地震资料解释 3地震资料解释的基础学

(3)由均方根速度计算层速度
利用叠加速度经过倾角校正可得到均方根速度，
由均方根速度可以进一步利用Dix公式换算出层速度。
在反演技术成熟之前，人们经常由此方法获取层速度，
但分辨率太低（由叠加速度的分辨率决定），一般在
150米以上。
Vn2

t0,n vR2 ,n

t v2 0,n1 R,n1
t0,n t0,n1
当取某一个速度值能把同相轴校成水平直线（得 到最佳叠加效果）时，则该速度就是这条同相轴对 应的反射波的叠加速度。叠加速度是由速度谱的解 释来得到的（速度谱曲线上各T0处的能量极大值对 应的速度）。
瞬时速度
瞬时速度，又称为真速度，它是波沿射 线路径在某一深度点上传播的速度，定 义为深度Z对时间t的微商，即
其中C是一个常数，当流体压力等于岩石压力的一半且岩 石压力为6000磅／平方英寸时，C值可取0．85左右。
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例如，设致密砂岩基质的波速是5200米／秒， 当砂岩孔隙度为10％，且孔隙含气时(气的波速 是 430 米 ／ 秒 ) ， 把 这 些 数 据 代 入 上 式 并 取 C=0.85，可算出此时砂岩中波速下降到2680米 ／秒。如果含气砂岩的孔隙是20％，速度将进 一步降到1800米／秒。
t0,n 、t0,n1 、分别为第n层底界、顶界面的双程垂直 反射时间，vR,n、vR,n1分别为第n层底界、顶界面的均方 根速度。
1.3.3 影响速度的主要地质因素
(1) 波速与岩石弹性常数的关系 (2) 波速与岩性的关系 (3) 波速与密度的关系 (4) 波速与构造历史和地质年代的关系 (5) 波速与埋藏深度的关系 (6) 波速与孔隙度及孔隙中流体的关系
随着岩石密度的增加，杨氏模量Ε比密度ρ有较 高的级次增加，所以当岩石密度增加时，地震波 的速度不是减少而是增大。从公式可以看出,同一 介质中纵波和横波速度的关系取决于泊松比：
因为大多数岩石的泊松比为0.25左右，所以纵 波与横波的速度比值一般为1.73。
(2)波速与岩性的关系 表明岩石弹性性质的参数就是上面已谈到
v dZ dt
1.3.2 不同速度之间的联系
(1)平均速度与均方根速度的比较 平均速度和均方根速度都是对介质模型作了不同
的简化，引入不同的假设后导出的速度概念。平均速 度并不是各小层速度的线性平均，而是按各小层速度 对垂直旅行时的加权平均。
波在各小层中垂直旅行时间一般是不相等的，所 以在平均速度中，垂直旅行时间大的层的层速度对平 均速度的影响大。而均方根速度是沿着回声反射行程 的介质速度对时间取均方根值。
的几个弹性常数，因此可以说上式就是反映速 度与岩石性质的基本关系式。
在用地震勘探方法解决石油勘探中的地质 问题时，还需要细致地研究地震波传播速度与 地层的岩性、地质年代、埋藏深度和孔隙度各 种因素的关系，特别是地震波在沉积岩中传播 速度的规律。
大多数火成岩和变质岩没有或只有很少孔 隙，因此地震波的速度主要决定于构成这些岩 石的矿物本身的弹性性质。
1.3 速度的基本概念和含义
地震波的传播速度是最重要的一个参 数。
速度公式：H=Vt/2 H是界面的深度；V是地震波传播的速 度；t是地震波从地面垂直向下到界面又 返回地面的双程旅行时间。 速度参数—重要性。 ？作用？
地震勘探是以研究地震波在岩层中的传 播为基础的。
岩石的弹性性质(主要表现为地震波的 传播速度)不同，地震波在其中传播的情况 也就不同，地震勘探正是利用这种关系研 究地下地层的地质构造问题的。
(1)波速与岩石弹性常数的关系 前面介绍波动方程的建立时已介绍了地震纵波
和横波在介质中传播的速度与介质的弹性常数之间 的下列定量关系：
式中 μ 、λ 为拉梅系数；ρ 为介质密度；Ε为杨氏 模量；ν为泊松比。
泊松比的值在大多数情况下约等于0.25，只有 在最为疏松的岩石中等于0.5。可见泊松比的变化 不大。
t2

t
2 0

x2 v2
这个式子的意义在于，如果一条时距曲线的方程可以写这 样的形式，就表示波是以常速传播的，并且波速的数值就 等于式中x2项的分母的平方根。按这个思路，如果把某界 面上覆介质结构的时距曲线方程式整理成上面的形式，对 应x2项分母的平方根就称为均方根速度。利用地层上、下 界面的均方根速度可以求出层速度。
分别为第n层和第n-1层以上地层的均方根速度；为第n
层的层速度。对于平行倾斜界面层速度为
vn

