地震速度研究

1、第五章第五章 地震速度分析地震速度分析一、影响地震速度的几个因素地震纵波速度名词很多，如叠加速度、视速度、等效速度、均方根速度、瞬时速度、反演速度、层速度、平均速度、偏移速度，多次波速度、绕射波速度、低速带速度、虚速度、拟速度、DIVA差异速度、HVA层面速度等，有人统计类似速度的词可能有40多个。随石油物探工作的进一步深入，可能还会出现更多的速度名词。有的速度名词涉及到理论分析，有的是处理方法中所叫的名词，地质解释人员最关心两个速度：层速度和平均速度；前者与岩性预测有关，后者则与时深转换有关。正象速度名词很多一样，影响速度的因素也很多。可以说速度随岩性、深度、孔隙度、水饱和度、密度、温度、压

2、力等均在变化。但在特定的地质背景下，影响因素也比较单一。如同一河道砂体，在埋深不变、不含油气的情况下，其速度则只受孔隙度和泥质含量的影响；若不含泥质隔、夹层时，则速度变化就比较唯一地反映了孔隙度的变化。1.岩性：岩性：层速度一般介于2500-6500m/s。1火成岩速度白云岩石膏灰岩砂岩页岩 盐 岩，不同岩性具较宽的速度重叠范围。不利于用速度预测岩性。碎屑岩的层速度则多在3000 -4500m/s”2.孔隙度及所含流性质的影响孔隙度及所含流性质的影响一般从实验室测定或测井资料显示均表明，孔隙度增大，速度则减小。含气后，速度明显减 小。油层速度一般略小于水层速度。 在声波测井中，我们可以统计砂岩

3、的孔隙与时差的关系，从而计算孔隙度。Wyllie(1956)方程: porosity; s: Skelton; f: fluid; : acoutic time diferencetftttsstDomenico效应：当孔隙较大时，储层部分含气会造成与全部含气相当，或甚至更大的降速 效应。Domenico效应提醒地质家用速度降低判断气层具一定的风险性，他们可能是一个非工业性气层。含气5-10%时，速度降低率要大于100%含气的情况3.围压和孔隙压力：围压和孔隙压力：围压包括上覆地层压力和构造水平运动的挤压力。该值越大、速度越大。围压与埋深和造山带远近有关。 孔隙流体压力在开放系统中为静水压力和

4、流水压力。在封密的欠压实带系统中，流体压力接 近于围压。一般孔隙流体压力越大，速度越小。用层速度预测异常高压带就是基于这一道理。两个孔隙度不同的样品，速度随差异压力的变化情况。p=o意味围压等于孔隙压力 二、地质解释中常用的几个速二、地质解释中常用的几个速度概念和求取途径度概念和求取途径1.三种速度来源：三种速度来源：声波时差测井：提供每米厚度的时差，其倒数相当于每米地层的速度，可看成1m地层的层速度VSP测井：几乎专用于求取准确地震速度的一种测井，可获得准确的时深关系，进而得到准确的地震平均速度和地震层速度。 速度谱：动校时产生的一种可达到同相相加后获得最大振幅的扫描叠加速度.随深度to的变

5、化。 2.几个速度概念几个速度概念(1)平均速度： 一般从地震基准面(0秒对应的海拔高程)起算：设从基准面至地层界面的反射双程时间为t0、距离为H，则V为V=2H/t0 (定义公式)或VSP求用叠加速度也可以求平均速度。一般先求层速度，最后再求平均速度。变速构造图多这样求取平均速度。 用声波测井资料求取由此式计算的平均速度不是从基准面起算，而是从补心起算的，但二者可以通过校正互换 。ninitiHiHiV11(2)层速度定义公式为H: 厚度;to: 通过该段厚度地层的双程时间，可用VSP资料直接求取。 也可用声波资料求取:onobabTTHHtHV)(220intninitiHiHiV11第三

6、种途径是用Dix公式和叠加速度求取V均 = V叠cos 202)(411xtVV叠叠01020121022tttVtVV均均层 (3)叠加速度： 它是解释当中用于求取层速度和平均速度的原始速度。通常在地震剖面上直接可以求取。剖面上方每1km有一个速度数据表，由to1叠加速度、层速度三列数据组成t0(s)Vrms(m/s)Vint(m/s)0.5230023000.8290030501.2310034502.5320036004.0400042005.856005000叠加速度的另一种表示方法为这种形式的速度谱资料应用前先需进行解释，删除高速的绕射波能量团和低速的多次波能量团，正常一次反射波的速

