石油开采-地震勘探ppt课件

1、第五章：地震波的速度第五章：地震波的速度 重点掌握重点掌握 、 、 、 和和 概念及相概念及相应的计算公式。应的计算公式。 掌握叠加速度掌握叠加速度 的求取，以及由的求取，以及由 的过程。要求了解的过程。要求了解 的的测定原理，以及各种速度之间的一些相互测定原理，以及各种速度之间的一些相互换算公式。换算公式。 地震波速度是地震中最重要的一个参地震波速度是地震中最重要的一个参 数，用地震方法研讨地下地质构造时，数，用地震方法研讨地下地质构造时， 从这一点看出地震波从这一点看出地震波V V的重要性。的重要性。RVVVPVVnRVVV求求avVVtH21avV地震波的用途地震波的用途: 设计多次覆盖

2、野外观系统，确定检波器组合方式等，设计多次覆盖野外观系统，确定检波器组合方式等，要知道有效波的干扰波的速。要知道有效波的干扰波的速。 计算动、静校正时要知道叠加速度计算动、静校正时要知道叠加速度, ,设计滤波器要设计滤波器要知道视速度知道视速度, ,偏移叠加要知道偏移速度偏移叠加要知道偏移速度3.3.资料解释中的运用资料解释中的运用: :(1)(1)时时- -深转换把时间剖面转成深度剖面深转换把时间剖面转成深度剖面012avhv t（2 2）利用速度资料计算空校量板，进行偏移归位）利用速度资料计算空校量板，进行偏移归位2.2.资料处置中的运用资料处置中的运用: :1.1.野外采集中的运用野外采

3、集中的运用: :（5 5）利用速度资料进行制作合成地震记录，确定地震剖）利用速度资料进行制作合成地震记录，确定地震剖面上的地质层位。面上的地质层位。3 3根据速度资料区分波的性质：如：多次波低速异根据速度资料区分波的性质：如：多次波低速异常、绕射波高速异常、常、绕射波高速异常、 折射波、面波、声波。折射波、面波、声波。4 4利用速度资料，计算空校量板和绕射图板，进展利用速度资料，计算空校量板和绕射图板，进展偏移归位。偏移归位。2 21 12 21 1( )( )( )( )vvx tS tR aR tvv6 6利用速度纵向和横向变化规律，研讨地层堆积特征利用速度纵向和横向变化规律，研讨地层堆积

4、特征和堆积方式。和堆积方式。（8 8）利用纵波和横波速度的比值，判别亮点性）利用纵波和横波速度的比值，判别亮点性质（含水质（含水低速），低速）， 上此可见速度资料对地震勘探的各个环节上此可见速度资料对地震勘探的各个环节都会产生打响，而最终都影响到解释成果的精都会产生打响，而最终都影响到解释成果的精度，提取分析和利用速度资料，也是地震解释度，提取分析和利用速度资料，也是地震解释任务的一个重要组成部分。任务的一个重要组成部分。7 7利用层速度资料，直接划分地层和岩性，进展烃类利用层速度资料，直接划分地层和岩性，进展烃类检测。检测。目目 录录第一节第一节 地震波在岩层中的传播速度地震波在岩层中的传播

5、速度 第二节第二节 几种速度概念几种速度概念 第四节第四节 迭加速度的求取迭加速度的求取 第三节第三节 平均速度测定平均速度测定 第五节第五节 各种速度之间的关系及一些相互换算公式各种速度之间的关系及一些相互换算公式 第一节第一节 地震波在岩层中的传播速度地震波在岩层中的传播速度 实际研讨和大量资料阐明，地震波在岩实际研讨和大量资料阐明，地震波在岩层中的传播速度和岩层的性质，如弹性常数，层中的传播速度和岩层的性质，如弹性常数，岩石成分，密度，埋藏深度，地质年代，孔岩石成分，密度，埋藏深度，地质年代，孔隙度等要素有关，下面分别引见一下它们之隙度等要素有关，下面分别引见一下它们之间的关系。间的关系

6、。 由于目前地震勘探中主要利用纵波，本由于目前地震勘探中主要利用纵波，本章在谈到波速时，都指纵波速度。章在谈到波速时，都指纵波速度。地震纵波、横波在介质中传播速度与弹性常地震纵波、横波在介质中传播速度与弹性常数之间有如下定量关系。数之间有如下定量关系。 一、与岩石弹性常数的关系一、与岩石弹性常数的关系 、拉梅系数，拉梅系数，介质密度，杨式模量，介质密度，杨式模量，泊松比，都是阐明介质的弹性性质的参数。泊松比，都是阐明介质的弹性性质的参数。 vVp= = Vs= = 2)21)(1 ()1 (vvv)1 (2v由于由于 在大多数情况下，在大多数情况下， 。的大小。的大小和岩石的成分、构造有关，随

7、着岩石的密和岩石的成分、构造有关，随着岩石的密度度添加，比添加，比添加的级次较高，所以当添加的级次较高，所以当、。同一介质中，纵波、。同一介质中，纵波、横波速度比。横波速度比。2(1)1 2pSVvVvv0.25v 31.732PSVV二、与岩性的关系二、与岩性的关系岩性是影响地震波速度最明显的要素。岩性是影响地震波速度最明显的要素。一种岩石的速度具有一定的分布范围一种岩石的速度具有一定的分布范围速度分布范围相互重叠多解性速度分布范围相互重叠多解性利用速度识别砂岩、页岩成为能够利用速度识别砂岩、页岩成为能够纵横波速度比能反映岩性。纵横波速度比不同那纵横波速度比能反映岩性。纵横波速度比不同那么泊

