用卫星定位技术。

7.海上特殊干扰波

海上地震勘探中可能观测到的干扰波主要有重复冲击、交混回响或鸣震、侧反射、底波等。

鸣震和交混回响：海面和海底是两个反射系数较大的界面,会形成多次反射;当海底起伏不平

时,由于地震波的散射和水层内多次波相互干涉造成的干扰称为交混回响。如果海底是比较

平坦、反射系数比较稳定的界面,则进入水层内的能量产生多次反射造成水层共振现象,称为

鸣震。

8.海上震源：目前海上地震勘探主要使用非炸药震源，包括电火花震源、空气枪震源、蒸汽

枪震源等。

9.分析比较陆地与海上地震勘探的异同点

地震勘探

利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下

岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手

段，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。

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，地震波

将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。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。通过对地震波记录进行处理和解

释，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。

爆炸震源是地震勘探中广泛采用的。如重锤、连续震动源、气动震源等，但陆地地震勘探经

常采用的重要震源仍为炸药。海上地震勘探除采用炸药震源之外，还广泛采用空气枪、蒸汽

枪及电火花引爆气体等方法。

海上没有面波。不受复杂地表起伏影响，风化壳影响也小，相对质量要好些。采集时候用船

托缆，方便。但海上的多次波相当强，去多次是处理必须仔细进行的。

二．野外观测系统

1.观测系统：地震波的激发点和接收点的相互位置关系

排列：震源与检波器组中点位置（中心道）之间的关系

排列的类型（二维）：

纵排列：端点激发排列和中间激发排列

非纵排列

交叉排列

（二维）观测系统的图示方式：时距曲线

综合平面图：非纵侧线：T型，L型

纵侧线：中点激发，单边激发，端点激发

2.布设地震侧线的基本要求

①测线应为直线，保证所反映的构造形态比较真实；

②测线应该垂直构造走向，其目的是更加真实的反映构造形态，为绘制构造图提供方便。

3.观测系统图示方法（见课本75页及课件）---三维观测系统图示方法

4.多次覆盖：一次覆盖或多次覆盖(multiplecoverage)指对被追踪的界面所观测的次数。

多次覆盖的优点：提高信噪比；处理中得到多种信息的记录（CSP,CMP,CRP,CO）

共激发点记录CSP：－从激发点出发的45°斜线代表一个排列，在此线上所有的接收点有

共同的激发点，属于同一激发点的各道记录称为共激发点记录。

共接收点记录CRP：从接收点出发的－45°斜线代表地面同一接收点位置,此线上不同激发

点的所有道都是同一地面点接收,由此组成的记录称为共接收点记录。

共偏移距记录CO：与激发点线平行的水平线表示等炮检距情况,各接收点的炮检距都相等,

由此形成的记录称为共炮检距记录。

共反射点记录CRP：－垂直于共炮检距线的垂线表示共中心点（界面水平时为共反射点或

共深度点）的位置，此线上各点接收到来自地下同一反射点的反射，由此组成的记录称为

共反射点记录.

5.比较4种记录的差异及其在地震勘探中的应用

①共激发点和共接收点记录用于求取激发点和检波点的静校正量；

②在野外作业中，通过显示共激发点记录实行记录质量的监控；

③在资料处理中，需要对共激发点记录进行抽道集，得到大量的共中心点道集记录，然

后进行速度分析、动校正、水平叠加或偏移归位等处理，最终得到用于资料解释的成果数据；

④在速度分析或某些偏移处理时，为了增加数据量或提高处理质量，需要抽取共炮检距记录，

用于特殊分析和处理。

——CMP：处理中常用记录

叠前反演：AVO,EI(弹性阻抗反演)

