几种速度概念与叠加速度谱的解释

几种速度概念与叠加速度谱的解释

速度参数十分重要，但又很难精确地测定它的数值。其原因由于地质介质的不均匀性、速度是矢量，即使在同一岩层不同部位和沿不同方向，地震波的传播速度也各不相同，它是空间坐标的函数Ｖ＝Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）。在实际生产工作中，不可能真正精确确定这种函数关系。为了满足生产的需要，根据用途不同和地震技术所能达到的水平，对极其复杂的实际情况作种种简化，建立近似的介质模型，并引入各种速度概念。下面分别简要介绍几种与解释有关的主要速度概念、使用范围和相互关系。

一、速度的概念

1、平均速度

当地震波的射线垂直穿过水平地层时，平均速度定义是：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：

式中h i ，V i 分别是每一层的厚度和速度。

平均速度的引入，是将反射面上覆的若干地层，近似地简化为均质单一的地层模型。从公式（5-2-1）中可以看出，平均速度不是各分层速度值的线性平均，而是各分层中波的垂直传播时间对分层速度的加权平均。这就意味着，垂直传播时间大的低速层或厚度大的分层对平均速度影响大，垂直传播时间小的高速层或薄的分层对平均速度影响小。

按平均速度的定义，波在水平层状介质中应以直射线传播。事实上，远离炸点观测地震波时，地震波传播时是沿最小时间路径传播，即是以拆线传播的。由此可见，平均速度必然产生误差，误差范围随观测点离爆炸点距离增加而增加。因此，平均速度只有在垂直入射和炮检距范围不大的情况下才是正确的，它只适用于把时间剖面转换成深度剖面。 ２、均方根速度

均方根速度是每层的速度传播时间（t i ）加权后平均再开方的值，记为V rms ，即：

均方根速度不管射线折曲状况如何，仍然以直射线来近似；也没考虑波沿不同射线的传

播速度如何变化，只是一个与各分层速度有关的统一速度。均方根速度是常速，与炮检距无关。实际上，层状介质中反射波的真正传播速度是随炮检距的增加而增大的，所以V rms 不是真正准确的速度，只不过比平均速度更近似一些；但随炮检距增大，误差更大。

3、迭加速度

通过计算速度谱求得的速度，称为迭加速度，记为V a ；在实际工作中作动校正的速度。

对于某一深度的共反射点时距曲线，其正常时差随速度而变化，V a 就是使反射波时距曲线保持双曲线形状的速度。当用V a 去计算动校正值时，动校正后能使共反射点时距曲线拉成平行Ｘ轴的直线。如果选择的速度值不合适，动校正后共反射时距曲线就不是水平直线。所谓速度谱分析就是根据这一原理，即选用一系列不同的速度值对其反射点时距曲线进行动校正，看选用哪一个速度值时正好把时距曲线校正为水平直线，这个合适的速度就是迭加速度。

（5-2-1）

（5-2-2）

对于不同介质结构V a具有具体的含义。在水平均匀介质的情况下V a＝Ｖ；在水平层状介质情况下，V a＝V rms；当界面倾斜时，V a＝V d（等效速度）。

4、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V n。这种速度分层一般与地质年代、岩性的分层是一致的，但由于受分辨率的限制，不如地层分层细。在地质条件较稳定的地区，可利用层速度判别地层岩性，预测地层压力或油气等地质信息。

层速度可以用地震测井和声波测井直接获取，也可由均方根速度换算。即是所谓的笛克斯公式：

式中：t0，n，t0’，n-1,分别为第n，n-1层t0时间；V rmsn，n-V rmsn’，n-1分别为第n层和第n-1层以上地层的均方根速度；V n为第n层的层速度。

对于平行倾斜界面层速度有如下形式：

（5-2-4）

5、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：

V = dz/dt

连续介质中，波沿射线路径传播时，在不同深度点上的速度是不同的；在同一深度上，波沿不同的射线传播也是不一样的。瞬时速度反映了波在介质中传播的真速度，实际应用中只考虑其大小。

二、迭加速度谱的解释

根据速度谱确定一条合理的叠加速度曲线，称之为对速度谱的解释，常用的方法有：1）应选质量较好的速度谱进行解释。其质量标准是，谱的能量曲线强弱变化分明，并与反射波的强弱变化相互对应；强反射团峰值突出，信噪比高。

2）当叠加振幅用能量等值线表示时，能量团呈椭园形（图5-7）。能量团的分布一般符合速度随t0增大而递增的规律，可靠的能量团应与时间剖面上的反射波相对应。

3）叠加速度曲线应穿过多数能量团或速度的极值点。

4）当地层近于水平时，对同一构造部位的多条速度谱线可进行综合平均，得到一条综合叠加速度曲线，可提高精度。

5）对比地震剖面，判断速度谱能量团或极值的性质，对于断面波、绕射波引起的高速极值点和多次波造成的低速极值点，以及偶然出现的过高或过低的极值点，都应加以剔除。

6）将整个剖面的叠加速度数据，用剖面形式显示出来，将其与时间剖面对比，对速度资料的可靠性加以分析，剔除不合理速度异常点。

7）时间切面检查，在全工区范围内，每隔一定的时间间隔（如0.8s），把同一t0时间内的速度值，打印在每个速度谱点子边上，绘出平面等值线图，剔除不合理速度异常点或异常区。合理的速度变化，一般而言，基岩隆起、古潜山引起的高速，多条剖面上都应有规律的偏高；欠压实泥岩区，速度谱有规律的偏低；单个点或单条测线上速度突然升高或降低，或者测线交点处的速度数据不能闭合等，均属于不合理的速度异常。

图5-7 叠加速度谱资料及其解释