地震地层学第四章(速度岩性一)

1、地震地层学地震地层学 主 讲 人： 刘 震 任课单位：资源与信息学院 2007 年 3 月地质工程专业地质工程专业20042004级专业课级专业课 （第八次课）地震波的速度是地震勘探中最重要的一个地震波的速度是地震勘探中最重要的一个参数，同时也是地震地层解释中最重要的一参数，同时也是地震地层解释中最重要的一个参数。个参数。从实质上讲，各种（大多数）地震技术的从实质上讲，各种（大多数）地震技术的核心任务（主要目标），在诞生初期，几乎核心任务（主要目标），在诞生初期，几乎都是围绕着地层速度的勘测在进行。都是围绕着地层速度的勘测在进行。从另一方面看，地震反射资料无非是地层从另一方面看，地震反射资料无

2、非是地层界面之间波阻抗差的反映。界面之间波阻抗差的反映。 第四章第四章 地震速度岩性分析地震速度岩性分析 一、一、 岩石弹性常数的影响岩石弹性常数的影响 根据根据“均匀的完全弹性介质中弹性波的波动方程均匀的完全弹性介质中弹性波的波动方程”可以知道，地可以知道，地震纵波与横波在介质中传播的速度与介质的弹性常数之间存在下震纵波与横波在介质中传播的速度与介质的弹性常数之间存在下述关系：述关系：第一节第一节 地震波传播速度的影响因素地震波传播速度的影响因素 第四章第四章 地震速度岩性分析地震速度岩性分析 2(1)(1)(1 2 )pEV2(1)sEV式中、是拉梅系数；是介质的密度；是杨氏模量；是泊松比

3、。式中、是拉梅系数；是介质的密度；是杨氏模量；是泊松比。它们都是说明介质的弹性性质的参数它们都是说明介质的弹性性质的参数。比相对于密度增加了，比相对于密度增加了，增加的级次较高。增加的级次较高。 2(1)(1)(1 2 )pEV2(1)sEV一、一、 岩石弹性常数的影响岩石弹性常数的影响二、岩性的影响二、岩性的影响 第一节第一节 地震波传播速度的影响因素地震波传播速度的影响因素 岩石类型 速度（米/秒） 沉积岩 15006000 花岗岩 45006500 玄武岩 45008500 变质岩 35006500沉积岩的波速沉积岩的波速 岩岩 石石 类类 型型 速度（米速度（米/ /秒）秒） 砾岩碎屑

4、（干砂）砾岩碎屑（干砂） 200800 砂质粘土砂质粘土 300900 湿湿 砂砂 600800 粘粘 土土 12002500 疏松砂岩疏松砂岩 15002500 致密砂岩致密砂岩 18004000 泥质页岩泥质页岩 27004100 石灰岩、致密灰岩石灰岩、致密灰岩 25006100 石膏、无水石膏石膏、无水石膏 35004500 泥灰岩泥灰岩 20003500 岩岩 盐盐 42005500 冰冰 31003600二、岩性的影响二、岩性的影响 除了波动方程导出的严格公式外，已经可以肯定，除了波动方程导出的严格公式外，已经可以肯定，速度与密度的关系近似为线性关系，随着密度的增速度与密度的关系近

5、似为线性关系，随着密度的增加，速度也会增加。另外，国外对大量岩石样品做加，速度也会增加。另外，国外对大量岩石样品做了物性研究后，提出经验公式（了物性研究后，提出经验公式（GardnerGardner公式）：公式）： 三、密度的影响三、密度的影响 4Va140.31V但是，速度与密度的关系随地区的不同而有差异，但是，速度与密度的关系随地区的不同而有差异，在每个地区应该存在一定的关系在每个地区应该存在一定的关系 大量实际资料表明，在岩石性质和地质年代大量实际资料表明，在岩石性质和地质年代相同的条件下，地震波的速度随岩石埋藏深相同的条件下，地震波的速度随岩石埋藏深度的增加而增大，其原因主要是埋深控制

6、地度的增加而增大，其原因主要是埋深控制地层压实程度的高低。层压实程度的高低。一般地，存在如下公式：一般地，存在如下公式： 四、与埋深的关系四、与埋深的关系 0( )CZV ZV e在相同埋深条件下，地质年代增加时，因塑在相同埋深条件下，地质年代增加时，因塑性介质的蠕变，造成压实程度增高，进而速性介质的蠕变，造成压实程度增高，进而速度升高。度升高。 五、与地质年代的关系五、与地质年代的关系 时间平均方程时间平均方程六、与孔隙度和流体成分的关系六、与孔隙度和流体成分的关系 11fmVVV 油、气、水等流体的速度很小，尤其是气。油、气、水等流体的速度很小，尤其是气。5000/mVm s6(1600/

