超声地震物理模拟技术

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1、超声地震物理模拟技术:实验室中的“沙盘演兵”（时间:2006-10-9共有人次浏览）[信息来源:石油经济网]      随着我国石油勘探领域向西部和南方复杂地区的推进，复杂地质条件下的特殊波场特征不断出现，对勘探技术提出了更高要求。因而，处于技术前沿的超声地震物理模拟技术，越来越为地球物理学家所重视。      近日，记者就此采访了中国石化石油勘探开发研究院南京所应用地球物理实验中心主任赵群。      记者：什么是超声地震物理模拟技术？                 赵群：采用“人工地震法”获得地层构造信息的方法是，在地面用炸药作为震源

2、放炮，激发产生的地震波，传到几千米以下的地层构造上，再反射回到地面，最终以数据形式被接收仪器捕捉，并形成地震波图像，通过对该图像上的数据分布形态（这里称作“震相”）进行处理分析，推知地下的地层构造。这种由震相反求地层构造形态的过程，在石油物探上称之为“反演”。                 “反演”就是反向演绎，是对事物表现出的外在形态特征，借助某些方法技术，演绎推断出其内部结构机理。这之间的关系用谜底与谜面来比喻就是，在地面接收到的震相是地球给出的“谜面”，对震相的处理解释过程则是对“谜面”的分析推敲，最终得到“谜底”——对地层结构的认

3、识。       但问题是，我们通过反演所揭示的“谜底”，与真实复杂的地层结构之间究竟有多大距离？                由于人们只能通过有限的钻井资料，了解到零星的地层结构的实际情况，不能看到整个地层构造，地球物理学家也只能是“望地兴叹”，必须找到一个基础作为依托，于是人们想到了“物理模型”。                我们可以用一个缩小的简化物理模型，来模拟相关的地层构造，并等比匹配采用波长相对尺度较小、与地震波具有相同波动传播机理的超声波作为激发源，在实验室内进行野外勘探模拟演示，详细观察研究“谜面”现象与“谜底”本质间的

4、因果关系，从而达到验证理论、检验方法、锤炼技术的目的。这样一种类似“沙盘演兵”式的模拟方法，被称为超声地震物理模拟技术。                 与反演方法相对应，在已知地质物理模型的条件下，获取该模型的地震观测数据，进而检验勘探方法技术的过程，在石油物探上称之为“正演”。相应的物理模型称之为“正演模型”。      记者：超声地震物理模拟技术在地震勘探上有哪些应用？                赵群：超声地震物理模拟技术在地震勘探上应用领域非常广泛，大致归纳有三个方面。首先，物理模型是基础理论研究的重要手段。早期人们用大量的简单

5、模型，对反射波、绕射波、折射波等各种波动现象进行研究，充分揭示了各种波动现象在不同地层条件下的变化响应特征。                随着研究的深入，模型所面对的对象也越来越复杂。如孔缝洞模型、井间地震模型、复杂地表模型等，每当人们面临一些基本的重大疑难波场问题的时候，超声地震物理模拟技术总是充当排头兵。                 第二，超声地震物理模拟技术可以被用来验证一些理论、假设或者假说，以及被广泛用来验证地震学中的各种计算方法、数学模拟方法及数据处理解释程序。另外，物理模型可以在地震勘探施工设计中，用于研究探索施工方法的

6、合理性，以及对地震勘探解释结果的正反演验证。                 近年来，随着我国石油勘探领域向西部和南方复杂山区推进，对勘探施工设计的要求也越来越高。南京所承担了大量的用物理模拟技术研究施工设计方式的科研生产项目，在实际生产中产生了良好的效果。                 第三，为技术创新提供支撑。当野外生产中复杂波场现象出现时，人们有能力在简化的条件下，在实验室再现这些波场现象，为分析破译这些大自然的密码提供途径。      记者：超声地震物理模拟技术在国内外的研究发展情况怎样？      赵群：超声地震物理模拟技术的起

7、源，可以追溯到上世纪20年代，我国的地球物理模型实验研究，是在新中国成立之后才起步的。                自上世纪70年代后期以来，随着计算机技术以及现代实验装置的飞速发展，超声地震模型实验已能够模拟非常复杂的地质构造问题。1977年，在数十家公司的赞助下，美国休斯敦大学超声地震模型实验室正式建立，很快就在石油地球物理勘探问题的模拟方面进行了大量工作，取得了一系列成果。俄罗斯科学院、荷兰Delft科技大学、加拿大的Calgary大学等，都相继建立了地震物理模型实验测试系统，地震物理模型实验技术进入稳定发展阶段。         

8、       与此同时，我国的超声地震模型实验也迅速进入了一个全面发展而又富有成果的阶段。继北京大学于1978年率先恢复超声地震模型实验室之后，全国各地先后建立了70余个实验室，