叠前偏移输入记录：CMP,CFP（共聚焦点）,CIP（共成像点）,CA（共入射

角道集）

三．地震波的激发与接受

1.对激发的基本要求

①激发的地震波要有足够的能量，以利于反射波法查明地下数千米深度范围内的一整套地

层的构造形态

②激发产生的有效波与干扰波之间在能量，频谱特性等方面要有明显的差异，有利于记录有

效波

③激发的地震波要有较高的分辨能力，适用于精细地震勘探和开发地震的要求

④在同一工区内使用的震源类型、激发参数（激发岩性、激发井深、药量等）、记录特征等

应该保持基本一致，即记录面貌的一致性和稳定性。

2.影响激发波形特征的主要因素、A～Q和f～Q的关系

@药量的大小、爆炸介质的岩性、药包形状及其与爆炸介质的耦合等因素，对地震波的形状，

振幅，频率等特点有重要影响。具体见课本79或课件

@A～Q和f～Q的关系（课本79）

@增大有效波能量的两个途径：增大振幅，如适当加大药量，但受到一定的限制

增大信号的延续时间Δt，但信号的延续时间过长又降低了

地震勘探的分辨能力。

@非炸药震源使用最广泛的是可控震源

@可控震源的工作原理与记录过程：课本80-81

3．控震源相对炸药震源的优越性：

①不产生地不传播的振动频率，从而节约能量

②不破坏岩石，不消耗能量与岩石的破碎上

③抗干扰能力强

④引起地面的损失小，特别适宜于人员稠密的工区工作，但结构庞大复杂，在地表复杂的

地区使用不变

4.对接收的基本要求

①具备强大的信号放大功能：微米数量级的地面位移进行可变倍数放大。

②记录的原始地震资料要有良好的信噪比：震仪器必须有频率选择功能。

③具备足够大的动态范围：震波在地层内传播过程中，由于波前的扩散、界面的透过损失、

介质的吸收等原因，其能量浅层很强，深层很弱。在地震勘探中，把地震波振幅强弱差别的

变化范围称为地震波的动态范围。

④记录的原始地震信息具有良好的分辨能力：指在地震记录上区分某地层顶底反射波的能

力。在仪器设计方面应该合理选取仪器参数，使仪器的固有振动延续时间不要太长，具有较

好的分辨能力。

⑤对记录仪器的一些技术要求：求仪器是多道的，且各道间应是高度一致的；原始记录长

度应是任意的，但必须大于5秒长度；把记录数据准确地传输到计算机处理中心，便于各种

分析与处理；具有精确的计时装置，便于地震资料的地质解释；地震勘探野外作业的自然环

境千变万化，要求地震仪器在结构上具备轻便、稳定、耗电少、操作简单、维修方便等特点，

还能经得起颠簸和恶劣的气候变化等。

5.检波器的类型

*检波器是安置在地面，水中或井下以拾取大地振动的地震探测器或接收器，实质是将机械

振动转换为电信号的传感仪器

*动圈式电磁地震检波器

*涡流地震检波器

*压电式水听器

*数字检波器

*检波器：速敏检波器：动圈式电磁地震检波器、流地震检波器（陆地）

压敏检波器：压电式水听器（海上）

*检波器的安置条件（课件）平稳正直紧

6.采集站

信号放大，模拟转换，数据传输或存储三大功能

7.*动态范围：在地震勘探中，把地震波振幅强弱差别的变化范围称为地震波的动态范围。

*可控震源：

*偏移距：激发点到最近的检波器组中心的距离

*遥测：是利用电缆、光缆、无线电或其他传输技术对远距离的物理点进行测量。

*MEMS：Systems微电子机械系统

*采集站：

*矢量保真度：矢量保真度是指每个分量互相耦合的信号量度

8.地震仪的4个发展阶段

模拟光点记录地震仪

模拟磁带记录地震仪

数字磁带记录地震仪

遥测地震仪

9地震仪的记录过程（课本91）

10.地震品质分析（PPT）

11.野外采集参数的确定

①最大偏移距Xmax，炮点与排列中最远一道的距离，应大致等于最深目的层的埋深

②最小移距Xmin，炮点与排列中最近一道的距离，应不小于最浅目的层的埋深，它大一些

可以消除地震产生的噪声，但可能损失有用的浅层信号

③道间距Δx，定义为相邻两个中心道之间的距离，通常不应该超过设计的水平分辨率的2

倍目的是使地下空间采样间隔满足空间采样定理：δx≤λ/2

④最小药量或最小震源强度-课本93

四．低（降）速带测定与静校正

1.*低速带：在地表附近一定深度范围内，地震波的传播速度往往要比其下面地层的波速低

得多，该深度范围的地层称为低速带

*降速带：某些地区，在低速带与相对高速地层之间，还有一层速度偏低的过

渡区，称之为降速带。

*低速带参数：低速带层数、厚度、速度等。

2.低速带测定的重要性

是野外工作的重要内容之一，准确测定低速带参数有利于地震资料的静校正处理，满足地

震勘探原理的基本假设条件

3.低速带测定的基本方法

地震勘探方法常用的有浅层折射法、微测井法，近几年又发展了小反射法和面波法，以及

大折射、深井微测井、小折射结合大炮初至的方法以及基于初至的回折波法和层析反演等

方法；非地震勘探方法常见的有地面地质调查、地质雷达、大地电磁测深等方法。

（1）浅层折射法（时距曲线法）

浅层折射法或时距曲线法求取低速带参数的步骤（2层，3层介质）课本95-96

求取交叉时的方法：延长时距曲线法；相遇法；追逐法；复合时距曲线法；求界面速

度的方法：差异时距曲线等。

（2）微地震测井的工作方法及微地震测井资料的解释步骤课本97

（3）层析成像法

其方法原理是建立在对地层进行网格化的基础上的，且利用最小走时射线路径的全局

算法，即利用费马原理与网络理论构建网络中的最小走时树，可以同时计算出与某点

震源相关的所有的初至走时及相应的射线路径

4.τ值时间：从井底到井口的直达波传播时间t

5.静校正的工作内容

*静校正分为野外（一次）静校正和剩余静校正

*静校正：人为选定一个海拔高程作为基准面，利用野外实测得到的各点高程、低速带厚度、

速度或井口时间tuh等资料，将所有的激发点和检波点都校正到此基准面上，用

基岩速度替代低速带速度，从而去掉表层因素的影响

*静校正的目的是满足基本假设条件

（1）井深校正

（2）地形校正

（3）低速带校正具体见课本101或课件

6.分析说明地震勘探原理的基本假设条件以及低速带测定的目的意义

*基本假设条件：地下界面为水平,介质均匀且界面水平，界面以上速度为速度为一常数

*低速带测定的目的意义：准确测定低速带参数有助于地震资料的静校正处理；满足地震

勘探原理的基本假设条件。

五．地震组合法

1.地震组合法是利用有效波与干扰波的传播方向不同来压制干扰波的一种方法，主要用于压

制面波之类低视速度的规则干扰以及无规则的随即干扰

2.有效波与干扰波的主要差别

（1）有效波和干扰波在传播方向上可能不同。

水平界面的反射波差不多是垂直从地下反射回地面的，而面波是沿地面传播的。实质

上就视速度的差别。针对这一类型的干扰波，在野外施工时，往往采用检波器组合的

方法来压制；在进行资料处理时，还可以采用视速度滤波（f-k滤波）进行去除。

（2）有效波和干扰波可能在频谱上有差别.

此类干扰波的压制方法主要是野外记录时进行有目的地进行滤波和在室内进行频率滤

波处理。

（3）有效波和干扰波经过动校正后的剩余时差可能有差别.

多次波在经过动校正后，剩余时差仍不为0，广泛使用的野外多次覆盖、室内水平叠

加技术能较好压制多次波；另外，预测反褶积方法对多次波也有良好的压制效果

（4）有效波和干扰波在它们出现的规律上可能有差异。

3.组合方法的基本原理课本102

*有n个检波器沿直线等距排列，等灵敏度的检波器间距为△x。

*组合就是n个检波器的输出叠加起来作为一道的信号。

*组合的振幅特性：

*组合的相位特性：

（组合后的相位特性相当于第（n-1）/2个检波器的相位特性）

*从组合法基本原理的讨论可以看到，组合确实可以视为一个滤波过程，单个检波器信号

为该滤波器的输入，多个检波器组合后的信号是该滤波器的输出，滤波器的系统特性就

是上述的两个的表达式

4.讨论组合的方向－频率特性的基本思路（课本105）

*当固定w=wi，即只研究某一频率的简谐波的组合效果时，此时的就是就是就

是方向特性，反映了组合对来自不同方向的频率为wi的简谐波的组合效果；当固定

,即只研究来自某一方向的不同频率的组合效果时,此时的

就是频率特性。

*通常用组合后总振动的振幅与组合前单个检波器接收到的振动的振幅的n倍之比值来表

示组合对来自不同方向的波的相对加强或压制效果，称之为组合的方向特性.