( t0,n

v2 R,n

cos2


t0,n1

v2 R,n1
t0,n t0,n1
cos2 1
)2
层速度曲线
(2) 平均速度
平均速度的概念是在研究水平层状介质时距 曲线时定义的，一组水平层状介质中某一界面以 上介质的平均速度就是地震波垂直穿过该界面以 上各层的总厚度与总传播时间之比。
例如，层速度、平均速度、均方根速 度、叠加速度和瞬时速度等。
(1) 层速度
层速度是指地震波在某一岩层（地层）中传 播的速度。地震勘探中通常讲速度一般是指层速 度，速度分层同地层的地质年代、岩性上的分层 一般是一致的，但也可能不完全一致。
在地质有利的地区（？），可以用层速度资 料来解释岩性。层速度可以由声波时差测井精确 求得、地震速度反演较准确求出，由均方根速度 粗略求得。
层速度
地震勘探中把某一速度层的波速叫这一层的层
速度，记着 vn 。层速度可以用地震测井和声波
测井直接获取，也可以由均方根速度换算。即
Dix公式：
2
2
1
t v t v 0,n R,n 0,n1 R,n1 2
v ( ) n
t t 式中：t0,n t，0,n1 分0别,n 为第0n,,nn-11层时间；vR,n v， R,n1
系，这种关系除了由波动方程导出的严格的公式和 外，在实际上有时还可以把速度与密度表示成一种 近似的线性关系，
例如对某些石灰岩和砂页岩可以表示成关系式： V=6ρ-11，式中速度V的单位是米/秒，密度ρ的单位 是克/立方厘米。
这些经验公式具体地反映了速度与密度之间的 关系，在已知其中一个参数而要换算为另一个参数 时提供了方便。例如在计算人工合成地震记录时， 如果已知V，但没有密度参数时就可以用这些公式 进行换算。
需强调的是平均速度不是各地层的层速度绝 对值之平均，而是按各地层内地震波的传播时间 加权平均。
针对经偏移处理后的数据体，在某一点的平 均速度可以理解为该点的垂直深度与该点的单程 时间之比。
平均速度
当地震波的射线垂直穿过水平地层时，平均速 度的定义是：一组水平层状介质中地震波垂直 穿过某一层以上各层的总厚度与总的传播时间 之比。对于n层水平层状介质的平均速度是：
(6)波速与孔隙度及孔隙中流体的关系 地震波在沉积岩中的传播速度与岩石的孔
隙度和孔隙流体性质的关系问题，近年来进行 了较多的研究。这是因为岩石孔隙中含油或水 或气时，岩石的速度(以及密度)会发生变化， 因而引起波阻抗的变化，最后导致该层上下界 面反射波振幅的变化。
利用地震波振幅变化与反射界面波阻抗的关
(2)叠加速度与均方根速度的关系 对水平层状介质（或水平界面覆盖层为连续介
质），叠加速度等于均方根速度。 当界面倾角为φ、覆盖层为均匀介质时，均方根速
度等于叠加速度乘以倾角的余弦；当界面倾斜，覆盖 层为平行层状介质时，均方根速度近似等于叠加速度 乘以倾角的余弦；当上覆介质为不平行的层状介质或 连续介质时的情况比较复杂，需要进行复杂的倾角校 正，有时根据经验校正。
火成岩的地震波速度高，变化范围小。 变质岩的地震波速度变化范围较宽。沉积 岩的速度低，变化范围大。 砂岩、页岩和较软的石灰岩，它们的结构 比较复杂，颗粒之间有孔隙，孔隙中可能充满 了流体或充填了象粘土之类软的固体物质，这 类岩石速度相当密切地与孔隙度和充满孔隙中 的物质有关。
(3)波速与密度的关系 经验表明，沉积岩中的波速与岩石密度有密切关
系来进行直接找油找气的这种技术就是所谓的 亮点技术。
下面看速度与孔隙度关系？
如果在岩石孔隙中只含有油、气或水中的一种流体，并 且当流体压力与岩石压力相等时，可得以下关系式(又叫时 间平均方程)：
式中 V——岩层波速；φ——孔隙度；Vf——流体波速； Vr——岩石基质（骨架）波速。随着流体压力的减小，上述 关系式要修改为：
(4)波速与构造历史和地质年代的关系 许多实际观测资料表明：①深度和成分相