7、度一般呈随深度增大而线性增加。 无论是数据表，还是谱图，在你所要查询的to深度，并不一定有对应的叠加速度值或高能量团对应。所以，通常需要采用线性内插的方法获得你所要查询的to值对应的叠加速度。三、速度误差分三、速度误差分析析1.速度弥散：速度弥散：声波测井速度通常与地震速度大小并不一致，而且浅层往往是V地震 V测井， 深层V地震 V测井。二者分界线在to=1秒附近。二者相差可达10-15%。这一现象叫速度弥散。它是造成合成记录与井旁实际地震道吻合不好的重要原因之一。引起速度弥散的原因尚不十分清楚。从理论上讲，声波测井与地震波的频率相差很大：前者一般大于10000HZ，最高达20000-3000

8、0HZ，后者震源频率一般小于100HZ。频率越高，速度越高。这只能解释浅层声波速度大于地震波速度的情况。深层声波速度小于地震速度用频率的影响难以解释。这时，应该考虑高温高压以及浅层井眼的压力降低等多种因素对测井声波和地震声波的共同影响，深层的岩石在井眼周围易形成微裂缝，它会使声波测井速度降低，泥岩的弥散大于砂岩，这可能与井壁垮塌影响及裂理影响 有关。实验表明，速度弥散与含水饱和度成正比，与有效应力成反比，与孔隙度成反比。2.非平行倾斜层的层速度误差非平行倾斜层的层速度误差用Dix公式计算倾斜层层速度时，对叠加速度进行倾角校正，所算结果比较精确。但当界面弯曲(图5-13)或非平行时(图5-17)

9、，Dix公式所算层速度则有较大误差。所算层速度一般比真实层速度偏大6-8%(非平行倾斜层)、到40%(弯曲界面)，后者的绝对误差可达1250m/s。层速度界面位置也会发生变化。对于非平行倾斜层，或弯曲界面，准确求取层速度的办法是用从正常时差出发，用射线追踪法计算层速度。baaabbtttVtVV222intaabbaabbdVtVdttVdVVVdVVVVdVintintintintintint3. Dix公式本身的误差公式本身的误差用全微分方式考察四个变量Vb、Va、tb、ta的误差变化对Vint的贡献。 )(2)(221)()()(2)()()(2(212int22int2int22222

10、222intintintaabaaabaababbbabbbaabaabbabaaabaababaabbabbbabbbdtttVVdVtttVdtttVVdVtttVVdttttVtVttVdVtttVdttttVtVttVdVtttVVVdV(3)dVa与dVb符号和dta、dtb符号都相反时，误差大，符号相同时，误差小。即工作中取值时应避免顶、底界误差的涨落变化。(1) (tb - ta)代表厚度，厚度越大，dVint越小(2) Vint越小, Vb &Va, tb & ta 越大, 各常数项绝对值越大，即误差越大4.速度分析的极限厚度：速度分析的极限厚度：M.Begue

11、y(1978)等人对速度谱叠加曲线作过付里叶变换，求得它的频谱为0-5HZ，最小采样间隔为100ms，这也就是常规速度分析的极限厚度。沉积岩速度按3000-5500m/s计算，速度分析的最小厚度是150-275m。速度谱频谱为0-5HZ，意味着最高频为5HZ，即速度随to最多在1秒内变5次，0.1秒变化半个同期。若小于100ms，则叠加速度无变化，则无需取样求层速度变化。四、用层速度测岩性的前提条件及速度校四、用层速度测岩性的前提条件及速度校正方法正方法1.前提条件：前提条件：(1)不同岩性、速度应有差异，一般砂岩速度应大于泥岩速度。(2)地层构造不能复杂，如断层纵横交错，目的层顶底界不平行等

12、。(3)目的层厚度应大于100ms。(4)目的层岩性一般满足二元组份的特点，即由泥和砂两种成份组成。(5)研究工区要有足够的叠加速度谱资料。不同岩性、速度应有差异，一般砂岩速度应大于泥岩速度。202)(411cosxtVVVV叠叠叠均2.数据预处理数据预处理(1)倾角校正。将 V叠转换成V均, 在求层速度XT0(2)相位延迟校正：相位延迟校正：相位延迟指一般所取的最大波峰或波谷比实际地层界面的初至时间偏大 。由于它属于系统误差，对于厚层，其项底界相互抵消，可不校正。对于薄层，可通过层位准确标定的手段进行校正，但校正后的层位界面的时间取值准确性较难保证，因为人工读数无严格参照点。(3)压实校正：

13、异常高压段的速度不反映岩性，其值通常偏小。如果预先知道一个正常压实曲线的趋势，则可找出一个异常的重心(中心)，将每个测点的速度值都增大一个重心到正常压实趋势的值。 一般存在异常压实情况时，不宜作速度岩性预测，而预测异常压力时可能较好。(4)深度校正速度不仅受岩性控制，而且受深度控制，要用速度预测岩性时，必须剔除深度的影响，即将层速度放在同一个深度上看其大小差异。方法是平行于压实趋势线(砂岩含量=50%时的速度- to曲线或速度-H曲线)，将各速度点平移至同一深度再取值。另一校正方法是剩余速度法。即把平面上研究目的层的每个速度值减去该点对应深度下的正常压实速度值，即得剩余速度。根据剩余速度直接转

