地震波时距曲线课件

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,地震波时距曲线,地震波时距曲线地震波时距曲线一个分界面下地震波时距曲线Chapter 2 Seismic Wave time distance Curve本章内容提要：,这一章中主要讨论反射波，绕射波，多次波，在地下岩层中传播时，波传播时间t与炮检距x之间的关系，把这种关系在t-x坐标中表示出来，所得到的曲线图象，称为时距曲线，即t与x关系曲线，它属于运动学的问题。因此，讨论一般采用几何作图的方法。下面介绍在均匀，层状、连续介质中，在不同的界面处(水平，倾斜)波的时距曲线及时距方程。,2020/11/272,一个分界面下地震波时距曲线,Chapter 2 Seismic Wave time distance Curve,本章内容提要：,这一章中主要讨论反射波，绕射波，多次波，在地下岩层中传播时，波传播时间,t,与炮检距,x,之间的关系，把这种关系在,t-x,坐标中表示出来，所得到的曲线图象，称为时距曲线，即,t,与,x,关系曲线，它属于运动学的问题。因此，讨论一般采用几何作图的方法。下面介绍在均匀，层状、连续介质中，在不同的界面处(水平，倾斜)波的时距曲线及时距方程。,2024/9/9,2,第一节 反射波时距曲线,Passage 1 Reflection wave Time Distance Curve,.,本节主要内容：,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),二、单个水平界面反射波时距曲线,Single Plane Interface Reflection T-X Curve,三、单个倾斜界面反射波时距曲线,四、水平层状介质共炮点反射波时距曲线方程,Horizontal Layer Media Condition Common Shot Point Reflection Time Distance Equation,2024/9/9,3,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),地震勘探的基本任务是根据地震记录上的反射波或折射波来确定地质界面的位置。即引用波前、射线来描述波的运动过程和规律。,地震波的运动学可以利用类似几何光学的方法给出地震波的传播时间与反射或折射界面位置的基本关系。,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。,2024/9/9,4,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),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。时间和距离的关系是通过速度联系的。,震源激发的波在地下传播时会产生各种波的速度不同的波。由于到时出不同，会有各种波的时距曲线。,2024/9/9,5,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),地震记录的基本方式,地震记录,-,以测线方式记录地震波的反射或折射波。,地震测线,-,观测点（接收点）以线性方式排列成线。一个震源用一条测线接收，称二维地震观测；用多条测线接收称三维观测。,一般炮点和接收点都放在同一测线上，叫纵测线，炮点与接收点不在同一线上，叫非纵测线。二维观测大多用纵测线方式。,2024/9/9,6,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),记录方式：,单道,(,自激自收,),接收,-,一炮一道,(,效率很低,),；,多道接收,-,一炮多道,(,现在常用,96-120,道，最多达上千道,),；,多线多道接收,三维记录中用多线接收每线上有多道；,三分量接收,在一道上接收三个振动的波。,2024/9/9,7,单道记录与多道记录,自接自收方式,单炮多道 接收方式,多炮多道接收方式,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),2024/9/9,8,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),各种观测方式震源和接收之间的排列按一定的规律分布称观测系统，在地震资料采集一章详细描述。,炮检距,-,激发点到接收点的距离叫炮检距，也叫偏移距。可有最小炮检距和最大炮检距。,波传播旅行时,-,从激发到被接收到所需的时间即为传播时间,2024/9/9,9,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),这两个参数是可以直接测试得到的，用曲线形式给出它们的关系称时距曲线，用定量的关系式表示则为时距方程。