速度的测定方法

1、地球物理勘探地球物理勘探 课课 程程 内内 容容 第第1章章 绪论绪论 第第2章章 地震波运动学理论地震波运动学理论 第第3章章 地震资料采集方法与技术地震资料采集方法与技术 第第4章章 地震波速度地震波速度 第第5章章 地震资料解释的理论基础地震资料解释的理论基础 第第6章章 地震资料构造解释地震资料构造解释 第第4 4章章 地震波速度地震波速度 第一节第一节 影响速度的因素分析影响速度的因素分析 第二节第二节 各种速度概念各种速度概念 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 第四节第四节 各种速度间的转换关系各种速度间的转换关系 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 一、实验室测

2、定方法一、实验室测定方法 二、时距曲线分析方法二、时距曲线分析方法 三、井孔测定方法三、井孔测定方法 四、速度谱方法求取叠加速度四、速度谱方法求取叠加速度 五、速度反演方法求取层速度五、速度反演方法求取层速度 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 在测定或提取速度信息过程中，经常会受到在测定或提取速度信息过程中，经常会受到种种因素种种因素 的影响的影响，如观测系统和观测方式、道集记录本身的信噪，如观测系统和观测方式、道集记录本身的信噪 比、表层速度分布异常、波的干涉、地层倾斜或构造复比、表层速度分布异常、波的干涉、地层倾斜或构造复 杂化、介质的非均匀性等。杂化、介质的非均匀性等。 速度信

3、息的应用速度信息的应用，在地震勘探的各个环节都十分广泛，在地震勘探的各个环节都十分广泛， 如野外观测系统设计时需要速度来确定具体的采集参数；如野外观测系统设计时需要速度来确定具体的采集参数； 地震资料数字处理过程中的动校正、水平叠加需要叠加地震资料数字处理过程中的动校正、水平叠加需要叠加 速度，偏移归位需要偏移速度，深度偏移需要速度模型速度，偏移归位需要偏移速度，深度偏移需要速度模型 或速度场；在地震资料的解释过程中，平均速度主要用或速度场；在地震资料的解释过程中，平均速度主要用 于时深转换，以便于制作合成地震记录和绘制深度构造于时深转换，以便于制作合成地震记录和绘制深度构造 图；层速度信息主

4、要用于地层、岩性解释，也可用于储图；层速度信息主要用于地层、岩性解释，也可用于储 层参数、含油性预测。层参数、含油性预测。 测定地震波传播速度的方法基本上可分为以下测定地震波传播速度的方法基本上可分为以下 几类几类: （1）实验室测定法）实验室测定法 （2）时距曲线计算法）时距曲线计算法 （3）井孔测定方法）井孔测定方法 （4）速度谱方法）速度谱方法 （5）速度反演方法）速度反演方法 对上述几种速度的测定方法作简要描述。对上述几种速度的测定方法作简要描述。 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 一、实验室测定方法一、实验室测定方法 随着烃类检测

5、、油藏描述、开发地震等方法和技术的随着烃类检测、油藏描述、开发地震等方法和技术的 发展，在实验室进行的岩石、矿物的物性研究也有长足发展，在实验室进行的岩石、矿物的物性研究也有长足 的发展，已逐步形成地质学科的一个重要分支的发展，已逐步形成地质学科的一个重要分支岩石岩石 物理学物理学(petrophysics)。岩石的物理性质差异是地球物理。岩石的物理性质差异是地球物理 勘探的基础，而储层岩性、物性和充填其中的流体性质勘探的基础，而储层岩性、物性和充填其中的流体性质 的空间变化，会造成地震反射波波速、振幅、频率等众的空间变化，会造成地震反射波波速、振幅、频率等众 多地震属性的相应变化，了解它们并

6、设法测试和研究它多地震属性的相应变化，了解它们并设法测试和研究它 们，这对地球物理资料的地质解释起着十分重要的指导们，这对地球物理资料的地质解释起着十分重要的指导 作用。作用。 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 目前，油气勘探和开发中的岩石物性研究目前，油气勘探和开发中的岩石物性研究需要解决的问需要解决的问 题题包括：包括： 由于重力、磁法勘探的仪器精度有了很大由于重力、磁法勘探的仪器精度有了很大 的提高，为了对高精度重磁资料进行解释，需要研究各的提高，为了对高精度重磁资料进行解释，需要研究各 类岩石的密度、磁性差异，还要研究各类岩石物性的水类岩石的密度、磁性差异，还要研究各类岩石物