5.组合特性曲线的主要特点

简谐波压制在压制带，最好是压制在1/n

6.组合的方向效应（即组合对信噪比的改善程度）课本106

在最有利条件下，组合的方向性效应与组内检波器个数相等，检波器个数n越多，信噪比

的改善越大

7.脉冲波的组合特性课本106

*讨论脉冲波组合的方向特性的2种方法

*脉冲波的组合就不能用组合前后的振幅比来说明组合的方向特性，只能用别的参数如

振幅极值比、能量比或包络面积比等

*对脉冲波的组合特性的讨论所得到的主要结论：

*脉冲波与简谐波组合特性曲线的通放带宽度基本一致，脉冲波的压制带不是周期性曲线，

无零值，但其数值基本上与简谐波的压制带极值相同，为1/n（压制带的基本度量值）左

右

8.随机干扰的特点

*平稳的随机过程:程是指其基本条件在时间变化过程中保持不变，故其统计规律也不随时

间而变化的随机函数的集合。

*各态历经性质:一个随机过程的统计规律在一次实现中已能反映该随机过程的全部特点

*描述随机过程的主要参量：平均值、方差、相关函数

*随机干扰的相关半径:随机干扰的相关半径就是自相关函数第一个零值点所对应的lΔx值

（在lΔx上随即干扰互不相似）

9.组合的统计效应的结论

*当组内各检波器之间的距离大于该地区随机干扰的相关半径时,用m个检波器组合后,

其信噪比增大√m倍

*G=√m(统计效应)G=m方向效应）

10.组合的频率效应与平均效应

（1）频率效应（防止非利用）

*对于平面简谐波而言，组合后的信号频率与组合前单个信号频率是一样的，因此没有

频率畸变而组合后信号的相位相当于组内中心位置检波器接收到的信号的相位。

*组合相当于一个低通滤波器，组合后信号的频谱与组合前单个检波器的信号频谱有差

异，即组合前后的波形发生了畸变。需要说明的是，组合是为了利用地震波在传播方

向上的差异来压制干扰波，突出有效波。虽然组合本身具有一定的频率选择作用，但

我们不是利用这种频率选择作用进行频率滤波。因此，组合的这种低通频率特性只能

起着使有效波波形畸变的不良作用，不是利用它，而是要尽量避免这种低通滤波特性。

为此，对于有效反射波应尽可能通过野外工作方法增大视速度，即减小△t，以

获得最佳组合效果。

（2）组合的平均效应（不适合高分辨勘探）

组合的平均效应包两方面内容：

①是对地面的平均效应，组合对地表的平均效应是有利的。

②是对地下界面的平均效应。这对细致研究断块特点不利，所以高分率或高精度

地震勘探要求小组合基距就是为了避免组合对地下界面的平面的平面的平

面的平均效应。

11.分析说明确定组合参数的方法步骤与基本原则

确定组合参数的方法步骤：课本112

（1）干扰波调查

（2）理论分析与计算

（3）组合效果检验

确定组合参数的基本原则：

（1）尽可能使有效波落入通放带,使干扰波落入压制带，要求组内距Δx为：

（2）适当增加检波器的组合数目，但不宜过多过多。

（3）既要考虑方向特性又要兼顾统计效应，组内距Δx应大于随机干扰波的相关半

径

（4）从压制干扰波的角度出发，组合基距应为：

实际上

（5）理论计算结果与实际生产条件相结合的原则

12.了解其他组合形式的相关结论课本114

（1）不等灵敏度组合

*不等灵敏度组合就是采用某些办法使同一组内各检波器接收到的信号幅度不一

样。

*其曲线具有两个特点：

①通放带宽度与组合点数为n的简单线性组合特性的通放带度基本上相同

②压制带极值基本上为组合数为n的简单线性组合压制带极值的平方，所以

它的压制带极值比简单线性组合特性小的多，对干扰波压制效果更佳，这

是等腰三角形分布组合的显著优点

（2）面积组合

*简单线性组合只能压制沿测线方向传播的规则干扰波，而不能压制垂直或斜交

测线方向到达的规则干扰波。如果工区存在来自不同方向的规则干扰波时则干

扰波时则干扰波时，采用面积组合较为合适。采用矩形面积积组合时，通常沿

测线方向检波器多一些，垂直测少一

（3）震源组合（可控震源）简单线性组合课件以及课本

12.组合的实现途径

•野外检波器组合

•野外震源组合

•检波器－震源联合组合

•室内数字组合：若干个地震道信号按比例相加，形成新的地震道（课件图）

13.*视速度：如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速，得到的结果就不是

波速的真实值。这样的结果叫做简谐波的视速度

*剩余时差:把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的t0m

之差称为剩余时差。

*时延定理:设τ为实值常量，而u(t)S)，则有(u(t)S)(ej

六．多次覆盖技术（multiplecoverage）

1.多次覆盖：同一反射点重复观测的次数

水平叠加：在野外采用多次覆盖的观测方法，在室内将野外观测的多次覆盖原始记录，经

过抽取共中心点（CMP）或共深度点（CDP）或共反射点（CRP））道集记录、

速度分析、动静校正、水平叠加等一系列处理的工作过程，最终得到能基本反

映地下地质形态的水平叠加剖面或数据体，这一整套工作称为共反射点叠加法，

简称为水平叠加技术（利用动校正后有效波和干扰波的剩余时差的差异）

2.多次覆盖技术主要侧重于野外资料采集观测方法,得到的是后续资料处理反演的基础资料

即按一定观测系统激发并接收记录下来的原始共激发点(CSP)记录;而水平叠加技术则涉及

到室内资料处理的一系列工作过程

多次覆盖和组合都是用来提高信噪比的

3.多次覆盖的方法原理和具体实现以及主要目的

*多次覆盖的方法原理（具体实现）：按照一定的观测系统对地下某点的地质信息进行多

次观测；

*基本假设条件：地下界面为水平，介质均匀

*具体做法：分别在炮点O1,O2,O3等激发，在D1,D2,D3等接收,保证炮检距相对于中心

点M是对称的课本118

*主要目的：提高观测资料的信噪比。

*多次覆盖方法得到的原始资料经过动校正、水平叠加等处理后，可以得到水平得加剖面

反射波时距曲线

（1）水平界面

以各接收点与对应的激发点的距离（称为炮检距）x为横坐标，以波到达各共反射

点（CRP）道的传播时间t为纵坐标。式中，x为各道的炮检距；h0为共中心点M

处界面的法线深度；v是界面上部均匀介质的波速

（2）倾斜界面

时距曲线方程中的t0记作t0m，且表示共中心点M处的自激自收时时间0t

5.共激发点和共中心点反射波时距曲线的主要异同点

（1）反射波时距曲线都是一条双曲线

（2）极小点位置不同；共激发点：

共中心点：

（3）物理意义上的差别：共中心点反射波时距曲线只反映界面上一个点R（界面水平时）

或R点附近的一个小区间（界面倾斜时时）的情况，而共激发点反射波时距曲线

反映的是一段反射反射界界面的情况。在共激发点反射波时距曲线上这个t0反映激

发点处反射波的垂直反射时间，在共反射点时距曲线上，这个t0时间代表共中心点

M处垂直反射时间反射时间

6.多次波的类型及其特点

（1）全程多次反射波(long-pathmultiple)－在某一深层界面发生反射的波在地面又发生反

射，向下在同一界面发生反射，来回多次，又称简单多次波。

（2）短程多次反射波(short-pathmultiple)－地震波从某一深部界面反射回来后，再在地

面向下反射，然后又在某一个较浅的界面发生反射，又称局部多次波。

（3）微屈多次反射波(peg-pathmultiple)－在几个界面上发生多次反射,多次反射的路径是

不对称的,或在一个薄层内受到多次反射,它与短程多次波并没有严格的差别。

（4）虚反射(ghost)－进行井中激发时，地震波能量一部分向上传播，遇到地面再向下反

射，这个波称为虚反射,它与直接由激发点向下传播的地震波相差一个时间延迟τ，

τ等于波从井底到地面的双程旅行时

7.全程多次波时距关系的思路及其方程特点

*推导思路为：

①做出一个等效界面，使这个等效界面的一次反射波相当于原来界面的全程多次反射

波

②用等效界面的法线深度h’、倾角φ’写出它的一次反射波的时距曲线方程

③求等效界的参数h’、φ’与原来的界面参数h、φ的关系，再代回到等效界面一

次方程，就可得到原界面的全程多次反射波的时距曲线方程

*全程二次反射波与一次反射波之间的两个重要关系：

（1）在激发点O处（x＝0）观测到的全程二次反射波的t0时间是：'

当界面倾角较小时，，此时近似有，这是一个常用的识别

近于水平界面的多次波的重要标志－t0标志

（2）等效界面的倾角表明全程二次反射波的等效界面的倾角φ’等于一

次反射界面倾角φ的二倍，这称为全程多次波的倾角标志

8.剩余时差

*把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的t0m之差称为

剩余时差

*水平叠加是将不同接收点收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号，经过动校正

后叠加起来，能够提高信噪比，改善地震记录质量，压制一种规则干扰波（多次波），

效果好。它所利用的不是频率滤波的频谱差异，也不是组合的方向差异，而是利用动校

正后有效波与干扰波之间剩余时差的差异

*课本125页1、2段

*拉东变换去除多次波，水平叠加技术压制多次波，突出一次波，而非去除多次波

*剩余时差

式中分别为多次波和一次波的正常时差，分别为多次波和一次波的速度

*在速度随深度增加的情况下，，所以大多为正，动校正后表现为校正不

足，影响叠加效果。通常一次剖面上剩余时差随x的加大而增大

*把表达式中与炮检距x无关的项用q代替，即：

q称为多次波剩余时差系数，表达式变为：

*在CSP记录上，来自水平界面的一次反射波同相轴经过动校正后变为一条直线；它反

映了一段界面，倾斜界面的反射波同相轴经过动校正后变为一条倾斜的直线，反映一段

界面。在CRP点道集上，来自水平界面的一次反射波同相轴经过动校正后变为一条直

线，经叠加后变为一条直线，只反映界面上一个反射点的情况；倾斜界面的反射波同相

轴经过动校正后很接近一条直线，叠加后变为一道，反映一小段界面（不是一个点）的

情况

9.多次波剩余时差的特点:

