地震勘探原理与解释四

第四章地震波的速度§4.1地震波速度的影响因素§4.2各种速度的概念§4.3速度的求取方法§4.4各种速度间的关系及其用途§4.1地震波速度的影响因素一、岩石的弹性对速度的因素二、岩性的影响三、密度的影响四、孔隙度的影响五、埋深和压力的影响六、构造历史和地质年代的影响七、频率和温度的影响八、孔隙流体的影响沉积岩中速度分布的规律一、弹性常数的影响纵波速度：横波速度：

大指示油气利用纵横波速度比、泊松比可以有效勘探 天然气。二、岩性的影响岩性是影响地震波速度最明显的因素。同一种岩石的速度具有一定的变化范围；不同种类的岩石其速度分布范围互相重叠；火成岩的速度最大；变质岩次之；沉积岩最低，但变化范围最大。利用速度的变化判别岩性——速度岩性预测。岩石类型速度（米/秒）沉积岩1500~6000花岗岩4500~6500玄武岩4500~8000变质岩3500~6500各类岩石的速度范围岩石或介质速度Vp（km/s）波阻抗(g/s.cm²)

╳10

⁴岩石或介质速度Vp(km/s)波阻抗(g/s.cm²)

╳10

⁴空气0.2~0.36~0.004致密砂岩1.8~4.040~112风化层0.1~0.51.2~9白垩1.8~3.536~90砾石、干砂0.2~0.32.8~16泥质页岩2.7~4.865~135砂质粘土0.3~0.93.0~18石灰岩白云岩2.5~6.058~180湿砂0.6~0.83.8~19石膏无水石膏3.5~4.577~110粘土1.2~2.518~55泥灰岩2.0~3.545~100石油1.3~1.412~15冰3.1~3.630~35水1.43~1.5914~16盐岩4.2~5.558~120疏松砂岩1.5~2.527~60不同岩性的沉积岩和介质速度变化范围三、密度的影响密度和速度是紧密联系的，对于岩石来说：密度越大，速度越大。加德纳(Gardner)公式：对于完全充水饱和岩石，其纵波速度与岩石密度之间的定量关系为：ρ=0.31xV0.25式中：V的单位为m/s，ρ的单位为g/cm3四、孔隙度的影响孔隙度的增加将引起密度的降低ρ=φρf＋(１-φ)ρm

ρf

—孔隙流体的密度ρm—岩石骨架的密度从而使得地震波的速度降低，使得岩石的速度小于组成岩石的矿物的速度。Wyllie（时间平均）公式：1/V=φ/Vf＋(１-φ)/Vm

修正公式：1/V=cφ/Vf＋(１-cφ)/Vm

当岩石压力为4.13x107帕斯卡时，流体压力为岩石压力一半时c约为0.85。分选好的颗粒经过自由堆积形成的沉积，孔隙度达到45%到50%。五、埋深和压力力的影响埋深和压力增加加使速度增加，，但速度的变化化梯度减小。孔隙度减小弹性常数增加经验公式：V=2x103(ZR)1/6V（速度）—m/s，Z（深度）—m，R（电阻率）—Ω/m深度相当成分相相似的岩石，年年代越老，速度度 越大；；七、频率和温度度的影响在地震勘探所使使用的频带范围围内，纵波和横波的速速度与频率无关关，即不存在频散散。速度随温度有轻轻微变化：每升升高100℃，速度度降低5~6％％。地温梯度：每变变化百米深度所所引起的变化的的 温度度。六、构造历史和和地质年代的影响地质年代可看成成是各种构造运运动总效应的度度量。构造运动剧烈的的地区，地震波波的速度变化较较大。八、孔隙流体孔隙流体性质影影响纵波的速度度和反射系数，，不影响横波；孔隙中含有水、、油、气时，速速度将依次降低低；纵、横波速度比比是研究孔隙流流体性质的有利利参数。岩性孔隙度%密度g/cm3速度m/s反射系数页岩2.254300砂岩2.655200∓0.13含气砂岩102.412510∓0.23含气砂岩202.071610∓0.49不同孔隙的砂岩岩与页岩的物性性参数九、沉积岩中速速度分布的规律律纵向上成层性：受地层层的沉积顺序和和岩性特点的影影响。递增性：速度与与深度、地质年年代有关；横向上方向性：横向上上地质构造、沉沉积体能量、沉沉积相的变化等等。分区性：平面上上速度的分区、、分带。岩石中的地震波波转播速度是反反映岩石性质和和地质构造分析析的重要参数。。研究影响速度度的地质因素，，掌握沉积剖面面中的速度分布布规律对于地震震勘探通过测定定地层的速度来来划分岩性、推推测区域的岩性性变化、确定沉沉积体系和沉积积环境有重要的的意义。在有利利的条件下，借借助速度资料可可以直接寻找油油气藏。§4.2各种速度的概念一、平均速度（AverageVelocity）一组水平层状介质质中某一界面以上上介质的平均速度度就是地震波垂直直穿过该界面以上上各层的总厚度与与总的传播时间之之比。式中hi和vi分别是每一层的厚厚度和速度。二、均方根速度VR把水平层状介质情情况下的反射波时时距曲线近视地看看成双曲线，求出出的速度就是这一一水平层状介质的的均方根速度。对于水平层状介质质，反射波时距关系为为：均方根速度的定义义均方根速度的意义义还可以这样说明明：把各层的速度度值的平“方”按时间取其加权权平“均”值,而后取平方方“根”值，要注意其中中速度较高的层所所占比重要大，表表明这种近似在一一定程度上考虑了了射线的偏折。三、等效速度前面已经推导出倾倾斜界面、均匀覆覆盖介质情况下的的共中心点反射波波时距曲线方程：：如果引入符号；；称称为倾斜界面均匀匀介质情况下的等等效速度。等效速度的意义倾斜界面情况下共共中心点道集的叠叠加效果存在两个个问题：即反射点点分散和动校正不不准确。引入等效效速度后,用按按水平界面动动校正公式，对倾倾斜界面的共中心心点道集进行动校校正，可以取得很很好的叠加效果，，没有剩余时差。。但不应忘记，从从地质效果来说，，反射点分散的问问题，并没有解决决，这个问题只有有用偏移叠加才能能妥善解决。四、叠加速度V叠加速度的概念：：动校正过程中选选用不同的速度值值Vi进行校正，其中某某个Vi能使得双曲线型的的同相轴校正为直直线，这时的Vi就是该同相轴对应应反射波的叠加速度。或者说使叠加效效果最好的速度就就是叠加速度。——速度分析的的基础。叠加速度与其它速速度的关系在一般情况下（包包括水平界面均匀匀介质、倾斜界面面均匀介质、覆盖盖层为层状介质或或连续介质等），，都可将共中心点点反射波时距曲线线看作双曲线，用用共同的式子来表表示：式中V为叠加速度。对于不同的介质结结构,V就有具体的意义，，例如对倾斜界面均匀介质质V就是等效速度，对水平层状介质V就是均方根速度VR，等等。构造方程式V=f(Vi)水平单层

