第五章---第一節(jié)和第二節(jié)

1、本章內(nèi)容本章內(nèi)容1、地震波在巖層中的傳播速度、地震波在巖層中的傳播速度2、幾種速度概念、幾種速度概念3、平均速度的測(cè)定、平均速度的測(cè)定4、疊加速度的求取、疊加速度的求取5、各種速度之間的關(guān)系和一些互相換、各種速度之間的關(guān)系和一些互相換 算的公式算的公式l 地震波的速度是地震勘探中最重要的一個(gè)參數(shù)。地震波的速度是地震勘探中最重要的一個(gè)參數(shù)。l 用地震勘探方法研究地下地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)時(shí)，基本用地震勘探方法研究地下地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)時(shí)，基本公式是公式是HV t / 2，H是界面的深度是界面的深度,V是地震波是地震波的傳播速度的傳播速度,t是地震波從地面垂直向下到界面再返是地震波從地面垂直向下到界面再返回地面的

2、旅行時(shí)。回地面的旅行時(shí)。l 在資料處理和解釋的過(guò)程中，速度資料在許多環(huán)在資料處理和解釋的過(guò)程中，速度資料在許多環(huán)節(jié)都是一個(gè)重要參數(shù)。例如：節(jié)都是一個(gè)重要參數(shù)。例如：在進(jìn)行動(dòng)校正時(shí)，要有疊加速度資料；在進(jìn)行動(dòng)校正時(shí)，要有疊加速度資料；進(jìn)行偏移疊加時(shí)，要有偏移疊加速度。進(jìn)行偏移疊加時(shí)，要有偏移疊加速度。時(shí)深轉(zhuǎn)換時(shí)，要有平均速度資料。時(shí)深轉(zhuǎn)換時(shí)，要有平均速度資料。l 通過(guò)速度譜分析，獲得疊加速度，進(jìn)而求取均方通過(guò)速度譜分析，獲得疊加速度，進(jìn)而求取均方根速度、層速度，為層位對(duì)比、巖性研究提供了根速度、層速度，為層位對(duì)比、巖性研究提供了新的途徑和資料。新的途徑和資料。l 熟悉各種有關(guān)的速度概念和各種速度

3、資料的求取熟悉各種有關(guān)的速度概念和各種速度資料的求取方法，是很重要的。方法，是很重要的。第一節(jié)第一節(jié) 地震波在巖層地震波在巖層中的傳播速度中的傳播速度 思考題思考題1. 地震波速度與彈性參數(shù)有何關(guān)系？地震波速度與彈性參數(shù)有何關(guān)系？2. 除了彈性參數(shù)外，地震波速度還與哪些因素有關(guān)？除了彈性參數(shù)外，地震波速度還與哪些因素有關(guān)？為什么？為什么？主要內(nèi)容主要內(nèi)容l 速度與巖石彈性常數(shù)的關(guān)系速度與巖石彈性常數(shù)的關(guān)系 l 速度與巖性的關(guān)系速度與巖性的關(guān)系l 速度與密度的關(guān)系速度與密度的關(guān)系l 速度與構(gòu)造歷史和地質(zhì)年代的關(guān)系速度與構(gòu)造歷史和地質(zhì)年代的關(guān)系l 速度與埋藏深度的關(guān)系速度與埋藏深度的關(guān)系l 速度與

4、孔隙率和含水性的關(guān)系速度與孔隙率和含水性的關(guān)系l 速度與頻率和溫度的關(guān)系速度與頻率和溫度的關(guān)系l 沉積巖中速度的一般分布規(guī)律沉積巖中速度的一般分布規(guī)律l 地震勘探地震勘探是以研究是以研究地震波在巖層中的傳播規(guī)律為基地震波在巖層中的傳播規(guī)律為基礎(chǔ)礎(chǔ)的。的。l 巖石的彈性性質(zhì)巖石的彈性性質(zhì)( (主要表現(xiàn)為地震波的傳播速度主要表現(xiàn)為地震波的傳播速度) )不不同，地震波在其中傳播的情況也就不同，地震勘探同，地震波在其中傳播的情況也就不同，地震勘探正是利用這種關(guān)系來(lái)研究地下地層的地質(zhì)構(gòu)造的。正是利用這種關(guān)系來(lái)研究地下地層的地質(zhì)構(gòu)造的。l 理論研究和大量實(shí)際資料證明，地震波在巖層中的理論研究和大量實(shí)際資料

5、證明，地震波在巖層中的傳播速度傳播速度和和巖層的性質(zhì)巖層的性質(zhì)，如，如彈性參數(shù)彈性參數(shù)或或巖石的成分巖石的成分、密度密度、埋藏深度埋藏深度、地質(zhì)年代地質(zhì)年代，孔隙率孔隙率等因素有關(guān)。等因素有關(guān)。l 下面分別介紹它們之間的關(guān)系。由于目前在石油地下面分別介紹它們之間的關(guān)系。由于目前在石油地震勘探中主要利用縱波，本章在談到波速時(shí)，除特震勘探中主要利用縱波，本章在談到波速時(shí)，除特別說(shuō)明外，都是指別說(shuō)明外，都是指縱波速度。縱波速度。一、速度與巖石彈性參數(shù)的關(guān)系一、速度與巖石彈性參數(shù)的關(guān)系l 根據(jù)彈性波波動(dòng)方程，可以導(dǎo)出地震縱波和橫波在根據(jù)彈性波波動(dòng)方程，可以導(dǎo)出地震縱波和橫波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)的彈