,各种波有不同特点的时距曲线，在地震记录中，在地震勘探中主要根据时距曲线的形态来识别各种波。,炮间距,-,炮与炮之间的距离；,道间距,-,道与道间的距离；,线距,-,测线间的距离；,2024/9/9,10,波至,(,初至,)-,接收点由静止状态到因波到达开始振动的时刻，这个时刻称为波的初至。,相位,-,准周期性运动的一次循环。振动波形图上某个特定的位置,(,极大或极小值,),，这个相位与物理中的相位概念不同。地震相通常指反射波组的特征，包括振幅、连续性及其结构等。,同相轴,(event)-,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，也就是波至,。可以是反射、折射、绕射或其它类型的波前。,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),2024/9/9,11,一、时距曲线的概念(,T-X Curve Conception),1。时距曲线(,T-X Curve),：,表示地震波的传播时间,t,和爆炸点与检波点之间的距离,x,的关系曲线，,t-x,曲线，简称,时距曲线。,2。共炮点时距曲线,Common Shoot Point,Time Distance Curve,： 由一点激发，若干接收点接收，所记录的时距曲线；,3。共中心点(共反射点)时距曲线,Common Middle Point,Time Distance Curve,：炮点与接收点以某一中心点对称所记录的时距曲线；,2024/9/9,12,共炮点记录 共反射点记录,2024/9/9,13,二、单个水平界面反射波时距曲线,Single Plane Interface Reflection T-X Curve,1。水,平界面共炮点(,CSP),反射波时距曲线,Plane Interface CSP reflection T-X Curv,2。,水,平界面共中心点(,CMP),反射波时距曲线,Plane Interface CMP reflection T-X Curv,2024/9/9,14,1。水,平界面共炮点(,CSP),反射波时距曲线,Plane Interface CSP reflection T-X Curv,(1) 时距曲线方程 (,Common Shoot Point Reflect Wave T-X Curve Equation),(2),共炮点反射波时距曲线特点,(,Common Shoot Point Reflect Wave T-X Curve Character),(3),正常时差,Normal Movement (NMO),2024/9/9,15,(1) 时距曲线方程,Common Shoot Point Reflect Wave T-X Curve Equation,A.,地质模型；,Geology Model,反射界面,R，,速度,V，,埋藏深度,H, O,点放炮，,S,点接收时间,t；,B、,虚震源：,O*,C、,时距曲线方程,T-X Curve Equation,t=2.OB/V=(X,2,+4h,2,),1/2,/V,t,2,/(2.h/V),2,-X,2,/(2.h),2,=1,双曲线,Hyperbola,2024/9/9,16,(2)共炮点反射波时距曲线特点,Common Shoot Point Reflect Wave T-X Curve Character,A,是一双曲线,Hyperbola(,以,X=0，t,坐标对称)；,B,曲线顶点坐标(,X=0，t=2.h/v)，,也是极小点,t,min,=2.h/v；,C,t,0,特征点,，他是在,t,轴上的截距，,t,0,=2.h/v，,又称回声时间，自激自收时间，界面法线的双程旅行时，,h=t,0,.V/2,可确定炮点处界面法线的深度；,D,双曲线以,t=X/V,为渐近线，直达波是反射波的渐近线，(直达波总是先到达接收点)；,E,时距曲线对应地下一段反射界面。,2024/9/9,17,(3)正常时差,Normal Movement (NMO,),A.,定义,Definite,：,任一接收点反射波走时与炮点反射波走时之差；即,t,n,=t,x,-t,0,t,n,=t,x,-t,0,=t,0,(1+x,2,/(v,2,.t,0,2,)-t,0,),1/2,= t,0,(1+x,2,/(v,2,.t,0,2,),1/2,-1),化简(,Simplify)，,用二项式展开，略去高次项，得正常时差：,t,n,=x,2,/(2.t,0,.v,2,),2024/9/9,18,5,、正常时差的定量计算,或,其中,当,则,这个精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下，用二项式展开可以得到简单的近似公式，以后讨论某些问题时经常用到。