7、性的水 平、垂直方向变化及区域性、局部性变化的规律与特征；平、垂直方向变化及区域性、局部性变化的规律与特征； 为了更好地对电法勘探和测井资料进行解释，需要为了更好地对电法勘探和测井资料进行解释，需要 研究岩石的电导率及电磁波在岩石中的传播规律和特点；研究岩石的电导率及电磁波在岩石中的传播规律和特点； 随着储层地震学或开发地震学的发展，为了更好地随着储层地震学或开发地震学的发展，为了更好地 对高分辨率、多波多分量、横波等地震勘探资料的解释，对高分辨率、多波多分量、横波等地震勘探资料的解释， 需要研究不同岩性及流体成分对弹性波传播的影响；需要研究不同岩性及流体成分对弹性波传播的影响； 第三节第三节

8、 速度的测定方法速度的测定方法 随着开发地震技术的发展，为了更好地弄清楚断裂随着开发地震技术的发展，为了更好地弄清楚断裂 及裂缝发育带的情况，以便更好地为开发服务，需要研及裂缝发育带的情况，以便更好地为开发服务，需要研 究裂隙对岩石弹性和传输特征的影响；究裂隙对岩石弹性和传输特征的影响； 随着四维地随着四维地 震或震或时移地震时移地震（TLS-Time Lapse Seismic）技术的发展，）技术的发展， 为了更加有效地进行油藏动态监测和提高油气采收率，为了更加有效地进行油藏动态监测和提高油气采收率， 需要研究岩石和流体的性质以及它们对岩石中油气运移需要研究岩石和流体的性质以及它们对岩石中油

9、气运移 的影响；的影响； 为了进行深部地质研究和油气勘探开发，为了进行深部地质研究和油气勘探开发， 需要研究并掌握高温、高压下各种岩石的物理性质等。需要研究并掌握高温、高压下各种岩石的物理性质等。 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 地震波速度的实验室测定和研究，通常测定岩石或矿地震波速度的实验室测定和研究，通常测定岩石或矿 石的弹性，进而研究其速度特征。岩石弹性是一种与其石的弹性，进而研究其速度特征。岩石弹性是一种与其 岩石的内部结构有关的基本物理性质。岩石的内部结构有关的基本物理性质。弹性参数弹性参数：纵纵 波传播速度：定义为在固体、流体、气体中由于拉压波传播速度：定义为在固体、流

10、体、气体中由于拉压 形变而产生的弹性波传播速度；形变而产生的弹性波传播速度；横波传播速度：定义横波传播速度：定义 为在固体中由于切变而产生的弹性波传播速度；为在固体中由于切变而产生的弹性波传播速度； 杨杨 氏模量（纵向弹性模量）氏模量（纵向弹性模量）E：指法向应力与沿应力作用：指法向应力与沿应力作用 方向引起的伸长之比；方向引起的伸长之比；泊松比（横向压缩系数）：指泊松比（横向压缩系数）：指 当单轴方向延展时，物体横向压缩与纵向伸长之比值；当单轴方向延展时，物体横向压缩与纵向伸长之比值； 剪切模量剪切模量：指表征物体反抗形状变化能力的剪切力：指表征物体反抗形状变化能力的剪切力 与剪切角的比值。

11、与剪切角的比值。 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 实验室测定岩石标本的纵、横波速度和弹性常量，通实验室测定岩石标本的纵、横波速度和弹性常量，通 常根据岩石样品在物理模型实验室内测定。确定岩石超常根据岩石样品在物理模型实验室内测定。确定岩石超 声波范围的弹性振动传播速度通常采用三种方法：共振声波范围的弹性振动传播速度通常采用三种方法：共振 法、脉冲法和超声波的干涉测量法。法、脉冲法和超声波的干涉测量法。 二、时距曲线分析方法二、时距曲线分析方法 此类方法通常把覆盖层视为均匀介质，并利用实际观此类方法通常把覆盖层视为均匀介质，并利用实际观 测到的直达波或折射波资料获取平均速度。直达波或

12、折测到的直达波或折射波资料获取平均速度。直达波或折 射波的时距曲线是一条直线，该直线斜率的倒数就是介射波的时距曲线是一条直线，该直线斜率的倒数就是介 质或折射层界面的平均速度。对于均匀介质的反射波时质或折射层界面的平均速度。对于均匀介质的反射波时 距曲线方程：距曲线方程： 2 2 2 0 2 V x tt 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 采用采用x2t2直角坐标系，反射波时距曲线方程可展现为直角坐标系，反射波时距曲线方程可展现为 一条直线，该直线斜率的倒数就是介质的速度，利用这一条直线，该直线斜率的倒数就是介质的速度，利用这 种方法求取的速度种方法求取的速度 称之为有效速度，称之为