6、性常數(shù)之間的定量關(guān)介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)的彈性常數(shù)之間的定量關(guān)系系l 式中式中，是拉梅系數(shù)；是拉梅系數(shù)；是介質(zhì)的密度；是介質(zhì)的密度；E是楊氏模是楊氏模量；量；是泊松比。是泊松比。l 它們都是說(shuō)明介質(zhì)的彈性性質(zhì)的參數(shù)。它們都是說(shuō)明介質(zhì)的彈性性質(zhì)的參數(shù)。l 泊松比泊松比的值在大多數(shù)情況下約等于的值在大多數(shù)情況下約等于0.25，只有在最，只有在最為疏松的巖石中為疏松的巖石中0.5，可見(jiàn)，可見(jiàn)的變化不大。的變化不大。l 楊氏模量楊氏模量的大小和的大小和巖石的成分巖石的成分、結(jié)構(gòu)有關(guān)。、結(jié)構(gòu)有關(guān)。l 隨著巖石密度的增加，隨著巖石密度的增加，E比比增加的級(jí)次較高，所以增加的級(jí)次較高，所以當(dāng)巖石密度增加時(shí)，

7、地震波的速度不是減少反而增當(dāng)巖石密度增加時(shí)，地震波的速度不是減少反而增加。加。l 同一介質(zhì)中縱波和橫波速度比的關(guān)系如下：同一介質(zhì)中縱波和橫波速度比的關(guān)系如下：l 由上式可見(jiàn)縱波與橫波速度之比取決于泊松比。因由上式可見(jiàn)縱波與橫波速度之比取決于泊松比。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，泊松比為為在大多數(shù)情況下，泊松比為0.25左右，所以左右，所以縱波縱波與橫波的速度比值與橫波的速度比值Vp/Vs一般為一般為1.73。二、速度與巖性的關(guān)系二、速度與巖性的關(guān)系l 巖石彈性性質(zhì)的參數(shù)就是上面已談到的幾個(gè)彈性巖石彈性性質(zhì)的參數(shù)就是上面已談到的幾個(gè)彈性常數(shù)，可以說(shuō)公式就是反映速度與巖石性質(zhì)的基常數(shù)，可以說(shuō)公式就是反映速度

8、與巖石性質(zhì)的基本關(guān)系本關(guān)系l 在在用地震勘探方法解決石油勘探中的地質(zhì)問(wèn)題時(shí)用地震勘探方法解決石油勘探中的地質(zhì)問(wèn)題時(shí)，還需還需要要細(xì)致地研究地震波傳播速度與地層的巖性、細(xì)致地研究地震波傳播速度與地層的巖性、地質(zhì)年代，埋藏深度和孔隙率等各種因素的關(guān)系，地質(zhì)年代，埋藏深度和孔隙率等各種因素的關(guān)系，特別是地震波在沉積巖中其傳播速度的規(guī)律，特別是地震波在沉積巖中其傳播速度的規(guī)律，這這對(duì)實(shí)際工作有具體的指導(dǎo)作用。對(duì)實(shí)際工作有具體的指導(dǎo)作用。l 地震波的速度主要決定于構(gòu)成這些巖石的礦物本身地震波的速度主要決定于構(gòu)成這些巖石的礦物本身的彈性性質(zhì)。的彈性性質(zhì)。l 大多數(shù)火成巖和變質(zhì)巖只有很少或沒(méi)有孔隙，一般大多

9、數(shù)火成巖和變質(zhì)巖只有很少或沒(méi)有孔隙，一般說(shuō)來(lái)，火成巖的地震波速度的說(shuō)來(lái)，火成巖的地震波速度的變化范圍變化范圍比變質(zhì)巖和比變質(zhì)巖和沉積巖小。沉積巖小。l 火成巖火成巖地震波速度的平均值比其它類型巖石的要地震波速度的平均值比其它類型巖石的要高高。l 大多數(shù)變質(zhì)巖的地震波速度變化范圍比較大。大多數(shù)變質(zhì)巖的地震波速度變化范圍比較大。巖石類型巖石類型速度（米速度（米/ /秒）秒）沉積巖沉積巖15006000花崗巖花崗巖45006500玄武巖玄武巖45008000變質(zhì)巖變質(zhì)巖35006500速度（速度（km/s）l 對(duì)于沉積巖，如砂巖、頁(yè)巖和較軟的石灰?guī)r，它們對(duì)于沉積巖，如砂巖、頁(yè)巖和較軟的石灰?guī)r，它們的

