《地震勘探原理》7 地震波的速度

第七章地震波的速度§7.1地震波在巖層中的傳播速度§7.2

幾種速度概念§7.3

地震波速度的測定§7.4疊加速度的求取§7.5

各種速度的關系及其換算關系§7.1地震波在巖層中的傳播速度一、V與巖石彈性常數(shù)的關系地震波速度與巖石的彈性性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關對于大多數(shù)巖石，=0.25,對于表層巖石與疏松巖石，≈0.5即一般說巖層的在0.25~0.5之間變化二、速度與巖性的關系

不同巖石地震波的速度主要取決于構(gòu)成巖石的礦物本身的彈性性質(zhì)與結(jié)構(gòu).大多數(shù)火成巖與變質(zhì)巖基本沒有空隙或很少空隙,其速度偏高;對于沉積巖則要復雜的多,如砂巖,頁巖及石灰?guī)r等其結(jié)構(gòu)比較復雜,其顆粒之間充滿空隙和空洞并充填了液氣體,致使地震波的速度密切依賴空隙率及其充填物的成分.其速度范圍分布如下表:沉積巖1500-6000m/s花崗巖4500-6500m/s玄武巖4500-8000m/s變質(zhì)巖3500-6500m/s三、速度與密度的關系1、各類巖石波速及波阻抗（見下表）

巖石速度(m/s)

波阻（vp×10克/m2s2）礫巖、碎石、干砂200－8002.8-16砂質(zhì)粘土300－9003.1-18濕砂600-8003.8-19粘土1200-250018-55疏松巖石1200-250014-16

巖石速度波阻抗致密巖石1800-400027-60白堊1800-350040-112泥質(zhì)頁巖2700-410036-90石灰?guī)r、致密白云巖2500-610065-135石膏無水石膏3500-450058-180泥灰?guī)r2000-350077-110冰3100-360045-100巖鹽4200-550030-352、巖石密度與速度的線性關系在實際中大量資料表明有些巖石波速與密度呈線性關系：①某石灰?guī)r和砂頁巖可用方程表示:即：V=6-11；②大多數(shù)巖時可按加德納公式表示為:=0.31*V1/4V—速度,米/秒；—密度，克/cm32.02.53.070004000100020003000500060002.02.53.0密度:克/立方厘米層速度鹽巖石灰?guī)r砂巖泥巖經(jīng)驗公式硬石膏白云巖巖石密度與速度圖層速度,米/秒7000100020003000體積密度(包含水)2.02.22.42.62.72.8我國某區(qū)的層速度,密度及埋深關系圖新升界沙河組中生界上古界下古界90008000600040002000深度米前震旦系500070003000四、速度與構(gòu)造歷史和地質(zhì)年代的關1、與構(gòu)造關系：不同地區(qū)有不同的表現(xiàn)，如：①強烈的褶皺地區(qū)，速度增大；②隆起頂部，速度減低；③一般的，波速隨構(gòu)造作用增強而增大。2、與地質(zhì)年代關系：同樣深度同樣成分的巖石，年老的速度大于年輕巖石3、與壓力關系：V隨壓力增大而增大。五、V與深度關系：

V隨深度增加而增大，而且V隨Z的垂直梯度變化較大，而且淺層梯度大深處速度梯度小。例：V與Z、R的變化公式：V=Z*103(ZR)1/6Z—深度；R—電阻率。六、V與孔隙率和含水性關系（一般沉積巖）當巖層中（沉積巖）含有空隙，孔隙中充滿流體時（水氣油），波速依賴于孔隙率大小及其充填物右圖示為各種硅質(zhì)巖速度與空隙度的關系曲線zv0速度隨深度的變化關系15006000720160901050640320空隙率%速度.米/秒經(jīng)驗曲線平均值速度倒數(shù)毫秒/米020004000V4020%飽和水飽和油氣差別帶速度和孔隙率關系圖孔隙率%速度,米/秒c－壓差調(diào)節(jié)系數(shù)，（孔隙中的液體壓力變化系數(shù)）七、V與f、T關系：1.試驗表明：P.S波V與f無關，即P.S波無頻散現(xiàn)象；2.V與溫度T有微小變化每升高100℃，V減小5-6%。八.沉積巖中速度的一般規(guī)律：1.

