第五章-地震波速度分解教学文案

白云岩：a=-0.0235, b=0.390,
c=1.242， Vp=4.5~7.1km/s
硬石膏：a=-0.0203, b=0.321,
c=1.732， Vp=4.6~7.4km/s
第一节 影响地震速度的主要因素
Brocher（2005）根据大量的岩芯、测井和VSP资料建立了新 的纵波速度与密度的经验公式：
石油地震勘探中一定要建立适合本地区本地层的深度范围的 地震速度与密度的经验关系。
第一节 影响Hale Waihona Puke Baidu震速度的主要因素
（4）构造历史和地质年代的影响
许多实际观测资料表明，同样深 度、成分相似的岩石，当地质年代 不同时，波速也不同，年代老的岩 石比年青的岩石具有较高的速度。 在强烈褶皱地区，经常观测到速度 的增大；在隆起的构造顶部，则发 现速度减低。一般地说，地震波在 岩石中的传播速度随地质过程中的 构造作用力的增大而增大。
Wyllie （1956）提出时间平均方程写为： 1 1 p m f vp 流体饱和的岩石纵波速度； vm 岩石骨架速度； vf 孔隙所含流体速度； - 孔隙度
第一节 影响地震速度的主要因素
①因为流体的μ=0，所以流体中不能传播横波。
1914年，德国地球物理学家古 登堡发现地下2900千米处地震波的 传播速度有明显变化，后证实这里 是地核与地幔的分界层。人们将这 个界面称为“古登堡界面”。通过 此界面向下，纵波突然下降，横波 完全消失，并以此推断外核为液态 金属。
纯砂岩 纯泥岩
经 验 公 式
第一节 影响地震速度的主要因素
在实际工作中不能生搬硬套加德纳公式，要建立勘探区域的速 度与密度的经验关系。
1993年Castagna通过大量的实验室数据和测井、地震数据分 别对不同的岩性，如泥岩、砂岩、石灰岩、白云岩和硬石膏给 出了速度与密度的经验关系方程:
aVp2bVpc
沉积岩：１５００～６０００
花岗岩：４５００～６５００
玄武岩：４５００～８０００
变质岩：３５００～６５００
在单独利用地震纵波速度无法 区分岩性的情况下，人们提出 了利用纵波和横波速度之比 （VP/VS）与泊松比关系图 （也称交汇图）、VP/VS与 VP交汇图、AVO（振幅随炮 检波距变化）分析等新的方法 来区分不同的岩性。
剖面中显示：由于含气砂岩具有低泊松比，所以气藏顶部位一个 负的反射(泊松比σ减小) 以及在气藏底部为一个正的反射(泊松比 σ增加)。
第一节 影响地震速度的主要因素
（2）岩性
造岩矿物成分不同的岩石，由于造岩矿物的密度、体积模量、 剪切模量的不同，又由于造岩矿物是组成岩石的主要成分，因 此是影响岩石弹性性质的主要因素。
第一节 影响地震速度的主要因素
（3）密度
盐 岩
石灰岩
白云岩
硬石膏
几乎各种岩石的波速都随密度增大而 增大。
最著名的速度与密度的经验关系式是 由加德纳（Gardner）总结美国多个 地区多种岩石（岩石饱和盐水，最大 深度约7400米）得到的：
0.31v0p.25
密度（g / cm3）；vp 纵波速度（m / s）
其中a,b,c是经验系数，ρ的单位是g/cm3
泥岩： a=-0.0261, b=0.373,
c=1.458， Vp=1.5~5.0km/s
砂岩： a=-0.0115, b=0.261,
c=1.515， Vp=1.5~6.0km/s
石灰岩：a=-0.0296, b=0.441,
c=1.963， Vp=3.5~6.4km/s
Faust（1951）统计美国和加拿大 500口井砂岩、泥岩速度数据与地质时 间和深度的关系总结出了速度、年代 和深度的关系式如下：
V a(TZ)1/6
第一节 影响地震速度的主要因素
（5）埋藏深度
大量资料表明，在岩石性质和地质年代相同的条件下，地震波的速度随着 埋藏深度的增加而增大，原因主要是埋藏深的岩石所受的地层压力大的缘故。 在不同地区，特别是基地埋藏深度不同时，速度随着深度变化的垂直梯度可 能相差很大。一般而言，在浅处速度梯度较大；深度增加时，梯度减小。
1 . 6 6 1 2 V p 0 . 4 7 3 1 V p 2 0 . 0 6 7 1 V p 3 0 . 0 0 4 3 V p 4 0 . 0 0 0 1 0 6 V p 5
其中VP 的单位是ft/s、ρ的单位是g/cm3，Vp=1.5~8.5km/s。 该公式适用深度范围较大，在石油地震勘探中仅仅只能作为参 考。
岩性 气层砂岩 油层砂岩 水层砂岩
泥岩 钙质泥岩
砾岩 煤层
泊松比 0.12~0.22 0.21~0.25 0.24~0.35 0.25~0.40 0.32~0.43 0.22~0.38 0.33~0.49
含气砂岩 具有低泊 松比和低 速度比
第一节 影响地震速度的主要因素
某气藏泊松比变化剖面
Top
Base
第一节 影响地震速度的主要因素
②纵波速度大于横波速度
P波：P代表主要 （Primary）或压缩 （Pressure）前进速 度最快，也最早抵达。
S波：S意指次要 （Secondary）或剪力 （Shear），前进速度 小于P波
第一节 影响地震速度的主要因素
③纵横波速度比可以用泊松比 表示，可以用来区分岩性
地震勘探中，要针对目的层统计出不同岩性（甚至含流体）地 震波速度随深度的变化关系曲线，为岩性解释提供基础资料。
第一节 影响地震速度的主要因素
不同年代、不同深度的地震波速度变化曲线
第一节 影响地震速度的主要因素
（6）孔隙度
储集岩层大多是由颗粒状的各种矿物、岩石碎屑、岩石成分 组成，不同性质的各种颗粒之间出现了孔隙。一般情况下，粗 颗粒结构储集层的孔隙较大，如砂岩等；而细颗粒结构储集层 的孔隙较小，如石灰岩等。
第五章-地震波速度分解
第一节 影响地震速度的主要因素
（1）弹性常数
p
2
K 4 / 3
E1- 1 1 2
s
E
2 1
Vs2
Vp 2(1)
k (Vp2 4/3Vs2)
Vs
1 2
它们分别表示纵波和横波在介质中的传播速度，可知弹性波 在均匀各向同性介质中的传播速度是由介质的弹性常数和密度 决定的。如果能求得岩石的地震纵波和横波速度以及密度就可 以得到弹性常数k和μ。