8、松比不同，不同的泊松比对应不同的岩性么泊松比不同，不同的泊松比对应不同的岩性岩石的密度、速度与岩石的岩性有直接的联络岩石的密度、速度与岩石的岩性有直接的联络砂岩速度砂岩速度泥岩速度泥岩速度速度的多解性速度的多解性 各类岩石的波速 堆积岩速度亲密依赖于孔隙度的充溢於隙中的物质。堆积岩速度亲密依赖于孔隙度的充溢於隙中的物质。 多数蜕变岩的地震波速度变化范围比较大。多数蜕变岩的地震波速度变化范围比较大。 普通火成岩的地震波速度的变化范围比蜕变岩和普通火成岩的地震波速度的变化范围比蜕变岩和堆积岩小，且火成岩地震波速度的平均值比其它类堆积岩小，且火成岩地震波速度的平均值比其它类型岩石要高。型岩石要高。岩

9、石类型岩石类型速度（米速度（米/秒）秒）沉积岩沉积岩花岗岩花岗岩玄武岩玄武岩变质岩变质岩15006000(范围广)45006500(大)45008000(更大)35006500(较广)堆积岩中的波速与岩石密度有亲密关系。这种堆积岩中的波速与岩石密度有亲密关系。这种关系不是，公式中的反比关系。而是关系不是，公式中的反比关系。而是密度越大，速度越大。密度越大，速度越大。我们主要讨论堆积岩的速度问题。我们主要讨论堆积岩的速度问题。 三、与密度的关系三、与密度的关系阅历阐明阅历阐明: 根据大量资料，有时还可以把与根据大量资料，有时还可以把与表示表示成一种近似的线性关系。成一种近似的线性关系。对某些石灰

10、岩和砂页岩来说，这种关系可对某些石灰岩和砂页岩来说，这种关系可表示成方程式表示成方程式式中：单位是式中：单位是km/s，单位是单位是g/cm。11 经过对大量岩石样品进展研讨，发现地震经过对大量岩石样品进展研讨，发现地震纵波与岩性密度完全充水饱和体积密度纵波与岩性密度完全充水饱和体积密度之间，存在着良好的定量关系。之间，存在着良好的定量关系。 如图阅历公式实际曲线和测定的与如图阅历公式实际曲线和测定的与的的关系曲线。从图中可看出公式对于砂岩、泥关系曲线。从图中可看出公式对于砂岩、泥岩、石灰岩、白云岩等比较适用。岩、石灰岩、白云岩等比较适用。可用加德纳可用加德纳Gardner)公式表示：公式表示

11、：米：米/秒，秒，：克：克/厘米厘米140.31 V(米制140.23 V英制阅历公式详细的反映了与阅历公式详细的反映了与之间的关系，之间的关系，为参数之间的换算提供了方便。如：在计算为参数之间的换算提供了方便。如：在计算人工合成地震记录时，假设以知，没有密人工合成地震记录时，假设以知，没有密度参数，就可利用这些公式进展换算。度参数，就可利用这些公式进展换算。Xt= bt*RtRt= iiiiiiiivvvv1111四、与构造历史和地质年代的关系四、与构造历史和地质年代的关系许多实践观测资料阐明，同样深度、成分类许多实践观测资料阐明，同样深度、成分类似的岩石，当地质年代不同时，波速也不同，似的

12、岩石，当地质年代不同时，波速也不同，即：年老的岩石比年青的岩石具有较高的速即：年老的岩石比年青的岩石具有较高的速度。度。速度与构造运动的关系，在不同地域有不同速度与构造运动的关系，在不同地域有不同的表现。的表现。在剧烈褶皱地域，在剧烈褶皱地域，V增大，在隆起的构造顶增大，在隆起的构造顶部，部，V降低。降低。地震波在岩层中的传播速度地震波在岩层中的传播速度V随地质过程中随地质过程中的构造作用力的加强而增大。而且，的构造作用力的加强而增大。而且，V与压与压力之间有一定的关系。力之间有一定的关系。普通说：普通说：即：速度随压力的添加而添加。此外，压力即：速度随压力的添加而添加。此外，压力的方向不同，

13、地震波沿不同方向传播的速度的方向不同，地震波沿不同方向传播的速度也就不同也就不同h，所受地层压力大。，所受地层压力大。 五、与埋藏深度的关系五、与埋藏深度的关系大量实践资料阐明，在岩石性质和地质年代一样的大量实践资料阐明，在岩石性质和地质年代一样的条件下，条件下，V V随岩石埋藏深度的添加而增大。随岩石埋藏深度的添加而增大。主要缘由：主要缘由：V=2103ZR1/6阅历公式：阅历公式：假设没速度资料，可由地层埋深假设没速度资料，可由地层埋深z和和电阻率电阻率R计算计算V。速度V：米/秒深度Z：米电阻率R：欧姆米，由电测井资料得到速度与深度常用的三种模型速度随深度变化速度与深度常用的三种模型速度

14、随深度变化1：VZ=V01+Z= V0+KZ2：VZ= V01+Z1/23：VZ= V01+Z1/3 六、与空隙率和含水性的关系六、与空隙率和含水性的关系研讨阐明，岩石空隙中含油或气或水时，岩石的研讨阐明，岩石空隙中含油或气或水时，岩石的波速会发生变化，波速会发生变化，=导致在界面的反射波振幅的导致在界面的反射波振幅的变化。变化。在大多数堆积岩中，岩石的实践速度石油岩石基质的在大多数堆积岩中，岩石的实践速度石油岩石基质的速度、空隙率、充溢空隙的流体速度等要素来决议。速度、空隙率、充溢空隙的流体速度等要素来决议。可用一个简单的关系式来表示可用一个简单的关系式来表示:VrVVf11时间平均时间平均