沉積巖的沉積規(guī)律呈層狀分布；2.速度隨深度增加而增加,且具有垂直方向特性,而速度梯度隨深度增加而減?。蝗缬覉D所示.3.速度水平方向變化特點：速度的水平梯度小于垂直梯度；4、地質(zhì)構(gòu)造對波的速度會產(chǎn)生影響。ZVO§7.2幾種速度概念對地下復雜的地質(zhì)介質(zhì)情況作不同的假設，不同的速度獲取方法與計算方法或不同的用途而引出相應速度，而每種速度都有其本身的意義，引入的原因，計算與測定方法，以及使用范圍等，而且隨地震勘探的法而出現(xiàn)變化或淘汰。1.平均速度

2.均方根速度

3.等效速度

4.疊加速度

一、平均速度：1.定義：地震波垂直穿過一組水平層狀介質(zhì)中某一界面以上的各層的總厚度與總的傳播時間之比2.計算公式設有n個地層，每個地層的厚度為hi層速度為Vi，地層的平均速度為3.求取方法：總路徑與總時間之比為波平均速度設n層以上為以速度V的均勻介質(zhì)，在O點激發(fā)的波以入射到S點，則有：因此，平均速度也可以這樣來定義：“地震波沿著最短路徑直線傳播”這是對實際介質(zhì)結(jié)構(gòu)的近似簡化，因為地震波傳播時真正遵循的是”沿最小時間路程傳播”，在非均勻介質(zhì)（如層狀介質(zhì)）中，最小時間路程是折線，而不再是直線。二、均方根速度（考慮了射線偏折現(xiàn)象）：1.均方根速度的引入（沿射線路徑）對于一水平界面當上覆介質(zhì)不均勻時（如連續(xù)介質(zhì)或水平層狀介質(zhì)）把時距曲線近似為雙曲線，在動校正中按雙曲線公式計算校正量，均方根速度就是將不為雙曲線關系的時距方程簡化為雙曲線關系時距方程引入的一種速度均方根速度的定義：把水平層狀介質(zhì)情況下的反射波時距曲線近似地當作雙曲線，求出的速度就是這一水平層狀介質(zhì)的均方根速度2.均方根速度的推導均方根速度的意義：把各層的速度值的平“方”按時間取其加權(quán)“平均”值，而后取平方“根”值。注意！其中速度較高的層所占的比重較大，因此均方根速度在一定程度上考慮了射線的偏折三、等效速度V1.等效速度的引入傾斜界面情況下的共中心點道集的疊加存在兩個問題：反射點分散（偏移解決）和NMO不準確。引入等效速度將傾斜界面共中心點時距曲線變成水平界面形式的共反射點時距曲線，也就是說用等效速度按水平界面動校正公式對傾斜界面的共中心點道集進行動校正，可以消除傾斜層的剩余時差，達到較好的疊加效果等效速度的定義：把傾斜界面共中心點時距曲線變成水平界面形式的共反射點時距曲線，所得的速度就是等效速度2.等效速度的推導傾斜界面時共中心點M處的反射波時距曲線為：vhmMXosR四、疊加速度Va1.疊加速度的引入各種介質(zhì)（包括水平界面均勻介質(zhì)、傾斜界面均勻介質(zhì)、覆蓋層為層狀介質(zhì)或連續(xù)介質(zhì)等），均可將共中心點反射波時距曲線看作雙曲線，其通用表達式為：在共中心點道集內(nèi)進行動校正能將同相軸校正為水平直線（將得到最好的疊加效果）的某一速度即為這條同相軸對應的反射波的疊加速度水平單層、均勻介質(zhì)，疊加速度傾斜單層、均勻介質(zhì)，疊加速度傾斜平行多層、均勻介質(zhì)，疊加速度水平多層、均勻介質(zhì)，疊加速度五、射線平均速度在地震波傳播非均勻介質(zhì)中時，波沿不同的射線路徑具有不同的傳播速度。波沿射線路徑傳播的速度稱為射線速度。波沿射線所走過的總距離除以總時間稱為波沿該射線的平均速度六、層速度層速度：某一介質(zhì)中地震波的傳播速度某一速度層的波速稱為這一層的層速度層速度是一種對地震資料進行地質(zhì)解釋非常有用的速度資料?？梢杂脕韯澐謳r性、巖相，提高地震資料的解釋精度和解決地質(zhì)問題的能力。測定方法：

