2001年研“地震勘探原理”入学试卷以及答案

１石油大学(华东)2001年硕士研究生入学考试试题科目名称:地震勘探原理总2页第1页一、名词解释：（共计20分，2分/题）①地震子波；②倾角时差；③虚反射；④多次覆盖；⑤时距曲线；⑥观测系统；⑦法线深度；⑧随机干扰的相关半径；⑨层位标定；⑩物理地震学。①地震子波-炮点激发后，发生弹性形变后，传播过程中振动图形状稳定的地震波，一般具有2-3个极值相位，延续时间60-100毫秒②倾角时差－来自炮点两侧等偏移距的两个接收点的同一倾斜界面的反射波旅行时差；③虚反射－由炮井井底出射到地表，再入射到界面所形成的反射；④多次覆盖-地震勘探中对于界面的每一个反射点采用多点激发多点接收的观测系统来实现对整个界面的多次追踪。⑤时距曲线—地震波到达各观测点的旅行时t与地表炮检距x的关系曲线；⑥观测系统-地震勘探中的地震波的激发点与接收点的相互位置关系；⑦法线深度－在射线平面内炮点到界面的垂直距离。⑧随机干扰的相关半径-描述地震勘探中随机干扰的一个参数，衡量随机干扰互相关的最大半径，通常取振幅的自相关函数第一个零值点对应的距离位置。⑨层位标定－把由测井、钻井资料所揭示的地质含义向过井地震剖面延伸的过程；⑩物理地震学-地震波的波动传播理论，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和。二、判断正误（写出对或错）：（共计10分，1分/题）1．Dix公式适用于水平层状介质。对2．均方根速度不小于平均速度。对3．动校正就是消除炮检距不为零引起的反射波旅行时差。对4．遵守费马（Fermat）原理传播的地震波沿最短路径传播。错5．形成反射波的条件是分界面上下两种介质的速度不相等。错6．波面是同相的、等时的、静止的。对7．在水平叠加剖面上形成回转波的条件是界面的曲率半径大于其埋藏深度。错8．地震勘探中面波的振动轨迹是线性的。错9．水平叠加剖面上的反射波同相轴在数量上、出现位置上与实际地质界面是完全对应的。错10．在第一菲涅尔带范围内的绕射子波是相互加强的。对三、选择题：（共计10分，2分/题）（一）单项选择题（从abcd中选取一个正确答案）1．按照波沿最短时间传播假设计算出的水平层状介质的速度是：(a)（a）平均速度；（b）均方根速度；（c）层速度；（d）叠加速度。2．时深转换使用的速度是：(a)（a）平均速度；（b）叠加速度；（c）等效速度；（d）均方根速度。（二）多项选择题（从abcd中选取若干个正确答案）3．影响共反射点叠加效果的因素包括：a,b,c（a）层状介质；（b）动校正速度选取不准；（c）地层倾斜；（d）存在多次波。4．地震勘探中形成折射波的基本条件是：a,c（a）V2大于V1；（b）入射角小于临界角；（c）入射角大于临界角；（d）入射角等于临界角。２5．地震勘探中的运动学特点通常是指：a,c速度；（b）振幅；（c）旅行时；（d）频率。科目名称:地震勘探原理总2页第2页四、简答题：（共计40分，8分/题）1．简述平均速度、均方根速度、等效速度和叠加速度的定义、适用范围及相互间关系。2．有效波与干扰波的主要差异表现在哪些方面？分别用什么方法突出有效波而压制干扰波？3．给出垂直分辨率和水平分辨率的定义及影响分辨率的主要因素。4．水平叠加剖面存在的主要问题是什么？通常采用什么方法来解决这些问题？5．从多次覆盖观测系统综合图上可得到哪四种记录？分析说明共炮点和共中心点反射波时距曲线的异同点。五、计算分析题:（共计20分）1．计算如下图所示的各分界面上的反射系数和透射系数（只考虑垂直入射、垂直反射情形）；分析各分界面上反射振幅的相对关系，并示意绘制该地质模型的自激自收地震剖面。（12分）xr1r3r4r2r5h2．假设一个地层倾角为200的倾斜界面，共中心点处界面的法线深度为2000米，上覆地层的速度为2500米/秒，试计算偏移距为1000米时，反射点与相应的共中心点的水平位移和共中心点处的铅垂深度分别为多少？（提示：sin200=0.342，tg200=0.364）；（8分）页岩V1=3000m/sρ1=2.3g/cm3含水砂岩V3=3200m/sρ3=2.15g/cm3含气砂岩V2=2700m/sρ2=2.0g/cm3灰岩V4=4100m/sρ4=2.4g/cm3３四、简答题1．简述平均速度、均方根速度、等效速度和叠加速度的定义、适用范围及相互间关系。（8分，每个小问题2分）答：平均速度－在水平层状介质中，波沿直线传播所走过的总路程与总时间之比，用于时深转换；均方根速度－把水平层状介质情况下的反射波时距曲线近似地当作双曲线所求出的波速；适用于偏移距不等于0的情况；等效速度－倾斜界面共中心点反射波时距曲线用水平界面来替代所对应的速度；适用于倾斜界面均匀覆盖介质的情况；叠加速度－对共反射点道集上的某个同相轴利用双曲线公式使用一系列不同速度计算各道的动校正量，做动校正后再计算其叠加能量或相似系数，其中某个Ｖｉ的叠加能量或相似系数最大，即为该同相轴的叠加速度。