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1、什么是地球物理勘探人类居住的地球，表层是由岩石圈组成的地壳，石油和天然气就埋藏于地壳的岩石中，埋藏可深达数千米，眼看不到，手摸不着，所以，要找到油气首先需要搞清地下岩石情况。怎样才能搞清地下岩石的情况呢？这要从岩石的物理性质谈起。岩石物理性质是指岩石的导电性、磁性、密度、地震波传播等特性，地下岩石情况不同，岩石的物理性质也随之而变化。各种物理性质都表现为一种或几种不同的物理现象，如导电性不同的岩石在相同的电压作用下，具有不同的电流分布；磁性不同的岩石，对同一磁铁的作用力不同；密度不同的岩石，可以引起重力的差异；振动波在不同岩石中传播速度不同等。运用现代技术，完全可以记录到上述物理现象的变化，进
2、而可以了解地下岩石的性质及其分布规律，达到寻找地下油气的目的。我们把这种以岩石间物理性质差异为基础，以物理方法为手段的油气勘探技术，称为地球物理勘探技术，简称物探技术。古代兵器有刀、枪、剑、戟，当今的油气地球物理勘探技术又有哪些呢？通过观测不同岩石引起的重力差异来了解地下地层的岩性和起伏状态的方法，称为重力勘探。油气生成于沉积盆地，应用重力勘探可以确定沉积盆地范围。通过观测不同岩石的磁性差异，来了解地下岩石情况的方法，称为磁力勘探。在沉积盆地中，往往会分布着各种磁性地质体，磁力勘探可以圈定其范围，确定其性质。通过观测不同岩石的导电性差异来了解地下地层岩石情况的方法，称为电法勘探，与油气有关的沉
3、积岩往往导电性良好（电阻率低），应用电法勘探可以寻找和确定这类地层。通过观测用人工方法（如爆炸）激发的地震波在不同岩石中的速度变化及其他特征来了解地下岩石情况的方法，称为地震勘探。在以上这四种方法中，重力、磁力、电法三种方法联合起来应用往往可以找出可能有油气的盆地在哪里？盆地中哪里是隆起，哪里是坳陷，哪里是可能最有利的构造等等。这种工作是在找油的开始阶段做的，一般叫做普查。地震勘探是地球物理勘探最主要的一种勘探方法，具有勘探精度高，能更清晰地确定油气构造形态、埋藏深度、岩石性质等优点，成为油气勘探的主要手段，并被广泛应用。由地球物理勘探这四种基本方法，还可以派生出许多新方法、新技术。鉴于地震勘
4、探在油气地球物理勘探中的地位，本书将重点深入地介绍地震勘探方法。石油及天然气是怎样形成和保存的在日常生活中，当你把少量的水洒到海绵上时，会发现水渗入海绵的孔隙中，且不会流出。与这种现象相似，石油和天然气是储存在有孔隙的岩石中的，储存油气的地层叫油气储层。储层中的油气很不稳定，往往会借助地下岩石孔隙相连而形成的通道，由压力大的地方向压力小的地方移动，只有遇到阻挡物时才会停止运移。在阻挡物处油气由少聚多，并且越聚越多，这种阻挡油气的地方一般称为圈闭。当圈闭像一个倒扣的锅时，专业人员称它为构造圈闭。当然还有其他形式的圈闭。如果这些圈闭正好被致密的、不透水的岩石所组成的地层盖住，油气从圈闭中流不走，也
5、挥发不掉，使油气最终定居在这里，就形成油气田。那么油气是怎样生成的呢？对于石油和天然气的生成有几种学说，占主导地位的有机生成学说认为，石油和天然气是生物（包括动植物、微生物等）死亡后演变而成。一般认为，海洋或湖泊中生活的生物，死后沉入水底，与从陆地上随河流搬运来的沙石一起，在水底形成沉积物。由于这些沉积物与空气隔绝，不容易腐烂，这些沉积物便不断地一层一层地向上堆积，经过几十万年至几百万年，堆积厚度可达几百米至数千米。随着堆积厚度的增加，压力、温度也随之升高，沉积物中的动植物、微生物就发生复杂的物理、化学变化，使有机质逐渐转化为深埋地下的油气，这些生成油气的地层就是生油岩。那么，深埋在地下、看不
6、见又摸不着的石油和天然气，怎样才能找到呢？最有效的方法是利用油气和它周围物质物理性质上的差异才能找到，也就是说用地球物理方法，特别是用地震勘探技术才能找到。我们今天使用的石油和天然气是在几十万年至几百万年前的历史长河中逐渐形成的。油气真是来之不易，我们要注意节约。附件:为什么说地球物理勘探是寻找油气的主力军和排头兵地下油气不是到处都有的，它大多生成在称为沉积岩的地层中，储存于有利的构造（圈闭）内，只有将钻井打在含油气的构造上才能见到油气。油气田的地表多种多样，有平原、沙漠、戈壁、山区、湖泊和海洋；地下情况更加复杂多变，地层有起有伏，含油气地层厚薄不一，埋藏深浅相差悬殊，岩性也各不相同。我们通过