10、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，顆粒之間有空隙，孔隙中可能充的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，顆粒之間有空隙，孔隙中可能充填了液體或充填了象粘土這類軟的固體物質(zhì)。填了液體或充填了象粘土這類軟的固體物質(zhì)。l 這類巖石速度是密切地依賴于孔隙率和充滿于孔隙這類巖石速度是密切地依賴于孔隙率和充滿于孔隙中的物質(zhì)。中的物質(zhì)。l 因?yàn)橐驗(yàn)橛蜌獾卣鹂碧降闹饕繕?biāo)是沉積巖油氣地震勘探的主要目標(biāo)是沉積巖，今后我，今后我們將主要討論沉積巖的速度問(wèn)題。們將主要討論沉積巖的速度問(wèn)題。三、三、 速度與密度的關(guān)系速度與密度的關(guān)系l 沉積巖中的波速與巖石密度有密切關(guān)系，這種關(guān)系沉積巖中的波速與巖石密度有密切關(guān)系，這種關(guān)系除公式除公式由波動(dòng)方程導(dǎo)出的嚴(yán)格的公式外

11、由波動(dòng)方程導(dǎo)出的嚴(yán)格的公式外l 根據(jù)大量資料有時(shí)還可以把速度與密度表示成一種根據(jù)大量資料有時(shí)還可以把速度與密度表示成一種近似的近似的線性關(guān)系線性關(guān)系，例如對(duì)，例如對(duì)某些石灰?guī)r和砂頁(yè)巖某些石灰?guī)r和砂頁(yè)巖來(lái)說(shuō)，來(lái)說(shuō)，這種關(guān)系可表示成方程式這種關(guān)系可表示成方程式V=6-11式中速度式中速度V V的單位是千米秒，密度的單位是千米秒，密度的單位是的單位是g gcmcm3 3。各種巖石的波速和波阻抗各種巖石的波速和波阻抗巖石成份巖石成份速度速度Vp(米秒米秒)波阻抗波阻抗Vp10（克（克/厘米厘米2秒）秒）礫巖碎石干砂礫巖碎石干砂2008002816 砂質(zhì)粘土砂質(zhì)粘土30090031018濕濕 砂砂600

12、8003819 粘粘 土土120025001855 疏松巖石疏松巖石150025001416致密巖石致密巖石180040002760自自 堊堊1800350040112 泥質(zhì)頁(yè)巖泥質(zhì)頁(yè)巖270041003690石灰?guī)r，致密白石灰?guī)r，致密白云巖云巖2500610065135石膏，無(wú)水石膏石膏，無(wú)水石膏3500450058180 泥灰?guī)r泥灰?guī)r2000350077110冰冰3l00360045100 巖巖 鹽鹽420055003035 l 通過(guò)對(duì)大量巖石樣品作巖石物性研究，在對(duì)大量通過(guò)對(duì)大量巖石樣品作巖石物性研究，在對(duì)大量數(shù)據(jù)分析整理的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)地震縱波速度與巖數(shù)據(jù)分析整理的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)地震縱波速

13、度與巖石密度石密度(完全充水飽和體積密度完全充水飽和體積密度)之間，存在著良好之間，存在著良好的定量關(guān)系，可用的定量關(guān)系，可用加德納加德納公式表示如下：公式表示如下：l 式中速度式中速度v的單位是米秒；密度的單位是米秒；密度的單位是克的單位是克厘米厘米34131. 0vl右圖給出了按加德右圖給出了按加德納公式納公式l計(jì)算的理論曲線和計(jì)算的理論曲線和測(cè)定的速度與密度的測(cè)定的速度與密度的關(guān)系。關(guān)系。l從圖看出，這個(gè)公從圖看出，這個(gè)公式對(duì)式對(duì)砂巖、泥巖、石砂巖、泥巖、石灰?guī)r、白云巖等巖性灰?guī)r、白云巖等巖性比較適用比較適用；l對(duì)對(duì)巖鹽巖鹽和和硬石膏硬石膏偏偏差大一些，只要地層差大一些，只要地層中所含巖

14、鹽及石膏厚中所含巖鹽及石膏厚度百分比不大，還是度百分比不大，還是可以適用的?？梢赃m用的。4131. 0vl 右圖給出了我國(guó)某石油右圖給出了我國(guó)某石油探區(qū)各種地層的速度與探區(qū)各種地層的速度與密度、埋藏深度之間的密度、埋藏深度之間的關(guān)系。關(guān)系。l 這些經(jīng)驗(yàn)公式具體地反這些經(jīng)驗(yàn)公式具體地反映了映了速度與密度速度與密度之間的之間的關(guān)系關(guān)系，為參數(shù)之間的換，為參數(shù)之間的換算提供了方便。算提供了方便。l 例如在計(jì)算人工合成地例如在計(jì)算人工合成地震記錄時(shí)，如果已知震記錄時(shí)，如果已知V，但沒(méi)有密度參數(shù)，這時(shí)但沒(méi)有密度參數(shù)，這時(shí)就可以用這些公式進(jìn)行就可以用這些公式進(jìn)行換算。換算。四、速度與構(gòu)造歷史和地質(zhì)年代的關(guān)