15、Villey)方程方程V：岩层的实践速度：岩层的实践速度Vf：波在空隙流体中的速度：波在空隙流体中的速度Vr：岩石基质的速度：岩石基质的速度：岩石的空隙率：岩石的空隙率 岩石空隙中只需油、气或水一种流体，并且流体压岩石空隙中只需油、气或水一种流体，并且流体压力与岩石压力相等。力与岩石压力相等。公式适用条件：公式适用条件：VrVVf11由公式看出：由公式看出：当当=0，V=Vr，=100%，V=Vf 当流体压力降低，流体压力这项的百分比影响就当流体压力降低，流体压力这项的百分比影响就变小，当流体压力接近大气压时，其影响变的最小变小，当流体压力接近大气压时，其影响变的最小。 在实践条件下，时间平均

16、方程必需用一个压差调理系数C加以修正。VrVVf11 总之，由于地震波在油、气、水等流体中的传播速度总之，由于地震波在油、气、水等流体中的传播速度比在岩石基质中的速度小，因此岩石空隙中含有流体时，比在岩石基质中的速度小，因此岩石空隙中含有流体时，使岩石的速度降低。使岩石的速度降低。 VrCVCVf11 当岩石压力为当岩石压力为4.134.13107107帕斯卡，流体压力等于岩石压帕斯卡，流体压力等于岩石压力的一半时，力的一半时，C C值约为值约为0.85.0.85.七、与频率和温度的关系七、与频率和温度的关系实验资料阐明：在很宽的频率范围内，纵波与实验资料阐明：在很宽的频率范围内，纵波与横波的

17、速度与频率无关。阐明，纵波与横波不横波的速度与频率无关。阐明，纵波与横波不存在频散景象存在频散景象(与面波不同。与面波不同。速度随温度能够有微小的变化，每升高速度随温度能够有微小的变化，每升高100减少减少56%。八、堆积岩中速度的普通分布规律八、堆积岩中速度的普通分布规律速度在剖面上成层分布速度在剖面上成层分布 堆积岩的根本特点之一是成层分布。在各层堆积岩的根本特点之一是成层分布。在各层中波传播的速度是不同的。因此，速度在剖面中波传播的速度是不同的。因此，速度在剖面上的成层分布，就成为堆积岩的根本特点，这上的成层分布，就成为堆积岩的根本特点，这一点恰恰是运用地震勘探的有利前提。一点恰恰是运用

18、地震勘探的有利前提。速度变化具有方向性速度变化具有方向性 速度在垂直方向上随深度添加而增大速度在垂直方向上随深度添加而增大，在横向上受地质构造和堆积岩性的控制，在，在横向上受地质构造和堆积岩性的控制，在程度方向上也发生变化。程度方向上也发生变化。速度存在垂直梯度速度存在垂直梯度 速度随深度的添加而增大，但不是单调的，即速度随深度的添加而增大，但不是单调的，即速度变化的梯度变化率随深度添加而递减。速度变化的梯度变化率随深度添加而递减。分区性分区性 在不同地域，由于堆积环境不同和岩性在不同地域，由于堆积环境不同和岩性变化，速度在平面内的分布具有分区分带变化，速度在平面内的分布具有分区分带的特点。的

19、特点。 第二节第二节 几种速度概念几种速度概念 阐明：阐明：第一种速度都有它的第一种速度都有它的1. 适用条件适用条件2. 用途用途3. 局限性等局限性等 一组程度层状介质中，某一界面以上介一组程度层状介质中，某一界面以上介质的平均速度是地震波垂直入射到该界面质的平均速度是地震波垂直入射到该界面所走的总路程与所用总时间之比。所走的总路程与所用总时间之比。定义：定义：111111nnniiiiiiiavnnniiiiiiihht vVhttv一、平均速度一、平均速度avvR1R2h1=600mV1=1500m/sh2=1100mV2=2000m/sHi，vi：每一层的厚度和速度：每一层的厚度和速

20、度如今从另一角度来讨论如今从另一角度来讨论 的含义。的含义。avv如图：如图：lnV1,h1O*OSV2,h2l1Vn,hnl2PAR1R2Rn程度层状介质，点激发，程度层状介质，点激发，点接纳，并假设波按最短路程点接纳，并假设波按最短路程传播。传播。波从入射到第层的波从入射到第层的点时，是直线，点时，是直线，* *是是相对于的虚震源，相对于的虚震源，* *也是不断线，也是不断线，* *，波走过总路程相，波走过总路程相当于当于O O* *S S，入射角为，入射角为。即：即：把把 定义为：在程度层状介质中，波沿直定义为：在程度层状介质中，波沿直线传播所走过的总路程与所需总时间之比。线传播所走过的

21、总路程与所需总时间之比。avvV1,h1O*OSV2,h2l1Vn,hnl2PAR1R2Rn = = = avvSOtSO*)(2)(22121nntttlllcoscoscoscos111nnnvhvhhhniiiniivhh11 本质上，地震波传播遵照是本质上，地震波传播遵照是“沿最短时间路程传播。沿最短时间路程传播。在层状介质中，最短时间路程是折线而不是直线。在层状介质中，最短时间路程是折线而不是直线。 留意：留意： 平均速度的引入是对实践介质构造的近似简化。平均速度的引入是对实践介质构造的近似简化。不符合不符合“费玛原理，但用一定的用途费玛原理，但用一定的用途二、均方根速度二、均方根速

