地震勘探的基本原理
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地震勘探的基本原理范文第1篇
作者簡介：夏書兵(1976―)，男，江蘇省姜堰市人，河南省煤炭地質勘察研究院工程師。
中圖分類號：P65 文獻標識碼：A doi:10.3969/j.issn.1672-3309（s）.2012.02.37 文章編號：1672-3309（2012）02-88-02
引言
工程物探主要是對地表及地下100米左右的介質，通過相應的物理儀器和數字信號轉換，以數據的分析和處理為手段，全面掌握目標體的物理特性和狀態。一般情況下，工程物探主要以二維地震勘探為主，但其存在著地質信息假設過于苛刻等明顯缺陷，相比之下，三維地震勘探技術則有著數據完整、信息量豐富等優勢，因而在近些年來的勘探工作中得到了廣泛的應用。本文對三維地震勘探技術的發展進行系統梳理，總結實踐應用中的經驗教訓，為該技術的進一步發展和應用奠定基礎。
一、三維地震勘探技術及其基本原理
地震勘探通過人工方法（例如炸藥等）形成人工地震，并以科學儀器記錄震動詳情，從而估算地下構造的特點。三維地震勘探技術作為地震勘探的重要技術之一，是從二維地震勘探衍生而來，同時融合了物理、數學和計算機等的綜合性應用技術，其主要包括地震數據資料采集、地震數據處理以及地震資料解釋三個環節，各環節之間既相互聯系又相互獨立，從而構成了在計算機軟硬件支撐下的系統工程。
三維地震勘探技術的基本原理與二維地震勘探技術相似，主要是通過地面上各沿線的地震勘探施工，使人工產生的地震波在地下傳播，地面上的儀器開始同步記錄地震波的傳播和返回時間，再通過計算機進行數字信號處理得出目標物深度，綜合測線的觀察處理結果，從而得到直觀反映地下巖層分界面起伏變化的地震剖面圖。由于其勘探對象是地下半空間的三維地質體，因而在工程物探中具有顯著優勢，表現在：數據量相對豐富，包含了地震波的各種信息，有利于使用正反演技術以及巖性研究；數量完整性好，準確性較高，在通常地震波分辨率范圍內，可基本查明相對復雜的地質構造；充分發揮了高科技裝備的先進性能，有利于數據解釋的自動化及人機聯作的發展，可以大大減少人為因素的影響，具有較高的投入產出比。
二、三維地震勘探技術的國內外研究進展
三維地震勘探技術的優勢，引起了國內外學者的廣泛關注，促進了相關技術方法的快速發展。例如Andreas Cordsen[1]等學者，詳細闡述了三維地震觀測系統的設計以及施工要領，介紹了三維采集參數、三維觀測系統的類型，并對其優點和缺陷進行了對比。Vermeer[2]深入研究了正交塊狀三維觀測系統的地球物理參數配置，優化了MKB方法和LUG方法，減少了決策變量和約束條件。我國學者錢榮軍[3]等以目標層信息為出發點，通過對表層結構地球物理模型和地下結構地球物理模型的分析優化，設計了地震采集參數。尹成等利用帶約束條件的數學規劃模型計算目標函數，實現了線束狀三維觀測系統的優化。
總的來看，由于三維地震勘探技術所具有的低成本、高精度和短周期等優勢，使其在實踐中得到了普遍應用和快速的發展。受技術力量以及設備投入等因素的影響，國外不僅在三維地震勘探技術的研究方面具有較大優勢，而且在軟件設計方面也處于領先地位，例如，著名的綠山地震設計軟件、OMM軟件等，而我國近年來在觀測數據參數論證方面，雖然也取得了一定的成就，但在觀測系統優化設計方面，仍然尚需進一步的研究。
三、三維地震技術的經濟效益
三維地震技術的廣泛應用不僅提高了地質勘探的精準性，而且取得了令人矚目的經濟效益。
（一）有效促進了我國地質礦藏開采等行業的深入發展
我國地形多樣，地質狀況復雜，對地質的精確勘探造成了困擾。三維地震技術的應用，提高了查明細微地質問題的能力。通過該技術的運用，可以提高礦業開采的利用率，不少多年開采的老礦區通過三維勘探技術，甚至發現了新的資源，從而為行業的發展注入了新的活力。
（二）有效縮短工程周期
三維地震勘探技術具有高精度和高分辨率的特點，其探測結果能提供較為精準的地質構造信息，因此大大提高了鉆探成功率，有效縮短了工程周期。例如，在東濮地區的地質勘探過程中，通過三維地震技術的應用，勘測150km2地區的復雜地質問題僅需要原計劃的一半。因此，三維地震技術的運用加快了地質勘探與開發，有效降低了地質勘探費用，為煤炭、石油開采等行業的繁榮發展提供了堅實的工程技術基礎。
（三）三維地震技術有效降低了勘探成本