7、什么来了解地下这些地质情况呢？尽管古代人早就发明了钻井技术，但钻井成本太高，目前钻一口井少则上百万，多则数千万元，花费很大，而且打井只是一孔之见，难以全面掌握地下地质情况。在钻井之前，如能应用地球物理方法选准钻井的地方，这样做往往能比较快、比较省、比较好地解决这一难题。地球物理勘探的方法很多，各有特点和长处。对一个地区来讲，首先要快速找到沉积盆地，并对盆地的地质结构有个总体的了解，这方面重磁电勘探有明显的优势，它不仅能快速划定沉积盆地的边界，提供盆地内的沉积岩分布及厚度等基本地质信息，而且还能概略地指出含油气有利区带和对油气资源进行初步评价，为下一步勘探做好向导。但是，要想找到油气仅凭重磁电勘
8、探成果还不够，还需要对盆地进行详细勘查，这时，就需要开展精度更高的地震勘探工作。最后应用多种地球物理信息进行综合分析，进一步查明地下地质情况的细节，为钻探提供井位。从石油勘探到建成油气田，是一个较长时间的调查研究、反复认识的过程，在这个系统工程中，地球物理勘探作用很大，在勘探油气的诸多工种中地球物理勘探这道工序最靠前，因此被称为主力军和排头兵。大庆油田的发现充分地说明了这一勘探过程。大庆油田位于松辽盆地，对它的勘探始于1955年。在对盆地的周边进行地质调查的基础上，首先开展了全盆地的地球物理勘探工作，通过多种资料的综合解释，对盆地的结构有了初步了解，发现盆地中央有一个大型的构造带。经反复论证，
9、该构造带是储存油气的有利场所，并选择构造带上最有利的部位，部署了松基3井，钻探结果完全证实了物探工作的推断。松基3井的喷油，宣告了大庆油田的发现。大庆油田的开发，从根本上改变了中国石油工业的面貌，促进了石油工业的全面发展。尔后，在华北、环渤海湾以及西部诸多油气田等几乎所有油气田的发现和开发中，地球物理勘探工作都起到了主力军和排头兵的作用。话说地球的磁场及磁化作用说起磁性，大家一定会想到磁铁和指南针。一块磁铁能把铁钉吸引起来，说明它具有一种特殊的力?磁力。远在公元前4世纪的春秋战国时期，中国人就知道磁石具有这种特性?磁性。到了公元前250年的战国末年，中国的祖先用天然磁石做成汤匙状，然后放在刻有
10、方位文字的光滑铜盘上，用它指示方向，这就是世界上最早的指南针，当时叫做“司南”。大约在公元838年，中国首先把指南针用于航海，而且在其他方面，指南针的使用也已相当盛行。直到公元12世纪，中国的指南针才由阿拉伯商人传到欧洲。指南针是我国古代四大创造发明之一，显示了中国劳动人民的智慧，为世界科学技术的发展做出了杰出的贡献。中国指南针传入欧洲以后，英国人威廉?吉尔伯特进行了大量研究，他在1600年通过实验提出，地球本身就是一个大磁铁，具有南北不同的极性，并在其周围形成了地磁场。这就解释了指南针一端指向地磁南极，另一端指向地磁北极的现象。磁铁没有跟铁钉接触，就能把铁钉吸了起来，就是通过这种看不见、摸不
11、着的传递媒质?磁场发生作用的。地磁场的分布范围很广，从地核到地球以外几万千米的空间都存在。地磁场对地下岩（矿）石也会产生作用，可使没有磁性的岩（矿）石具有磁性，并形成了自己的磁场，这叫做磁化作用。一些铁矿山周围存在很强的磁场就是这种磁化作用的结果。其实，这种现象也早为古人所知。相传 “一代天骄”成吉思汗在率领他的骑兵奔驰在乌兰察布草原上时，看见远处一座高山，他们快马加鞭直到山前，却突然感到骏马行动缓慢，举蹄艰难，经一番催促到了山顶，居然定在了那里。后经武士们奋力营救，直至铁马掌全部脱落，骏马才恢复了行动自由。成吉思汗拿起乌亮沉甸的矿石，惊讶地称赞“白云博格都，白云博格都！”（意思是：“宝山啊，
12、宝山！”）。虽然白云鄂博铁矿吸掉成吉思汗马掌的传说无从考证，但白云鄂博铁矿确有非常强的磁性，堪称地壳中的一块大磁铁了。人类是如何根据磁性的特征找到矿藏的呢？在实际中，最容易被磁化的，是那些含有铁磁性矿物的岩石，所以，在这类岩石形成的矿藏和储油构造周围就存在较强的磁场。同样，它又会对一些铁性物质产生影响，这说明地下存在磁力异常。人类就是根据地磁的这种特性，早在17世纪初就想到用罗盘寻找磁铁矿了，到了1915年，法国人制造了精度较高的磁秤，并在圈定磁性岩体、研究地质构造和寻找油气藏中得到了很好的应用。中国于1940年在玉门油矿进行了磁测试验，1952年成立了第一个油气勘探磁力队。此后，队伍不断发展
