石油储藏的侦察兵――地震波勘探技术
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摘 要:为了实现大规模的地质勘探而利用不同标准的波的固定传播速度(如纵波、横波、转换波……)发展地震波勘探技术。地震波勘探是地球物理勘探中一种最重要的的方法。
中图分类号:TB
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)12-0346-01
1 地震波发的勘探原理
地震波法的原理并不困难,基本办法是用高爆炸力的TNT炸药在地面激起人工地震波,震波沿着与地面垂直的方向传播,在碰到质地相对致密的岩层以后,一部分波被反射回地面,预先,在地面上安置起许多呈现点阵的检波器,这些检波器能够把地面微弱的震动变成电子信号,通过连接线传输到接收机里,接收机的功能是分道记录不同位置的检波器的电信号,早期是用把经过自动增益控制的放大的电流随时间的进程记录在照相纸上,最近三十年来已经使用模拟和数字法把信号记录在磁带上。
记录在载体上的地震波信号是一道道衰减的波浪,他们相互之间随位置的移动,其波峰和波谷逐渐变化,一个特征是,当出现了某一岩层的明显反射时,相邻的波峰或波谷会形象地叠合在一起.这样,如果沿着几条线逐渐放炮(激励地震波),并逐渐布置检波器阵列.则在拼合起来的记录上,可以看见这些波峰形成了一道墙,有时墙呈现出下凸的弧形,甚至在这条弧形线的下面还有一根上凹的弧形线,这就意味着两条组成如“眼睛”状的弧形线之间的岩层可能是封闭的。这个时候,地震工作者需要在与刚才那根地面侧线的垂直方向上再布置几条平行的侧线,看一看在同样的深度附近,会不会出现类似的两条眼状弧形线?如果证实确实也有,那么,在这个地区的地下深层,存在一个穹隆形的构造,它有可能是储藏石油的地方。
为了精确测定深度,还需要对记录上的墙出现的位置(它的横坐标是按时间,即毫秒作计量单位的,其原点表示爆炸发生时那一瞬间),这就需要把时间量度转换为距离量度,办法是一,使用纵波传播的速度和时间的乘积;二,按照时间差一定的传播轨迹应满足双曲线的规律,这样的转换被称为“归位”,经过归位运算以后的的地震反射波各点就是实际深度了.这样,我们只消精确地计下眼睛状曲线的各点,就能较为准确地圈定地下可能的储藏石油构造的位置和深度了。
实际情况远比上述简单原理复杂,首先,爆炸一瞬间并不纯粹产生纵向传播的,对确定岩层位置有益的好波,它同时可能产生强烈的声波和沿地面方向传播的水平波,它们对反射回来较弱的纵波进行干扰,常常使得对可能出现的构造模糊不清的现象,这就需要人们去掉这些害波.
除了上述的两类危害地震波勘探的坏波以外,还存在着在层间反复多次反射的无用的波,这种波也可以根据规律被滤掉.另外,还有一种诡异的波,它产生在地下可能出现的岩石的尖锐面上,仿佛在某个尖锐的点上,又出现了另一个爆炸源!,这个虚假的爆炸源很无聊地反向(向地面方向)传播波,又反向碰到下面的岩石被反射到仪器记录里,和有用的波混淆在一起,十分难以区别。
总之,现代地震波法勘探的任务就是要把有用的波收集起来,去掉干扰,换句话说,就是要提高信噪比.同时,地震信号也要作到准确的归位(实际上,纵波传输并不一定准确按照人们预先测定的速度在复杂的地下传播的),最后,加密检波器点阵以获得更细致的分析也很重要,而这,又加重了勘探的成本.在海上,还会出现波在海底与海面之间多次反射的干扰.最后,新型,高灵敏度的检波器群设置能够向着3D和全息的描绘地下构造的实现.另外,还要考虑地震波穿透岩层时的折射影响。
2 地震勘探的三种基本方法
根据震源激发出的振动(也称地震波)向四周传播的波型特征,地震勘探可分为三种基本方法。它们是反射波法、折射波法、透射波法。
2.1 反射波法
如果我们在离震源较近的若干接收点(1,2……,N)上布置检波器,就可以测出地震波从震源出发向地下传播遇到不同地层界面(Ⅰ、Ⅱ……)时反射回来的地震波及其依次回到地面各检波点的传输时间t1,t2……(t1,t2称为旅行时),旅行时的不同代表了浅、中、深地层在地下的埋藏深度的不同,运用这些微小差异就能直观地反映出地层的起伏变化。这就是反射波法地震勘探所依据的原理。
2.2 折射波法
炸药爆炸后,激发的地震波向四面八方传播,当遇地层分界面时,除有一部分反射波返回地面外,还有一部分地震波透过分界面并沿着该分界面在下面地层中传播。在一定条件下,这种沿分界面传播的地震波也会返回地面,这种地震波叫折射波。通过接收这种波来分析地层情况的方法就叫折射波法地震勘探。
2.3 透射波法
如果我们将激发点和接收点分别放在地质体的两侧,直接接收透过地质体的波,这种勘探方法叫透射波法地震勘探。目前,反射波法应用最广,折射波法次之,透射波法只作为辅助手段。
3 结语
由于地震波法所得到的数据量非常庞大,使得用于计算的计算机必须是大型,高速的,现今三大大型计算用的领域就包括了石油物理勘探。在我国,自大庆油田发现以来,绝大多数新油田都是由地震资料提供构造而找到的。世界上的墨西哥湾油田、中东油田、里海油田等许多大中型油田也是如此。可以预料,地震勘探在寻找油气方面仍将发挥重大的作用。可以说,如果没有地震勘探,现代油气勘探找油找气就很难进行。
参考文献
[1]尹陈.地震波衰减与流体预测研究[D].成都理工大学,2008.
[2]杨晓春,李小凡,张美根.某些数学方法在地震波反演问题求解中的应用[J].数学进展,2005.