15、系四、速度與構(gòu)造歷史和地質(zhì)年代的關(guān)系l 許多實(shí)際觀測(cè)資料表明，同樣深度、成分相似的巖石，許多實(shí)際觀測(cè)資料表明，同樣深度、成分相似的巖石，當(dāng)?shù)刭|(zhì)年代不同時(shí)，波速也不同，當(dāng)?shù)刭|(zhì)年代不同時(shí)，波速也不同，年老的巖石比年青年老的巖石比年青的巖石具有較高的速度。的巖石具有較高的速度。l 速度與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，在不同地區(qū)有不同的表現(xiàn)。速度與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，在不同地區(qū)有不同的表現(xiàn)。l 在在強(qiáng)烈褶皺強(qiáng)烈褶皺地區(qū)，經(jīng)常觀測(cè)到地區(qū)，經(jīng)常觀測(cè)到速度的增大速度的增大；而在；而在隆起隆起的構(gòu)造頂部，則發(fā)現(xiàn)速度減低的構(gòu)造頂部，則發(fā)現(xiàn)速度減低。l 一般地說(shuō)，地震波在巖石中的一般地說(shuō)，地震波在巖石中的傳播速度傳播速度隨地質(zhì)過(guò)程

16、中隨地質(zhì)過(guò)程中的的構(gòu)造作用力的增強(qiáng)而增大構(gòu)造作用力的增強(qiáng)而增大。l 根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)巖石樣品的分析發(fā)現(xiàn)，地震波的速度根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)巖石樣品的分析發(fā)現(xiàn)，地震波的速度與壓力之間有一定的關(guān)系，與壓力之間有一定的關(guān)系，速度隨壓力的增加而增加速度隨壓力的增加而增加。l 此外此外壓力的方向不同壓力的方向不同，地震波沿不同方向傳播的速度地震波沿不同方向傳播的速度也就不同。也就不同。五、速度與埋藏深度的關(guān)系五、速度與埋藏深度的關(guān)系l 大量實(shí)際資料表明，在巖石性質(zhì)和地質(zhì)年代相同的大量實(shí)際資料表明，在巖石性質(zhì)和地質(zhì)年代相同的條件下，地震波的條件下，地震波的速度隨巖石埋藏深度的增加而增速度隨巖石埋藏深度的增加而增大。

17、大。其原因主要是埋藏深的巖石所受的地層壓力大其原因主要是埋藏深的巖石所受的地層壓力大的原故。的原故。l 在不同地區(qū)，特別是在基底埋藏深度不同時(shí)，速度在不同地區(qū)，特別是在基底埋藏深度不同時(shí)，速度隨深度變化的垂直梯度可能相差很大。隨深度變化的垂直梯度可能相差很大。l 一般地說(shuō)，在一般地說(shuō)，在淺處速度梯度較大；深度增加時(shí)，梯淺處速度梯度較大；深度增加時(shí)，梯度減小。度減小。l 由地層的埋藏深度和電阻率由地層的埋藏深度和電阻率R計(jì)算地層波速的經(jīng)驗(yàn)公計(jì)算地層波速的經(jīng)驗(yàn)公式如下：式如下：式中速度式中速度V的單位是米秒，深度的單位是米秒，深度z的單位是米，電的單位是米，電阻率的單位歐姆阻率的單位歐姆/米。這個(gè)

18、經(jīng)驗(yàn)公式在沒(méi)有地震測(cè)井米。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式在沒(méi)有地震測(cè)井和聲波測(cè)井資料但有和聲波測(cè)井資料但有電測(cè)井資料電測(cè)井資料的地區(qū)，可用來(lái)?yè)Q的地區(qū)，可用來(lái)?yè)Q算速度資料。算速度資料。613)(102RZV六、速度與孔隙率和含水性的關(guān)系六、速度與孔隙率和含水性的關(guān)系l 地震波在沉積巖中的傳播速度與巖石的孔隙率和含地震波在沉積巖中的傳播速度與巖石的孔隙率和含水性的關(guān)系問(wèn)題，近幾年進(jìn)行了較多的研究。水性的關(guān)系問(wèn)題，近幾年進(jìn)行了較多的研究。l 因?yàn)閹r石孔隙中含油或水或氣時(shí)，巖石的波速因?yàn)閹r石孔隙中含油或水或氣時(shí)，巖石的波速( (及及密度密度) )會(huì)發(fā)生變化，因而引起波阻抗的變化，最后會(huì)發(fā)生變化，因而引起波阻抗的變化，最

19、后導(dǎo)致在該界面的反射波振幅的變化。導(dǎo)致在該界面的反射波振幅的變化。l 而利用地震波振幅變化與反射界面波阻抗直接聯(lián)系而利用地震波振幅變化與反射界面波阻抗直接聯(lián)系來(lái)進(jìn)行直接找油找氣的方法技術(shù)就是所謂的來(lái)進(jìn)行直接找油找氣的方法技術(shù)就是所謂的亮點(diǎn)技亮點(diǎn)技術(shù)。術(shù)。l 在大多數(shù)沉積巖中，巖層的實(shí)際波速是由巖石基質(zhì)在大多數(shù)沉積巖中，巖層的實(shí)際波速是由巖石基質(zhì)的速度、孔隙率、充滿空隙的液體的速度以及顆粒的速度、孔隙率、充滿空隙的液體的速度以及顆粒之間的膠結(jié)物的成份等因素來(lái)決定的。之間的膠結(jié)物的成份等因素來(lái)決定的。l 下式是現(xiàn)在認(rèn)為比較合適的關(guān)于液體速度、顆粒下式是現(xiàn)在認(rèn)為比較合適的關(guān)于液體速度、顆粒速度與孔隙