13、，几十年来，磁力勘探配合其他油气勘探方法，为中国各大沉积盆地的油气勘探立下了汗马之功。什么是重磁力勘探当我们走进菜市场时就会发现熙熙攘攘的人群，人们正在购买各种食品和蔬菜。那些商贩们也乐得忙于用秤称这称那。可见，秤对于人们的日常生活是十分重要的。如果说物体的重量是用秤称出来的，没有人反对，但要说地球的重力也能称出来，可能有人会问，重力既看不见，又摸不着，怎么能称呢？其实，物体的重量就是地球重力作用的体现。高低不平的地下“地形图”。科技人员就可以用它并结合其他物探资料来分析研究地下的地质结构，并推断出哪些地方可能会存在油气藏，这就叫重力勘探。20世纪初，匈牙利物理学家厄缶发明了测定重力变化率的扭
14、秤，并首先在捷克、德国、埃及和美国用于寻找油气藏，且获得成功。1935年，第一台能直接测出重力差的重力仪正式投入使用。此后，不同类型的重力仪也得到迅速的发展。磁力和重力一样，在地磁场的作用下，由不同地层所形成的地质构造就会呈现出不同的磁性，并产生磁力作用，因而，也就能用磁力仪（或磁秤）来测出不同地点的磁力值。用它记录的数据也绘成各种图件，同重力图配合使用，对寻找油气藏就能起到相辅相成的作用，这就叫磁力勘探。利用磁力找矿远在1870年，瑞典人泰朗和铁贝尔就制成了寻找铁矿的万能磁力仪（罗盘仪）。1915年，法国人施密特制成了磁秤，并在圈定火成岩体和探测油气藏方面得到广泛的应用。什么是电法勘探公元前
15、6世纪就有关于人工产生电现象的记载。19世纪，电机、电话、电灯这三大发明促使了人类实现电气化。现在，世界进入了信息时代，无论在工业、农业、国防及日常生活的各个领域都已离不开电。电也能用于找矿。借助于地表的岩石具有导电性能的特征，当我们在地面上两点供入直流电，地下立即会形成一个电场，如果地下的导电性是均匀的，电流线的分布就是规则的；如果地下埋藏着导电性与周围岩石不同的矿体，电场就会发生扭曲。人们通过分析地下电场的变化就可以发现矿体的存在，这就是人工电法勘探的基本思想。电法勘探历史久远。20世纪20年代，法国科学家什柳姆别尔热等创立和发展了电法勘探的理论。1924年，在原苏联著名地球物理学家彼德罗
16、夫斯基领导下，组成了世界上的第一个电法勘探队，并开展了多种电法方法的试验和研究，他们为推动电法勘探做出了重要贡献。电法勘探是一个大家庭，根据供电电流的性质可分为直流电法和交流电法两类。如果将电法勘探比作一棵大树，可谓枝繁叶茂。直流电阻率法是电法勘探家族中的重要成员，在20世纪40年代就广泛应用于金属和油气勘探。还有一类方法叫交流电法，它们可利用天然的或人工产生的交变电磁场作为场源研究交变电磁场的分布规律和时间的变化关系，并可用来解决地质问题和寻找矿床。研究表明，地球是一个导电体，各岩层的电性（电阻率、极化率等）存在着差异，沉积岩的电阻率一般较低，变质岩和火成岩的电阻率较高，通过电法能较容易地确
17、定沉积盆地范围、沉积岩厚度及其起伏形态。砂岩是很好的储层，当电阻率很高的石油侵入后，就会形成高阻层或高阻异常体，这就为寻找油气提供了电性异常以及有关的地质信息。中国大多数沉积盆地都开展过电法勘探工作，应用电法勘探结果不仅可以对盆地进行构造研究，也可以圈定油气有利富集区，为油气勘探作出积极贡献。随着电法勘探方法的更新、仪器精度的提高和计算机技术的进步，电法勘探能解决的地质问题越来越多，已成为探测油气不可缺少的手段。为什么地表会有地下油气的踪迹人误食砒霜，因砷中毒而死亡，死者头发中的砷含量就会显著增高，刑侦部门根据这个道理，通过检测头发中砷含量可以侦破命案。借助微量检测技术是否可以寻找油气呢？科学
18、家研究发现，埋藏在地下的油气可以穿透上部盖着的岩层向地表微量渗漏，从而使油气物质残留在地表介质（指岩石、土壤、水体、气体、生物体等）中，形成油气在地表的踪迹，这种踪迹称为油气地球化学异常。找到油气地球化学异常就知道了油气埋藏的地方，从而形成了一种勘探方法，这就是油气地球化学勘探方法。显然，这种勘探方法是建立在油气微渗漏的基础上的。那么为什么会发生这种微渗漏呢？流动的物体在有浓度差时，会因扩散作用由高浓度区向低浓度区逸散。做菜时炒菜的清香气息会由厨房飘逸到周围空间。就像菜肴的气息一样，油气也会因扩散作用向地表逸散。我们知道，把汤倒在有香油的碗中，香油会漂在汤的表面上，这是浮力作用。油气的比重小于