三維地震技術的不斷發展，使其在勘探精度與效率等工程效益方面不斷提高的同時，技術應用成本在不斷降低，為工程單位節省了大量資金。以單位勘探成本為例，二維測線單位成本為6200元/ km ，而采用三維測線，其成本則僅需810元/km，降低了7.5倍，而且勘探效果更加完美。因此，對該技術的采納與有效應用，極大減輕了相關企業單位的資金壓力，提高了經濟效益。
四、三維地震勘探在實踐中存在的主要問題及原因
（一）三維地震勘探實踐的局限性
三維地震勘探雖然在構造勘探方面有著其他勘探方法不可比擬的優勢，但在實踐中也存在種種局限。一方面，探測結果準確率有待提高。在大多數地震勘探任務中，一般要求其斷層落差為5m，平面位置誤差范圍是±15m。然而，調查顯示，既使在地質條件較好的華東地區，對落差區間5-10m之內的的斷層進行的探測，其準確率尚不及70%。另一方面，存在著地震信息的缺失，所觀測系統搜集到的信息難以有效顯示落差較小的斷層。同時，由于信息解釋的不準確，導致所勘探出的斷層位置與實際位置相比差距較大，這一點在斷層落差較大或傾斜角度較大的地層中表現的尤為明顯。另外，由于難以有效識別距離較近的斷層，經常會把兩條傾向相同的斷層解釋為一條大落差斷層，甚至也會將兩條角度完全相反的斷層解釋為一打小落差斷層或無斷層。這些情況的出現，嚴重影響了物探工作的科學性和可靠性。
（二）原因解析
三維地震勘探作為一種間接的勘探方法，除了技術上的局限之外，實際工作中的質量控制以及技術應用失當，是影響其準確性的重要因素，主要包括以下幾個方面：
1、野外勘探質量控制以及觀測系統設計缺陷。受當前排列分布面積大以及質量控制點較多等觀測方式的影響，觀測系統設計規范性較差，在客觀上增加了質量控制的難度。特別是頻頻照搬或套用既定的觀測系統，或是隨意進行野外變現，極易造成炮距分布不均勻以及系統復雜多變等問題，嚴重拖慢了數據分析速度，最終影響偏移效果。
2、技術應用與地質條件的匹配問題。我國大多數地區的激發條件復雜多變，但是地震成孔工具較少，由此街面的成孔激發問題使原始資料的信噪比較低，從單炮甲級率來看，其效果很不理想。其他技術應用方面，例如，縱、橫分辨率問題造成的構造遺漏、長波長靜校正方法不理想造成的假斷層探查結果、偏移成像問題等，都成為提高三維地震勘探效果的“攔路石”。
3、儀器設備的升級更新與實際應用未能做到協調一致。先進的儀器設備未必都能取得理想中的效果，例如，現在常用的集中邏控型數字地震儀，雖然其排列布置和處理技術更加合理、先進，理論性能得到了很大提升，但是由于很少考慮勘探過程中對可操作性以及可靠性等的實際需求，在應用中的效果卻不甚理想，有時勘查效果甚至不如舊式的16位A/D轉換遙測地震儀。
五、提高我國三維地震勘探經濟效益的對策
地震勘探技術已進入了成熟階段，短期內產生技術飛躍的條件尚不具備，因此，要提高三維地震勘探水平，就要拋棄“唯技術論”，以全新的視角和細致入微的工作來提升勘探水平。
（一）以體制創新為重點，全面提升勘探質量
技術趨同條件下，管理水平以及人員素質等非技術因素，成為提高三維地震勘探的突破口，而良好的工作體制是決定這一問題的關鍵。特別是強調實際工作中的權、責、利的辯證統一，就成為物探企業必須解決的重大現實問題，尤其是在物探這樣一個國有企業處于優勢地位的行業，更應該把體制創新作為重中之重，最大限度的實現“人盡其才、物盡其用”，為地震勘探工作創造堅實的制度環境。
（二）優化物探工作流程，對各環節進行嚴格的管控
三維地震勘探工作集數據收集、處理以及解釋為一體，因此，在實際工作中必須從成本控制、人員配備、人機優化組合等環節著手，重視施工人員培訓以及相關試驗和生產過程的流暢有序，做到工作管理的動態化和監管適時化，全面保障各項細則落到實處，從而實現質量控制與施工成本的平衡，在確保地震勘探效果的同時，實現經濟效益的提升。
（三）強化成熟技術的融合與集成研究
當前，三維地震勘探技術已相當成熟，各種儀器和軟件配備都已做到了系統化，要在技術層面上提升地震勘探效果，就必須走集成化的道路，尤其是做好三維地震技術中采集、處理和解釋三環節技術上的銜接和融合，形成實用的一體化技術，使各環節之間相互監管，實現立體化、綜合化和動態化的勘探能力，從而快速鎖定勘探目標，有效提高問題解決能力，全面提高勘探效益。
參考文獻：
[1] Andreas Cordsen, Johnw.peire.陸上三維地震勘探的設計和施工[M].石油物探地球物理勘探局出版，1996.