20、率之間一個(gè)很簡(jiǎn)單的關(guān)系式，叫做時(shí)速度與孔隙率之間一個(gè)很簡(jiǎn)單的關(guān)系式，叫做時(shí)間平均方程速度的倒數(shù)，毫秒米間平均方程速度的倒數(shù)，毫秒米l 式中式中V是波在巖石中的實(shí)際速度；是波在巖石中的實(shí)際速度；Vf是波在孔隙流是波在孔隙流體中的速度；體中的速度；Vr是巖石基質(zhì)的速度；是巖石基質(zhì)的速度；是巖石的孔是巖石的孔隙率。隙率。l 這個(gè)公式的適用條件是巖層孔隙中只有油、氣或這個(gè)公式的適用條件是巖層孔隙中只有油、氣或水一種流體，并且水一種流體，并且流體壓力與巖石壓力相等流體壓力與巖石壓力相等。rfVVV11l 從公式很容易看出：從公式很容易看出：l 當(dāng)孔隙率為零，速度當(dāng)孔隙率為零，速度V等于等于Vr；l 當(dāng)孔

21、隙率為當(dāng)孔隙率為100，VVf，右圖是幾種類型，右圖是幾種類型沉積巖沉積巖的的1/V與與的關(guān)的關(guān)系圖。系圖。l 孔隙率為孔隙率為0到到30的砂的砂巖，與上式的關(guān)系符合巖，與上式的關(guān)系符合得很好。得很好。rfVVV11l 當(dāng)流體壓力降低，流體壓力這項(xiàng)的百分比影響就變當(dāng)流體壓力降低，流體壓力這項(xiàng)的百分比影響就變小，當(dāng)流體壓力接近大氣壓時(shí)，其影響變得最小。小，當(dāng)流體壓力接近大氣壓時(shí)，其影響變得最小。l 因此在實(shí)際條件下，時(shí)間平均方程必須用一個(gè)壓差因此在實(shí)際條件下，時(shí)間平均方程必須用一個(gè)壓差調(diào)節(jié)系數(shù)調(diào)節(jié)系數(shù)C加以修正，這時(shí)可用下式表示：加以修正，這時(shí)可用下式表示：l 當(dāng)巖石壓力為當(dāng)巖石壓力為41310

22、7帕斯卡，流體壓力等于巖帕斯卡，流體壓力等于巖石壓力的一半時(shí)，石壓力的一半時(shí)，C值約為值約為0.85。rfVCVCV11l 右圖給出了根據(jù)右圖給出了根據(jù)修改后的時(shí)間平修改后的時(shí)間平均方程均方程( (上式上式) )得得到的速度與孔隙到的速度與孔隙率的關(guān)系。率的關(guān)系。l 總之，由于地震總之，由于地震波在油、氣、水波在油、氣、水等流體中的傳播等流體中的傳播速度比在巖石基速度比在巖石基質(zhì)中的速度小，質(zhì)中的速度小，因而巖石孔隙中因而巖石孔隙中含有流體時(shí)使巖含有流體時(shí)使巖石的速度降低。石的速度降低。鹽鹽七、七、 速度與頻率和溫度的關(guān)系速度與頻率和溫度的關(guān)系l 試驗(yàn)資料表明在很寬的頻率范圍內(nèi)，縱波與橫波的試

23、驗(yàn)資料表明在很寬的頻率范圍內(nèi)，縱波與橫波的速度與頻率無(wú)關(guān)，這說(shuō)明速度與頻率無(wú)關(guān)，這說(shuō)明縱波和橫波不存在頻散現(xiàn)縱波和橫波不存在頻散現(xiàn)象。象。l 速度隨溫度可能有很微小的變化，每升高速度隨溫度可能有很微小的變化，每升高100，減少減少56。MPa是壓強(qiáng)單位是壓強(qiáng)單位:兆帕斯卡兆帕斯卡 八、沉積巖中速度的一般分布規(guī)律八、沉積巖中速度的一般分布規(guī)律（1 1）在沉積巖中速度的空間分布規(guī)律決定于地層的）在沉積巖中速度的空間分布規(guī)律決定于地層的沉積順序及巖性特點(diǎn)。沉積順序及巖性特點(diǎn)。沉積巖的基本特點(diǎn)之一是沉積巖的基本特點(diǎn)之一是成層分布。成層分布。l 根據(jù)形成沉積的各種條件根據(jù)形成沉積的各種條件( (如巖性、

