第2章多个界面地震波时距曲线

折射波勘探实验报告全解

《浅层折射波勘探》实验报告

《浅层折射波勘探》实验成绩评定表班级姓名学号

一、实验名称：浅层折射波勘探 二、实验目的 加深对地震勘探基本概念的理解，巩固已学的理论知识，了解数字地震仪的使用和仪器工作参数的选择；了解地震勘探人工震源激发，检波器的安置条件；地震折射波法野外资料的采集技术及方法，并进行资料的整理与解释；了解地震勘探野外工作施工的过程以及组织管理工作。 三、实验原理 1、折射波法基本原理 以水平界面的两层介质进行简要的说明，假设地下深度为h ，有一个水平的速度分界面R ，上、下两层的速度分别为V 1和V 2，且V 2>V 1。 如图1所示。从激发点O 至地面某一接收点D 的距离为X ，折射波旅行的路程为OK 、KE 、ED 之和，则它的旅行时t 为： 图1 水平两层介质折射波时距曲线 1 21V ED V KE V OK t ++= 式1 为了简便起见，先作如下证明：从O ，D 两点分别作界面R 的垂线，则OA ＝DG ＝h ，再自A 、G 分别作OK ，ED 的垂线，几何上不难证明∠BAK ＝∠EGF ＝i ，因

已知2 1 sin V V i = ，所以： 2 1 V V EG EF AK BK == 式2 即 21V AK V BK = 和 2 1V EG V EF = 式3 上式说明，波以速度V 1旅行BK （或EF ）路程与以速度V 2旅行AK （或EC ）路程所需的时间是相等的。将式3的关系和式1作等效置换，并经变换后可得： 2 121222122cos 2V V V V h V x V i h V x t -+=+= 式4 这就是水平两层介质的折射波时距曲线方程。它表示时距曲线是一条直线，若令x ＝0，则可得时距曲线的截距时间t 0（时距曲线延长与t 轴相交处的时间值） 2 12122102cos 2V V V V h V i h t -== 式5 式5表示出界面深度h 和截距时间t0之间的关系，当已知V 1和V 2时，可以求出界面的深度h 。 2、折射波分层解释的t 0法 折射波t 0解释法是常用的地震折射波解释方法，它是针相遇时距曲线观测系统采集发展起来的解释方法。 t 0法解释的主要原理与方法如下： t 0法又称为t 0差数时距曲线法，是解释折射波相遇时距曲线最常用的方法之一。当折射界面的曲率半径比其埋深大得很多的情况下，t 0法通常能取得很好的效果，且具有简便快速的优点。 如图2所示，设有折射波相遇的时距曲线S 1和S 2，两者的激发点分别是O 1 和O 2，