地震勘探的基本原理范文第2篇
關鍵詞:地質勘查;物探;特點比較
在地質勘查工作實踐中，相對于鉆探法的成本高、風險大、周期慢、連續性較差等弊端，地球物理勘查方法(簡稱物探法)以其成本低、效率高、方便快捷、整體性/連續性較好而備受關注，應用范圍也日益拓展。隨著科技的發展，物探技術、設備、手段也日益完善和多樣化。但各種物探技術也不是萬能的，都有其自身的特點和一定的適用范圍。
1電法勘探
1．1傳導類電法勘探
(1)電測深法:最常用的對稱四極電測深法可以探測水平或傾角＜20°巖層電性層的電阻率和埋深。(2)電剖面法:聯合剖面法可探測產狀較陡的層狀、脈狀低阻體或斷裂破碎帶;中間梯度法可探測產狀較陡的高阻薄脈如石英巖脈、偉晶巖脈。(3)高密度電法:可用于地基勘查、壩基選址、水庫或堤壩查漏和探測裂縫、巖溶塌陷、煤礦采空區。(4)自然電場法:勘查埋藏較淺的金屬硫化物礦床和部分金屬氧化物礦床，尋找石墨和無煙煤，確定斷層位置，尋找含水破碎帶，確定地下水流向。(5)充電法:判定充電導體的形狀和范圍、頂部和邊界，主要用來勘探良導性多金屬礦床、無煙煤、石墨以及水文地質、工程地質問題的解決。(6)激發極化法:判斷脈狀體的產狀。
1．2感應類電法勘探
(1)連續電導率剖面法:巖土電導率分層、地下水探測、基巖埋深調查、煤田高分辨率電探、金屬礦詳查和普查、環境調查、咸/淡水分界面劃分，勘探深度1000m。(2)CSAMT:電性源CSAMT探測深度較大，通?？蛇_2km，主要用于探測地熱、油氣藏、煤田和固體礦產深部找礦。(3)TEM:剖面法:同點裝置剖面法即共圈回線法經常用于勘查金屬礦產;大回線裝置剖面法采用邊長達數百米矩形回線。由于TEM用寬頻帶觀測，在音頻干擾大地區如有線廣播工作時比較困難。(4)甚低頻率法VLF:主要用于探測金屬礦床、水資源和地質填圖。(5)地質雷達法GPR:劃分花崗巖風化帶，可清晰地分辨出表土以下全風化帶、強風化帶、弱風化帶之間的界面，主要用于隧道探測。(6)管線探測法。主要是在非開挖的情況下探測地下管線的走向與埋深。一類是利用電磁感應原理探測金屬管線、電/光纜，以及一些帶有金屬標志線的非金屬管線，這類簡稱管線探測儀。另一類是利用電磁波探測所有材質的地下管線，也可用于地下掩埋物體的查找，俗稱管線雷達。(7)核磁共振找水法(NMR):是目前唯一直接找水的新方法。與傳統物探方法相比，其優點是具有高分辨率、高效和唯一性解，在探測地下淡水時更具優越性，可高效地用于區域水文地質調查，確定遠景找水區，圈定地下水三維空間分布狀態，選定可靠水井位置。應用范圍:①探測古河床、古墓、覆蓋層、滑坡體、砂卵礫石層;②探測隱伏地質構造、巖溶、地下暗河、人工坑洞;③探測含水層富水帶，劃分咸淡水界線，測水庫漏水點;④工程質量檢測、探測地下管線。特點:①電測深法、電剖面法、高密度電法:抗干擾性強，但受地形限制大;②自然電場法:方便快捷，但受地電干擾大;③充電法:能探測地下水流向;④激發極化法:適用于探測地下水、金屬礦體等高極化體，但受地形限制大;⑤連續電導率剖面法:受地形影響較小，探測深度1km。但探測深度不如CSAMT，而且抗干擾性弱;⑥CSAMT:受地形影響較小，探測深度2km～3km，但設備笨重(期望隨著科技發展能大大減小儀器的體積和重量，使之輕便化);⑦TEM:受地形影響較小，探測深度隨線圈長度而增加(可達數百米)，但受地電干擾大;⑧甚低頻率法:可探測高極化體，但受地電干擾大;⑨地質雷達:分辨率高，但探測深度小(10m～30m);⑩管線探測法:可探測地下管線，但只限于地表淺層。
2彈性波法