22、度R地震波传播遵照地震波传播遵照“费马原理，费马原理，“沿所需时沿所需时间最短途径传播。在均匀介质中，所需时间最短途径传播。在均匀介质中，所需时间最短途径是直线。间最短途径是直线。程度界面：均匀介质反射波时距曲线是一条程度界面：均匀介质反射波时距曲线是一条双曲线，方程为双曲线，方程为t= 或或t = t +20241hxv22022vx式子意义：式子意义：假设一条时距曲线的方程可以写成假设一条时距曲线的方程可以写成这样的方式，即表示波以常速传播，波速等这样的方式，即表示波以常速传播，波速等于式中项的分母的平方根。于式中项的分母的平方根。 引入速度，按这个思绪把有关方程化为：引入速度，按这个思绪

23、把有关方程化为：t = t + 方式，从方式，从x2项的分母中找出项的分母中找出 。RV22022Rxv22202xttV对于程度层状介质，对于程度层状介质，在点激发，点在点激发，点接纳为：接纳为： hi,vixihi2iiihtv用射线参数用射线参数p p表示的程度层状介质时距曲线参数方程表示的程度层状介质时距曲线参数方程: :程度层状介质反射波时距线见书程度层状介质反射波时距线见书P47)。2212212121niiiiniiiih v pxp vhtvp v221222111niiiniiiittp vt v pxp v1212sinsinsinsinininaaaaPVVVV22201

24、iiittx那么那么21Riv求求 的思绪：的思绪：Rv0112nniiiiihttv式中：式中：221222111niiiniiiittp vt v pxp v可将这个参数方程展成幂级数可将这个参数方程展成幂级数对于对于n n层程度层状介质，层程度层状介质，当满足以下关系时：当满足以下关系时：2212()niiimiVhxVV这个幂级这个幂级数是收敛数是收敛的的 是是n层中最层中最大的层速度大的层速度mV将将 表达式作幂级数展开得：表达式作幂级数展开得： 122224466211135(1)(1)2816nniiiiiiiittp vtp vp vp v2222428111113()()()

25、.28nnnniiiiiiiiiittt vptt vpt两边平方两边平方224411113()()28nnniiiiiiiitt vpt vp2222111()()().nnniiiiiiitttt vp222244662211135(1.)28161nniiiiiiiiiit v pxt v pp vp vp vp v4244224281111()() ().2nnniiiiiiiiixt vpt vt vp2222426111()().2nniiiiiixt vpt vp同理同理21122201122202)(niiniiiniiniiitvtxttvtxtt22201iiittx只取只

26、取i=1 令令 niiniiiRtvtv112为均方根速度为均方根速度 22202Rvxtt：各小层的速度：各小层的速度 iv：各层的垂直时间：各层的垂直时间(双程双程) it：称为：称为n层程度层状介质的均方根速度层程度层状介质的均方根速度Rv均方根速度的定义：均方根速度的定义： 把程度层状介质情况下的反射波时距曲线把程度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程度近似当作双曲线，求出的波速就是这一程度层状介质的均方根速度。层状介质的均方根速度。211niiiRniit vvt均方根速度的意义：代表了该速度的计算过程均方根速度的意义：代表了该速度的计算过程把各层速度值

27、的平把各层速度值的平“方按时间取其加权平方按时间取其加权平“均值，再取平方均值，再取平方“根。根。方均根zzuvpuvdutduuvpupvx022022)(1)(2)(1)(2当当 时，延续介质反射波时距曲线方程：时，延续介质反射波时距曲线方程：)(zvv 对于覆盖层为延续介质，只给出对应的根本对于覆盖层为延续介质，只给出对应的根本公式。公式。 在一定假设前提下，方程可写成在一定假设前提下，方程可写成 )(22202zvxttR2100200)(1tRdttvtv三、等效速度三、等效速度 v倾斜界面，共中心点时距曲线方程为：倾斜界面，共中心点时距曲线方程为： 222014costhxv ：波

28、速，：波速，h0：中心点处法线深度，：中心点处法线深度， ：v倾角倾角上式改写成：上式改写成：222022cosxttv002htv 令令 cosvv22202vxtt式中：式中：与均匀介质程度界面情况时距曲线一样。与均匀介质程度界面情况时距曲线一样。 叫做倾斜界面、均匀介质情况下的等效叫做倾斜界面、均匀介质情况下的等效速度。速度。 v倾斜界面、共中心点道集叠加效果存在两个倾斜界面、共中心点道集叠加效果存在两个问题：问题： 动校正不准确反射点分散用用 替代替代 ，倾斜界面共中心点时距曲线，倾斜界面共中心点时距曲线变成程度界面共中心点时距曲线。变成程度界面共中心点时距曲线。 vv即：用即：用 按

29、平界面动校正量公式，对倾斜按平界面动校正量公式，对倾斜界面共中心点道集进展校正，可以获得较好界面共中心点道集进展校正，可以获得较好的叠加效果，没有剩余时差。的叠加效果，没有剩余时差。 v上式阐明：上式阐明：四、叠加速度四、叠加速度 v在普通情况下，程度界面均匀介质、倾斜在普通情况下，程度界面均匀介质、倾斜界面均匀介质、层状介质、延续介质可将界面均匀介质、层状介质、延续介质可将其共中心点反射波时距曲线看作双曲线，用其共中心点反射波时距曲线看作双曲线，用一个共同的式子来表示：一个共同的式子来表示： 22202xttv：叠加速度：叠加速度 v对于不同的介质构造，对于不同的介质构造， 意义不同。意义不

30、同。 v程度界面均匀介质：程度界面均匀介质： vv倾斜界面均匀介质：倾斜界面均匀介质：vv程度层状介质：程度层状介质： vRv22202)cos(RvxttcosRvv叠加速度的含义：从另一个角度来了解叠加速度的含义：从另一个角度来了解 v倾斜层状介质：倾斜层状介质： 在实践的地震资料处置过程中，是经过计算在实践的地震资料处置过程中，是经过计算速度谱来求取叠加速度的。速度谱来求取叠加速度的。 即：对一组共反射点道集上的某个同相轴，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利用双曲线公式选用一系列不同速度 计计算个道的动校正量，对道集内各道进展动校算个道的动校正量，对