地震波运动学理论

第二章地震波运动学理论 一、名词解释 1. 地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，即研究波的传播规律，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。 2. 地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。 3. 地震波：是一种在岩层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，弹性波在 岩层中传播的一种通俗说法。地震波由一个震源激发。 4. 地震子波：爆炸产生的是一个延续时间很短的尖脉冲，这一尖脉冲造成破坏圈、塑性带，最后使离震源较远的介质产生弹性形变，形成地震波，地震波向外传播一定距离后，波形逐渐稳定，成为一个具有2-3个相位（极值）、延续时间60-100毫秒的地震波，称为地震子波。地震子波看作组成一道地震记录的基本元素。 5.波前：振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始振动的那一时刻。 6.射线：是用来描述波的传播路线的一种表示。在一定条件下，认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所观测的一点P。这是一条假想的路径，也叫波线。射线总是与波阵面垂直，波动经过每一点都可以设想有这么一条波线。 7. 振动图和波剖面：某点振动随时间的变化的曲线称为振动曲线，也称振动图。地震勘探中，沿测线画出的波形曲线，也称波剖面。 8. 折射波：当入射波大于临界角时，出现滑行波和全反射。在分界面上的滑行波有另一种特性，即会影响第一界面，并激发新的波。在地震勘探中，由滑行波引起的波叫折射波，也叫做首波。入射波以临界角或大于临界角入射高速介质所产生的波 9.滑行波：由透射定律可知，如果V2>V1 ，即sinθ2 > sinθ1 ，θ2 > θ1。当θ1还没到90o时，θ2 到达90o，此时透射波在第二种介质中沿界面滑行，产生的波为滑行波。 10.同相轴和等相位面：同向轴是一组地震道上整齐排列的相位，表示一个新的地震波的到达，由地震记录上系统的相位或振幅变化表示。 11.地震视速度：当波的传播方向与观测方向不一致(夹角θ)时，观测到的速度并不是波前的真速度V，而是视速度Va。即波沿测线方向传播速度。 12 波阻抗：指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=ρiVi，i为地层)，在声学中称为声阻抗，在地震学中称波阻抗。波的反射和透射与分界面两边介质的波阻抗有关。只有在Z1≠ Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。 13.纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。又称压缩波、膨胀波、纵波或P-波。 14.横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢，也称剪切波、旋转波、横波或S-波，速度小于纵波约倍。横波分为SV和SH波两种形式。 15.体波：波在无穷大均匀介质(固体)中传播时有两种类型的波（纵波和横波），它们在介质的整个立体空间中传播，合称体波。 16共炮点反射道集：在同一炮点激发，不同接收点上接收的反射波记录，称为共炮点道集。 在野外的数据采集原始记录中，常以这种记录形式。可分单边放炮和中间放炮。 17.面波：波在自由表面或岩体分界面上传播的一种类型的波。 18.纵测线和非纵测线：激发点与接收点在同一条直线上，这样的测线称为纵测线。

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

第二章 地震波的时距曲线 在地震勘探工作中，每激发一次人工地震，都要在多个检波点接收地震信号。炮点和检波点都沿一条直测线布置，炮点到任意检波点的距离称炮检距x ，相邻检波点的距离叫道间距Δx ，来自同一界面的地震波沿不同路径先后到达各检波点，从而形成一张如图所示的地震记录。 图中横坐标表示地震波旅行时间t ，纵坐标表示炮点到任意检波点的距离称 炮检距x ，每一条波动曲线是一道地震记录，它反映出一个检波点的振动过程。来自同一界面的反射波（或折射波）以一定的视速度规律依次到达个检波点，在地震记录中表现为振动极值的规则排列，各道地震记录波按一定规则排列，形成同相轴（它是相同相位点的连线形成的图形）。 同相轴反映出地震波的旅行时间t 与炮检距x 的函数关系。将它表示在t-x 直角坐标系中，称为地震波的时距曲线。不同种类的地震波，其时距曲线的形状不同。如图中的直达波、反射波、折射波、地滚波、声波等都有自己特有的形状。每一类特定的时距曲线，其曲线参数与地下介质的纵波速度v 及地震界面的产状有着直接的关系。 第一节 反射波的时距曲线 一、 两层介质的直达波和反射波时距曲线 （一）直达波的时距曲线 从震源出发，不经过反射或折射而直线前进到各检波点的地震波成为直达波。当震源深度为零时，直达波沿测线传播，旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为 )1.1.2(1v x t ±= 是两条经过原点的、斜率为1/v 1的两条直线。如图2.1-1，根据直达波时距曲 线的斜率，可以求取界面上层介质的波速v 1。