19、水，如果地下地层含水时，油气也会由地下向地表浮升。油气埋藏在地下，上面覆盖着数百米至数千米厚的岩石，这些岩石对油气存在着不同程度的压力，油气会因压力作用由压力大的地方向压力小的地方流动。这就像用手捏塑料瓶，瓶中液体会溢出一样。油气埋藏在巨厚的致密岩石之下，那么，有没有油气渗透的通道呢？回答是肯定的。地下岩石形成已有几千万年，甚至几亿年。在漫长的年代中，由于各种地质运动，岩层往往会出现断层，形成裂隙、孔隙，尽管有的孔隙很微小，甚至小到只允许油气分子通过，但它们却构成了地下油气微渗漏的通道。在渗漏过程中，油气往往是以极其细微的“油滴”和“气泡”的形式在地下通道中由下而上地运动。由于通道直径微小，形
20、状“弯弯曲曲”，通畅程度“似通似断”，致使微渗漏速度极其缓慢。正是这种缓慢的微渗漏给人们在地表提供了地下油气藏的某些信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。什么是反射波法？日常生活中大家可能都有同样的感受：小时候在湖边玩耍时，将一粒石子投入湖中，平静的湖面在激起浪花的同时，还会产生向四周传播的波纹。水波传到对岸或遇到障碍物时，又会掉转头来反向传播。又如站在山前喊话，顷刻间会听到山那边传过来自己的声音。以上的现象是因为水波和声波在传播时遇到障碍物会发生反射的缘故。与此相似，如果我们在离震源较近
21、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（、）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。什么是折射波法？我们再做一个实验看看，将一根筷子插入盛水的玻璃杯中，咦！筷子入水后魔术般地变折了？从水中取出筷子仍然是直的，这种奇怪现象可能大家都曾见到过，这是光的折射现象。现在让我们看一看如何进行折射波法地震勘探。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，
22、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。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。地震勘探中的纵波与横波自然界普遍存在着纵波和横波。如将一块石子扔到水中，在石子处产生的向四周传播的水波是纵波。又如将橡皮筋的一端绑在柱子上，沿水平方向拉直，然后向上拉其另一端后突然松手。这时，橡皮筋的每一点呈上、下运动，但
23、看上去好像有个波沿皮筋方向传播，这种波叫横波。纵波和横波有先后相继发生的现象。发生天然地震时，人们可能有这种感受：首先感到地面上下振动，这是垂直地面振动的、传播速度较快的纵波首先到达造成的；过后又会感到左右摇晃，这是平行地面振动的、传播速度较慢的横波接踵而来造成的。地震勘探也不例外，它可用纵波进行勘探，也可用横波进行勘探。二者相同之处是均为用人工方法激发地震波，又都是接收由地下反射回来传到地面的波。所不同的是激发和接收地震波的形式不同，各有其专门的震源和接收器。那么，怎样实现纵波地震勘探呢？在陆上进行勘探时，在井中用炸药放炮是激发纵波最常用的方法。近年来也采用非炸药震源的震源车在地面砸的垂直连
24、续振动法（称纵波可控震源）激发纵波，同时用纵波检波器接收垂直地面振动的纵波。目前纵波地震勘探比较成熟并被广泛使用。进行横波地震勘探时首先要激发横波（激发方式有炸药震源和非炸药震源两种），同时使用横波检波器接收平行于地面振动的横波。目前横波地震勘探正在崛起。什么叫一维、二维、三维和四维地震勘探我们生活的空间有一维、二维、三维和多维之说，地震勘探也是如此。地震勘探中的一维勘探是观测一个点的地下情况；二维勘探是观测一条线下面的地下情况；三维勘探是观测一块面积下面的地下情况；若在同一地区不同时间重复做三维地震勘探，则可称之为四维地震勘探。四维是观测同一块面积下面不同时间的地下变化情况。根据地质任务和达
25、到的目的不同，可采用不同维的勘探方法。那么，怎样进行一维地震勘探呢？将检波器由深至浅放在井中不同深度，每改变一次深度在井口放一炮，记录地震波由炮点直接传到检波器的时间，这种只在一口井中观测的方法叫一维地震勘探。它能测出该井孔中地层的速度，借此可以确定各个地层的深度和厚度。如何实现二维地震勘探呢？将多个检波器与炮点按一定的规则沿一直线（称测线）排列，在测线上打井、放炮和接收。采集完一条测线再采集另一条测线。最后得出反映每条测线垂直下方地层变化情况的剖面图（二维剖面图）。这种方法从20世纪20年代初期已开始使用直至今天。如果你想看地下物体真实的立体图像就需要做三维地震勘探。它是由二维地震发展来的。