多次波的剩余时差是按抛物线规律变化的，并与下列两个参数有关：一是与炮检距x

的平方成正比；二是与界面的埋藏深度或t0时间有关，因为q随t0而变，而V、Vd

在一定的地区也随t0而变，q总的来说是t0的函数

可见，各种波的剩余时差曲线都各具特点和规律，研究各种波的剩余时差曲线的特点既

有利于了解突出一次反射波、压制多次干扰波的基本原理，也有助于鉴别波的类型

10.识别多次波的标志

11.讨论多次叠加特性的思路以及多次波的叠加特性（课本126-127）

12.脉冲波的叠加特性

多次叠加的相位特性

多次叠加的频率特性（防止，不是利用）

多次叠加的统计效应：:提高的倍数，多次叠加的统计效应要优于组合的统计效应

13.影响叠加效果的主要因素——速度、地层倾角（课本135-138）

*倾角的影响：非共反射点叠加

剩余时差的存在影响叠加效果

14.分析说明多次覆盖和组合这两大技术的基本假设条件和方法原理以及压制干扰波的效果

差异

多次覆盖组合

基本假设条件地下界面为水平,介质均匀;

方法原理

（课本135）

分别在炮点O1,O2,O3

等激发，在D1,D2,D3

等接收,保证炮检距相

对于中心点M是对称

的

组合确实可以视为一个滤波过

程，单个检波器信号为该滤波

器的输入，多个检波器组合后

的信号是该滤波器的输出，滤

波器的系统特性就是K(jw)