彈性波法包括地震勘探(地震勘探又分為折射波法、反射波法、瑞雷波法)、超聲波法、場地波速測試，地脈動測試。地震勘探:勘探深度較大、分辨率較高、解釋結果較直觀。能迅速查明復雜儲油氣構造和含煤構造。探測地下含水層、地下水位、基巖起伏、斷裂帶、覆蓋層厚度。間接探測與構造有關的礦產(如鋁釩土、砂金、鐵、磷、鈾)。應用范圍:①探測地質構造;②探測覆蓋層厚度、斷層破碎帶、滑動面、潛水位;③探測巖體動彈性模量;④探測地脈動卓越周期、樁基及建筑物基礎;⑤測定巖體完整性系數。特點:①折射波法。能探測100m以淺土石界限、圍巖分級、低速帶;②反射波法:探測斷層、采空區，探測深度較大，但要求場地相對平緩;③瑞雷波法。優勢:場地評價、計算橫波，方法簡便，但探測深度較小;④超聲波法:構件評價;⑤場地波速測試:場地類型評價，模量參數，沙土液化;⑥地脈動測試:安全性評價。
3重力勘探
應用范圍:探測區域地質構造，深部斷層，大溶洞，巨大的埋藏谷。特點:可探測密度體異常、采空區邊界，推測深大斷層、斷裂。
4磁法勘探
應用范圍:探測巖漿巖體界線，斷層帶，地下管線，考古。適用條件:探測地質體與圍巖有明顯密度差異，探測對象規模與埋深比要足夠大。特點:探測磁性體異常，深大斷層、斷裂。
5放射性勘探
應用范圍:探測基巖裂隙水、斷層帶，測量土的濕度、密度，環境監測。適用條件:探測對象與圍巖有放射性差異，探測對象埋深較淺。特點:探測斷層、裂隙帶、采空區邊界。
6地溫勘探
應用范圍:判定地溫異常的深大斷裂位置，探測地表與深部地溫的變化規律。適用條件:地質體之間有溫度差異，在深部鉆孔中探測地溫變化情況。特點:深大斷層定位。
7井下物探
井下物探包括電測井、放射性測井、水文測井、單孔聲波測井、跨孔聲波測井、聲波及超聲成像測井、孔間電磁波透射法、孔間地震波透射、鉆孔技術測量。基本原理:用儀器觀測鉆井及井間巖土物理差異所引起的天然或人工物理場變化規律，以研究井壁和井周空間地質構造，測定巖土自然狀態下物理力學和水文地質參數。應用范圍:劃分軟弱夾層、風化層厚度，探測斷裂帶和巖溶位置，探測測井中出水位置、水文地質參數，探測巖土物理力學參數，監測地下水污染，核處理場地的選址。適用條件:電測井、無線電波透視、聲波測井應在有泥(水)漿無套管的孔中進行，水文測井應在無套管或有濾管經洗井后的清水井中進行。用途:①電測井:劃分地層;②放射性測井:井液電阻率與電位電阻率反向;③水文測井:劃分地層，確定含水層位;④單孔聲波探測、跨孔聲波探測、聲波及超聲成像測井、孔間電磁波透射波、孔間地震波透射:查找孔間裂隙帶、溶洞。
8建議
鑒于物探技術是一種間接的勘探方法，由于各種地質條件和圍巖條件的差異性，以及解釋方法的多解性，再加上環境和人為因素的干擾，單獨基于物探技術進行的判斷和解釋都有程度不一的誤差甚至是誤判，所以，在地質勘查工作中應用各種物探技術進行分析時必須緊密結合已有的地質資料科學研究，有時要運用不同的物探方法進行相互印證，才能提高物探成果的準確性和解析精度。
作者:楊占軍 單位:河北省煤田地質局
參考文獻:
［1］劉天佑．地球物理勘探概論［M］．北京:地質出版社，2007:207－217．
地震勘探的基本原理范文第3篇
[關鍵詞]大地電磁 時間序列 依賴關系 噪聲處理
[中圖分類號] O441 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-149-1
0引言
地球物理勘探會受到政治以及經濟因素影響比較大，根據相關統計顯示，2002年3月同一年前相比較而言，全球減少了31%地震勘探人員。但是點磁（EM）勘探的應用情況可以簡略概括是：使用石油勘探的EM方法同之前相比保持穩定具有持續穩定態勢；地熱勘探的應用已經有了一定程度的降低，而其趨勢則就可以延續到經濟形勢好轉之后；地下水勘探則就有上升的趨勢，如此則就表明全球用水問題的急需，并且也就使得地球物理勘探方法較廣的應用。當前，石油、地熱勘探的電磁方法通常使用大地電磁（MT），淺部瞬變電磁（TEM）等等用于MT的靜位移校正；當前全球有價值的是地下水資源勘探，主要用Geometric'sStratagemTM系統（具MT原理的可控源系統）、ATM或者是FEM、TEM等等淺部勘探技術。