26、三维地震主要在地下条件更复杂的地区或地表难以进行二维地震勘探的地区采用；另外，在已发现油田的地方，为优化油田的勘探开发方案可提出进行三维地震。三维与二维的主要差别是激发点与接收点的相对位置不同。二维地震要求炮点和检波点沿同一直线；而三维地震则是将多道（必要时可达上千道、上万道）检波器布成十字状、方格状、环状或线束状等，炮点与检波点在同一块面积上，形成面积形状接收由地下返回地面的地震波。其效果可以大大改善记录质量，提高信号的清晰度和分辨率，从而提高解决地质问题的能力，能把油气田的位置确定得更准确。由于三维地震最后得到的是一组立体的数据，根据这个数据体就能给出地层的立体图像（三维立体图）。同时，也
27、可给出由浅至深，一层层的水平切片图，将这些图制成动画，人们就能像看电影一样来解释地下地质情况，既省时、省力，又精确。这种方法在20世纪70年代一经提出就得到了广泛应用。四维地震勘探始于20世纪90年代初，是三维地震的延续。它要求在同一块工区不同时间（可能相隔几个月或几年，时间为第四维）用相同的采集和处理方法将所得到的三维地震勘探成果进行比较。犹如将人物传记的立体电影一帧帧放一遍，细看每帧之间的不同就可以看出人物的成长过程一样。用这种方法研究油气田开采前后三维资料之间的差异就能得出油田的开采情况，找出尚未开采或漏采的剩余油区，达到以少钻井、低成本（因为钻一口井少则上百万、多则几千万，非常昂贵）、
28、多采油的目的。这种方法给石油开采商们带来很大经济利益，因此，他们都愿意开展四维地震观测。为什么用地震勘探方法能找到油气大千世界变化多。你能想到海拔几千米的喜马拉雅山在若干年前曾深埋在地下吗？你能想到北京十三陵高山上的岩层向南延伸到河北境内竟成为埋在地下几千米、高低起伏的地下山峰，并且其中含有大量的石油吗？那么，怎样才能找到这种深埋地下既看不见又摸不着的石油和天然气呢？在高科技迅速发展的今天，我们可以借助地球物理勘探，特别是地震勘探方法查看地下的奥妙，找出深埋在地下的油气藏。为什么用地震方法能找到油气呢？地下沉积岩在沉积过程中是由老到新一层层沉积下来的，不同的岩层由于其沉积时代、岩层松软程度、岩
29、石孔隙内所含流体（油、气、水）不同等等，使各岩层之间存在性质不同的岩性分界面。以后的构造运动又使这些分界面形成高低起伏的形状。遇适当条件时，油气就储存在起伏地层的高部位，它称为构造圈闭。那么，我们怎样找到这些构造呢？下图为储存油气的构造示意图。地面上O1点为炮点，S1、S2、S3Sn为接收点。O1放炮时地震波传到地下构造顶点A1后又反射回到S1点被检波器接收，其接收到的时间为t1，同样，O1放炮经A2后S2接收到的时间为t2，S3接收到的时间为t3。很明显，t1比t2、t3反射时间短。在地震勘探过程中，在接收点处可以得到一系列的时间t，根据这些t值，就可以将地下构造反推出来，从而找到地下储存油
30、气的构造。地震波在地下传播过程中如遇多个分界面就会形成一个个的地震反射波，由浅至深按顺序返回地面。这些波携带着很多与地层性质有关的信息，对这些信息的进行研究除可看到地下几千米深处地层高低起伏的情况外，还可以判断地下到底是什么地层，它的松软程度如何，孔隙中含有什么流体（是石油、是天然气还是水）等等。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。在海洋里怎样进行地震勘探大海下面蕴藏着丰富的石油和天
31、然气。在茫茫大海中，我们怎样才能知道哪些地方有石油呢？解决这个难题最有效的手段还是用地震勘探方法。那么，在海上怎样进行地震勘探呢？在海上航行时大家可能都有这样的感受：在没有任何标志物的情况下，分不出东、南、西、北，也不知道自己所处的位置，可见，寻找海下油气何等困难。然而，海上和陆上地震勘探的目的相同，方法原理和生产过程也没什么两样，只是在海上这一特殊条件下，定位系统、激发与接收地震波的方法有所不同。在海上，显然无法用经纬仪等手段定位，只有用先进的导航定位系统，目前，除依靠无线电导航定位设备外，主要是采用精度较高的卫星导航定位技术（GPS）。利用人造地球卫星发射的电磁波导航定位具有全球覆盖、全天