压制干扰波靠动校正后剩余时差不同，对

多次波有很好的压制作用。对

随机干扰，多次叠加比组合的

压制效果要好。

根据反射波和干扰波的视速度

不同，它能压制视速度较低的

面波干扰等，但不能压制与反

射波视速度相近的多次波

（1）时差规律不同（2）反映的反射点不同（3）压制干扰波的效果不同

第四章地震波速度

一．影响地震波传播速度的因素分析

1.影响速度的主要因素：岩石弹性常量、岩性、密度、构造历史和地质年代、埋藏深

度、孔隙率和含水性、频率和温度

孔隙流体性质影响纵波的速度和反射系数，不影响横波，纵横波速度比是研究孔隙流

体性质的有利参数，威利方程是亮点技术的理论基础

2.*泊松比：

*纵横波速度比：

*Gardner公式：式中速度V的单位是m/s，密度ρ的单位是g/cm3

*Wyllie方程：

*频散：传播速度是频率的函数

*与密度的关系：式中速度V的单位是km/s，密度ρ的单位是g/cm3

*与埋深的关系：速度随深度变化的垂直梯度可能相差很大，一般地说，在浅处速度

梯度较大；深度增加时垂直梯度减小（往外鼓出）

3.沉积岩中速度的一般分布规律：

（1）在沉积岩中速度的空间分布规律决定于地层的沉积顺序及岩性特点。沉积岩的基本特

点之一是成层分布。根据形成沉积的各种条件，可将整个地质剖面划分为许多地层，

在各层中波传播的速度是不同的。因此，速度在剖面上的成层分布就成为沉积岩的基

本特点，而这一特点恰恰是地震勘探的有利前提。

（2）速度与深度和地质年代有关，这个关系基本上是平滑变化。所有影响因素的共同作用

表现出速度变化具有方向性，其方向接近于垂线方向。速度随着深度（或反射波t0时

间）的增加而增大。速度垂直梯度的存在也是速度剖面的又一重要特点，速度垂直梯

度是随深度的增加而减小的。

（3）由于工区地质构造与沉积岩相的变化，也会引起速度的水平方向变化。一般来说，速

度的水平梯度不会很大，但要细致地处理和解释地震资料，考虑速度的水平梯度还是

必要的，这个问题正在引起人们的注意。构造破坏（如断层）可以引起速度的突变。

个别地层中的不整合及地层尖灭都会对速度的水平梯度有显著的影响。

二．各种地震波速度的概念

理解各种速度的引入、基本计算公式、适用条件、主要用途

1.平均速度（最小路径非最小时间）Vav

*一组水平层状介质中某一界面以上介质的平均速度就是地震波垂直穿过该界面以上所

有地层的总厚度与总传播时间之比

*n层水平层状介质的平均素的计算公式：

式中，hi，vi，ti分别为每一层的厚度、速度和传播时间

*用途：时深转换

*条件：x=0（垂直入射垂直反射）

2.均方根速度Vr

*定义1：把非双曲线的时距曲线方程简化为双曲线关系时引入

定义2：把水平层状介质情况下的反射波时距曲线近视地看成双曲线，求出的速度就是

这一水平层状介质的均方根速度

*计算公式：

式中ti为波在第i层介质中沿着垂直界面的方向双程传播的时间

*适用条件：水平层状介质

*意义：把各层的速度的“平方”按时间取其加权“平均”值，而后取“平方根”值，

要注意其中速度较高的层所占比重要大，表明这种近似在一定程度上考虑了射

线的偏折

3.等效速度

*公式：

*适用条件：倾斜的一个层

*意义：倾斜界面情况下共中心点道集的叠加效果存在2个问题，即反射点分散和动校

正不准确。引入等效速度后，利用按水平界面动校正公式对倾斜界面的共中心

点道集进行动校正，可以取得很好的叠加效果，没有剩余时差。但不应忘

记，从地质效果来说，反射点分散的问题，并没有解决，这个问题只有用偏移

叠加才能妥善解决。

4．叠加速度Vav

*引入：在一般情况下（包括水平界面均匀介质、倾斜界面均匀介质、覆盖层为层状介质

或连续介质等），都可将共中心点反射波时距曲线看作双曲线，用共同的式子来

表示

式中Vav为叠加速

*对于不同的介质结构,Va就有具体的意义，例如对倾斜界面均匀介质Va就是等效速度，

对水平层状介质Va就是VR等

5.层速度

在地震勘探中，把某一相对稳定或岩性基本一致的沉积地层所对应的速度称为该地层的

层速度

6.影响速度分析精度的因素课本149

7.地震波速度的应用

野外观测系统设计时需要速度来确定具体的采集参数；地震资料数字处理过程中的动

校正、水平叠加需要叠加速度，偏移归位需要偏移速度，深度偏移需要速度模型或速度

场；在地震资料的解释过程中，平均速度主要用于时深转换，以便于制作合成地震记录

和绘制深度构造图；层速度信息主要用于地层、岩性解释，也可用于储层参数、含油性

预测。

8.速度的测定方法

（1）实验室测定方法

*岩石物理学

*WS：地震测井（WS-WellSurvey)野外观测方法：

*CVL：声波测井

*VSP：地震测井或零偏移距垂直地震剖面

*TLS：时移地震

*弹性参数：

①纵波传播速度：定义为在固体、流体、气体中由于拉－压形变而产生的弹性波

传播速度；②横波传播速度：定义为在固体中由于切变而产生的弹性波传播速度；

③杨氏模量（纵向弹性模量）E：指法向应力与沿应力作用方向引起的伸长之比；

④泊松比（横向压缩系数）：指当单轴方向延展时，物体横向压缩与纵向伸长之

比值；⑤剪切模量μ：指表征物体反抗形状变化能力的剪切力与剪切角的比

值

*确定岩石超声波范围的弹性振动传播速度通常采用三种方法：共振法、脉冲法和超

波的干涉测量法

（2）时距曲线分析法

此类方法通常把覆盖层视为均匀介质，并利用实际观测到的直达波或折射波资料获

取平均速度。直达波或折射波的时距曲线是一直线，该直线斜率的倒数就是介质或

折射层界面平均速度。对于均匀介质的反射波时距曲线方程

采用x2～t2直角坐标系，反射波时距曲线方程可展现为一条直线，该直线斜率的

倒数就是介质的速度，利用这种方法求取的速度称之有效速度

（3）井孔测定方法

*井中观测资料包括地震测井资料或零偏移距垂直地震剖面（VSP-VerticalSeismic

Profile）资料和声波测井资料，两种资料都可求取相应的平均速度和层速度

*井孔地震：VSP：零偏移距的VSP->VSPLOG->层位标定（第五章）

非零偏移距的VSP->VSPCDP->水平叠加剖面

IVSP(反VSP)（震源在＃中）：SWD（随钻地震：钻头作为震源）

3DVSP（移动激发点）

斜井vsp

井间观测：经济效率低

MWD:SWD,LWD,随钻地质导向

*1.地震测井或零偏移距垂直地震剖面方法WS（课本151）

*就求取平均速度和层速度而言，地震测井或零偏移距VSP方法在原理上是基

本是基本一致的

*当地层倾角较大时，激发点应布置在地层的下倾方向，以防止折射波的干扰

*具体过程见课本153

*地震测井资料的整理结果

①利用相应的公式计算t,vav,先把t0(t0=2t),再把数据绘制在Vav～t0的坐标

系中，就得到平均速度随t0的变化曲线

②把{H,t0/2}数据点绘制在H～t0/2坐标系中，得到地震波沿沿垂直向下方向

传播的距离与传播时间的关系，称之为垂直时距曲线

③利用垂直时距曲线上折线段斜率不同进行分层，折线段斜率的倒数就是该

地层的层速度Vn=ΔH/Δt，绘制Vn～H曲线，它反映层速度随深度变化

的情况

2*声波测井方法CVL（课本154）

声波测井从其原理上讲,主要利用沿井壁滑行的初至折射波时差来求取速度参

数,具有简便灵活又能连续观测的特点，将声波探头下到井底,然后边向上提升，

边测量声波时差,其倒数就是层速度

慢度：速度的倒数

声波测井资料的整理和解释是从连续曲线着手，任意深度H的旅行时可由下

下式求取：

而由地至深度H的平均速度为：

用声波测井曲线直接求取的层速，即，这样求出的层速度分层细致、

准确，但分层时应参考岩性柱状图和井径曲线

3*WS与CVL的异同点

共同点：均为获取层速度和平均速度的有效方法

不同点：获取速度资料的方法不同

工作条件不同

所得资料不同

（4）速度谱分析方法（求取叠加速度）（课本156）

*速度谱：把地震波的能量相对于波速的变化关系的曲线称为速度谱

*求取叠加速度的方法原理：

对道集内某个反射波同相轴用不同的速度进行动校正并分析校正后的叠加效

果，其中叠加效最好的那个速度就是该反射波的叠加速度，具体实现时有叠加

速度谱和相关速度谱。主要用途：可用于求取记录的最佳叠加速度资；检查多

次叠加剖面的质量；发现多次波以便消除它；帮助合地质解释；提供叠加速度

场，用于变速成图或偏移速度场的建立；提供层速度资料进而研究岩性变化、

寻找地层或岩性圈闭等

*叠加速度谱的显示方式：等值线显示方式，能量曲线显示方式，彩色显示方式

*叠加速度的用途：由叠加速度求取偏移速度，动校正，求层速度

（5）速度反演方法（课本156）

*反演：理论：波动方程，褶积模型（第五章，射线理论）

井资料：无井LOG，井地震，地震井，多井

反演方法：线性和非线性反演方法

反演的输入资料（2D,3D）：叠前反演：CMP,CSP,CA(角度),CO,CIP（成

像）输出EI（弹性参数反演）

叠后反演：使用成果数据（用于资料解释）

和纯波数据（用于反演）输出

结果为AI（波阻抗反演）

按地质目标分类：岩性反演、储层参数反演、流体性质反演、地层参数

反演

*主要使用波阻抗反演，即对地震记录做反褶积处理，再把反射系数剖面换算

为波阻抗剖面，消除密度参数便得到速度剖面，用于速度的区域分布或研究岩

性、含油性解释

9.各种地震波速度之间的转换关系

各种速度概念与介质的对应关系：P149

（1）平均速度与均方根速度的关系

*射线平均速度：把地震波沿某一条射线传播所走的总路程长度除以所需的时间叫

做沿这条射线的射线平均速度

*平均速度和均方根速度与射线平均速度三者间的关系：（课本158-159）

炮检距为零时，平均速度精度高；随炮检距增大，均方根速度比

较准确；炮检距过大，均方根速度精度降低（课本161图）

*结论

•平均速度适于设计井深、时深转换等

•均方根速度考虑了界面上的射线偏折，适用于大多数炮检距，用于水平叠加

•复杂介质，需要使用射线平均速度

（2）射线平均速度的特点：（课本160）

①它是炮检距或出射角或射线参数的函数；

②它比平均速度更精确地描述了波在介质中的传播特点；

③分析各种速度的精度时可以用它作为一个比较的标准；在数字处理中讨论偏移叠

加速度时，也要用到射线平均速度的概念

①可以用射线平均速度作为衡量其他速度的精度和特点的标准

②平均速度和均方根速度都把介质看成是某种假象的均匀介质

③平均速度一定小于均方根速度

（3）叠加速度与均方根速度的关系：

①对水平层状介质（或水平界面覆盖层是连续介质），叠加速度就是均方根速度，即

当φ=0时:

②当界面倾角为φ、覆盖层为均匀介质时，求得的叠加速度是等效速度，这时要作倾

角校正，即：

（cosφ的求取方法见课本162）

（4）均方根速度与层速度的关系（课本163）

*DIX公式：

*公式的适用条件：只适用于水平层状介质

求出的速度能在地震记录上分清层的顶底，即层厚

*层速度的地质意义：

•稳定沉积环境、岩性和岩相下的速度趋于稳定的数值，称为层速度Vn

•Vn所对应的沉积地层具有一定的厚度，Vn数目远小于实际地质上分层数目

•层速度的应用：研究岩性、沉积相、孔隙流体性质、变速成图等

*小结：各种速度之间的关系

①平均速度一定小于或等于均方根速度

②由叠加速度计算均方根速度：

•均匀介质下求取的叠加速度就是平均速度

•水平层状介质的叠加速度就是均方根速度

•界面倾斜时，叠加速度是等效速度Vφ，此时，叠加速度作倾角校正后，

得到均方根速度

③由均方根速度计算层速度的Dix公式：

VR,i为第1到第i层的均方根速度

Vi为第i层的层速度

T0,i为第1到第i层的自激自收时间

④平均速度与均方根速度的换算

对于不同的速度模型，方法有所不同

对于水平层状介质:

10．速度的用途及容差一览表

引入计算公式适用条件主要用途

平均

速度

水平单层时深转换

均方

根速

度

计算平均速度；

变速构造成图；

地层、岩性解释；

砂泥岩百分比估计；

研究体积密度、孔隙度及

含流体性质等。

等效

速度

倾斜界面、均匀覆盖介质确定最佳叠加速度，生成

叠加速度曲线或

叠加速度场，为动校正、

水平叠加、偏移

处理提供速度参数；

检查地震资料的处理效

果；

识别多次波（低速能量团）

和绕射波（高

速能量团）；

利用Dix公式求取层速度

以便岩性解释、

烃类检测等。

第五章地震资料解释的理论基础

一．地震剖面的特点

1.处理之后的成果数据解释（工作站的方式—交互形式）构造图（课本165）

2.*切片：等t0切片、岩层切片、地层切片

*同相轴：指地震剖面上相同相位如波峰或波谷的连线

*CSP抽道集得CMP速度谱分析得Va-t0曲线NMO,校正，拉伸畸变切除

水平叠加剖面(x为CMP)叠后偏移剖面(不整合面、绕射波、回转波)