13、有效速度， 这种方法在这种方法在20世纪世纪 60年代很盛行年代很盛行,现现 被速度谱方法所被速度谱方法所 取代。取代。 采用采用x x2 2t t2 2直直 角坐标系求角坐标系求 取有效速度取有效速度 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 三、井孔测定方法三、井孔测定方法 井中观测资料包括地震测井资料或零偏移距垂直地震井中观测资料包括地震测井资料或零偏移距垂直地震 剖面（剖面（VSP -Vertical Seismic Profile ）资料和声波测井）资料和声波测井 资料，两种资料都可求取相应的平均速度和层速度。资料，两种资料都可求取相应的平均速度和层速度。 1、地震测井或零偏移距垂

14、直地震剖面（、地震测井或零偏移距垂直地震剖面（VSP）方法）方法 就求取平均速度和层速度而言，地震测井或零偏移距就求取平均速度和层速度而言，地震测井或零偏移距 VSP方法在原理上是基本一致的，只是方法在原理上是基本一致的，只是VSP方法无论在方法无论在 工作方式和效率上还是在资料的应用范围和求取速度的工作方式和效率上还是在资料的应用范围和求取速度的 精度上，都比地震测井的要宽和高，目前精度上，都比地震测井的要宽和高，目前VSP方法基本方法基本 上取代了地震测井方法。上取代了地震测井方法。 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 地震测井（地震测井（WS-Well Survey)野外观测方法

15、：用电缆将野外观测方法：用电缆将 检波器放入深井中，在井口附近激发地震波，记录能检波器放入深井中，在井口附近激发地震波，记录能 量从震源传播到检波器的时间，每激发一次，就向上量从震源传播到检波器的时间，每激发一次，就向上 提升一次检波器。提升一次检波器。 地震测井的炮点分布示意图地震测井的炮点分布示意图 地地 震震 测测 井井 示示 意意 图图 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 地震测井的要求与特点地震测井的要求与特点 要求：检波器位置要针对重要求：检波器位置要针对重 要的地质标准层（地层顶底、不要的地质标准层（地层顶底、不 整合面等）合理布设，移动间距整合面等）合理布设，移动间距

16、足够小，以满足精度要求；使足够小，以满足精度要求；使 初至起跳干脆，可用宽频档记录；初至起跳干脆，可用宽频档记录； 近炮点为近炮点为50100米，远炮点为米，远炮点为 300500米；当地层倾角较大米；当地层倾角较大 时，激发点应布置在地层的下倾时，激发点应布置在地层的下倾 方向，以防折射波的干扰。方向，以防折射波的干扰。 特点：费用较高；井的潜在危特点：费用较高；井的潜在危 险；钻井、物探和测井公司协调险；钻井、物探和测井公司协调 工作。工作。 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 O O S H d hc A tc 地震测井资料的整理地震测井资料的整理：井：井 下检波器记录下从井口到

17、下检波器记录下从井口到 检波器深度处直达波的传检波器深度处直达波的传 播时间播时间t，检波器的深度，检波器的深度H 可由电缆长度测得，根据可由电缆长度测得，根据 H和和t的数值，则可计算的数值，则可计算H 以上各地层的平均速度。以上各地层的平均速度。 见右图，激发点在地面的见右图，激发点在地面的 位置为位置为O，但真正位置是，但真正位置是 在激发井底在激发井底O；激发井深；激发井深 度为度为hs，激发井与深井的，激发井与深井的 水平距离是水平距离是d。 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 O O S H d hc A tc 通过地震测井所得的原始通过地震测井所得的原始 数据是每次检波器

18、沉放深数据是每次检波器沉放深 度度H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tc。 计算速度时应从激发井井计算速度时应从激发井井 底底O算起，即算起，即 22 )( c hHdSO 如果在均匀介质中波沿如果在均匀介质中波沿 传播的时间为传播的时间为 ，则波沿，则波沿 传播的时间传播的时间t可可 用下式求出：用下式求出： 22 )( )( c cc hHd thH t SO c t c hHAS 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 利用近炮点资料，根据利用近炮点资料，根据 可求得时间可求得时间t，再根，再根 据下式计算平均速度：据下式计算平均速度： t hH