7、fVm s盐水）(1300/fVm s油）(300 400/fVm s气）七、温度和压力的影响七、温度和压力的影响 温度升高，速度减小；温度升高，速度减小； 压力增大，速度减小。压力增大，速度减小。 八、控制地层速度的四种微观因素八、控制地层速度的四种微观因素 1. 1. 颗粒矿物成分（石英、长石、岩屑等）颗粒矿物成分（石英、长石、岩屑等） 2. 2. 孔隙度孔隙度 3. 3. 孔隙流体成分孔隙流体成分 4. 4. 孔隙充填胶结物成分孔隙充填胶结物成分 一组水平层状介质中某一层以上介质的平均速度一组水平层状介质中某一层以上介质的平均速度就是地震波就是地震波垂直穿过垂直穿过该层以上各层的该层以上

8、各层的层厚度层厚度与总与总的传播的传播时间时间之比。之比。 一、平均速度一、平均速度 1 1、定义、定义 第二节第二节 主要地震速度的概念主要地震速度的概念 2 2、地层模型、地层模型 水平层状介质水平层状介质（平均速度）（平均速度）一、平均速度一、平均速度 3 3、数学模型、数学模型11niia VniiihVhV地震波传播时真正遵循的是地震波传播时真正遵循的是“沿最小时间路程传播沿最小时间路程传播”第二种定义所做的第二种定义所做的“波波直线直线传播是沿着传播是沿着最短路程最短路程”在非均匀介质中（如层状介质），最小时间路程将在非均匀介质中（如层状介质），最小时间路程将 不是直线而是折线。不

9、是直线而是折线。一、平均速度一、平均速度 4 4、第二种定义、第二种定义也可以定义为：也可以定义为：“在水平层状介质中，波沿直线在水平层状介质中，波沿直线传播所走过的总路程与所需总时间之比。传播所走过的总路程与所需总时间之比。” 在均匀介质、水平界面情况下反射波的时距曲线是在均匀介质、水平界面情况下反射波的时距曲线是一条双曲线，即：一条双曲线，即： 二、均方根速度二、均方根速度 22202XttV式中式中 是双程垂直反射时间，是双程垂直反射时间， 是接收点与激发是接收点与激发点距离，点距离， 是在是在 处接收到反射波的时间。处接收到反射波的时间。 0tXtX第二节第二节 主要地震速度的概念主要

10、地震速度的概念如果有一水平界面，覆盖介质是不均匀的，地震波总如果有一水平界面，覆盖介质是不均匀的，地震波总是遵循费马原理，故反射波时距曲线就是遵循费马原理，故反射波时距曲线就不是双曲线不是双曲线。但是，如果近似地把它看成双曲线来处理，将有较大但是，如果近似地把它看成双曲线来处理，将有较大的意义。因为在生产中进行动校正时，不管介质是否的意义。因为在生产中进行动校正时，不管介质是否均匀，都采用双曲线公式计算动校正量。均匀，都采用双曲线公式计算动校正量。二、均方根速度二、均方根速度 1 1、定义、定义 均方根速度的概念正是在这种思路中产生的，即把不均方根速度的概念正是在这种思路中产生的，即把不是双曲

11、线关系的时距方程化简为双曲线关系时引入的是双曲线关系的时距方程化简为双曲线关系时引入的一个速度概念。一个速度概念。 二、均方根速度二、均方根速度 2 2、地层模型、地层模型 水平层状介质水平层状介质 44222402420(1)4QRRRVXVttXVVt 22202XttV均匀介质、水平界面均匀介质、水平界面二、均方根速度二、均方根速度 3 3、数学模型、数学模型 对于水平层状介质，可以推导出下式对于水平层状介质，可以推导出下式： 44222402420(1)4QRRRVXVttXVVt 其中，其中， 2121niiiRniit VVt4141niiiQniit VVt在一定的近似条件下，可

12、以把等高次项略去，便得到形式上在一定的近似条件下，可以把等高次项略去，便得到形式上与均匀覆盖介质情况下完全一样的双曲线型时距曲线方程。与均匀覆盖介质情况下完全一样的双曲线型时距曲线方程。可见，就相当于均匀介质情况下的波速可见，就相当于均匀介质情况下的波速： 22202RXttV11niiiRniit VVt水平层状介质的水平层状介质的均方根速度为均方根速度为 二、均方根速度二、均方根速度 4 4、第二种定义、第二种定义 或定义：或定义：“把水平层状介质情况下的反射波时距把水平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水平曲线近似当作双曲线，求出的波速就是这一水平层状介质的