1基本原理
可以把MT工作的基本原理看成一個線性系統，磁場為輸入信號，可通過地球該特殊的系統，將其輸出電場，也可以通過測量電磁場實現估算系統的傳遞函數，則就是我們通常說的阻抗，該阻抗是穩定的，一般情況之下同時間沒有關系，則促使我們使用MT方法探測地下介質電性結構的物理基礎。因此，雖然電磁場信號的隨機性比較強，但是同一測點磁場同電場之間是互相依賴的，不同測點同步的磁場信號有著比較強的相關性，電場信號之間的差異主要則主要測點間地下介質的電性結構差異引起的，但這種差異是穩定的，就像是兩個有著比較強相關的輸入信號，分別通過穩定的系統之后，可以得到的輸出信號應該具備某種相關性，所以不同測點的電場信號之間也應該具有彼此相對穩定的關系，總的來說，同步多道電磁場信號之間應該具有較為穩定的依賴關系.當本地點電場或者是磁場信號在某些時刻受到噪聲干擾之時，使用此種依賴關系以及參考點的數據，合成本地道受干擾時段的數據，并且使用合成數可以代替噪聲段數據，那么就可以構成新數據，如此就可以是吸納去除噪聲的目的。實現此種方法要求解決兩個基本問題，首先是依賴關系的求取方法，第二是依賴關系之中的穩定性。我們可以選擇四個同步測點的高信噪比數據作為較為理想的信號，那么就可以討論當前的基本問題。測點位于某地的無人區，其曲線連續較為光滑，誤差棒比較小，并且儀器噪聲較低，可以把獲得的數據當做理想信號。
2同步時間序列依賴關系的大地電磁噪聲處理基本方法
2.1格值轉化。按照大地電磁探測深度的不同，根據工作頻率的高低，可以將大地電磁方法分為音頻大地電磁法、寬頻大地電磁法和長周期大地電磁法。三者的工作頻率分別為：n×104Hz～nHz、n×102Hz～n×10-3Hz 和nHz～n×10-5Hz。由于工作頻率不同，相應的儀器設備也存在差異鞏秀鋼，等，葉高峰，等，，用感應式磁場傳感器采集變化的磁場，即通常說的磁棒，用金屬棒電極采集電場，代表性的儀器有。也采用感應式傳感器，只是探頭更長一些，可以采集到低頻的信號，用不極化電極集電場，不極化電極具有較小的極差和較長時間的穩定性，，有利于提高電場信號的信噪比。采用磁通門式傳感器和高穩定性的不極化電極。感應式磁場傳感器是利用電磁感應原理，將變化的磁場轉化為電場信號后再測量，因此在處理數據前，需要對原始數據進行格值轉化謝成良，，轉化為國際單位的大地電磁場磁場為納特，電場為毫伏每米。磁通門式傳感器直接集磁場，存儲電磁場值，無需轉化，只需對電場除以極距即可。針對加拿大鳳凰地球物理公司生產的v5和v8大地電磁儀，下面給出相應的電場和磁場格值轉化公式如下：
對應單位的變化為：
對應單位的變化為：
其中，dat為儀器記錄的數字格值，FSCV為模擬數字信號轉換模塊（AD）的總參考電壓，即AD轉化器達到最大值時對應的電位值，Bit為AD轉化器的位數，EGN為用戶設置的電場放大器增益，ELN為電極距，HGN為磁場放大器的增益，HATT為磁探頭與儀器連接處控制板的放大倍數，HNUM為磁探頭放大倍數。這些參數可以在儀器使用手冊中查到，利用式（1）和（2）可以將儀器記錄的格值轉化為國際單位大地電磁的場值。由于不同儀器設備的差異和各測點采集參數設置的差異，需要將格致轉化為場值，這是我們討論大地電磁時間序列信號的基礎。