图2.1-1 直达波与水平界面反射波时距曲线 (二)水平界面的反射波时距曲线和正常时差 由图2.1-1，若界面埋深为h, 炮点0为激发点，到达界面R 点后反射到地面的s 点，设s 点的炮检距为x ，为计算方便，做炮点0关于界面的镜像点0*，称为虚震源，根据图2.1-1的几何关系，反射波旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为 )2.1.2(4102211*x h v v RS t +== 将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间， 102v h t = 则（2.1.1）式可改写为 )2.1.2()(212202212 0′+=+=v x t t v x t t 或 式（2.1.2）就是水平界面反射波的时距曲线，可化简为以下的标准双曲线方程)2.1.2(1422 202′′=?h x t t 综上所述： 1．反射波时距曲线在x-t 坐标系是双曲线，其极小点在炮点正上方； 2．在x 2-t 2坐标系，反射波时距曲线是直线，直线的斜率为1/v 12, 利用直线的斜率可求界面上方介质的速度； 3．反射波时距曲线以直达波时距曲线为其渐近线。 4．根据时距曲线斜率与视速度的倒数关系，在炮点处的视速度为无穷大，在x →∝时，视速度v *=v 1 5．当2h>>x 时，对（(2.1.2)式用二项式定理展开，只取前两项，可得 )3.1.2(2202 0v t x t t +≈ 将任一观测点p 的旅行时间t 和同一界面的双程垂直时间t 0的差称为正常时差，用 Δt 表示。即正常时差近似表达式是 )4.1.2(22 02 v t x t ≈Δ

地震波理论时距曲线

1.时距曲线基本概念 2.直达波时距曲线 3. 反射波时距曲线 4. 折射波时距曲线

1. 时距曲线的基本概念 在地面激发了地震波后，根据地下介质的结构和波的类型 （如直达波、折射波和反射波），地震波将具有不同的传播特点。 为了定量地说明不同类型的波在各种介质结构情况下传播的 特点，在地震勘探中主要采用“时距曲线”(时距曲线方程)这个概念。

时距曲线：是表示地震波从震源出发，传播到测线上各观测点的旅行时间t ，同观测点相对于激发点的水平距离x 之间的关系。 1. 时距曲线的基本概念 1.1 时距曲线 图a 自激自收，同相轴形态与界面起伏相对应 图b 多道接收，同相轴形态与界面起伏不对应

1. 时距曲线的基本概念 1.2 共炮点和共反射点时距曲线 按观测方法的不同分为两种情况： 一种是放一炮，在一个多道检波器组成的排列上接收并得到一张地震记录，地下存在反射界面就可以得到相应的反射波时距曲线，称为共炮点反射波时距曲线。 另一种是在许多炮得到的许多张地震记录上，把同属于同一个反射点的道选出来，组成一个共反射点道集，于是可得到界面上某个反射点的共反射点时距曲线。

共炮点记录共反射点记录

1.3 几个基本概念 ?炮检距(offset)：炮点到地面各观测点的距离，也称为偏移距。?初至时间(first break)：所有波中最先到达检波器(Geophone)并记录下来的地震波第一波峰时间。 ?同相轴(event)：各接收点属于同一相位振动的连线。 ?共炮点(common shotpoint)：所有接收点具有共同的炮点。?纵测线(inline)：激发点和观测点在同一条直线上。 ?非纵测线(offline)：激发点不在测线上。

折射波

折射波 一、特殊情况下的时距曲线 (二)隐伏层 假定下层波速大于上层且有一定层厚度作为产生返回地表的折射波的条件.但实际情况并非都是如此.若地层中出现低速夹层,或速度递增,但其中某层的厚度很小时,折射波不能以初至波的形式出现在地震记录上,用折射法的勘测时不能记录到该层的存在.故称该层为”隐伏层”.有时当某层的速度大于其上下地层的速度时,将出现高速屏蔽。 1.水平层状介质中的低速层 然而 ,如果存在321V V V ??;(且13V V ?)的层状介质,则时距曲线将发生很大变化.由于在21/V V 的分界面上不能产生折射波,没有2V 低速度的初至波的地震记录.并从时距曲线上看只相当于两层介质,即存在低速度 层异常的情况.此时若无钻孔或波速测井等相应的资料来验核,就很容易把三层介质作为两层介质。从而把3V 当作2V ，把02t 当01t ，而造成深度计算上的较大误差。 因此，在有低速层存在的地区进行折射法工程勘测时，应该有钻孔资料，夺震波速测井或其他物探资料配合，才能进行解释，而得出正确的结果。 2.正常速度中的隐伏层 这种隐伏层，是在各层速度的分布满足了n V V V ???Λ21的关系，但基中某层的厚度较小，使得该层与下层介质的分界面产生的折射波不能以初至波的形式出现在记录上，导臻资料处理时地层缺失或深度上的较大误差。我们以三层模型讨论隐伏层的基本特性。如图1