31、道集内各道进展动校正。正。iviviv当取某一个当取某一个 能把同相轴校成程度直线能把同相轴校成程度直线叠加效果最好时，那么这个叠加效果最好时，那么这个 就是这就是这条同相轴对应的反射波的叠加速度。条同相轴对应的反射波的叠加速度。地震波在非均匀介质中传播时，沿不同的地震波在非均匀介质中传播时，沿不同的射线途径有不同的传播速度射线途径有不同的传播速度叫射线速叫射线速度。度。四、射线平均速度：定义：定义：把地震波沿某一条射线传播所走的总路程把地震波沿某一条射线传播所走的总路程长度除以所需的时间叫波沿这条射线的射长度除以所需的时间叫波沿这条射线的射线平均速度思索了射线的偏折线平均速度思索了射线的偏折

32、P213。 真倾角、视倾角和测线方位角之间的关系下册真倾角、视倾角和测线方位角之间的关系下册P34真倾角：倾斜界面与程度地面的夹角叫界面的真真倾角：倾斜界面与程度地面的夹角叫界面的真倾角倾角 。 视倾角：倾斜界面与程度地面上测线的夹角叫界面的视视倾角：倾斜界面与程度地面上测线的夹角叫界面的视倾角倾角 。 方位角：倾斜界面的倾向在地面的投影线和测线的夹角方位角：倾斜界面的倾向在地面的投影线和测线的夹角叫方位角叫方位角 三者的关系：三者的关系：sinsincos阐明：阐明：xxD真倾角、视倾角和方位角表示图：真倾角、视倾角和方位角表示图：D0 xx第三节第三节 平均速度测定平均速度测定 测定地震波

33、传播速度的方法，根本上可分下面几类：测定地震波传播速度的方法，根本上可分下面几类：1.1.实验室测定法：根据岩石样品，在实验室内测定这种方实验室测定法：根据岩石样品，在实验室内测定这种方法在地震勘探中较少运用法在地震勘探中较少运用 。2. 2. 井中观法：地震测井和延续过度测井，根据井中井中观法：地震测井和延续过度测井，根据井中观测资料可以得到平均速度和层速度的较准确的资观测资料可以得到平均速度和层速度的较准确的资料。目前主要用料。目前主要用VSPVSP垂直地震剖面垂直地震剖面-Vertical -Vertical Seismic ProfileSeismic Profile法法3. 3. 时

34、距曲线计算法：根据各种地震波时距曲线，经过计算时距曲线计算法：根据各种地震波时距曲线，经过计算求取速度资料求取速度资料( (如直达波、折射波等。如直达波、折射波等。4. 4. 速度谱法：在数字处置中用共反射点道集资料计算速度速度谱法：在数字处置中用共反射点道集资料计算速度谱以获取叠加速度谱以获取叠加速度 。5. 5. 速度剖面法反演的方法：将地震记录进展某种数学速度剖面法反演的方法：将地震记录进展某种数学运算以获得地层波阻抗速度和密度的积进而获得层速度。运算以获得地层波阻抗速度和密度的积进而获得层速度。下面主要引见地震测井方法求取平均速度下面主要引见地震测井方法求取平均速度 一、地震测井的野外

35、任务一、地震测井的野外任务 地震测井原理：地震测井原理： 是将测井检波器用电缆放入是将测井检波器用电缆放入深井中，在井附近激发地震波，深井中，在井附近激发地震波，每激发一次，检波器隔一定间每激发一次，检波器隔一定间隔向上提升一次，测井检波器隔向上提升一次，测井检波器记录下从井口到检波器深度处记录下从井口到检波器深度处直达波的传播时间，直达波的传播时间，检波器深度可由电缆长度测得，检波器深度可由电缆长度测得，这样，就可求出该深度以上各这样，就可求出该深度以上各地层的平均速度。地层的平均速度。H到地震仪到地震仪d井中检井中检波器波器地面地面震源震源图图6-3-1 地震测井原理图地震测井原理图 地震

36、测井是由钻井队，地震队和电测队共同地震测井是由钻井队，地震队和电测队共同协作完成，普通在深井完井前进展，在保证平安协作完成，普通在深井完井前进展，在保证平安情况下，尽能够减小炮井到深井之间的间隔。情况下，尽能够减小炮井到深井之间的间隔。 为了保证所测平均速度的精度，普通设远近两为了保证所测平均速度的精度，普通设远近两个炮点，近炮点距深井个炮点，近炮点距深井50100米，炮井按扇形陈米，炮井按扇形陈列，远炮点距深井列，远炮点距深井300500米，炮点按矩形陈列，米，炮点按矩形陈列，井距井距10米左右。米左右。 激发点布置：激发点布置：留意：留意：当地层倾角较大时，炮点应布置在地层下当地层倾角较大

37、时，炮点应布置在地层下倾方向，以防折射波的干扰，在地层上倾方向，以防折射波的干扰，在地层上倾方向放炮时，容易接纳到折射波倾方向放炮时，容易接纳到折射波 测井时，首先将检波器沉放到井底，从井底测井时，首先将检波器沉放到井底，从井底测起，测点间隔测起，测点间隔50米左右，在地层分界面附米左右，在地层分界面附近适当加密测点，检波器在井中停留时间不近适当加密测点，检波器在井中停留时间不能太长，以免出现泥浆固结卡住检波器。能太长，以免出现泥浆固结卡住检波器。 野外留意：野外留意：下井前检查检波器绝缘情况，计数表能否正下井前检查检波器绝缘情况，计数表能否正常运转，丈量电缆能否准确，检波器极性能常运转，丈量