2.2仿真試算。天然大地電磁信號比較微弱，頻帶寬，同復雜的人文噪聲之間耦合，比較難分別。時域之中處理噪聲的難點在于，去除強干擾噪聲的同時要保留微弱的有效信號成分，過分追求連續光滑的測深曲線，而忽略微弱的信號，可能會導致對地下介質電性結構的錯誤認識.為了試驗本文方法的有效性和正確性，進行如下仿真試算。
2.2.1仿真噪聲。對測點四個水平分量之中加入仿真噪聲，將測點當做為參考點，兩點之間距離10.1km.仿真噪聲通過方波、三角波以及脈沖此三種較為常見的強干擾噪聲（隨機組合而成，其形態以及幅值之間也是隨機的，而對于每一個信號道，隨機則就選擇20%的窗口可以加入噪聲之中；
2.2.2噪聲識別。使用本地道同參考道時間序列方差比來對噪聲進行識別，第一應該同步后數據加窗，使用wk，n表示第k道第n個窗口的數據，var（wk，n）和rrvar（wk，n）分別表示給本地道數據以及參考道數據方差的，如果，var（wk，n）/rrvar（wk，n）>th時，th表示閥值，則就可以認為本地點第k道第n個窗口的數據之中包含有噪聲。
3結語
大地電磁的人文噪聲干擾非常復雜，各參考點噪聲類型和水平各不相同，宄其噪聲本質特征，只是能量強于信號，將大地電磁噪聲按波形分為三角波、方波或脈沖并不合理，對大地電磁噪聲處理問題的研究，除了討論噪聲與信號的特征外，更重要的是要深入研究天然場信號間的內在聯系。
參考文獻
地震勘探的基本原理范文第4篇
關鍵詞:礦山勘探開采 數據挖掘 應用研究
中圖分類號:S4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(b)-0045-011 相關概念
數據挖掘是一種新技術,它可以從信息量大、信息分類模糊的大型數據庫中,將人們所不熟知,的且具有高度利用價值的信息和知識提取出來,為企業所用。數據挖掘技術,同時又是一項集多種學科的新型交叉學科,它包括基礎的統計學、信息檢索、高性能技術、數據庫技術、模式識別等等。它所提取的知識以模式、規律、概念、規則等形式表示出來,它們對于趨勢的預測和決策十分重要。數據挖掘可以集中企業網絡中的不同站點的數據,提供給企業豐富有效的數據作為決策參考。數據挖掘不是一兩步能完成的,它需要進行多步驟處理,具體見圖1。
2 數據挖掘的功能
數據挖掘技術設立的初衷就是服務于應用的,它的應用領域十分廣泛,如金融行業中進行的相關風險預測,零售行業中對顧客進行的行為分析,除此之外,像一些交通的日常管理、市場的拓展開發、體育、氣象、電子商務等等行業中也有很強的應用價值和應用空間,為這些行業提高可靠、精確的數據分析。
歷時數十年的漫長發展,數據挖掘吸收了數理統計、人工智能以及機器學習等多學科的研究成果,現如今該技術已經能夠實現解決因信息量大而造成數據提取和知識搜索、分析苦難等問題,顯得越發的成熟。
從功能方面概括來看數據挖掘技術,可將其分為描述功能和預測功能。描述功能主要通過刻畫數據一半特性,從而獲取的相關知識;預測功能則是在分析當前數據基礎之上,科學邏輯的進行的預測和推斷,這同時也是數據挖掘價值的所在。
3 礦山勘探開采管理中數據挖掘的應用
數據挖掘系統的軟硬件配置,數據庫以及網絡服務等構成了地質勘探數據庫系統體系結構,它們又各自包含一些東西,其具體內容如圖2所示。
數據庫由一系列相互關聯的專業數據庫組成,是系統的核心組成部分,其設計結構必須嚴格遵循數據庫設計的基本原理以及礦山勘探企業的相關標準。
3.1?與井相關的基本數據類型
(1)錄井數據。該數據包括巖屑錄井、巖心錄井、井壁取心等基礎信息。
(2)鉆井數據。該數據主要是鉆井基本信息的基本概況。
(3)測井數據。與現場測井相關的數據曲線等數據信息記錄均包含在測井數據內。
(4)巖性數據。該數據主要包括對巖石物理的構造、位置分布以及礦物成分等基本特征的描述。