32、候和精度高的优点，自1968年开始在海洋石油勘探中使用以来，很快得到广泛使用，可随时确定航船及其拖着的震源和检波器的精确位置。其次，在海上人工激发地震波与陆上也有所不同，在海上不能使用炸药作震源，炸药震源不仅对海洋造成大量污染，破坏环境，使大量海洋生物死亡。而且，在海水中爆炸容易产生气泡，造成冲击波，干扰有效波，使勘探失败。因此，针对海洋地震特别发展了非炸药震源，主要是空气枪震源。海上接收地震波的设备也与陆上不同，接收地震波的海洋检波器（又称压电检波器或水听器）是密封在长拖缆中的，并放在水下一定深度上，由深度控制器保持其在记录时深度不变，由船拖着施工。现已发展成一套比较复杂的先进的水下等浮电缆
33、接收系统。在海上寻找油气时，由船拖着震源和检波器连续航行作业，不需要为放炮而钻炮眼，又因海上没有障碍物，可以保持连续施工和测线均匀分布，全部地震设备都装在一条船上，内有精密的记录仪器和处理计算机系统，有生活供应品、娱乐场所及数据存储装置，船上设雷达和导航系统，无论白天、黑夜，也不论晴天、雨天，均能全天候地连续工作，因此，海上地震工作速度快、成本低、质量好，便于找到海里的油气田。什么是地震勘探的资料采集现在我们已经知道了返回地面的地震波携带着很多与地层性质有关的信息，利用这些信息就可以知道地下地层的高低起伏情况，它们是硬地层还是软地层，其厚度如何，孔隙中所含的是石油、是天然气或是水，等等。那么怎
34、样才能得到这些信息呢？很明显，要得到这些陆续从地下返回的地震波并将其展示出来绝非易事，这首先需要到野外将这些信息采集回来，也就是野外地震资料采集。地震资料采集包括测量钻浅井孔埋炸药（在使用炸药震源时）埋检波器布置电缆线至仪器车几个工序。测量的任务是定好测线及爆炸点和接收点的位置。钻井的任务是准备好可下入炸药的浅井，埋炸药就是向井中放入炸药，以在爆炸后产生出地震波。地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传到仪器车，仪器车将检波器传来的信号记录下来，这就获得了用以研究地下油气埋藏情况的地震记录。地震勘探野外资料采集主要讲的是怎样产生和怎样接收地震波并将其展示出来。首先，让我们看一看采集地震波的主要
35、设备及方法是怎样发展过来的。世界上一切事物都会经历由发生、发展到完善的过程。地震资料采集技术也不例外，它的发展主要体现在采集设备的进步上。因为在设备发展过程中，也贯穿着新技术、新方法的不断涌现，只有设备发展了，才能使各种先进方法得以实现。早期的地震仪器采用电子管元件，体积大且笨重，用照相的方法将地震波在地下的传播过程用多条线记录在相纸上，这些线时而杂乱无章，时而又呈一条条一起向上跳（称波峰）和一起向下跌（称波谷）的曲线，这些线组成了光点地震记录。在记录上，人们只能惟一地利用地震信号的反射时间，由手工画图以推断地下简单的构造形态。运用这种方法，我国曾发现了克拉玛依油田和大庆油田。从20世纪60年
36、代开始，中国地震采集设备引入了电子计算机，当时制造的模拟磁带地震接收仪虽然应用时间不长，但它的可重复性观测为多次覆盖技术的发展创造了条件。多次覆盖就是对地下同一地段由只进行一次观测的单次观测技术变为进行多次重复性观测的多次观测技术。这项技术革命大大提高了地震资料质量及解决地质问题的能力。在这个时期发现了华北的任丘油田和渤海湾等油田。中国从20世纪70年代开始使用数字记录接收仪，采集方法上除继续延用多次覆盖技术外还开发了提高勘探准确性的三维地震勘探技术。在此期间，除扩大了渤海湾油田的储量外，还发现了新疆塔里木的大气田。现在，采集设备开始采用遥控、遥测、多道（现已发展到千道以上）地震仪。采集方法除
37、采用三维地震及更高覆盖次数观测的方法外还开发了能更好地解决复杂构造等地质问题的高分辨率和横波地震勘探技术。目前，海洋地震发展也很快，已全部采用非炸药震源进行工作，勘探精度也随着卫星导航系统及一系列新技术的应用而大为提高。今后，随着高新技术的应用会进一步为地震勘探的发展创造条件，如四维地震勘探技术和开发地震的应用将进一步扩大地震勘探的服务领域，能将以往由于技术所限而遗漏的剩余油气资源开采出来。中国地震勘探工作虽然比发达国家开始的晚，但经过近20年的不懈努力，地震采集的绝大多数装备不仅能自己制造以满足国内地震勘探的需要，而且还打入了国际市场，中国的地震采集技术水平已跻身国际先进行列。地震仪的结构是