38、电缆能否准确，检波器极性能否接错等等。地震测井记录的是初至波。否接错等等。地震测井记录的是初至波。 如在某一需求停留较长时间，可以在该点附如在某一需求停留较长时间，可以在该点附近上下活动检波器。测井资料的初步整理和近上下活动检波器。测井资料的初步整理和分析必需在井场进展，在现场作出分析必需在井场进展，在现场作出 垂垂直时距曲线，发现问题，及时补炮检查。直时距曲线，发现问题，及时补炮检查。OtH 二、地震测井资料的整理二、地震测井资料的整理 点激发，即在井底点激发，即在井底S点接发，炮井点接发，炮井 ，炮，炮井同深井的程度间隔为井同深井的程度间隔为 。 OChdH到地震仪到地震仪d井中检井中检波

39、器波器地面地面oShcAtc震源震源图图6-3-1 地震测井原理图地震测井原理图每次检波器沉放深度每次检波器沉放深度 以及相应的记录下来以及相应的记录下来的透过波传播时间的透过波传播时间 。 HCt那么：那么： 22)(ChHdSO经过测井得到数据是经过测井得到数据是H、 波由波由 点到点到 所用时间为所用时间为 ，那么波由，那么波由 到到 所用时间所用时间 为：为： OSCtAtSCtSOtHCt22)(CChHdtHt利用远炮点资料，计算波沿利用远炮点资料，计算波沿 方向传播的方向传播的速度速度射线平均速度射线平均速度 。 SOSVCCCSthHdtSOV22)(t利用近炮点资料，由利用近

40、炮点资料，由 式得式得 。 avHvt普通普通 ，浅层，浅层 与与 差别大；差别大；SavVVavVSV经过对地震测井资料的整理，可得出几种成果经过对地震测井资料的整理，可得出几种成果 ：SVavVSVavV深层深层 与与 相近相近 逐渐接近逐渐接近 1、利用上式求得、利用上式求得 和和 ，换算为，换算为 ，把数据画在，把数据画在 坐标系中，坐标系中，得到得到 随随 变化曲线。变化曲线。 t0tavVOttavVOtavV2t 0t3、当地层剖面的速度分层明显时，在垂直时、当地层剖面的速度分层明显时，在垂直时距曲线上将表现为许多折线段组成，每一段距曲线上将表现为许多折线段组成，每一段斜率不同。

41、斜率不同。 2、把、把 对应数据点在对应数据点在 坐标系坐标系中，得到地震波沿垂直向下方向传播的间隔中，得到地震波沿垂直向下方向传播的间隔与传播时间之间关系与传播时间之间关系垂直时距曲线。垂直时距曲线。2OtH 2OtH 每一段折线反映了一种层速度的地层，折线每一段折线反映了一种层速度的地层，折线的斜倒数就是这一地层的层速度的斜倒数就是这一地层的层速度 ， 。 nVtHVnDD用地震测井求取的用地震测井求取的 和和 是比较可靠的速度是比较可靠的速度资料。资料。 avVnVHVn利用这一关系，求出各层的层速度后，可作利用这一关系，求出各层的层速度后，可作出出 曲线，反映层速度随深度变化的情曲线，

42、反映层速度随深度变化的情况。况。第四节第四节 叠加速度的求取叠加速度的求取 叠加速度的概念在前面以做了引见，本节叠加速度的概念在前面以做了引见，本节主要简单引见一下用计算速度谱的方法求取主要简单引见一下用计算速度谱的方法求取叠加速度的根本原理。叠加速度的根本原理。 对于程度界面：对于程度界面： 共中心点反射波时距曲线可看成是一条双共中心点反射波时距曲线可看成是一条双曲线曲线 共中心点道集上有一个反射波同相轴，共中心点道集上有一个反射波同相轴，利用动校正量计算公式利用动校正量计算公式 ，计算出道集，计算出道集内各道的动校正量内各道的动校正量 ，对这个道集进展动校，对这个道集进展动校正，正， 使双

43、曲线外形的同相轴被校正成程度使双曲线外形的同相轴被校正成程度直线外形的同相轴。直线外形的同相轴。0222tvxt DxtD动校正成程度直线外形的同相轴动校正成程度直线外形的同相轴动校正的正确与否，和速度的选择有很大的动校正的正确与否，和速度的选择有很大的关系。关系。假设速度值选择正确，按假设速度值选择正确，按0202)(ttvxtxD计算了的适宜计算了的适宜 ，动校正后的曲线变成程，动校正后的曲线变成程度直线。假设速度值选的不适宜，动校正后，度直线。假设速度值选的不适宜，动校正后，共反射点时距曲线就不是程度直线。共反射点时距曲线就不是程度直线。xtD选用一系列不同的速度值对共反射点时距曲选用一

44、系列不同的速度值对共反射点时距曲线进展校正，看选用哪一个速度值正好能把线进展校正，看选用哪一个速度值正好能把曲线校正成程度直线，那么这个速度就是适曲线校正成程度直线，那么这个速度就是适宜的叠加速度。宜的叠加速度。 速度谱分析原理：速度谱分析原理：怎样来判别曲线能否被校正成程度直线？怎样来判别曲线能否被校正成程度直线？ 判别方法：判别方法：相关速度谱：这种方法叫迭加速度谱差，迭加后能量较弱，存在相位道波形没有校正成直线，则各加后波形能量最强。如迭加，迭同相迭加，如校正成直线，点道集中个道动校正后迭加速度谱：把共反射相关能量准则迭加能量准则1. 对于一组共反射点道集上的某一个反射同对于一组共反射点