24、孔隙率等如巖性、孔隙率等) )，可以將整個(gè)地質(zhì)剖面劃分為許多地層，在各層中可以將整個(gè)地質(zhì)剖面劃分為許多地層，在各層中波傳播的速度是不同的。波傳播的速度是不同的。l 因此，因此，速度在剖面上的成層分布就成為沉積巖的速度在剖面上的成層分布就成為沉積巖的基本特點(diǎn)，基本特點(diǎn)，而這一特點(diǎn)恰恰是使用地震勘探的有而這一特點(diǎn)恰恰是使用地震勘探的有利前提。利前提。（2）速度與深度和地質(zhì)年代有關(guān)，這個(gè)關(guān)系基本上）速度與深度和地質(zhì)年代有關(guān)，這個(gè)關(guān)系基本上是平滑變化。是平滑變化。所有影響因素的共同作用表現(xiàn)出速度所有影響因素的共同作用表現(xiàn)出速度變化具有變化具有方向性方向性，其方向接近于垂線方向。，其方向接近于垂線方向。

25、l 速度隨著深度速度隨著深度(或反射波或反射波t0時(shí)間時(shí)間)的增加而增大的增加而增大。速度。速度垂直梯度的存在也是速度剖面的又一重要特點(diǎn)。垂直梯度的存在也是速度剖面的又一重要特點(diǎn)。速速度梯度是隨深度的增加而減小的。度梯度是隨深度的增加而減小的。（3）由于工區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與沉積巖相的變化，也會(huì)引）由于工區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與沉積巖相的變化，也會(huì)引起速度的水平方向變化。起速度的水平方向變化。一般說(shuō)來(lái)，速度的水平梯一般說(shuō)來(lái)，速度的水平梯度不會(huì)很大，但要細(xì)致地處理和解釋資料，考慮速度不會(huì)很大，但要細(xì)致地處理和解釋資料，考慮速度的水平梯度還是必要的，這個(gè)問(wèn)題正在引起人們度的水平梯度還是必要的，這個(gè)問(wèn)題正在引起人們的注

26、意。的注意。l構(gòu)造破壞構(gòu)造破壞( (如斷層如斷層) )可以引起速度的突變?？梢砸鹚俣鹊耐蛔儭€(gè)個(gè)別地層中的不整合及地層尖滅都會(huì)對(duì)速度的別地層中的不整合及地層尖滅都會(huì)對(duì)速度的水平梯度有顯著的影響。水平梯度有顯著的影響。第二節(jié)第二節(jié) 幾種速度概念幾種速度概念Section2 Several Velocity Conception 思考題思考題1. 疊加速度的含義是什么？怎么求疊加速度？疊加速度的含義是什么？怎么求疊加速度？2. 平均速度、均方根速度、等效速度、疊加速度之平均速度、均方根速度、等效速度、疊加速度之間的聯(lián)系與區(qū)別是什么？間的聯(lián)系與區(qū)別是什么？主要內(nèi)容主要內(nèi)容l平均速度平均速度l均方根

27、速度均方根速度l等效速度等效速度l疊加速度疊加速度l 地震波在地層中的傳播速度是一個(gè)十分重要的參數(shù)，地震波在地層中的傳播速度是一個(gè)十分重要的參數(shù)，但又很難精確測(cè)定它的數(shù)值。但又很難精確測(cè)定它的數(shù)值。l 即使在同一種巖層中的各個(gè)不同部分或沿不同的方即使在同一種巖層中的各個(gè)不同部分或沿不同的方向，地震波的傳播速度都是不同的，也就是說(shuō)，要向，地震波的傳播速度都是不同的，也就是說(shuō)，要精確表示地震波的傳播速度應(yīng)當(dāng)用空間坐標(biāo)的函數(shù)精確表示地震波的傳播速度應(yīng)當(dāng)用空間坐標(biāo)的函數(shù) V = v (x,y,z)。l 實(shí)際生產(chǎn)工作中，實(shí)際生產(chǎn)工作中，不可能真正精確確定這種函數(shù)關(guān)不可能真正精確確定這種函數(shù)關(guān)系，系，而只

28、能根據(jù)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工作的需要和地震勘探方而只能根據(jù)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工作的需要和地震勘探方法技術(shù)所能達(dá)到的水平，對(duì)極其復(fù)雜的實(shí)際情況作法技術(shù)所能達(dá)到的水平，對(duì)極其復(fù)雜的實(shí)際情況作種種簡(jiǎn)化，建立各種簡(jiǎn)化介質(zhì)模型，并引進(jìn)了各種種種簡(jiǎn)化，建立各種簡(jiǎn)化介質(zhì)模型，并引進(jìn)了各種速度概念。速度概念。l 本節(jié)討論的各種速度概念，就是根據(jù)本節(jié)討論的各種速度概念，就是根據(jù)對(duì)介質(zhì)的不同對(duì)介質(zhì)的不同簡(jiǎn)化，或者獲得速度的原始資料和計(jì)算方法不同，簡(jiǎn)化，或者獲得速度的原始資料和計(jì)算方法不同，或者是用途的不同等原因引出來(lái)的?；蛘呤怯猛镜牟煌仍蛞鰜?lái)的。l 必須明確必須明確，每種速度概念都有，每種速度概念都有它的意義、引入的原它的意義、

