第二章 地震勘探野外数据采集
2015.7
本章内容
§2.1 野外工作概述 §2.2 野外观测系统 §2.3 地震波的激发和接收
§ 2.1 野外工作概述
▪ § 2.1.1 陆地施工简况 ▪ § 2.1.2 海上施工简况
§2.1 野外工作概述
§ 2.1.1 陆地施工简况
▪ 一、试验工作：
➢ 干扰波调查（类型、特点） ➢ 地震地质条件的了解（地表、低速带、界面的质量） ➢ 现则激发地震波的最佳条件（岩性、药量、方式） ➢ 选择接收和记录地震波的最佳条件（观测系统、组合方式）
二、特殊干扰波：
➢ 重复冲击 ➢ 交混回响和鸣震 ➢ 侧面反射波 ➢ 底波
§ 2.1.2 海上施工简况
三、海上震源
➢ 电火花震源 ➢ 无气泡蒸气枪 ➢ 空气枪
§ 2.1.2 海上施工简况
§2.2 野外观测系统
▪ §2.2.1 地震测线的布置 ▪ §2.2.2 野外观测系统
§2.2.1 地震测线的布置
▪ §2.3.1 地震波的激发 ▪ §2.3.2 地震波的接收
§2.3.1 地震波的激发
▪ 地震勘探中的地震波是人工激发产生的，称之为人 工震源。
▪ 人工震源有两大类型，是炸药震源，二是非炸药震 源。
➢ 陆上震源类型包括：炸药与非炸（可控震源、 重锤、气动等）； ➢ 海上震源类型包括：空气枪、电火花、无气 泡蒸汽枪等。
§ 2.1.1 陆地施工简况
§ 2.1.1 陆地施工简况
➢ 3、三分量检波器观测法
§ 2.1.1 陆地施工简况
➢ 4、环境噪声调查
环境噪声基本情况调查 组合对环境噪声作用的调查 生产条件下的噪声调查
§ 2.1.1 陆地施工简况
▪ 五、干扰波的类型及特点
有效波：那些可以用来解决所提出的地质任务的波为
5、侧面波：非射线平面内来的波均称为侧面波，一般影响深层记录，是一
种规则干扰波。 侧面波的来源：在地表条件比较复杂的地区进行地震勘探时，会出现侧面波。
压制方法：水平叠 加、偏移归位等
§ 2.1.1 陆地施工简况
6、工业电干扰：频率为50Hz左右
§ 2.1.1 陆地施工简况
7、浅层折射波：
当表层存在高速层时，或第四系下面的老 地层埋藏浅时，可能观测到同相轴为直线的浅层 折射波，速度为1800~3000m/s，只干扰 0.2~0.4s厚的浅层反射波。
§ 2.1.1 陆地施工简况
§ 2.1.1 陆地施工简况
▪ 四、干扰波调查
在野外勘探之前应对工区内的干扰波先做调查，以了解和掌握区内干扰波的 性质、特点、分布范围等。通常采用以下方法： ➢ 1、浅井、土坑爆炸，小排列(3~5m道距)接收 ➢ 2、采用直角排列：主要适用于不知道干扰波传播方向的情况。
▪ 非纵测线
§2.2.2 野外观测系统
▪ 地震排列类型
~纵排列（端点放炮排列、中间放炮排列）； ~非纵排列； ~交叉排列。
§2.2.2 野外观测系统
▪ 纵测线
➢ 中间放炮排列：震源位于检波器的中间
➢ 端点放炮排列：震源位于检波器组的一端
§2.2.2 野外观测系统
▪ 非纵排列
➢ T型排列
➢ L型排列
§2.3.1 地震波的激发
▪ 二、炸药震源：
§2.3.1 地震波的激发
▪ 炸药： 常见的TNT和硝氨炸药
➢ 它激发的地震波具有良好的脉冲特性及较高的能量等优点， 因而被认为是一种理想的地震能源。因此，炸药震源自地震 勘探问世之初一直至今始终被作为激发地震波的主要震源。
➢ 炸药是通过雷管引爆的，从输入电流到炸药爆炸，时间非常 短暂，最多仅需2ms，以雷管线断开作为爆炸记时信号，表 明地震波已被激发开始传播。
§2.2.2 野外观测系统
▪ 四、观测系统的图示法
综合平面法：在平面图上表示出激发点和接收点的相对位置 关系，以及观测的地段。
§2.2.2 野外观测系统
综合平面图的绘制方法 ➢ 根据实际距离，选定比例尺。将地表测线以△X为间隔划分刻度。 ➢ 从激发点0出发，向接收排列方向倾斜并与测线呈45°角画一直线 （实线或粗实线）。 ➢ 从各接收点出发有一条直线与测线呈45°角的直线 (虚线或细实线)，该直线与炮点排列线的交点为该接收点在排列中 的序号。 ➢ 共炮点排列线上第i道的序号点垂直投影在界面的位置即为第i道 的反射点Pi。 ➢ 将所有炮的排列线按上面步骤画出，就得到观测系统综合平面图
§2.3.1 地震波的激发
炸药震源 ➢ 优点：
爆炸速度很高，引爆后在周围 介质中形成强 大、脉冲尖锐、频带较 宽的冲击波。
➢ 缺点： 成本高，且勘探效率不高；引起污染、破坏；
不安全；在海水中爆炸会引起气泡效应，影响勘 探效果。
§2.3.1 地震波的激发
▪ 炸药量的大小、爆炸介质的岩性、要波形状及其与爆炸介 质的耦合等因素，对地震波的形状、振幅、频率等特点有 严重影响。