(5)地層數據。該數據主要包括巖性地層、年代地層、生物地層等與斷層相連的地質基礎信息。
(6)流體分析。主要是對礦山水進行的數據分析,包括對其的化學測量結果及組分等信息的詳細記錄。
3.2?與地震相關的主要數據類型
(1)二維地震數據。它主要包括二維導航的數據信息、疊前疊后的地震道數據信息、原始地震道數據信息以及各種速度譜等。
(2)三維地震數據。它主要包括三維導航的數據信息、疊前疊后的地震道數據信息、原始地震道數據信息等。
3.3?實物資源數據類型
包括實現資源過程涉及的所有索引和分類信息。
3.4?數據加載格式基本種類
通常數據加載格式涉及以下幾方面內容。
3.4.1?井數據
井數據有大塊數據和非大塊數據之分。如測井曲線,數據大塊數據,其源文件格式包括LAS、DLIS、BIT、LIS、Diplog、ASCII、PDS、RP668種;而生產信息和探井信息則屬于非大塊數據,其格式包括ASCII、RP66兩種。
3.4.2?地震數據
采集、處理、解釋等不同階段,地震數據的數據格式也不盡相同,如疊前采集的數據格式分為SEG—A、SEG—B、SEG—C、SEG—D四種;而跌后處理數據格式則有SEG—Y等多種格式。
4 結語
數據挖掘在礦山的勘探、開采中收集到真實性、可靠性強的信息,利于提高挖掘質量、維護挖掘結果。要想讓數據挖掘的作用得到最大程度的發揮,作為礦山企業首先應該完善數據庫;其次應該使結合挖掘人員的專業知識和礦山勘探開采領域的專業知識,通過不斷地實踐和總結來豐富數據庫形成真正實用的系統,服務于礦山企業。
地震勘探的基本原理范文第5篇
【關鍵詞】油田應用 地震散射波 散射理論 非均勻性
1 地震散射波及其研究意義
地震散射波研究領域比較廣泛。廣義而言，由任何三維非均勻性介質引起的地震波變化都稱為散射波。但是，一般把可以用幾何光學（射線理論）處理的，而由大尺度非均勻性引起的走時和振幅變化摒除于散射領域之外，只研究狹義的地震波散射現象。地震散射波涉及的領域非常廣泛，它是探測地球不均勻性的有力工具，可以推斷地下介質的不均勻性情況。
2 地震散射波的發展與現狀
地震散射波的研究始于上世紀60年代，Chernov運用隨機介質中的標量波傳播理論處理了地震散射波問題，同年，Miles用Born近似公式對Rayleigh散射求出了顯式表達式。Aki提出巖石層內的非均勻性引起的逆散射是尾波；1972年，Haddon提出PKIKP波的前驅波PKP波是核幔邊界附近非均勻介質引起的散射波。1983年高龍生等將散射波理論推廣應用于各向多次散射問題。1988～1990年，吳如山和安藝敬一系統收集總結了國際上研究地震波散射的最新成果，共同主編了相關文集。在國內，現在地震散射波的研究已經得到了廣泛的關注，在散射波數值模擬和處理技術，關于散射衰減，逆散射，金屬礦勘探方面作出了大量的研究。
3 地震散射波的研究領域
3.1 正演數值模擬方法
在現有散射波數值模擬方法中，Wu等曾用相位屏算子計算過二維垂直變背景情況下的散射場，符立耘等給出了配置法求解體積分方程的數值方法。David W.Eaton采用Born 近似及射線理論近似計算了背景場和格林函數的三維彈性波弱散射場，孫明（2001）采用高斯射線束的方法進行簡單塊狀模擬。黃雪繼（2003）基于微擾論，采用FK域積分公式進行了正演模擬；秦雪霏（2007）采用六階有限差分法進行數值模擬。劉鐵華（2010）設計了一種基于微擾論的FK域積分法，在散射場的二次震源和空間能量衰減處理兩方面進行了改進。
3.2 多重散射理論