29、引入的原因、計(jì)算或測(cè)定的方法以及使用范圍因、計(jì)算或測(cè)定的方法以及使用范圍等。并且地震等。并且地震勘探中的各種速度概念是隨著地震勘探本身方法技勘探中的各種速度概念是隨著地震勘探本身方法技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)、變化和被淘汰的。術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)、變化和被淘汰的。l 下面分別說(shuō)明幾種目前常用的速度的概念下面分別說(shuō)明幾種目前常用的速度的概念一、平均速度一、平均速度Vavl 平均速度平均速度定義為：定義為：“一組水平層狀介質(zhì)中某一界一組水平層狀介質(zhì)中某一界面以上介質(zhì)的平均速度就是地震波垂直穿過(guò)該界面以上介質(zhì)的平均速度就是地震波垂直穿過(guò)該界面以上各層的總厚度與總的傳播時(shí)間之比面以上各層的總厚度與總的傳播時(shí)間之比”。

30、（第一章）（第一章）niiniiiniiiniiavtVtVhhV1111式中式中 hi、Vi 分別是每一層的厚度和速度。分別是每一層的厚度和速度。 幾種速度概念幾種速度概念再?gòu)牧硪粋€(gè)角度來(lái)討論平均速再?gòu)牧硪粋€(gè)角度來(lái)討論平均速度的含義。設(shè)有右圖所示的水度的含義。設(shè)有右圖所示的水平層狀介質(zhì)。在平層狀介質(zhì)。在O點(diǎn)激發(fā)，在點(diǎn)激發(fā)，在S點(diǎn)接收，并假定波按最短路點(diǎn)接收，并假定波按最短路程傳播，即當(dāng)?shù)卣鸩◤某虃鞑?，即?dāng)?shù)卣鸩◤腛入射入射到第到第n層的層的P點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，OP是直線。是直線。O*是是O相對(duì)于相對(duì)于Rn界面的虛震界面的虛震源，源，O*PS也是一條直線。所也是一條直線。所以以O(shè)P=O*P，波走過(guò)的

31、總路程，波走過(guò)的總路程相當(dāng)于相當(dāng)于O*S，射線的入射角為，射線的入射角為。如果我們把平均速度定義。如果我們把平均速度定義為為“在水平層狀介質(zhì)中，波沿在水平層狀介質(zhì)中，波沿直線傳播所走過(guò)的總路程與所直線傳播所走過(guò)的總路程與所需總時(shí)間之比需總時(shí)間之比”，那么就有，那么就有幾種速度概念幾種速度概念 式中式中l(wèi)1,l2,ln是波在每層中是波在每層中走過(guò)的路程長(zhǎng)度；走過(guò)的路程長(zhǎng)度； tl1,tl2,tln是波在每層中傳是波在每層中傳播的時(shí)間。從右圖可看出播的時(shí)間。從右圖可看出niiiniiavVhhV11幾種速度概念幾種速度概念niiiniiavVhhV11 注意：地震波傳播時(shí)真正遵循的是注意：地震波傳

32、播時(shí)真正遵循的是“沿最小時(shí)間路沿最小時(shí)間路程傳播程傳播”，在非均勻介質(zhì)，在非均勻介質(zhì)( (如層狀介質(zhì)如層狀介質(zhì)) )中，最小時(shí)中，最小時(shí)間路程將是折線而不是直線，可見(jiàn)我們這樣引入平間路程將是折線而不是直線，可見(jiàn)我們這樣引入平均速度時(shí)所作的均速度時(shí)所作的“地震波沿最短路程直線傳播地震波沿最短路程直線傳播”的的假設(shè)就是一種對(duì)實(shí)際介質(zhì)結(jié)構(gòu)的近似簡(jiǎn)化。假設(shè)就是一種對(duì)實(shí)際介質(zhì)結(jié)構(gòu)的近似簡(jiǎn)化。l 反射波時(shí)距曲線反射波時(shí)距曲線 二、二、 均方根速度均方根速度VR其中其中上式的意義在于，如果一條時(shí)距曲線的方程可以寫上式的意義在于，如果一條時(shí)距曲線的方程可以寫成這樣的形式，就表示波是以成這樣的形式，就表示波是以

33、常速傳播常速傳播的。并且波的。并且波速的數(shù)值就等于式中速的數(shù)值就等于式中x2項(xiàng)的分母的平方根。下面在項(xiàng)的分母的平方根。下面在引入幾個(gè)速度概念時(shí)都按這個(gè)思路，先把有關(guān)的方引入幾個(gè)速度概念時(shí)都按這個(gè)思路，先把有關(guān)的方程化為上式形式，又從程化為上式形式，又從x2項(xiàng)的分母中找出引入的速項(xiàng)的分母中找出引入的速度概念。度概念。 現(xiàn)在根據(jù)實(shí)際的介質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，提出這樣的問(wèn)題：現(xiàn)在根據(jù)實(shí)際的介質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，提出這樣的問(wèn)題：如果有一水平界面，覆蓋介質(zhì)是不均勻的如果有一水平界面，覆蓋介質(zhì)是不均勻的( (如覆蓋層如覆蓋層是連續(xù)介質(zhì)或水平層狀介質(zhì)，當(dāng)然，不管介質(zhì)結(jié)構(gòu)是連續(xù)介質(zhì)或水平層狀介質(zhì)，當(dāng)然，不管介質(zhì)結(jié)構(gòu)如何，地震波