38、什么样的地震勘探通过放炮产生地震波，再通过埋在地表下的检波器将由地下地层反射回来的信号接收下来再输送到地震仪器中。地震仪的作用是对信号进行记录、加工、处理，以便展示给我们看。那么，地震仪主要由哪几部分组成呢？2-1.gif在日常生活中大家都听过收音机，收音机是将空中微弱的电磁波信号（电压）通过电压放大、再通过电流放大以推动喇叭工作，使我们听到声音；另一方面，通过选台我们就能听到不同频率的电台播出的节目。地震仪的结构与其相似，不过要比它复杂得多，主要有以下几部分。第一部分为滤波器。滤波器的作用与收音机选台的作用有些相似，只不过它是滤掉干扰波信号，保留有效信号。地震仪中有多个滤波器，设计滤波器的线
39、路不同，对信号所起的作用也不相同。在数字地震仪中还要设计去假频（去掉假的频率）滤波器。第二部分是放大器。放大器必须能放大不同频率、不同振幅的信号。要做到在接收到最大信号的同时也能接收到最小信号。放大器采用多级放大以达到稳定放大并有很高放大倍数的目的。与收音机放大的原理相似，地震仪首先用前置放大器将由检波器输入的、微弱的电压信号放大，后续放大器的作用是将电流放大，以便带动光点偏转而照相或推动磁头运动而将信号记录到磁带上。第三部分是显示系统。放大后的信号必须以能见到的形式展示在人们面前。以前将信号照在相纸上，在使用模拟和数字地震仪后，在将数据记录到磁带上的同时还可以得到一份模拟监视记录，供人们检查
40、采集质量或做初步解释用。怎样用人工方法产生地震波在地震勘探中，怎样用人工方法产生地震波呢？过去很长一段时间内，陆上通常采用炸药爆炸的方法来产生地震波（甚至现在还在沿用）。那是因为它简单、易行。在日常生活中，大家可能都看过用炸药开山的情景：炸药引爆后会放出气体和高热，形成高压气团而急剧膨胀，形成冲击波并在很短的时间作用在周围的物体上。在爆炸中心，山上的岩石被炸得粉碎，形成破坏带；在离爆炸中心较远的地方，即破坏带以外，岩石因受轻微影响只振动而不破碎也不变形，称为振动带。这种冲击波就变成地震勘探所需要的地震波。在地震勘探工作中，一般将炸药下放到810米的浅井中，雷管引爆后产生的地震波向四周传播，然后
41、由地面上的检波器接收地下反射回来的地震波。随着勘探规模的不断扩大和技术的发展，人们逐渐发现用炸药作震源存在许多缺点。例如，钻炮眼和使用炸药费用较高；在工业区、人口稠密区和海上渔业区使用炸药爆炸很不安全而且对环境造成很大污染；在地下条件复杂的情况下，更无法控制产生出的弹性波频率；炸药和雷管的保管和使用都存在一定危险性等。为克服这些不利因素，人们研究出一种能控制能量和频率的非炸药震源，专业上称为可控震源。2-2.gif可控震源为什么能产生地震波又怎样进行工作呢？可控震源是利用先进的液压系统控制的机械装置，它控制重物连续地夯砸，并在地面上形成向下发射的地震波。它有两个特点，一是振动时间可长可短（一般
42、从几秒到数十秒之间），而不像炸药爆炸那样只产生瞬时的一个脉冲波；另一个最大的特点是它在工作时其频率范围和振动的延续时间及方式都可事先制定并实时改变，使我们由定性控制能量变为定量控制。由于这种装置体积大，重量重，无法在海上使用。那么，在海上进行地震勘探时怎样产生地震波呢？由海上特殊条件所决定，地震勘探全部采用非炸药震源，主要有空气枪震源。它是通过一定装置使空气储集在一个高压容器中，经加压到一定程度后，突然在水中释放，产生强大的冲击波向水下和海底以下的地层传播。此外，在海上还使用套筒爆炸器和蒸气枪震源等。什么是地震检波器现在大家都知道了由地下深层反射回来的地震波的能量非常非常弱，我们怎样接收和测量
43、这种能量呢？接收微弱地震波的第一步是用灵敏度很高的地震检波器，它甚至能将其旁边一根小草的摆动所引起的振动记录下来。检波器怎样将这种微小的振动接收下来，并展示给我们看呢？还是让我们做个最简单的实验吧！首先拿一块马蹄形磁铁固定在桌面上，然后用一个接有电流计的线圈在磁铁中间来回移动。这时，我们会发现，随着线圈的移动，电流计指针也随之偏转摆动，说明电流计中有电流流过，线圈移动越快，指针摆动越大。指针摆动的大小代表了电流的强弱，也代表了线圈移动的快慢。这是因为线圈在磁场中运动时能在线圈两端产生电动势，从而有电流流动。人们就是利用这种方法使机械振动能量变成容易测量并展示出来的电能。地震勘探用的电磁型检波器