45、道集上的某一个反射同相轴，它的相轴，它的t0时间是时间是t01。 计算共反射点道集的各道相关函数，用相计算共反射点道集的各道相关函数，用相关函数值的相对大小来判别能否同相。关函数值的相对大小来判别能否同相。计算叠加速度谱的过程用叠加能量准那么计算叠加速度谱的过程用叠加能量准那么2. 选一个较小的速度选一个较小的速度v1按按 计计算各道的动校正量算各道的动校正量 ，对各道进展动校正，对各道进展动校正，然后计算道集上各道波的叠加能量，得然后计算道集上各道波的叠加能量，得v1。如如v1v，曲线向下弯，各道波形间存在相，曲线向下弯，各道波形间存在相位差位差v1较小。较小。 0202)(ttvxtxDx

46、tD计算叠加速度谱的过程用叠加能量准那么计算叠加速度谱的过程用叠加能量准那么选选 vvvD122vxtD计算依次依次 3132vxtvvvDDvnxntvnvvDD) 1(13. 对于一系列对于一系列 出一组出一组能量能量 计算,21nvvvvnvv,21把它们把它们 ,vi画在画在v坐标系中，坐标系中，并把这些点并把这些点 ,vi连成直线连成直线它就是它就是这个反射波的速度谱曲线。这个反射波的速度谱曲线。iViV从从v曲线上看到，当时，曲线上看到，当时，值最大。即：时，把曲线校正成值最大。即：时，把曲线校正成程度直线，是最适宜的动校正速度叠程度直线，是最适宜的动校正速度叠加速度加速度 还可看

47、到：还可看到：vm时时, 过小，校正后曲线向上弯曲，叠加能量也较过小，校正后曲线向上弯曲，叠加能量也较小。小。xtD实践上，地震记录上来自不同界面的许多反实践上，地震记录上来自不同界面的许多反射波，即有许多不同射波，即有许多不同t0的同相轴。的同相轴。 上面是对道集的一个同相轴上面是对道集的一个同相轴t01计算其计算其速度谱步骤。速度谱步骤。为了求出整张记录上曲线到深层一切各个反为了求出整张记录上曲线到深层一切各个反射波的叠加速度，即求它们各条速度谱曲射波的叠加速度，即求它们各条速度谱曲线。线。可把整张记录按一定的可把整张记录按一定的t0间隔间隔( 划分许多时窗，这些时窗以划分许多时窗，这些时

48、窗以t0为中心，有为中心，有一定的宽度。一定的宽度。025tmsD沿一个个时窗来计算各道波形的叠加能量，沿一个个时窗来计算各道波形的叠加能量，经过这样的方法，对一张记录，计算出很多经过这样的方法，对一张记录，计算出很多条速度谱曲线，每条对应一个条速度谱曲线，每条对应一个t0值，把值，把这些曲线按这些曲线按t0的大小依次陈列起来，就是一的大小依次陈列起来，就是一张速度谱。张速度谱。在速度谱曲线上，可确定出各在速度谱曲线上，可确定出各t0的的Vm值值一次波构成速度谱曲线的极大值。把一次波构成速度谱曲线的极大值。把各各t0的的Vm衔接起来，就可以确定出叠加速衔接起来，就可以确定出叠加速度度随随t0的

49、变化曲线。的变化曲线。 第五节第五节 各种速度之间的各种速度之间的关系及一些相互换算公式关系及一些相互换算公式 一、一、Vav,VR,Vp之间的关系之间的关系Vav,VR,都是对介质模型作了不同简化。引都是对介质模型作了不同简化。引入不同的假设后导出的速度概念。入不同的假设后导出的速度概念。为了比较它们之间的差别和精度，要找一个为了比较它们之间的差别和精度，要找一个更准确的速度作为规范。我们引入射线平均更准确的速度作为规范。我们引入射线平均速度速度Vp,VR可以作为规范。可以作为规范。地震波在非均匀介质中传地震波在非均匀介质中传播时，沿不同的射线途径播时，沿不同的射线途径有不同的传播速度有不同

50、的传播速度叫叫射线速度。射线速度。射线平均速度：射线平均速度：定义：定义： 把地震波沿某一条射线把地震波沿某一条射线传播所走的总路程长度和传播所走的总路程长度和所用的时间比值叫波沿这所用的时间比值叫波沿这条射线的射线平均速度。条射线的射线平均速度。 hi vih1 v1isi射线平均速度对每条射线都不一样。射线平均速度对每条射线都不一样。所以所以Vp即是地震波沿即是地震波沿射线游览时的函数炮射线游览时的函数炮检距检距x，也是射线出，也是射线出射角射角0或射线参数或射线参数的函数。的函数。在程度层状介质中在程度层状介质中射线平均速度公式：射线平均速度公式：niiiiniiivpvhvphtstp

51、v12212211),(hi vih1 v1isisiniipvzzzvpzvdzzvpdztpv022022)(1)()(1),(延续介质：延续介质：射线平均速度比射线平均速度比Vav、VR更准确地描画了波更准确地描画了波在介质中的情况。所以在分析在介质中的情况。所以在分析Vav,VR的精度的精度时，用时，用Vp作为一个比较的规范。作为一个比较的规范。例题：以例题：以Vp为规范，分析为规范，分析Vav，和，和VR的特点。的特点。秒米/42863131iiiiiavvhhV在什么条件下，哪一种速度反映实践情况比在什么条件下，哪一种速度反映实践情况比较准确？较准确？三个界面程度层状介质三个界面程