,2024/9/9,19,(3)正常时差,Normal Movement (NMO,),B.,正常时差特点,：,Normal Movement Character,a.,各点正常时差不同；,b.,当,V, t,0,一定时，正常时差与,X,成正比，对同一个反射界面来说，随,X,增大，正常时差增大；,c.,当,X,一定时，正常时差与,t,0,成反比，,t,0,增大，时差减小；,对地面同一检波器来说，接收到的深层反射界面的正常时差比浅层的小；所以，浅层时距曲线陡，深层时距曲线缓。,2024/9/9,20,C,正常时差校正,Normal Movement Correction,各个接收点时间减去相应的正常时差，即，各点都变成了,t,0,时间,正常时差校正,。,t,0,= t,x,- t,n,2024/9/9,21,2024/9/9,22,为了消除正常时差产生的影响，要对反射时间做时间校正。经过校正后，反射波的同相轴一般就能反映界面的形态了。,在水平界面的情况下，从观测到的反射波旅行时中减去正常时差,t,，得到,x/2,处的,t,0,时间。这一过程叫正常时差校正，或称动校正。,关于动校正的具体方法和实际资料的数字处理效果分析将在,地震资料处理,一章中详细介绍。,2024/9/9,23,2、,水平界面,共反射点反射波时距曲线,(,CRP),Common Reflect Point Reflection Time Distance Curve Equation.,(1),时距曲线方程,(,CRP),Common Reflect Point Reflection Time Distance Curve Equation,(2),共反射点时距曲线方程特点,Common Reflect Point Time Distance Curve Equation character,.,(3),共炮点与共反射点时距曲线的异同,(,CSP and CRP Compare,比较,),2024/9/9,24,水平界面,共反射点反射波时距曲线接收过程,炮点,接收点,炮检距,反射点,反射时间,反射波振幅,O1 S1 X1 R T(X1) A1,O2 S2 X2 R T(X2) A2,。,On Sn Xn R T(Xn) An,这就是,n,次覆盖，这也是多次,覆盖,的过程。,(,Multi Sample),2024/9/9,25,1),时距曲线方程,(,CRP),Common Reflect Point Reflection Time Distance Curve Equation.,A,术语,Term,：,R,：,共反射点或共深度点，对每一个接收点共，有一个反射点；,M,：,共中心点或共地面点，它是共反射点,R,在地面的投影点，也是接收距的中心点；,2024/9/9,26,1),时距曲线方程,(,CRP),Common Reflect Point Reflection Time Distance Curve Equation.,A,术语,Term,：,Xi:,炮检距,(,Offset),，,它是变化的,(,Variation),；,Si,：,接收点,(,Receive point),，,称共反射点的叠加道，或共反射点道集,(,Common Reflect Point Traces),；,2024/9/9,27,时距方程,共反射点时距曲线,T-X Equation-Common Reflect Point T-X Curve,t = (Xi,2,+4.h,2,),1/2,/V,( i=1,2,3, n),h: M,点法线深度;,Xi:,炮检距；,V:,速度,2024/9/9,28,(2),共反射点时距曲线方程特点,Common Reflect Point Time Distance Curve Equation character,A,共反射点时距曲线是一双曲线,hyperbola,，,与共炮点时距曲线形式一样,t,2,= t,0,2,+ X,2,/V,2,；,B,双曲线的极小点位于共中心点,M,点的正上方，即,t,min,= t,m,= 2.h / V,C.,共反射点时距曲线只反映界面上,一个点；,2024/9/9,29,(3),共炮点与共反射点时距曲线的异同,(,CSP and CRP Compare,比较,),两者时距曲线形式完全一样，都是双曲线，但物理含义不同；,共反射点,(,段,),t0,含义不同,动校正含义不同,CSP,一段界面,炮点处,H,回声时间,各道反射时间与炮点处,t0,时间之差,CRP,一个反射点,M,点处回声时间,各道反射时间与,M,点,t0,时间之差,2024/9/9,30,共炮点记录 共反射点记录,2024/9/9,31,三、倾斜界面反射波时距曲线,1。