▪ 一、基本要求
➢ 地震测线：沿地面进行地震勘探野外工作的路线。
➢ 测线布置的原则：
1．详细分析工区以前完成的全部地质一地球物理勘查的结果； 2.主测线最好垂直构造走向，联络线平行于走向，能更好的反 映 构造形态； 3.测线最好是直线； 4.测线间距对勘探程度提高，由疏至密； 5.如工区有钻井，地震测线最好通过钻井。已进行地震层位和钻 井层位的对比。
▪ 纵测线观测系统和非纵测线观测系统
➢ 纵测线观测系统：激发点与爆炸点在同一条侧线上，获取测线正下方的地 下反射信息。
➢ 非纵测线观测系统：激发点不在排列所在的测线上或者不在排列的延长线 上，获取激发点与接收点连线下方的地下反射信息。
§2.2.2 野外观测系统
▪ 纵测线
§2.2.2 野外观测系统
2)频率高、延续时间长，呈窄带状出现，时距曲 线为直线；
➢ 压制方法：改善爆炸条件，处理时通过滤波等；井中注水，埋 井，大偏移距
§ 2.1.1 陆地施工简况
§ 2.1.1 陆地施工简况
3、虚反射：从震源首先到达地面发生反射，然后向下传播，再从
地下界面反射的波。
➢ 它使正常反射波波形复杂，相位数目增多，虚反射的波形、频 率、视速度都和一次反射波很相似。
§2.2.2 野外观测系统
▪ 单次覆盖观测系统
§2.2.2 野外观测系统 Nhomakorabea共反射点线
共激发 点线
共接收点线 共炮检距线
综合平面法
道间距△x 道数N=24
每激发一次，排列和激 发点向前移动的道间距数
d N.S 2n
§2.2.2 野外观测系统
五、三维地震勘探中的三个面积
§ 2.3地震波的激发和接收
克服浅层折射——2D滤波方法
§ 2.1.1 陆地施工简况
▪ 六、地震波在单炮记录上的表现形式
§ 2.1.1 陆地施工简况
§ 2.1.2 海上施工简况
§ 2.1.2 海上施工简况
§ 2.1.2 海上施工简况
§ 2.1.2 海上施工简况
§ 2.1.2 海上施工简况
§ 2.1.2 海上施工简况
▪ 对小药量，能量随炸药成正比增加，而对大药量，增加到一定值后， 振幅不再随药量的增加而增大。能量主要用于破碎带。
§2.3.1 地震波的激发
§2.3.1 地震波的激发
▪ 地震视周期Ta (或主频fm )与药量Q的关系：
Ta CQ1/3
fm
CQ1/3
C为比例系数
▪ 成反比关系，小药量爆炸产生的地震波的频
▪ 二、生产工作：
➢ 地震测量：把设计中的测线实际布置到工作地区定出激发点、接收点（排 列）的位置，绘制测网图。
➢ 地震波的激发：测定的炮点钻激发井，下炸药。 ➢ 地震波的接收：使用地震检波器、电缆线、野外地震仪等设备。
§ 2.1.1 陆地施工简况
▪ 三、地震队的组成
➢ 队长及指导员——总体负责及协调关系 ➢ 测量组——测量及标明桩号 ➢ 放线班——布置排列 ➢ 钻机班——打炮井 ➢ 爆炸组——接受仪器组指挥激发地震波 ➢ 仪器组——指挥现场作业并记录地震波 ➢ 施工组——检查施工质量完成施工日志 ➢ 后勤组——保障设备的正常运转及职工的餐宿 ➢ （发电组）——在野外施工时保证小队的用电
§2.3.1 地震波的激发
一、地震勘探对激发条件的要求：
1、激发的地震波要有足够的能量，以保证获得所 需要的深层反射；
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，从而有利于记录有效 波。
3、激发产生的有效波要有较强的分辨能力； 4、在同一工区内要求使的震源类型、激发参数 （激发岩性、激发井深、药量等）、记录特征等应 高保持基本一致。
➢ 微震：与震源无关的地面扰动统称为微震。 ➢ 在松散介质中激发地震波造成低频干扰；在坚硬岩石中激发造成高频干扰。
§ 2.1.1 陆地施工简况
1、面波：
➢ 产生条件：震源较浅、坑炮、表层具有明显的成层性。
➢ 特点：1)能量强，频率低(5-30Hz)，沿地表垂直方向衰减快，沿横向衰减 慢，振动时间长，速度低(100-1000m/s);
§2.2.1 地震测线的布置
§2.2.1 地震测线的布置
▪ 二、不同勘探阶段对测线的要求
§2.2.1 地震测线的布置
§2.2.2 野外观测系统
一、观测系统的图示方法
观测系统的概念及参数 地震排列：每次激发时所安置的多道检波器的观测地段称
为地震排列。
§2.2.2 野外观测系统
§2.2.2 野外观测系统
➢
2)面波的时距曲线为直线；
➢
3)具有频散的特征，随着传播距离的增大，振动时间也越大，速
度是变化的，形成“扫帚”状；
➢ 压制方法：检波器组合法;滤波法;井中、含水层、致密层中激发
面波
面波压制效果对比图