3．假设地震子波的延续时间为Δt，地层间双程旅行时为Δτ

①如果岩层较厚，即时，地面同一点接收的来自界面R1和R2的2个反射

波可以分开，形成2个单波，保留着各自的波形特征；

②如果岩层较薄时，层间双程旅行时小于地震子波的延续时间，即，此时

来自相邻的各反射界面的地震反射子波到达地面同一接收点时互相叠加，形成复合

波

4.褶积模型的数学表达式（课本168）

假设地震道f(t)是由有效波s(t)和干扰波n(t)叠加组成的，即：

层状介质的一次反射波s(t)通常用线性褶积模型表示：

式中：w(t)为地震子波；r(t)为反射系数函数，符号“*”表示褶积运算，上式称为地

震记录道的时间域褶积模型

时间域的褶积公式在频率域中就是乘积关系：

三者之间的振幅谱和相位谱分别为：

5.褶积模型的物理意义

①时间域的褶积可视为滤波过程，频率域则为线性滤波方程,即S(f)=R(f)·W(f)。

由此可理解为：输入信r(t)是由一系列尖脉冲组成，每个尖脉冲通过滤波器后的

输可视为该滤波器的滤波特性，即w(t)，据此褶积模型的物理意义可理解为：一系

列不同时间、幅度、极性的尖脉冲依此通过滤波器后的响应的叠加结果

②从褶积的运算过程看，固定r(t)，把w(t)以t=ti与r(t)对齐后再对折，再相乘相加

6.褶积模型的应用（课件、课本169）

①已知W(t)和R(t)，求S(t)这是正演问题，如合成地震记录(syntheticismogram)或

合成地震剖面；

②已知S(t)和W(t)，求R(t)这是反演问题，如波阻抗反演(impedanceinversion)；

③已知S(t)和R(t)，求W(t)这是地震资料数字处理中的子波处理(waveletprocessing)问

题。

7.数据存储的格式：SEG-Y、SEG-D|速度分析

获取地震数据的途径：野外采集：CSPCMP等抽道动静校正水平叠加偏移（成

果数据—用于解释、纯波数据—用于反演）

数值模拟：一维的合成地震记录：褶积模型

二维、三维的正演：射线理论、波动理论

时移地震（四维）

物理模型模拟

井孔地震

地震数据处理的中间成果：速度场、各种道集、各种属性、反演

成果

多波多分量

8褶积模型的基本假设条件

①地层介质是完全弹性的，而且是线性的，即地层内各种地震波相互独，各自服从自

己的传播规律，但可以相互叠加，且服从线性规律；

②地层介质特性是稳定的，不随时间而变化；

③质点振动是被动的,地层介质质点本身不放射能量；

④子波不随传播的时间和空间而变化；

⑤只考虑一次反射波，没有考虑多次波

*一维地震记录的形成通常采用褶积模型，二维地震剖面和三维数据体的形成通常使用

射线理论波动理论，称为数值模拟或地震正演技术

①地震剖面的数学模型———射线理论

二维情况下可根据给定的地质模型，利用射线理论得到自激自收地震剖面。有多

种实现方法，如褶积模型的逐道循环法、射线追踪法等

②地震剖面的数学模型———波动理论

二维情况下也可根据给定的地质模型，利用波动理论，得到自激自收地震剖面或

一系列单炮记录。有多种实现方法法法法，如波动方程的有限差分法、频率-

波数域法、克希霍夫(Kichhoff)积分法、有限元法等

9.识别有效波的四大标志（课本170）

强振幅

波形相似性

同相性

时差变化规律

前2个可以用来识别在地震剖面上是否有反射波出现，后2个用于进一步识别反射波的

类型、特征以及对产生这个波的界面的特点进行推断

10.水平叠加时间剖面的主要特点（课本171）

（1）在测线上同一点,根据钻井资料得到的地质剖面上的地层分界面,与时间剖面上的反

射波同相轴在数量上、出现位置上,常常不是一一对应的。

（2）时间剖面的纵坐标是双程旅行时t0，而地质剖面或测井资料是以铅垂深度表示的，

两者需经时深转换，其媒介就是地震波的传播速度，它通常随深度或空间而变化。

（3）反射波振幅、同相轴及波形本身包含了地下地层的构造和岩性信息,如振幅的强弱

与地层结构、介质参数密切相关。但是反射波同相轴是与地下的分界面相对应,

一个界面的反射特性又与界面两侧的地层、岩性有关。必须经过一些特殊处理（如

波阻抗反演技术等）才能把反射波所包含的“界面”的信息转换成为与“层”有关的

信息后,才能与地质和钻井资料进行直接地对比。

（4）地震剖面上的反射波是由多个地层分界面上振幅有大有小、极性有正有负、到达

时间有先有后的反射子波叠加、复合的结果。而复合子波的形成取决于地下地层

结构的稳定性,如薄层厚度、岩性、砂泥岩比等。

（5）水平叠加剖面上常出现各种特殊波,如绕射波、断面波、回转波、侧面波等,这些波

的同相轴形态并不表示真实的地质形态，除非是经过三维偏移处理。

11.子波处理：是严格保持子波的振幅谱不变，只改变子波的相位谱，使非零相位子波转

化为零相位子波。

复合子波：

二．复杂界面反射波的特点

1*地下的地层构造是非常复杂的由于构造运动的结果，地层会产生断层、不整合、褶皱、

挠曲等，这些复杂构造除了产生一次反射波外，还会出现一些与复杂构造有关的地震

波，如断面反射波、绕射波和回转波等，水平叠加剖面上出现的这些反射波通常称之

为特殊波

*特殊波的双重性：

一方面会与一次反射波发生干涉，使地震剖面的面貌复杂化，给波的对比和资料解释带

来困难；另一方面，这些特殊波既然是地下复杂地质构造引起的，那么也必然同地下复

杂地质构造有一定的联系，因而也提供了利用它们来了解复杂构造形态态态的可能性

性特殊既有干波既有干涉，使剖面特征复杂化，造成假象的危害一面，又存在用来认识

地下复杂构造特征的有利一面

*绕射波：波在传播过程中若遇到地层或岩性突变点（如断棱、地层或岩性的尖灭点、不

整合面的突起点等），这些突变点成为新震源，再次发出球、面子波向四周传播，该波

动在地震勘探中称为绕射波

*回转波：凹界面的反射波

*凸界面反射波特点：同相轴在水平叠加剖面上出现的范围要比实际的背斜构造的范围

宽，,相同曲率的凸界面，埋藏越深，凸界面反射波出现的范围越大，并且凸界面对反

射波能量有发散作用

*凹界面的反射波按其具体特点又可分为几种种种种情况，若曲率半径为ρ的圆弧

圆弧型界面的埋藏深度为H，ρ=H为聚焦型凹界面；ρ

H为平缓型凹界面

*凹界面反射波特点：课本174

*回转就是凹界面的反射波，这是它与正常反射波的共性。由于它是凹界面上形成的，

时距曲线形状较复杂，具有交结点和回转点，即界面上的反射点坐标和时距曲线上的

点坐标不是单一对应的关系，这是回转波与平界面反射波相比的特殊性

*回转波形成条件：：ρ＜H，即曲率中心在地面以下；ρ为弧形凹界面的曲率半径；H为

界面深度

*凹界面出现一条向上凸的同相轴，并且反射点与观测点的关系是“回转”的，这主要

是由于水平叠加剖面的显示方式（规定叠加结果放在接收点正下方）所致

*对各种弯曲界面反射波的特点作如下小结：当弯曲界面由回转型变为凸界面时，相应

的反射波能量是由分散（回转型界面）→集中（平缓型、聚焦）→再分散（凸界面）

而时距曲线的曲率由陡到缓依次为：聚焦型凹界面、回转型凹界面、点绕射、凸界面

界面、水平界面、平缓型凹界面