倾斜界面共炮点(,CSP),反射 波时距曲线,2。倾斜界面共中心点(,CMP),反射波时距曲线,2024/9/9,32,地下的岩层并不是一定水平的，多数与地面有一个角度。,在有倾角界面时，反射波的传播时间与接收点的距离、深度和界面倾角也可以用一种时距曲线方程表示。,原则上讲，得到一个界面的反射时距曲线，就可用此关系求出界面的深度倾角和速度。这是反射勘探研究地下构造的基本原理。,三、倾斜界面反射波时距曲线,2024/9/9,33,1。倾斜界面共炮点(,CSP),反射波时距曲线,Single dip interface Common Shoot Point (CSP) Reflect wave T-X Curve,两种情况,：,1)界面上倾方向与,X,轴正向一致；,Shoot Point in Interface Down Direction.,2),界面上倾方向与,X,轴正向相反。,Shoot point in Interface Up Direction.,2024/9/9,34,(1)界面上倾方向与,X,轴正向一致时反射波时距曲线。,Shoot Point in Interface Down Direction,.,地质模型：,倾角,，,炮点处的法向深度,h，,速度,V，,下倾放炮，上倾接收；,A,时距方程,(,T-X Equation),作虚震源,O,*,，虚震源在地面投影点,M，OM=X,M,，OS=X，,求方程：,t = O,*,S/ V,= (MS,2,+MO,*2,),1/2,/V,= (X-Xm),2,+ (2.h.cos ),2,),1/2,/V,Xm=2.hsin , O,*,M=2.h.cos,t=( X,2,-4.h.X.sin+4.h,2,),1/2,/ V,2024/9/9,35,(2)界面上倾方向与,X,轴正向相反时反射波时距曲线。,Shoot Point in Interface Up Direction,.,t=(X,2,+4hXsin,+4h,2,),1/2,/V,将上时距曲线化简：,t,2,.V,2,=(X-Xm),2,+(2.h.,cos),2,t,2,V,2,/(2.h,.,cos),2,- (X-Xm),2,/(2.h,.,cos),2,= 1,(,双曲线）,2024/9/9,36,对倾斜界面反射波的时距曲线作变换：,公式变换,式中,此式为界面倾斜时共炮点反射波时距曲线的双曲线方程。,注意：上述二个标准的双曲线方程是有条件的，即地表为平面，地下分界面为光滑的平面界面（水平或倾斜），覆盖介质为均匀介质。,2024/9/9,37,（,3,）极小点位置,以,倾斜界面,双曲线为例，根据双曲线的特点可知，该方程的极小坐标为：,对于倾斜界面的共炮点反射波时距曲线，其极小点总是相对激发点偏向界面的上倾方向一侧。由右图还可看到，,x,min,点实际上就是虚震源在测线上的投影，由震源点,O,到,x,min,的反射波射线是所有射线中最短的一条，并且反射波时距曲线是对称于过,x,min,点的,t,轴的。,2024/9/9,38,4,、倾角时差,界面水平时，在,S,点、,O,点、,S,点三个位置自激自收，反射波旅行时都相等，即。,同样在,水平界面，炮检距不为,0,时，,在,O,点激发,S,点接收，存在正常时差，即,t,ORS,t,0,。如果取,OS=OS=x,，则,t,ORS,= t,ORS,。,2024/9/9,39,4,、倾角时差,倾角时差概念,界面倾斜，倾角为,，测线与界面倾向一致，这时虽然还有,OS=OS=x,，但 ，它们之差称为倾角时差，这是由于界面倾斜引起的。也可以说是由激发点两侧对称位置观测到的来自同一界面的反射波的时差。,因为倾角时差由倾角引起，所以，如果测出了界面的倾角时差，则有可能利用它来估算界面倾角，而了解界面倾角，这是了解地下构造的一个重要内容。,2024/9/9,40,5,、倾角时差的定量计算,已知倾斜界面的时距曲线为：,作变换,在,x/,（,2h,）,t,min,，,如果已知,t,0,V，,则可求取炮点处界面的法线深度,h,这也叫时深转换。,D,时距曲线弯曲情况: 对不同深度界面而言浅层曲线陡，深层曲线缓；,E,反射界面长度与炮检距关系:当界面水平时，地下反射界面长度是地表炮检距的一半.,2024/9/9,48,(4) 视速度定理,Apparent velocity Law,用于研究曲线的弯曲情况,(,Using to Study Curve Bend case),A,真速,度(,V),Velocity,：,波沿射线方向传播的速度,；,Along to Ray Direction Propagation Velocity,视速度,(,V,*,),Apparent Velocity：,沿任意方向观测波前传播时，所测得的速度，,2024/9/9,49,B,真速度与视速度的关系,视速度定理,Apparent velocity Law,设一平面波以 角入射到测线上，,t1,时刻波前到达,S1,点，,波前位置为,S1D,t1+t,时刻波前到达,S2,点，波前位置为,S2t2,X/ V,*,= S/ V=t,所有,V,*,=V.X/S=V/sin,视速度真速度,2024/9/9,50,C.,视速度特点及用途,Apparent Velocity Character and Function,视速度特点,:,1)视速度真速度，且随入射方向不同在变化。