似的岩石，当地质年代不同时波速也不同，较 为古老的岩石具有较高的速度；②在强烈褶皱 地区，经常观测到速度的增大，而在隆起构造 顶部，则发现速度的减低。
地震波在岩石中的传播速度随地质过程中构 造作用力的增强而增大。根据在实验室对岩石 样品的分析发现，地震波的速度与压力之间有 一定的关系，速度随压力的增加而增加。
均方根速度
均加方 权根后速平度均是再每开层 方的 的速 值度 ，传 记播 为时vR间，（即t：i）
vR
n
ti vi2
i 1
n
ti
i 1
(4) 叠加速度
在实际地震勘探中，为增强有效波，压制干扰 波，采用多次覆盖的野外采集技术。
在资料处理时，对一组共放射点道集上的某个 同相轴，利用双曲线公式选用一系列不同的速度计 算各道的动校正量，对道集内各道进行动校正；
(5)波速与埋藏深度的关系 大量实际资料表明，在岩石性质和地质年代
相同的条件下，地震波的速度随岩石埋藏深度 的增加而增大。其主要原因是埋藏深的岩石所 受的负荷大。
岩石的孔隙度越小，速度随深度变化的垂直 梯度也越小，例如石灰岩速度在不同深度基本 保持不变化或变化很小。不同地区速度随深度 变化的垂直梯度可能相差很大。还有，浅处速 度梯度较大，深处梯度减小。
1.3.4 地震资料解释中与速度有关的几个问题
(1)地震剖面上横向速度变化导致的反射层几 何产状假象
地震处理的成果数据一般是时间域的叠加 偏移数据，一般情况下其垂直剖面上的反射波 同相轴的形态基本上能反映地下地层界面的构 造形态，但是当地下存在速度异常体时，会产 生速度异常体下方地层界面的反射形态与实际 地层界面形态不一致的现象。
1.3.1 常用的速度概念
地震波传播速度是一个十分重要的参数，但 很难精确测定。因为严格说来，即使在同一种 岩层中的各个不同部位(甚至同一部位不同方向 的速度也不同，这就是岩层的各向异性)地震波 的传播速度都是不同的。
地震波的传播速度精确地表示应当是地层中 各点坐标的函数V=V(x，y，z)。
由于实际很难精确地确定这种函数关 系，只能对极其复杂的实际介质作简化， 建立各种简化介质模型，并引进各种速度 概念：
第1章 地震资料解释的基础
1.1地震剖面的产生 1.2与解释有关的基本概念 1.3速度的基本概念和含义 1.4地震的分辨能力与薄层的概念 1.5合成地震记录的制作
为什么 会这样？
同一地点得到的地质柱状图、速度测井曲线和地震记录
思考题：
名词解释：地震子波、波阻抗、信噪比、振幅、频 谱
重点：
速度的基本概念：常用的速度概念、不同速度之 间的联系；地震的分辨能力与薄层的概念：地震勘探 的分辨能力、地震子波与分辨能力的关系、薄层的定 义。合成地震记录制作的原理。
n
hi
v
i 1
n hi
v i1 i
式中：hi ，vi分别
是每一层的厚度 和速度。
王12 －4井
VSP 测井 平均 速度 与东 营综 合速 度对 比图
平均速度随深度变化曲线 平均速度
VSP AC
(3)均方根速度
费玛原理，即“波沿所需时间最短的路程传播”。在 均匀介质中，所需时间最短的路程是直线，因而均匀介质 水平界面情况下，反射波的时距曲线是一条双曲线，即
在均方根速度中，层速度高的影响大一些，并且 均方根速度近似地考虑了层状介质中地震射线的偏折 效应。
均方根速度与平均速度相比各有优缺点。 平均速度能较好地描述炮检距为零的情况，设计 井深、进行时深转换时要用它。 均方根速度考虑了射线通过界面透射时发生的偏 折，对炮检距为零的射线，它不如平均速度准确；但 随着炮检距的增大，均方根速度逐渐准确起来，但炮 检距过大时，它的精度降低。？
地震波在岩层中传播速度与岩石的什 么因素有关?
理论研究和大量实际资料证明，地震波 在岩层中传播速度与下例因素有关：
岩石地质年代 埋藏深度 岩性 密度 孔隙度 孔隙中流体等有关
速度和上述因素有关的若干弹性性质有 关。
由于目前石油地震勘探主要利用纵波， 在谈到波速时，除特别说明外，都是指纵 波速度。