多重散射波對相干波的影響很重要，特別是在波長和散射體尺度相差不多的情況下，多重散射強度與離散散射體分布密度有關，弱散射體之間的多重散射效應可以忽略不計，不過在散射體的體積比較大時，必須考慮多重散射的效應。李小凡曾對大陸延伸非均勻介質中地震波全彈性多次散射理論進行了系統研究，構造了一個基于非均勻薄層或非均勻相屏單次散射迭代法的多次散射模型，可以用來計算彈性波多次散射的能通量及處理散射衰減問題。
3.3 壓制散射噪音
Ernst（1999）等提出了一種基于全波理論消除地震資料中近地表散射影響的方法，基本原理是估算近地表散射體的分布后把散射波從地震資料上消除。楊旭明等（2002）基于地震波散射理論的近地表地震散射模型，提出了近地表散射噪聲的正反演方法，用來衰減近地表地震散射噪聲，提高疊前地震資料信噪比；郭向宇（2002）等提出了基于波動方程壓制近地表散射波噪聲的方法，韓佳君等（2010）在楊旭明方法的基礎上，將散射波場與面波通過波阻抗差函數聯系起來。但這些方法并不能把干擾波從數據中處理干凈，損失有效波，有待更好的方法提出。
3.4 散射波成像
在散射波成像方面，Bancroft等提出了基于等效偏移距概念的共散射點道集成像方法理論，根據地震旅行時的雙平方根方程，采用疊前Kirchhoff積分偏移原理，將地震道按產生的散射點，在給定的偏移距范圍內映射出共散射點道集，隨后基于共散射點道集進行數據處理。王勇（2000），王偉（2005）等也在這方面做了一些工作，取得了預期的成像效果，尤其是針對低信噪比數據。尹軍杰等（2009）基于EOM方法嘗試將其應用到低信噪比數據的成像處理中取得了不錯的效果，但在實際應用中發現了該方法的一些不足，影響成像效果。
3.5 逆散射理論
逆散射問題通過散射體外部場的探測來估計其內部結構信息。隨波動方程逆散射研究不斷深入，該理論被應用到地球物理勘探領域，逆散射理論開始與地震勘探成像聯系起來，在研究中逐漸以小擾動理論和Born近似為理論基礎，利用Fourier變換等方法進行速度反演。以逐漸進行逆散射理論去除地震數據中的多次波，提高地震數據的信噪比的研究。國內在逆散射方面發展比較晚，也過一些研究。逆散射理論能在制多次波，進行奇性反演，深度成像方面發揮很大的作用，在大擾動成像方面等仍然存在很多難題。
4 地震散射波在油田等的應用
地震波揭示的非均勻性尺度跨越達8個等級，利用地震波前向散射可以研究介質的隨機特性。國內外在利用散射波對地球內部情況進行了解都有成果產生。
系統的研究基于地震波散射理論的金屬礦地震勘探方法與技術，具有重要的現實意義和實用價值。我國八五期間提出利用散射波地震勘探方法尋找隱伏金屬礦。孫明進行了金屬礦地震散射波場的數值模擬研究。徐明才、高景華等研究了金屬礦地震勘探數據采集、處理和綜合解釋的方法技術。在應用技術方面、地震資料處理方面，成像方面，專家學者從不同角度證明散射波理論在金屬礦地震勘探中具有較好的應用前景。
煤田方面，煤炭儲層相對較淺，煤層的橫向變化較大，生產中的突水問題與斷層構造、陷落柱等存在必然的聯系，生產后形成的塌陷區對后期勘探深部煤炭資源是強干擾區，散射理論是個比較有前景的研究領域。已經有學者把散射波理論應用到深部礦井成像和煤層采空區的研究中。
在油田方面主要是利用全波理論消除地震資料中的近地表散射，原理為先估算近地表散射波的分布，隨后從地震資料中消除散射波。從長遠來看，我國油氣田在陸相環境沉積環境中形成，地下構造復雜，散射波勘探方法將大有可為。
5 結語
總體上來說，地震散射波在油田領域的研究已卓有成效，但還是一個較新的研究領域，許多方面的研究和應用才剛剛起步，深度遠遠不夠。地震散射波的理論和油田應用研究的發展，還有很長的路要走。
參考文獻
[1] 吳如山，安藝敬一.地震波的散射與衰減[M].北京：地震出版社，1993.