2.*广义绕射：物理地震学的基本观点认为绕射是最基本的，反射波是反射界面上所有小面

积元产生的绕射波的总合。这种绕射又称为广义绕射

*绕射波时距曲线的主要特点（课本177-178）

（1）在R点产生的绕射波时距曲线与在R’点激发，深度为h/2的水平界面的反射波时

距曲线在形状上是一样的，此时，绕射点R相当于这个水平界面在R’点激发时

的虚震源。由此可见，绕射波时距曲线也是双曲线

（2）绕射波时距曲线的极小点在绕射点正上方，其x坐标和极小时间是：

（3）绕射波与反射波是有一定联系的。在M点界面RS的反射波和R点的绕射波是同

时到达的。并且可以证明这两条时距曲线在M点是相切的

3.绕射波的叠加效果（具体见课本179）

讨论绕射波在水平叠加时间剖面上的叠加效果和特点的实际意义在于：只有了解其特点，

才能更好压制、识别或利用它们。具体的思路是：在进行水平叠加时，不管是反射波还

还是绕射波都一律按水平界面反射波时距曲线的规律进行动校正，然后再进行共中心点

叠加（v变小了）

4.物理地震学：

波动地震学：

5.几何地震学与物理地震学的适用条件：

物理地震学与几何地震学的适用范围主要取决于所勘探的断块或其它特殊岩性体的大

小与地震波波长间的关系。如果断块的大小远大于地震波波长，几何地震学是行之有效

的；如果断块小于或等于地震波波长时，地震波的波动特点就表现得很突出，则几何地

震学就很难解释这些复杂的波动特征，应当使用物理地震学的概念来解释小断块构造的

各种波动特点。两者的主要差别在于：几何地震学只研究运动学问题，它不能保留波的

动力学特点，对复杂地质构造产生的复杂的波场就不能作出正确的解释；而物理地震学

处理地震波波场时，既考虑了波的传播时间，又考虑了波的强度，同时研究运动学和动

力学问题，因此有可能对复杂的地质体产生的波场作出正确的解释。

6.水平叠加剖面上绕射波的识别方法和利用（课本182）

①人工绘制深度剖面的方法

利用绕射波时距曲线上的时间值和相应的速度值，按照关系H=Vav.t0/2绘制绕射

波的深度剖面，几个圆弧应交于一点或交成一个小三角形的为绕射波，否则为凸界

面的反射波。要注意在绘制深度剖面时，应采用绕射波极小点的时间所对应的平均

速度

②时距曲线量板方法

三．地震勘探的分辨能力

1.产生分辨能力问题的原因：

&地震脉冲有一定的延续时间，非尖脉冲

&地震波是一种波动，只有在一定近似条件下才遵循几何地震学的规律

2.分辨能力是指区分两个靠近物体的能力。度量分辨能力强弱的两种表示：一是距离表示，

分辨垂向距离或横向范围越小，则分辨能力越强；二是时间表示，在地震时间剖面上，

相邻地层时间隔dt越小，则分辨能力越强

定义：时间间隔dt的倒数为分辨率

垂向分辨率：沿地层垂直方向所能分辨的最薄地层厚度。

横向分辨率：率是指横向上所能分辨的最小地质体宽度

3.关于分辨率的3个基本准则（课本185）

(1)Rayleigh准则：两子波到达时差t≥T/2可分辨；

(2)Ricker准则：两子波到达时间差t≥(子波主极值两侧的两个最大陡度点的间距)可分

辨；

(3)Widess准则：t

成波形的振幅信息来估算薄层厚度，这一工作称之为薄层解释原理

4.关于分辨率极限的小结

&上述三准则的适用条件是:零相位子波；子波的相位数少，主极值大而明显；

&Widess准则是目前地震勘探中普遍采用的分辨率极限，且为利用振幅信息研究薄层厚

度提供了理论依据

&薄层解释原理：在时间～振幅曲线上，当∆h<λ/4时，时差关系无法区分薄层顶底，但

合成波形的振幅与时间厚度∆t近似成正比，确定其线性函数关系，并经已知井厚度信息

的标定，实现薄层厚度估计

5.分辨率的定量表示

(1)纵向分辨率：∆h≥λ/4，可分辨

(2)横向分辨率：

(3)Widess关于分辨率的定量表示：

Fn为Nyquest频率；S(f)为振幅谱；θ(f)为相位谱，对于零相位子波：

6.影响垂向和横向分辨率的主要因素（课本185-191）

!子波的频率成分：l＝V/F；Dh≥l/4

!子波的频带宽度Fb或延续时间dt：Fb增加或dt减小，分辨率提高；

!子波的相位特征：从Widess公式得以证实；

!信噪比：S/N>2，分辨率较高；

!偏移成像的精度：与横向分辨率有关；

!岩石的吸收作用：振幅随旅行时增加而呈指数规律衰减；吸收具有选频作用；

!表层影响：低速层的衰减很严重

前3个影响因素小结：

（1）.子波的带宽不变，若子波的主频增加或减小，则分辨率不变；

（2）.子波的主频不变，带宽（影响分辨率的主要因素）增加或减小，则分辨率亦增加或

减小；

（3）.换言之：带宽不变，若主频的增加或减小，则倍频程减小或增加、相位数增加或减

小，分辨率都不变；倍频程不变，则相位数不变，若主频增加或减小，则带宽亦增

加或减小，使分辨率随之增加或减小。倍频程OCT＝[lg(f2/f1)]/(lg2)；如5、10、

20为2个倍频程，20、40、80也是2个倍频程。

(1)振幅谱绝对宽度越大，则子波延迟时间越短，即分辨率越高

(2)振幅谱绝对宽度不变，则不论主频如何变化，分辨率不变

(3)振幅谱绝对宽度不变，则主频越高、相对宽度越小，分辨率与主频无关

(4)振幅谱相对宽度不变，则子波的相位数不变，此时主频越高，绝对宽度就越大，分辨

率也越高；；；；

(5)由此可见，决定分辨率高低的是振幅谱的绝对宽度，而相对宽度决定子波的相位

数，与分辨率没有直接关系

7.〇相位子波（雷克子波）

最小（大）相位子波/最小延迟

混合相位课件

8.表示地震波振幅或能量衰减的参数（课本189）

吸收系数α（x1x2,A减小）

衰减因子β（t1t2振幅的相对变化）

对数衰减率δ（单位距离上，A减小）

品质因子Q（能量E在单位距离上的减少）

9.提高分辨率的可能途径：

1、选择合适的野外采集参数

2、采用反褶积或反演的方法

#信噪比与分辨率往往是一对矛盾，提高分辨率通常会降低信噪比

#反褶积和反演的方法很多，通常选用多道反褶积方法和居于模型的反演方法

#在S/N<2的地区，提高S/N为主攻方向；在S/N>2的地区，提高分辨率为主标，

在S/N>4的地区，可略微损失些S/N而设法提高分辨率

3、进行子波零相位化处理

子波处理就是严格保持子波的振幅谱不变，只改变子波的相位谱，使非零相位子波

转化为零相位子波。这是因为在相同振幅谱条件下，所有不同相位特征的子波中，

零相位子波的分辨率最高，且零相位子波的主极值正好对应于反射界面的位置

4、做好地震偏移归位处理（提高横向分辨率）

#偏移归位主要提高横向分辨率

#偏移的方法很多，如绕射扫描偏移(有限差分法、Kirchhoff积分法、频率～波数

域法、有限元法等)；叠前、叠后偏移；二维、三维偏移；时间、深度偏移

#时间偏移与深度偏移的本质区别是：Thetermsdepthandtimeareudto

distinguishthoalgorithmsthathandlelateralvelocityvariationsandproperlybend

rays(depthmigration)fromthothatnot(timemigration).