52、度层状介质R1,R2,R3,计算计算R3界界面以上的面以上的Vav,VR和以和以123等入射角入射的等入射角入射的每条射线的射线平均速每条射线的射线平均速度度ihi vih1 v1sih1=1000mv1=3000m/sh2=1000mv2=3000m/sh3=1000mv3=3000m/s0110知知0110秒米/447231312iiiiiRtvtv对应于：对应于： 111透射定律：透射定律： coshl 再求出再求出 . 321,lll332211vlvlvlT1232()2plllvT12tanniiixh对一个对一个1=10 ： Vp=4310 x=1684米米=0： Vp=4420

53、 x=3977米米=0： Vp=5450 x=27025米米 由以上的计算，得出几点结论：由以上的计算，得出几点结论： 介质不均匀时，地震波沿不同射线传播的介质不均匀时，地震波沿不同射线传播的速度是不同的，射线平均速度速度是不同的，射线平均速度Vp能较好地反能较好地反映波沿不同射线传播情况不同这一特点。映波沿不同射线传播情况不同这一特点。对同一介质构造，炮检距越大，射线平均速对同一介质构造，炮检距越大，射线平均速度越大，炮检距继续增大时，度越大，炮检距继续增大时，Vp趋近于剖面趋近于剖面中速度最高的层的速度。中速度最高的层的速度。因此，可用因此，可用Vp作为衡量其它速度精度的规范。作为衡量其它

54、速度精度的规范。Vav,VR是把层状介质看成某种假象的均是把层状介质看成某种假象的均匀介质，因此，对一种介质构造，只需一个匀介质，因此，对一种介质构造，只需一个Vav和一个和一个VR。又由于地震波在同一种介质构造中，沿不同又由于地震波在同一种介质构造中，沿不同射线传播，速度是不同的。射线传播，速度是不同的。用同一速度对道集中各道作动校正，严厉说用同一速度对道集中各道作动校正，严厉说来，是不能完全校正准确的，炮检距来，是不能完全校正准确的，炮检距x越大，越大，误差越大。误差越大。阐明：阐明：例子中结论：例子中结论：Vav VR 证明：证明：Vav VR对延续介质情况进展证明，更有对延续介质情况进

55、展证明，更有普通性，书写方便普通性，书写方便 速度：速度：Vav2102)(1TRdttvTv速度是传播时间速度是传播时间t的函数的函数 v=v(t)证明：证明：在程度层状介质中，由不等式在程度层状介质中，由不等式 222111()()()nnniiiiiiiababiiiavt令令iibt22111()()()nnni iiiiiiivtv tt所以：所以：21()ni iivt将上式两边除以将上式两边除以，由于为大于零的实数，由于为大于零的实数2211211()()nni iiiiinniiiivtv ttt上式左边即为平均速度的方平，右边为均方根上式左边即为平均速度的方平，右边为均方根速

56、度的平方。平均速度和均方根速度皆为大于速度的平方。平均速度和均方根速度皆为大于零的实数，因此有零的实数，因此有 ：那么那么avRVV2122)()()()(bababadttgdttfdttgtf210020)()(TTTdttvdtdttvT：单程垂直传播时间：单程垂直传播时间由许瓦兹由许瓦兹Schwarz)不等式有：不等式有：取：取：f(t)=1,g(t)=v(t)二者均非负，二者均非负，a=0,b=T。Tdttv00)(TTdttvTdttv02102)()(TTdttvTTdttvT021022)()(1即即: )()(TvTvRav由模型计算由模型计算Vav,VR,VP三者之间有如下

57、图三者之间有如下图的关系。的关系。当当x增大到某一值，增大到某一值，VRVP。当当x=0时时VP=Vav x=0， Vav比比VR精度高。精度高。即：在跑检距为某一数值附近，即：在跑检距为某一数值附近，VR精度较精度较高。高。X在继续增大，在继续增大，VR与与VP差别也逐渐增差别也逐渐增大，大，VR误差也将很大。此时，误差也将很大。此时，Vav,VR均不均不准确。准确。当当x时，时，VP 。maxnVVP趋近于高层的层速度。趋近于高层的层速度。Vav与与VR的优缺陷：的优缺陷：Vav能较好地描画跑检距为零的情况，在能较好地描画跑检距为零的情况，在设计井深，时深转换，要用设计井深，时深转换，要用

58、Vav。随着随着x, VR比比Vav准确。当准确。当x过大时，过大时，VR的精度也要降低，总的来说，它毕竟可以的精度也要降低，总的来说，它毕竟可以替代大多数。替代大多数。 VR时比较准确的速度资料，目前，时比较准确的速度资料，目前，VR是是由由V进展换算求得。进展换算求得。 下面详细看一看如何由下面详细看一看如何由V求求VR。最重要。最重要的是准确校正的是准确校正程度层状介质，程度层状介质，VVR。叠加速度就。叠加速度就是均方根速度是均方根速度二、由叠加速度二、由叠加速度V计算均方根速度计算均方根速度VR (VVR)即：即：，VVR倾斜界面，倾斜界面，覆盖层为均匀介质。，覆盖层为均匀介质。此时

59、：此时：V ,作倾角校正。求倾角作倾角校正。求倾角vcoscosRRvvvvv在只需时间剖面的情况，可用时间剖面上在只需时间剖面的情况，可用时间剖面上同相轴的一些参数来表示同相轴的一些参数来表示Cos。如图：如图：深度剖面上：深度剖面上： sinhlD 时间剖面上：时间剖面上： RRoAoBvtvtth021)(21DD反射波振幅的反射波振幅的大小决议于大小决议于 反反射界面反射系射界面反射系数绝对值的大数绝对值的大小小 ，极性的正，极性的正负决议于负决议于 反反 射系数的正或射系数的正或负负 ，到达时间，到达时间的先后决议于的先后决议于 反射界面的深反射界面的深度和速度度和速度 。( )( )* ( )x ts tR t ：是这条同相轴对