19、 V c av 同时可以利用远炮点资料计算波沿同时可以利用远炮点资料计算波沿 方向传播的速方向传播的速 度，即射线平均速度：度，即射线平均速度： c c c s t dhH t SO V 22 )( 通过对地震测井资料的整理，可得到以下通过对地震测井资料的整理，可得到以下几种成果几种成果： 利用相应的公式计算出利用相应的公式计算出 ,先把先把t换算为换算为t0(t0=2t)， 再把数据绘制在再把数据绘制在Vavt0的坐标系中，就得到平均速度随的坐标系中，就得到平均速度随 t0的变化曲线（见下图）。的变化曲线（见下图）。 22 )( )( c cc hHd thH t SO av Vt和 第三节

20、第三节 速度的测定方法速度的测定方法 把把H,t0/2数据点绘制在数据点绘制在Ht0/2坐标系中，得到地震坐标系中，得到地震 波沿垂直向下方向传播的距离与传播时间的关系，称之波沿垂直向下方向传播的距离与传播时间的关系，称之 为为垂直时距曲线垂直时距曲线。 利用垂直时距曲线利用垂直时距曲线 上折线段斜率不同进上折线段斜率不同进 行分层，折线段斜率行分层，折线段斜率 的倒数就是该地层的的倒数就是该地层的 层速度层速度Vn=H/t。绘。绘 制制VnH曲线，它反曲线，它反 映层速度随深度变化映层速度随深度变化 的情况。的情况。 2、声波测井、声波测井（CVL-Continuous Velocity L

21、og) 声波测井从其原理上讲声波测井从其原理上讲,主要利用沿井壁滑行的初至折主要利用沿井壁滑行的初至折 射波时差来求取速度参数射波时差来求取速度参数,具有简便灵活又能连续观测的具有简便灵活又能连续观测的 特点。将声波探头下到井底特点。将声波探头下到井底,然后边向上提升，边测量声然后边向上提升，边测量声 波时差波时差,其倒数就是层速度。其倒数就是层速度。 H H dhht 0 )( 而由地面至深度而由地面至深度H的平均速度的平均速度 为：为：Hav V , H H Hav dhh H t H V 0 , )( )(h H t 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 用声波测井曲线直接求取的层

22、速用声波测井曲线直接求取的层速 度，即度，即 。这样求出的层。这样求出的层 速度分层细致、准确，但分层时速度分层细致、准确，但分层时 应参考岩性柱状图和井径曲线。应参考岩性柱状图和井径曲线。 kk V/1 声波测井资料的声波测井资料的整理和解释整理和解释是从连续曲线是从连续曲线 着手，任着手，任 意深度意深度H的旅行时的旅行时 可由下式求取：可由下式求取： 第三节第三节 速度的测定方法速度的测定方法 WS与与CVL的比较的比较 共同点：均为获取平均速度和层速度的有效共同点：均为获取平均速度和层速度的有效 方法。方法。 不同点：不同点： 波的类型：波的类型：WS：直达波；：直达波；CVL：折射波

23、；：折射波； 工作条件：炮检距关系、震源方式；工作条件：炮检距关系、震源方式； 工作频率：工作频率：WS低低(1080Hz)，CVL高高 (20KHz) ； 工作效率：工作效率：WS低，低，CVL高；高； 所受干扰：所受干扰：WS:电缆波、管波；电缆波、管波；CVL:泥泥 浆、井径；浆、井径； 资料差异：资料差异：WS：Vav精确，精确，Vn较粗；较粗； CVL：Vn精确，精确，Vav误差较误差较 大。大。 利用速度谱方法求取叠加速度是目前生产单位提取速利用速度谱方法求取叠加速度是目前生产单位提取速 度参数的重要手段。度参数的重要手段。方法原理方法原理：对道集内某个反射波同：对道集内某个反射波同 相轴用不同的速度进行动校正并分析校正后的叠加效果，相轴用不同的速度进行动校正并分析校正后的叠加效果， 其中叠加效果最好的那个速度就是该反射波的叠加速度。其中叠加效果最好的那个速度就是该反射波的叠加速度。 具体实现时有叠加速度谱和相关速度谱。具体实现时有叠加速度谱和相关速度谱。主要用途主要用途：可：可 用于求取记录的最佳叠加速度资料；检查多次叠加剖面用于求取记录的最佳叠加速度资料；检查多次叠加剖面 的质量；发现多次波以便消除它；帮助综合地质解释；的质量；发现多次波以便消除它；帮助综合地质解释； 提供叠加速度场，用于变速成图或偏移速度场的建立；提供叠加速度场，用于变速成图或偏移速度