#时间偏移没有考虑速度的横向变化、射线的弯曲，深度偏移有考虑速度的深度变化

5、提高速度分析的精度

%从分辨率定量表达式中可知，速度对纵、横分辨率都有影响，速度分析精度的增

加，可改进动校正、偏移成像及层速度计算的质量，进而提高了地震资料的分辨

率

%速度场的研究越来越被人们所重视，变速成图、叠前深度偏移、油藏模拟等都要

利用

6、采用井间地震等新方法、新技术

10.介质的吸收衰减规律

11.课本192页图

12.横向分辨率问题

菲涅尔带半径：

13.影响横向分辨率的主要因素

14.偏移成像的精度（课件）

四．反射界面真正空间位置的确定

1.水平叠加剖面存在的主要问题（课本197）

#在界面倾斜情况下,按共中心点关系进行抽道集，动校正，水平叠加。实际上是共中心点叠

加而不是真正的共反射点叠加，这会降低横向分辨能力。同时，水平叠加剖面上也存在绕

射波没有收敛，干涉带没有分解，回转波没有归位，在二维地震测线内，侧面波无法归位

等问题。

#水平叠加剖面总是界面上反射点的位置显示在地面共中心点下方的铅垂线上。当地层水时,

这种显示方式是与实际情况符合的合的合的；当地层倾斜，界面法线平平面与铅垂面并不

正交,地层倾角愈大,两者的差别愈大。时间剖面记录点位置与反射点的位置不相符合，记录

点的显示位置总是相对于反射点向界面的下倾方向移动,这是不利于地震资料的地质解释

释的

解决这些问题的基本途径

（1通过数学关系,如三个角度或三个深度的相互关系,换算得到地质分界面的正确空间位置;

（2）偏移处理,这是把反射和绕射准确归位到其真实位置的反演过程;（3）作空间校正,恢复

地质构造的真正形态。

（3）进行空间校正

2.三个角度之间的关系

真倾角ψ、视倾角ϕ和测线方位角α三者之间的关系：

在地震资料地质解释中的三个深度是指真深度hz、法线深度h和视铅垂深度hx（定义见

课本198）

3.地震偏移技术的概况

1．调节方向接收方法

2．人工绘制深度剖面

3．绕射扫描偏移

4．波动方程偏移技术

时间剖面相当于地表观测到的波场，波动方程同样适用于每一记录道。把地

面每一点记录到的波场向下半空间延拓，使反射波的波前面倒退回反射界面

原来的出发点，就得到得到反射点的真正位置

4.偏移方法的分类（课本201）

从所依据的理论来看,可分为射线偏移和波动方程偏移；从波动方程数值解的方式上看,

可分为有限差分法、Kichhoff积分法、F-K（频率～波数）域法和有限元法；从输入资

料的性质上看,可分为叠后偏移和叠前偏移；从所用的域来看,可分为时间～空间域(τ～

ｐ)和频率～波数域(F～K);从使用的速度函数来看,可分为时间偏移和深度偏移

5.二维偏移和三维偏移（课本206-210）

用一条侧线上观测到的原始数据进行偏移处理，叫做二维偏移

三维偏移的常用方法是两步法（课本209）

6..时间偏移和深度偏移（课本211-213）

旅行时最小且垂直到达地面的射线称为成像射线。过P点并与P所在的界面垂直的那条

特殊射线称为法向射线，在B点自激自收记录到就是沿这条射线的反射线的反射

7.分析比较各种偏移方法的基本原理、优缺点（课本201-215）

第六章地震资料的构造解释

一．地震资料构造解释的主要内容和基本方法

1．基本概念：

%波的对比：在地震反射波法勘探中，应用地震波的基本理论和传播规律等方面的知识，分

析研究地震资料的运动学和动力学特征，识别真正来自地下各反射界面的反射波，并且在

一条或多条地震剖面上识别属于同一界面的反射波，称之为波的对比

%“SST”解释方法：

%层位标定：把对比解释的反射波同相轴赋予具体而明确的地质意义，如沉积相、岩性、流

体性质等，并把这些已知的地质含义向地震剖面或地震数据体的延伸过程。

%广义标定：利用测井、钻井资料所揭示的地质含义(岩性、层厚、含流体性质等)和地震属

性参数(如振幅、波形、频谱、速度等)之间的对比关系，判别或预测远离或缺少井控制区

域内地震反射信息(如同相轴、地震相、各种属性参数等)的地质含义

%VSPLOG，VSPCDP：

%相关系数：

%均方误差：

%剖面闭合：—在正交测线的交点处，同一反射波的t0时间应相等)

%地震正演模型技术。

2．基本方法原理：

@构造解释的主要内容：

1、反射波的对比追踪

2、地震资料的地质解释

3、绘制构造图

4、提交研究成果

@构造解释的工作流程:

@二维地震资料解释的一般工作流程，主要包括连井解释、剖面解释、平面及空间解释三个

环节。

@三维地震资料解释的一般流程：

@追踪对比反射波的基本原则和方法：

@层位标定的工作步骤：

@求取R(t)的方法：

@求取W(t)的方法：

①单波波形

②理论子波

③气枪震源子波

④数字处理方法

⑤VSP资料的初至波

⑥傅立叶谱分析方法

⑦复赛谱分析方法

@地震资料地质解释的主要任务：

@标准层反射波特征与沉积岩相的关系等。

3．分析说明造成测线交点不闭合的各种原因。

二．断层解释

1．基本概念：

正断层：

逆断层：

走滑断层：

断面波：

断层要素：断面的准确位置、断层升降盘及落差、断面倾角。

2基本方法原理

@地震剖面地质解释的主要任务：

@断面波的主要特点：

@地震剖面上的断层特征：

①中小断层－同相轴错断，波组或波系错断

②同生断层－同相轴数目突然增减或消失

③控盆边界断层－地层产状突变，反射零乱或出现空白带

④小断层－同相轴分叉、合并、扭曲及强相位转换

⑤特殊波的出现是识别断层的重要标志，在反射层错断处，往往伴随出现断面波、绕

射等。

五．构造图的绘制

1．基本概念：

深度构造图：深度构造图利用解释好的同一层位的t0时间，经时深转换后，再由人工或计

算机绘制而成

t0构造图：是利用解释好的同一层位的t0时间，由人工或计算机直接勾绘而成,它反映了地

下地质构造的空间变化形态

等厚图：表示两个地震层位之间的沉积厚度图，称为等厚图

空间校正：

直射线方法：

曲射线方法：

2．基本方法原理

@构造图层位选择原则：

@绘制构造图的工作步骤：

（1）绘制测网平面位置图

（2）反复检查地震剖面解释的可靠性

（3）取数据

（4）断裂系统图的勾绘

（5）等值线的勾绘

@绘制构造图所遵循的基本原则：

@等厚图的绘制方法：

@由等t0图得到真深度构造图的主要方法：

@变速构造成图的基本方法等。

3．分析说明构造图上的各种地质现象：

在构造图上，倾没的背斜或向斜表现为环状圈闭的等深线。深度小的等深线位于环状圈

闭的中心，则为背斜构造；深度大的等深线位于环状圈闭的中心，则为向斜构造。最外

一根等深线圈出构造的闭合面积。三面下倾一面敞开的等深线是鼻状构造的反映，如下

图所示。单斜表现为一系列近于平行的直线，等深线由高到低的方向为单斜的倾向。