,2)波沿测线传播时，,=90,度，,V,*,=V，(Vr* = Vr);,3),波沿任意方向传播时，0,90, V,*,=V/sin;,4),当波射线垂直测线时，,=0，V,*,；,2024/9/9,51,2。倾斜界面共中心点(,CMP),反射波时距曲线,(1)不存在共反射点,not Exist CRP ；,（2）共中心点时距曲线方程；,（3）共中心点时距曲线特点,Common Middle Point Time Distance Character,2024/9/9,52,(1)不存在共反射点,not Exist CRP,当界面倾斜时，野外工作炮点和接收点仍以共中心点对称布置，但这时地下已不存在一个共反射点了，反射点,R1,，,R2,，,R3,散布在斜界面上的一段距离上，该段称为,共反射段,，但仍存在一个,共中心点,M,，,所以，这时波的叠加称,共中心点叠加,(,Common Middle Point stack),；,2024/9/9,53,2024/9/9,54,反射点分散的规律,Reflect Point Scatter Rule,a.,倾角越大，分散程度越大；,Dip The Large, the Scatter,。,b.X,越大，分散程度越大；,Distance the Large, the Scatter,。,C.,深度越大，分散程度越小。,Depth the Large, The Smaller.,2024/9/9,55,（2）,共中心点时距曲线方程,Common Middle Point Time Distance Curve Equation.,类似于共炮点斜界面的反射波时距曲线方程。,t=(Xi,2,+ 4.hi,2,+ 4.hi.Xi.sin),1/2,/V,-,共中心点时距曲线方程,式中：,hi,是变量，随炮点位置变化而变化，首先把它变为,M,点的法线深度,h0(,上倾放炮，下倾接收)，,hi=h,0,-h=h,0,-Xi.sin/2,代入上式，整理得：,2024/9/9,56,t=(4.h,0,2,+Xi,2,cos,2,),1/2,/V,-,斜界面共中心点反射波时距曲线方程,其中:,V,=V/cos,-,称等效速度(,Equivalent velocity),=0,时，,V,=V，,因为，0 , V,，,2024/9/9,57,（3）共中心点时距曲线特点,Common Middle Point Time Distance Character,a.,是双曲线,(,hyperbola),t,2,= t,0,2,+ (X,2,/,V,2,),hyperbola,V,=,V /cos,b.,极小点,t,min,总是位于,共中心点,M,点,处，其值,t,min,= t,0m,=2.h/V,据此，可求出共中心点,M,点处界面的法线深度,h,0,从而达到,时深转换,的目的。,2024/9/9,58,反射波法总结,地震勘探中重要的方法是反射波法。描述这种反射特性是借用光学中的反射定律,反射定律指出,:,入射角等于反射角；反射系数决定于界面两边介质的波阻抗，一般说来，两边介质的波阻抗差别愈大，反射波能量与入射波能量的比值愈高,2024/9/9,59,即反射系数愈大。当垂直入射时，反射系数公式的形式最简单,其中,R,为垂直反射系数，表示反射波振幅与人射波振幅之比值，,1,2,为上、下层介质的密度,;,1,v,1,2,v,2,分别为上、下层介质的波阻抗。,2024/9/9,60,反射波法能够精确地确定深部界面，早已成为石油勘探的重要手段。并且在工程，水文地质勘探中也广泛使用，它有下列特点,:,1.,反射波法没有盲区,:,所以可以在很靠近激发点的位置激发。,2024/9/9,61,2,反射波法不象折射波法对波速有严格的要求，一般说来，凡是波阻抗发生突变的地方，都能产生反射波，因此，只要它们有足够的厚度，就能够发现软弱夹层。,2024/9/9,62,3,反射波法要求界面比较,光滑,，否则会发生散射现象，使记录不易辨认。,4.,在震源附近，浅层反射波几乎和面波、声波等干扰波同时到达地面。这些波形成强烈的干扰，使追索反射波十分困难。因此，克服和避开干扰仍然是当前浅层反射波法一大课题。,2024/9/9,63,谢谢！,