图1 隐伏层地质模型图 所示：在a 图中，第二层足够厚，时距曲线中2V 层就有一定长度的一段初至区与该层相对应。当第二层厚度减小时，时距曲线上与第二层相应的初至区线段长度与变短，图b 所示。如果第二层的厚度进一步减少，如图c 所示，第一层和第三层所对应的时距曲线同时通过了一点，与第二层对应初至区的时距曲线消失了，时距曲线上不能反映第二层介质的存在，故将此厚度定义为盲带。从理论上讲，它是该层不能以初至形式探测到的最大厚度。如图d 所示，第二层的厚度进一步减小时，则定义这样鹌鹑2的地层为隐伏层。因此隐伏层的厚度可以从O 到盲带的最大厚度。 现给出一个三层理论模型的时距曲线，其中V1=500m/s,V2=2V1,V3=5V1,h1=5m,而对h2分别用0.5,1,2,3,4,5,7.5,10m 的不同厚度计算的理论时距曲线。如图2，尽管速度满足了n V V V ???Λ21的正常关系，但第二层的厚度h2不够大（12h h ≤）时，由V1/V2界面产生的折射 波仍然不能以初至波的形式出现在地震记录上，从时距曲线上来看，也只是假两层的情况这种影响和低速带一样，同样不能直接进行解释，对于这种情况除应充分利用钻井资料和汉卡速测井参数外，还必须识别和利用续至波的记录，在有较完整的续至波资料基础上，是有可能从中求了“薄层”的速度，并作进 一步解释。

实验报告 折射波数据处理

折射波法的数据处理 实 验 报 告 专业：勘察技术与工程 学号：060231 33 姓名：郭猛猛

一、实验目的 1.熟悉折射波中波形的识别和对比，能够准确地读取折射波的初至； 2.掌握相遇追逐时距曲线的绘制和t0、差数时距曲线法的自动化解释。 二、实验内容 1.对外业所采集的折射波地震原始波形记录进行整理和评价； 2.对有效波(折射波)进行识别和对比，读取各炮点所对应记录的折射波的初至； 3.对所绘制的时距曲线进行t0、差数时距曲线法的自动化解释。 三、实验步骤 1.地震记录的整理、评价与折射波的识别和对比 （1)地震记录的整理 对外业班报记录进行检查和整理，对外业实验施工排列的炮点位置和放炮顺序 进行确认。对记录地震数据的磁盘应粘贴标签，写明磁盘号、测线号和文件号，确 保与班报对应无误。 （2)地震记录的评价 满足下列条件者，评为“合格”记录： 观测系统正确，符合设计要求；各道工作良好，无不工作道；初至前背景比较平静，折射波初至清晰；班报记录填写正确无误。 （3)折射波的识别和对比 折射波是初至波，在所有地震波中，它最先到达检波器被地震仪所接收，在时距波形记录中，折射波出现的时间总是最小。折射波的对比主要是辩认和追踪折射波的同相轴，有三个标志：①折射波在波形记录上能量较强，振幅随炮检距的增大有规律地衰减；②由于相邻道折射波的传播路径相近，相邻道的波形相似；③折射波同相轴是平滑的直线段或曲线段(折射界 面为曲面时)，并总是出现在波形记录上的初至区。 2. t0、差数时距曲线法的自动化解释 利用计算机进行自动化解释，不仅可以大大提高工作效率，而且可消除人工解 释中的种种误差。其自动化解释过程如下： （1）预处理(排列参数设置) 打开或新建一个工程文件(后缀2prj)后，接着就可进行排列参数设置。排列参数设置有以下