1.實驗室內(nèi)，測定巖石樣品的速度值2.在井中測量平均速度與層速度3.用時距曲線求取或用計算機求速度譜獲取迭加速度§7.3地震波速度的測定炮點的扇形布設(近炮點)長方形布設(遠炮點)50-100米300-500米⊙井一、平均速度的測定㈠地震測井求取平均速度

1.野外工作

①檢波器由井底每隔一段距離提升一次.②為保證精度布設近、遠炮點：近炮點距井50-100米為扇形，深炮點距井300-500米為矩形.③較大時，炮點布在下傾方向2.地震測井的資料整理HdStco測井檢波器儀器o`hcvcA地震測井資料整理成果圖㈡

聲波測井

1.原理:

聲測井是一種地球物理方法,是求取地震速度的重要手段.它是應用沿井壁滑行波產(chǎn)生的到達MN兩個接收器的初至折射波時差來求取速度參數(shù)的.工作時,將聲波儀器從井下某一深度按一定距離間隔依次測試并往上提升,直至測試完成為止.MNOb1b2一米0.5聲測井原理圖聲波記錄儀泥漿巖層地表折射波聲波發(fā)射器接收器聲波測井是一種連續(xù)的速度測量方法，震源和接收器放在同一裝置內(nèi)（其中OM=1米，MN=0.5米），且放于井中，利用井壁滑行的到達MN的折射波時差求取波速。折射波傳到M、N的時間分別為：2.聲波測井的整理解釋聲波測井時差曲線(h)為一連續(xù)曲線其單位為微秒/米，要把聲速測井曲線變成透過波的垂直時距曲線確定地層的平均速度，只需把曲線按微秒/米時間累計起來即進行積分，再與總地層厚度相除即可。t1t2tntHH1V1H2V2H3V3HNVN0聲速測井曲線MNOb1b2一米0.5MN為接收器,O為發(fā)射器聲測井原理圖聲波記錄儀實際聲測井記錄圖其中tH有三種求法：1）用積分儀求面積法直接求tH2）將k分段平均，用近似積分法求tH

3）若儀器有累計時間道，可直接累計時間求出tH（三）地震測井與聲速測井比較在動校正中所選用的速度能使共反射點道集內(nèi)某一t0的同相軸為一水平直線的疊加速度，疊加速度一般是由速度譜發(fā)求取的。即對某一t0選用一系列不同的速度V1、V2、…、Vn對共反射點時距曲線進行動校正，能把時距曲線校正成直線的速度就是合適的疊加速度速度譜的種類：疊加速度譜和相關速度譜疊加速度譜——校正后道集內(nèi)各道進行直接迭加是否各道迭加能量最強，最強表示該速度為合適的疊加速度相關速度譜——用相關函數(shù)相對大小來判斷是否相同，如果相同表示所選速度即為合適速度動校正量§7.4疊加速度的求取tO40VQVmQm速度譜速度譜曲線0VtO3tO2tO1tO速度譜的計算:設有一組反射點道集，其上有一反射波，它的t0時間t01①給定初始速度（一般較?。￢1，按照⊿tx公式計算動校正量，對各道進行動校正，若采用“疊加能量”準則，則校正后計算這組道集上這個波的疊加能量QV1.若速度過小，動校正過頭，各道的波形之間存在相位差②再選一個速度V2=V1+⊿t，⊿t是一個選定的速度增量，重復上述步驟，計算疊加能量QV2③依次選V3=V1+2⊿t，V4=V1+3⊿t，…，Vn=V1+(n-1)⊿t，計算出一組疊加能量QV3