44、正是利用这种原理制作出来的。应用这样的检波器比直接测量地面机械振动容易得多，也便于记录、放大和显示。在地面上，按一定间距埋置众多检波器，并用它来接收地震波，多重记录和处理可制作成地震剖面。在剖面上不仅能看出地层高低起伏不平，还能看到由于地壳运动形成的断层。所以地震检波器是一种将机械振动转换为电能的机电转换装置。由于各种检波器的设计不同，因而，灵敏度和频率特性也不同，所以，形成了不同的检波器型号。现在陆地用的几乎都是动圈式电磁型检波器，目前又开发了数字检波器，沼泽或海洋中使用的检波器都是压电式的，也有人将海洋地震勘探中使用的检波器称为水听器。怎样看地震记录2-1路称为一个地震道。为提高效率和精度
45、，在野外采集时，每放一炮同时有很多个按一定规则排列的地震道，它们可以接收从地下地层反射回来的地震波。同时，所有这些地震道统称为一个接收排列。一个排列上从炮点到地震道之间的距离专业上叫做炮检距。一般一个排列少则有几十个地震道，多者达数百道甚至上千道。显示时一般按一个排列显示在一张记录纸上。这就形成多条并排着的黑线。各个地震道同时跳起来的波峰和波谷称同相轴。这些地震记录能提供何种信息以至于使工作人员如此仔细地分析研究它呢？大家都知道，当地下岩层存在分界面时，返回地面的反射波就会引起地面振动，这时，一个排列上所有地震道也就都会跳动，因而会在地震记录上出现波峰、波谷构成的同相轴。因此，如果我们在地震记
46、录上看到的是一些杂乱无章的现象，可以说，这一层段不存在明显的反射界面；如果看到有一层一层的同相轴，说明这个层段存在有多个反射界面，波峰、波谷跳得越高，说明分界面上下岩层的性质差别越大。一般地层含油气后其与上下岩层差别较大，这时在地震记录上会出现振幅比较强的同相轴。在地震记录上不仅能找到可能的含油气地层（当然还要参考其他信息），还能计算出含油气层的倾斜角度及埋藏深度。所以，要研究地下地层的变化，就要学会看地震记录，研究地震记录。震采集质量的监控现场处理质量检验是控制产品质量的必要手段，不同的产品，其检验工具和手段是不一样的。地震勘探是面对几千米深的地下，各个环节来不得半点马虎，尤其是野外采集这道
47、工序，采集质量的好坏直接影响下一步的处理质量和最后的解释效果，因而，必须把好野外数据采集的质量关。那么，影响野外采集质量的有哪些主要因素呢？简单地说，一是地形，二是地下，三是设备。地震勘探工区有平原、沙漠、山地、海洋；地下的地层有平的、大起大落的、支离破碎的；野外采集使用的设备有20种左右。所有这些都会影响野外数据采集质量。不过，地震采集工作有个很大的特点，不管问题出在哪里都会反映在地震记录上。所以，目前比较科学的，全世界通行的检查采集质量的办法是：应用易于搬动的由高性能小型计算机和配有专门检测软件组成的现场处理系统对采集工作各个环节实施监控。监控的办法是：首先监控各类仪器是否工作正常，方法是
48、将每日、每月仪器的检查记录送到现场处理系统进行处理，根据输出的数据和图表，分析合格不合格，不合格的仪器不能施工，要重新调校。其次是监控试验资料，要把试验资料及时送到现场处理系统进行处理，对处理结果进行分析后确定野外采集方法和施工参数是否合适，能完成地质任务时就可以按照试验阶段确定的方法和参数投入正式生产。最后，对正式生产资料进行监控，在正式生产期间，要随时将生产记录送到现场处理系统进行初步处理，根据处理结果，分析能不能完成勘探任务，如果有问题，应停产检查纠正。中国于20世纪70年代末期将自己研制的现场处理系统投产使用，不仅保证了野外采集质量一年好于一年，也为中国打入世界地震勘探市场创造了有利条
49、件。地震勘探为什么要做多次重复性观测浅谈多次覆盖技术地震勘探的目的就是要得出能清晰地反映地下界面形态的地震资料，当地面或地下条件复杂时，为得到满足地质任务要求的高质量的地震记录，人们研究出一种多次覆盖技术。那么，什么叫多次覆盖技术呢？如果对地下每个点只观测一次，则称为单次覆盖；若在不同接收点上，接收来自地下同一反射点上的反射波，即对地下界面上的每个点进行多次观测，便得到多张地震记录，将这些记录叠加在一起称为多次覆盖。在地震勘探技术发展的初期，每个反射点只观测一次，产生单次覆盖记录。磁带地震仪的问世为推广多次覆盖技术创造了条件，地震勘探工作有了质的飞跃。多次覆盖技术为什么能提高地震记录质量呢？当地下存在反射界面时，地震记录上就会出现我们需要的