34、總是遵從費(fèi)馬原理傳播的如何，地震波總是遵從費(fèi)馬原理傳播的) )。那么這種。那么這種情況下的反射波時(shí)距曲線的表達(dá)式將如何情況下的反射波時(shí)距曲線的表達(dá)式將如何? ?它還是不它還是不是一條雙曲線是一條雙曲線? ?如果不是的話，能否在一定條件下，如果不是的話，能否在一定條件下，近似地把它看成雙曲線近似地把它看成雙曲線? ? 正確地解決這些問(wèn)題是有很大實(shí)際意義正確地解決這些問(wèn)題是有很大實(shí)際意義的，因?yàn)樵谏a(chǎn)工作中進(jìn)行的，因?yàn)樵谏a(chǎn)工作中進(jìn)行動(dòng)校正動(dòng)校正時(shí)，時(shí)，不管不管介質(zhì)是否均勻，我們都是采用雙曲線公式計(jì)介質(zhì)是否均勻，我們都是采用雙曲線公式計(jì)算動(dòng)校正量算動(dòng)校正量，也即把，也即把反射波時(shí)距曲線總是看反射波

35、時(shí)距曲線總是看成雙曲線成雙曲線。這樣做是有誤差的。均方根速度。這樣做是有誤差的。均方根速度的概念就是在討論這些問(wèn)題的過(guò)程當(dāng)中，把的概念就是在討論這些問(wèn)題的過(guò)程當(dāng)中，把不是雙曲線關(guān)系的時(shí)距曲線方程簡(jiǎn)化為雙曲不是雙曲線關(guān)系的時(shí)距曲線方程簡(jiǎn)化為雙曲線關(guān)系時(shí)要引入的一個(gè)速度概念。線關(guān)系時(shí)要引入的一個(gè)速度概念。l定義：定義：把水平層狀介質(zhì)情況下的反射波時(shí)距把水平層狀介質(zhì)情況下的反射波時(shí)距曲線近似地當(dāng)作雙曲線，求出的波速就是這曲線近似地當(dāng)作雙曲線，求出的波速就是這一水平層狀介質(zhì)的均方根速度。一水平層狀介質(zhì)的均方根速度。l均方根速度的意義均方根速度的意義還可以這樣說(shuō)明：把各層還可以這樣說(shuō)明：把各層的速度值的

36、平的速度值的平“方方”按時(shí)間取其加權(quán)平按時(shí)間取其加權(quán)平“均均”值，而后取平方值，而后取平方“根根”值，要注意其中速度值，要注意其中速度較高的層所占比重要大，表明這種近似在一較高的層所占比重要大，表明這種近似在一定程度上考慮了定程度上考慮了射線的偏折。射線的偏折。三、三、l 傾斜界面均勻覆蓋介質(zhì)情況下的共中心點(diǎn)時(shí)距曲傾斜界面均勻覆蓋介質(zhì)情況下的共中心點(diǎn)時(shí)距曲線方程線方程:l 式中式中V是介質(zhì)的速度；是介質(zhì)的速度；h是共中心點(diǎn)處界面的法線是共中心點(diǎn)處界面的法線深度；深度；是界面傾角。上式還可改寫為是界面傾角。上式還可改寫為l 等效速度的意義：等效速度的意義：傾斜界面情況下的共中心點(diǎn)道集傾斜界面情況

37、下的共中心點(diǎn)道集的疊加效果存在兩個(gè)問(wèn)題，即的疊加效果存在兩個(gè)問(wèn)題，即反射點(diǎn)分散反射點(diǎn)分散和和動(dòng)校正動(dòng)校正不準(zhǔn)確不準(zhǔn)確。l 用用V代替代替V，傾斜界面共中心點(diǎn)時(shí)距曲線就可以變，傾斜界面共中心點(diǎn)時(shí)距曲線就可以變成水平界面形式的共反射點(diǎn)時(shí)距曲線成水平界面形式的共反射點(diǎn)時(shí)距曲線,也就是說(shuō)，也就是說(shuō)，用用V按水平界面動(dòng)校正公式，按水平界面動(dòng)校正公式，對(duì)傾斜界面的共中心對(duì)傾斜界面的共中心點(diǎn)道集進(jìn)行動(dòng)校正，可以取得很好的疊加效果，沒(méi)點(diǎn)道集進(jìn)行動(dòng)校正，可以取得很好的疊加效果，沒(méi)有剩余時(shí)差。有剩余時(shí)差。l 但從地質(zhì)效果來(lái)說(shuō)，反射點(diǎn)但從地質(zhì)效果來(lái)說(shuō)，反射點(diǎn)分散分散的問(wèn)題，并沒(méi)有解的問(wèn)題，并沒(méi)有解決，這個(gè)問(wèn)題只有用決，這個(gè)問(wèn)題只有用偏移疊加偏移疊加才能妥善解決。才能妥善解決。四、疊加速度四、疊加速度V Va al 在一般情況下，在一般情況下，(包括水平界面均勻介質(zhì)、傾斜界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