14、换岩性。这一方法更好使用。（5）速度弥散校正消除相同砂泥比条件下地震速度与测井速度的差异用地震速度加或减一常数消除或用求地震剩余速度的方法消除五、岩性指数量板的制作五、岩性指数量板的制作即统计出速度与岩性的关系可以用测井资料做，也可以用地震速度谱资料直接做。可以是图表的形式，也可以是公式的形式。 (1)数理统计法：数理统计法：Exnon石油公司在珠海的例子。先根据图形图5-26判断速度与深度的关系是一个幂函数。V=aZnV：速度Z：深度a：岩性指数n：比例指数用一系列已知V与Z的值，来统计计算a与n值，分别统计含砂0、30%、50%、70%、100%时的a 与n值。用最小二乘法。设 (N代表样

15、品数)令 解方程组得0af0nf)ln)(ln(1)ln()(lnlnlnln112112111NiNiiiNiiNiiNiiNiiNiiiZnZNaZZZVZVnNiniiaZVf12)(在珠江口地区含砂0%时，a=145含砂30%时，a=176含砂50%时，a=191含砂70%时，a=208含砂100%时，a=251n=0.37(周长祥，1983)，(石油地球物理勘探第5期)(2)对应取值法对应取值法求纯砂和纯泥的速度-深度关系曲线，内插含砂25%，50%、75%的统计线获得。(3)散点法散点法用层速度做包络线代表纯砂、纯泥的岩性-速度关系、内插含砂25、50、75%的 统计线。无法排除第

16、三岩性的干扰。六、砂比平面图制作六、砂比平面图制作(1)先用叠加速度制作工区目的层的层速度平面图。(2)用不同点的层速度值减去该点深度对应的含砂=50%的速度，得到剩余层速度。(3)勾画剩余速度等值线。(4)根据岩性量板上剩余层速度与含砂的关系，将剩余层速度平面图转换为砂比图。或用下式计算砂岩百分含量Ps式中Vs、Vm 和Vint分别为同一深度的测井纯砂岩、纯泥岩经速度弥散校正的值和地震层速度, 用此公式时先需对Vint 进行深度校正.(Ttotal=Tsand +Tmud)七、七、DIVA Differential Interval Velocity Analysis即层间差异速度分析，一种

17、高精度的叠加速度异常分析预测高孔隙带或含气带的方法。也属 于一种叠加速度分析速度异常、尤其是低速异常的方法。适用于厚砂层或灰岩层等。对于一个岩性稳定、厚度较大的储层其速度变化可能主要反映孔隙发育程度或含气状况。在孔隙不发育或不含气的情况下，我们说该储层有一个背景层速度，该背景层速度一般用井资 料可以确定。如鄂尔多斯盆地T10T11的奥陶系碳酸盐岩的背景速度是5000-5500m/s。平面上局部孔隙发育时，其层速度可能要低于这一背景速度，即小于5000m/s，而且孔隙越发育，速度越小。根据T10和T11界面的叠加速度，可以计算出T10-11之间的层速度 ，使用Dix公式。 则设 =5000m/s

18、(背景速度) 、 、 均可以从地震剖面上和有关叠加速度谱上获得。010201210222inttttVtVV0201210102int2ttVttVVintV01t02t1V可由上式推算出迭加速度，这样推算的与反射界面真 正的叠加速度的可一致，也可不一致。当预测小于实际的时，则说明实际的叠加速度大于背景速度有高速度异常。相反，若预测的界面的叠加速度大于真实的界面叠加速度，则说明该点存在比背景层速度还要小的-速度异常，可能与高孔隙或含油气有关。 横向上每25m(每一个道)制作解释一个速度谱，纵向上，卡准储层顶底界面，每两个同相轴组合，求取较低部位的背景层速度条件下的预测叠加速度。按下图比较。当实

19、测在红位置时，剖面中间有低速异常存在，用阴影表示出来。否则当为兰线所示位置时，则无低速异常。该方法在地质背景条件允许时，有较好的效果，但一般要求储层岩性要纯，厚度要大，速度谱分析工作量也大，因而也不常用。八、用地震反演速度计算孔隙度、泥质含八、用地震反演速度计算孔隙度、泥质含量的方法量的方法测井约束反演可以获得薄层的层速度。这样的砂岩薄层内无泥岩隔夹层的影响，因 而速度主要反映了孔隙度的变化。首先，利用声波测井资料和岩心实测孔隙度值，统计速度 与孔隙度的关系，例如在STM三叠系油藏：这种统计关系为：V为声波测井油层速度，尚须进一步做速度弥散校正。3596. 098.21912V1/Vint = /Vf+/Vm+(1-)/Vs1/Vint = /Vf+(1-)/Vs另一种方法是用人工神经网络的直接由地震反演法获得砂岩厚度，孔隙度、速度、泥