倾斜单层

水平多层

倾斜平行多层倾斜非平行多层用迭代射线追踪方法V1不同介质结构所对对应的叠加速度叠加速度与其他速速度的关系均匀水平地层：V=Vav=V1水平层状地层：V=VR倾斜地层：V=Vφ=V/cosφ平行倾斜多层：V=VR/cosφ其它地层：利用射射线追踪等技术五、层速度稳定沉积环境、岩岩性和岩相下的速速度趋于稳定的数数值，称为层速度度Vn。Vn所对应的沉积地层层具有一定的厚度度，Vn数目远小于实际地地质上分层数目。。层速度的应用：研研究岩性、沉积相相、孔隙流体性质质等。§4.3测定速度的各种方方法一、影响速度分析析精度的因素各种校正的随机误误差表层速度分布不均均匀地震波之间的干涉涉大倾角地层、复杂杂构造观测方式、观测误误差二、测定速度的方方法测定地震波传播速速度的方法基本上上可分为以下几类类:（1）实验室测定定法（2）井中观测法法（3）时距曲线计计算法（4）速度谱方法法（5）速度剖面法法（一）实验室测定基于岩石样品的测测定，关键是不要要改变岩石样品在在采样时的条件（（温度、压力等）），例如不能对岩岩样烘干。（二）井中观测方方法1、地震测井（WellSurvey)野外观测方法：用用电缆将检波器放放入深井中，在井井口附近激发地震震波，记录能量从从震源传播到检波波器的时间，每激激发一次，就向上上提升一次检波器器2、声波测井（ContinuousVelocityLog)将声波探头下到井井里，然后边向上上提升，边测量声声波时差，其倒数数就是层速度。地震测井和声波测测井的比较共同点：均为获取平均速速度和层速度的有有效方法。不同点：使用波型不同：直直达波、折射波波；工作条件不同：炮炮检距关系、震源源方式、工作频率工作效率：WS低，CVL高资料差异：WS：Vav精确，Vn较粗CVL：Vn精确，Vav误差大3、VSP（垂直地震剖面）地表激发，井中接接收所有波场，分分为零偏和非零偏偏VSP（Verticalseismicprofile），经过特殊处理可获获得速度信息。（三）速度谱方法法利用速度谱方法求求取叠加速度是目目前生产单位提取取速度参数的重要要手段。对道集内内某个反射波同相相轴用不同的速度度进行动校正并分分析校正后的叠加加效果，其中叠加效果最好好的那个速度就是是该反射波的叠加加速度。具体实现时有叠叠加速度谱和相关关速度谱。目的：求取记录的最佳佳叠加速度资料；；检查多次叠加剖剖面的质量；发现现多次波以便消除除它；帮助综合地地质解释；提供层层速度资料进而研研究岩性变化、寻寻找地层或岩性圈圈闭等。起始t0值

起始V0→V计算动校正量Δtx,v

用Δtx,v作动校正，再叠加得ΦvV>Vmax?

V＋ΔV→V得到该t0值的Φv～V曲线

t0+Δt→t0

t0>Tmax?

得到一张Φv～t0速度谱

是是否否速度谱的获得实际资料的速度谱谱（四）速度剖面法法这种方法基于波阻阻抗反演的基础上上，即对地震记录录做反褶积处理，，再把反射系数剖剖面换算为波阻抗抗剖面，消除密度度参数便得到速度度剖面，用于速度度的区域分布研究究。PIVT速度剖面第四节各种速速度之间的关系系1、平均速度小小于均方根速度度。2、由叠加速度度计算均方根速速度：水平层状介质的的叠加速度就是是均方根速度。。界面倾斜时，叠叠加速度是等效效速度Vφ，此时叠加速度作作倾角校正后，，得到均方根速速度：3、由均方根速速度计算层速度度（Di