第七章地震波的速度

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1、第七章地震波的速度在勘探地震学中，地震波以旅行时间、反射波振幅及相位变化的形式带来了地下岩石和流体的信息。在早期的勘探地震学中，地震数据主要用作构造解释，这些构造可能含有油气。随着计算能力的提高和地震处理、解释技术的进步，现在对地震数据的分析一般是为了预测岩性、孔隙度、孔隙流体以及饱和度。无论是探测地下地质构造形态或是研究岩层中含有液体的一些特征都需要一个参数，就是岩层的地震波速度。所以了解地震波速度是地震勘探中最重要、最基本的参数。地震勘探是怎样来测定地层的地震波速度。地震资料中的几种速度概念和求取方法。

2、1第一节地层中的地震波速度理论研究和大量实际资料证明，地震波在岩层中的传播速度和岩层的性质，如弹性常数或岩石的矿物成分、密度、埋藏深度、地质年代，孔隙率和孔隙中的流体等因素有关。21、速度与岩石弹性常数的关系在第一章地震波的基本概念中简单地给出了地震纵波和横波与介质的弹性常数之间的定量关系：其中λ、μ是介质的弹性常数(弹性模量)，ρ是介质的密度，σ是泊松比。在一般情况下，速度表示为K为有效弹性模量，从形式上看速度的公式很简单，但K和ρ与岩石成分岩性，孔隙度等因素有关。3纵波和横波速度比与泊松比同一介质中纵波

3、和横波速度比的关系如下由此式可见纵波与横波速度之比取决于泊松比。泊松比σ的值在大多数情况下约等于0.25，所以，纵波与横波的速度比位VP/VS一般为1.73。只有在最为疏松的岩石中σ≈0.5。杨氏模量的大小和岩石的成分，结构有关。随着岩石密度的增加，E比ρ增加的级次较高，所以当岩石密度增加时，地震波的速度不是减少反而增加。42、速度与岩性的关系在用地震勘探方法解决石油勘探中的地质问题时，还需要细致地研究地震波传播速度与地层的岩性、地质年代，埋藏深度和孔隙率等各种因素的关系，特别是地震波在沉积岩中其传播速度的

4、规律这对实际工作有具体的指导作用。岩性可能是影响速度的最重要的一个因素。岩性主要指岩石的矿物性质，包括矿物成分、结构、颗粒等。有火成岩和变质岩，浅层主要是沉积岩，沉积岩中有页岩、泥岩、砂岩、石灰岩和白云岩等。火成岩的地震波速度的变化范围比变质岩和沉积岩小。因为只有很少或没有孔隙。大多数变质岩的地震波速度变化范围比较大，主要是成岩环璄的影响。沉积岩中的岩性结构更复杂，在颗粒之间有空隙，孔隙中可能充填了液体或充填了像粘土这类软的固体物质。速度测试表明不同岩性的速度范围互相重迭，甚至还会超出主要范围。速度不是一个

5、区分岩性的好的标准。5图5.563、速度与密度的关系沉积岩中的波速与岩石密度有密切关系，这种关系可从速度的严格公式看到。但不一定随体积密度增加。例如，与白云岩相比硬石膏具有更高的体积密度但却有更低的速度。但实际上根据大量资料表明，确实存在地震速度随体积密度增加的经验关系式，有时还可以把速度与密度表示成一种近似的线性关系。1)对石灰岩和砂页岩来说。这种关系可表示成方程式式中，V—速度(km/s)；ρ—密度(g/cm3)。72)地震纵波速度与岩石密度（完全充水饱和体积密度）之间，存在着良好的定量关系，可用加德纳

6、(Gardner)公式表示如下式中，V—速度(km/s)；ρ—密度(g/cm3)Gardner等的关系式仅考虑从水饱和沉积岩石的体积密度来估算纵波速度。虽然Gardner等根据上式处理了所有沉积岩石（作为单独一组），确实给出了不同岩性的独立曲线，但这样一来对所有沉积岩石就只存在单一的Vp－ρ关系了。89Wang（2000b）基于岩性将沉积岩石划分为若干小组，给出了一组Vp和Vs与体积密度之间的关系式。这些关系式基于大批量的实验室数据（超过500个数据点），适用于各种岩性和饱和度。这些经验公式具体地反映了速度

7、与密度之间的关系。为参数之间的换算提供了方便。注意蒸发岩(硬石膏和岩盐)和碳质岩(煤、泥碳)不满足。104、与埋藏深度的关系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度的增加而增大。其原因主要是埋藏深的岩石所受的地层压力大的原故。在不同地区，特别是在基底埋藏深度不同时速度随深度变化的垂直梯度可能相差很大。一般地说，在浅处速度梯度较大；深度增加时，梯度减小。根据地层的埋藏深度和电阻率R计算地层波速的经验公式v—速度(m/s)，z—深度(m),R—电阻率(Ω·m)，此经验公式在没有地震测井资料的

8、地区。可用来换算速度资料。11压力在储层中总是存在两种不同的压力：上覆岩层压力（Po）也称为围岩压力，是整个上覆岩石地层所施加的压力；而储层压力（Pp）也称为流体压力或孔隙压力，是流体质量所施加的力。上覆岩层压力和储层压力之差称为上覆岩层净压力（Pd），也有称为有效压力（Pe）。注意，严格地说Pe≠Pd。事实上Pd=Po—Pp，而Pe=Po—nPp，式中n≤1。控制储层岩石地震特性的是上覆岩层净压力。这是因为孔隙