13、均方根速度。层状介质的均方根速度。 44222402420(1)4QRRRVXVttXVVt 水平层状介质水平层状介质均匀介质均匀介质水平界面水平界面22202XttV22202RXttV简化为简化为 1 1、定义、定义三、等效速度三、等效速度 对于倾斜界面、均匀覆盖介质情况下的共中心点时距曲线方对于倾斜界面、均匀覆盖介质情况下的共中心点时距曲线方程为：程为：222022cosXttV为界面倾角，为界面倾角， 为介质速度，如果引入为介质速度，如果引入 速度，则速度，则 VVcosVV称作倾斜界面、均匀介质情况下的等效速度称作倾斜界面、均匀介质情况下的等效速度 V第二节第二节 主要地震速度的概念

14、主要地震速度的概念 2 2、地层模型、地层模型三、等效速度三、等效速度 倾斜界面、均匀介质倾斜界面、均匀介质 模型模型 3 3、数学模型、数学模型cosVV四、叠加速度 在一般情况下，都可将共中心点反射波时距曲线看在一般情况下，都可将共中心点反射波时距曲线看作双曲线，可用一个共同的式子表示：作双曲线，可用一个共同的式子表示： 1、定义、定义22202XttV 称为叠加速度称为叠加速度 V第二节第二节 主要地震速度的概念主要地震速度的概念（1 1）对于倾斜界面、均匀介质时：）对于倾斜界面、均匀介质时：（2 2）对于水平层状介质时：）对于水平层状介质时： 四、叠加速度 2、地层模型、地层模型适合于

15、各种地层模型情况适合于各种地层模型情况 3、数学模型、数学模型VVRVV22202XttV四、叠加速度 4 4、第二种定义、第二种定义通过计算叠加速度谱（通过计算叠加速度谱（速度分析速度分析）求取的速度就是）求取的速度就是 叠加速度。叠加速度。即对一组共反射点道集上的某个同相轴，利用即对一组共反射点道集上的某个同相轴，利用双曲双曲 线公式线公式选用一系列不同速度的计算各道的动校正量，选用一系列不同速度的计算各道的动校正量， 对道集内各道进行对道集内各道进行动校正动校正，当取某一个能把同相轴，当取某一个能把同相轴 校成水平直线时，将校成水平直线时，将得到最好的叠加效果得到最好的叠加效果，则这个，

16、则这个 就是这条同相轴对应的反射波的就是这条同相轴对应的反射波的叠加速度叠加速度。 五、射线平均速度射线平均速度 第二节第二节 主要地震速度的概念主要地震速度的概念地震波在均匀介质中传播时，沿不同射线路径有不地震波在均匀介质中传播时，沿不同射线路径有不同的传播速度。把地震波沿某一条射线传播所走的同的传播速度。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做沿这条射线的射线总路程长度除以所需的时间叫做沿这条射线的射线平均速度。平均速度。 1、定义、定义对于水平层状介质情况，对于水平层状介质情况， 有有 五、射线平均速度射线平均速度 2、数学模型、数学模型2212211( , )1nii

17、iniiiihp VsV p thtVp V其中，其中， 为射线参数。为射线参数。 p射线平均速度比上面谈到的平均速度、均方根速度射线平均速度比上面谈到的平均速度、均方根速度等都更精确地描述波在介质中传播的情况。等都更精确地描述波在介质中传播的情况。 在地震勘探中把某一速度层的波速叫做这一层在地震勘探中把某一速度层的波速叫做这一层的层速度的层速度。速度层速度层指地层剖面上从浅到深按速度差异所划指地层剖面上从浅到深按速度差异所划分的一系列层段。分的一系列层段。 六、层速度层速度 第二节第二节 主要地震速度的概念主要地震速度的概念1 1、定义、定义 单个岩层的速度单个岩层的速度 以上几种速度都反映

18、地震波在所有各层中总以上几种速度都反映地震波在所有各层中总 的传播情况，但并不反映单个岩层的速度。的传播情况，但并不反映单个岩层的速度。六、层速度层速度 2 2、地层模型、地层模型第四章第四章 地震速度岩性分析地震速度岩性分析 第三节第三节 主要地震速度之间的关系主要地震速度之间的关系 一、平均速度与均方根速度一、平均速度与均方根速度iiAVit VVt2iiRit VVt一般地一般地 RaVVV平均速度的测量方法：平均速度的测量方法： （1 1） 声波测井法（声波测井法（ACAC曲线积分法）曲线积分法） 00( )HTt h dh0()aVHHVt h dh（2 2） 地震测井法（地震测井法（VSPVSP法）法）高精度平均速度高精度平均速度 iViDVT一、平均速度与均方根速度一、平均速度与均方根速度第三节第三节 主要地震速度之间的关系主要地震速度之间的关系 二、叠加速度与均方根