《地震地层学》第四章 地震速度-岩性分 析3

第四章地震速度－岩性分析地震波的速度是地震勘探中最重要的一个参数，同时也是地震地层解释中最重要的一个参数。从实质上讲，各种（大多数）地震技术的核心任务（主要目标），在诞生初期，几乎都是围绕着地层速度的勘测在进行。从另一方面看，地震反射资料无非是地层界面之间波阻抗差的反映。

第一节地震波传播速度的影响因素

一、岩石弹性常数的影响

根据“均匀的完全弹性介质中弹性波的波动方程”可以知道，地震纵波与横波在介质中传播的速度与介质的弹性常数之间存在下述关系：

V==（4－1）p

V==（4－2）s

式中λ、μ是拉梅系数；ρ是介质的密度；E是杨氏模量；δ是泊松比。它们都是说明介质的弹性性质的参数。E比ρ相对于密度增加了，增加的级次较高。

二、岩性的影响

表一、

表二、沉积岩的波速

三、密度的影响

除了波动方程导出的严格公式外，已经可以肯定，速度与密度的关系近似为线性关系，随着密度的增加，速度也会增加。另外，国外对大量岩石样品做了物性研究后，提出了下列经验公式：

4V

a ρ= （4－3）

140.31V ρ= （4－4） 但是，速度与密度的关系随地区的不同而有差异，在每个地区应该存在一定的关系。 四、与埋深的关系

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，其原因主要是埋深控制地层压实程度的高低。一般地，存在如下公式：

0()CZ V Z V e = （4－5）

五、与地质年代的关系

在相同埋深条件下，地质年代增加时，塑性介质的蠕变，造成压实程度增高，进而速度降低。 六、与孔隙度和流体成分的关系 1、时间平均方程

11f m

V V V Φ-Φ=+ （4－6） 2、油、气、水等流体的速度很小，尤其是气。 5000/m V m s =，(1600/f V m s =盐水）

， (1300/f

V m s =油），(300~400/f V m s =气）

。 七、温度压力的影响

温度升高，速度减小；压力增大，速度减小。 八、控制地层速度的四种主要因素 1.颗粒矿物成分（石英、长石、岩屑等） 2.孔隙度 3.孔隙流体成分 4.孔隙充填胶结物成分

第二节 地震速度的定义及其相互关系

一、平均速度aV V

定义：一组水平层状介质中某一层以上介质的平均速度就是地震波垂直穿过该层以上各层的层厚度与总的传播时间之比。对n 层水平层状介质的平均速度是：

1

1n

i

i aV n

i i

i h

V h V ===

∑∑ （4－7）

式中i h 、i V 分别是每一层的厚度和速度。

也可以定义为：“在水平层状介质中，波沿直线传播所走过的总路程与所需总时间之比。”

地震波传播时真正遵循的是“沿最小时间路程传播。”在非均匀介质中（如层状介质），最小时间路程将不是直线而是折线，可见第二种定义所做的“地震波沿最短的路程直线传播”的假设是一种对实际介质结构的近似简化。 二、均方根速度R V

在均匀介质、水平界面情况下反射波的时距曲线是一条双曲线，即：

2

2202

X t t V =+

（4－8）

式中0t 是双程垂直反射时间，X 是接收点与激发点距离，t 是在X 处接收到反射波的时间。

如果有一水平界面，覆盖介质是不均匀的（连续介质或水平层状介质），地震波总是遵循费马原理。故反射波时距曲线就不

是双曲线。但是，如果近似地把它看成双曲线来处理，将有较大的意义。因为在生产中进行动校正时，不管介质是否均匀，都采用双曲线公式计算动校正量。均方根速度的概念正是在这种思路中产生的，即把不是双曲线关系的时距方程化简为双曲线关系时引入的一个速度概念。

对于水平层状介质，可以推导出下式。

4

4222402420

(1)4Q R R R V X

V t t X V V t -=+-

+

（4-9）

其中 2

12

1

n

i i

i R n

i

i t V

V t

===

∑∑ ，4

14

1

n

i i

i Q n

i

i t V

V t

===

∑∑。

在一定的近似条件下，可以把4X 等高次项略去，便得到形式上与均匀覆盖介质情况下完全一样的双曲线型时距曲线方程。

2

2

2

02

R X t t V =+

（4－10）

可见，R V 就相当于均匀介质情况下的波速，把

R

V =

（4－11）

称为n 层水平层状介质的均方根速度。

或定义：“把水平层状介质情况下的反射波时距曲线近似当作双曲线，求出的波速就是这一水平层状介质的均方根速度。 三、等效速度V ϕ

对于倾斜界面、均匀覆盖介质情况下的共中心点时距曲线方

程为：

2

22

2

2

cos X t t V ϕ=+ （4－12）

ϕ为界面倾角，V 为介质速度，如果引入速度V ϕ，则

cos V

V ϕϕ

=

（4－13）

则（4－12）可写成与均匀介质水平界面相同的形式：

2

22

2

X t t V ϕ

=+ （4－14）

V ϕ称作倾斜界面均匀介质情况下的等效速度。

四、叠加速度d V

在一般情况下，都可将共中心点反射波时距曲线看作双曲线，可用一个共同的式子表示：

2

22

2

X t t V α

=+ （4-15）

V α称为叠加速度。

1）对于倾斜界面均匀介质时：V V ϕα=

2）对于水平层状介质时： R V V α=

从另一个角度看，叠加速度是通过计算速度谱来求取的。即对一组共反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速度的i V 计算各道的动校正量，对道集内各道进行动校正，当取某一个i V 能把同相轴校成水平直线时，将得到最好的叠加效果，则这个i V 就是这条同相轴对应的反射波的叠加速度。 五、射线平均速度