几种速度间的关系：(1)平均速度Ｖａｖ与均方根速度Ｖｒ的关系为：Ｖａｖ≤Ｖｒ；Vav适用于ｘ＝0的自激自收情形，主要用于时深转换和叠后偏移，而Ｖｒ适用于ｘ≠0的情形；从计算公式上看，层间旅行时大的地层中速度对Vav影响大，而层速度大的对Ｖｒ影响大，Ｖｒ还考虑了层状介质的射线偏折效应。(2)均方根速度Ｖｒ与叠加速度Ｖｓ的关系为：水平层状介质时，Vs=Vr；倾斜均匀介质时，Vs=Vφ，Vφ为等效速度，Vr＝Vscosφ。(3)均方根速度与层速度Ｖｎ的关系为：利用Dix公式由均方根速度换算层速度。2、有效波与干扰波的主要差异表现在哪些方面？分别用什么方法突出有效波而压制干扰波？（8分，每个小问题2分）答：有效波与干扰波的主要差异表现在以下4个方面：(1)传播方向上的不同，使用组合法突出有效波而压制面波；(2)频谱上的差异，使用滤波方法突出有效波而压制干扰波；(3)剩余时差上的不同，采用多次覆盖和水平叠加技术来突出有效波而压制多次波；(4)遵循的统计规律不同，组合与多次覆盖方法对随机干扰有一定的压制作用。3、给出垂直分辨率和水平分辨率的定义及影响分辨率的主要因素。（8分，定义问题4分；影响因素4分）答：垂直分辨率是指在地震剖面上能区分相邻地层的最小间距；水平分辨率是指在地震剖面上能区分相邻两个地质体的最小间距。影响分辨率的主要因素包括：子波的频率成分；子波的带宽或延续时间；子波的相位特征；信噪比；偏移成像的精度；地层的吸收作用；表层影响等。4、水平叠加剖面存在的主要问题是什么？通常采用什么方法来解决这些问题？（8分，第一个小问题6分；第二个小问题2分）答：水平叠加剖面存在的主要问题是：倾斜界面的同相轴向界面的下倾方向偏移；绕射波没有收敛；回转波没有归位；侧面波无法在二维偏移中准确归位；界面倾斜时没有实现真正的共反射点叠加。通常采用偏移处理来解决上述问题。5、从多次覆盖观测系统综合图上可得到哪四种记录？分析说明共炮点和共中心点反射波时距曲线的异同点。（8分，每个小问题4分）答：从多次覆盖观测系统综合图上可得到共炮点、共中心点、共接收点和共偏移距四种记录。共炮点和共中心点反射波时距曲线的异同点包括：两者的反射波时距曲线都是双曲线；不同之处：公式中t0的含义不同、反映的界面段长度不同、曲线的极小点位置不同。４五、计算分析题:（共计20分）1．利用反射系数公式：11221122vvvvR透射系数：RT1r1界面的反射系数：3.230000.227003.230000.227001R=-0.12T1=1.12r2界面的反射系数：15.232000.227000.2270015.232002R=0.12T2=0.89r3界面的反射系数：4.241000.227000.227004.241003R=0.29T3=0.71r4界面的反射系数：15.232003.230003.2300015.232004R=-0.0015T4=1.0015r5界面的反射系数：15.232004.2410015.232004.241005R=0.18T5=0.82由图和以上的计算可知，砂岩层可能形成亮点。这是因为砂岩层中含有流体水和气，通过计算我们可以知道，砂岩和页岩、灰岩界面存在波阻抗差，尤其是在含气砂岩中，两侧的反射系数很大，又由产生亮点的原因，我们可以知道：孔隙性岩石中的Vp与岩石骨架孔隙度、孔隙中流体性质等有关，当孔隙中含油特别是含气时，Vp会明显下降，但Vs只与骨架速度有关而与孔隙中流体性质无关，也就是说，当孔隙中含气时，Vs不发生明显的变化。这样含气层的Vp/Vs相对于非含气层的就要变小，所以对于同一地层来说，如果横向Vp/Vs下降，则可能显示该地区含气。我们知道，当地层含气时，对地震反射纵波来说，其传播速度将发生明显的变化，进而导致波阻抗明显的差异而产生地震剖面上的亮点。就此题所示的模型，在含气和含水砂岩的分解面上反射系数为0.12，在自激自收剖面中，r2将产生一个水平的反射同相轴，可以用来追踪气、水的分界面，就是我们所说的平点技术，此外，当平点反射相当强的时候，也可形成亮点。５自激自收剖面2如下图所示：'RMr与界面倾角之间的关系的推导：由上图可知，;//**DDOO，ROOORO*''''**'DDOROO而，所以ORO'DDO。由此得*'ODDROO与相似，于是有：采用等量代换方法，则有'*'/DDOODORO=)2/(cos01hhx=)2/()2/sin(cos00hxhx2/cos''xMOROMORMr''''2/cosx-)2/()2/sin(cos00hxhx所以2sin802hxr（*）式（*）表明，倾角越大，共反射点的分散距离r越大，对共反射点意义下的叠加影响也就越大。反射点与相应的共中心点的水平位移：mhxr2.40)202sin(2000810002sin80202共中心点处的铅垂深度：mhhz3.2128342.01/2000cos/20''*//OROOODDD