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文檔簡介
地球物理系王永剛地震波速度地球物理勘探課程內容
第1章緒論第2章地震波運動學理論
第3章地震資料采集方法與技術
第4章地震波速度第5章地震資料解釋的理論基礎第6章地震資料構造解釋第4章地震波速度第一節影響速度的因素分析第二節各種速度概念第三節速度的測定方法第四節各種速度間的轉換關系第四節各種速度間的轉換關系
一、平均速度與均方根速度的關系二、疊加速度與均方根速度的關系三、均方根速度與層速度的關系第四節各種速度間的轉換關系
從上面的討論可知,各種速度概念實際上是對地下介質不同近似的產物,它們之間必定存在相互關系。一、平均速度與均方根速度的關系平均速度和均方根速度都是對介質模型作了不同的簡化,引入不同的假設后導出的速度概念,為了比較它們之間的差別和精度,先找出射線平均速度作為標準。1、射線平均速度的概念把地震波沿某一條射線傳播所走的總路程長度除以所需的時間叫做沿這條射線的射線平均速度。第四節各種速度間的轉換關系
射線平均速度的特點:①它是炮檢距或出射角或射線參數的函數;②它比平均速度更精確地描述了波在介質中的傳播特點;③分析各種速度的精度時可以用它作為一個比較的標準;在數字處理中討論偏移疊加速度時,也要用到射線平均速度的概念。第四節各種速度間的轉換關系
在水平層狀介質情況下:下面通過例子來說明以射線平均速度為標準,分析比較平均速度和均方根速度的特點。設一組由三個水平均勻層組成的層狀介質模型,各層參數如下圖所示。現在分別計算界面R3以上介質的平均速度和均方根速度;計算分別以入射角α1、α2等入射到界面R1,向下傳播,然后在R3界面發生反射和各條射線的射線平均速度。第四節各種速度間的轉換關系
平均速度均方根速度Vav=4286m/sVR=4472m/s第四節各種速度間的轉換關系
射線平均速度第四節各種速度間的轉換關系
以不同角度入射到R3界面的各條射線的射線平均速度:第四節各種速度間的轉換關系
從上面計算結果可以得出幾點認識:①射線平均速度用作衡量其他速度的精度和特點的標準是可行的。當介質不均勻時,地震波沿不同射線傳播的速度是不同的。嚴格講在一條射線的各段速度也是不同的(連續介質時,則在射線上的每一點速度都不同)。不過用射線平均速度的概念已能較好地反映了波沿不同射線傳播情況不同這一特點。對同一介質結構,炮檢距越大,射線平均速度也越大,并在炮檢距逐漸增大時,射線平均速度趨于剖面中速度最高的層速度。這種情況與費馬原理是符合的,因為波傳播要沿時間最小的路徑,因此必然在高速層中多走一些路程,炮檢距越大,這一特點越明顯。第四節各種速度間的轉換關系
②平均速度與均方根速度都是把層狀介質看成某種假想的均勻介質。對某一種介質結構只有一個平均速度和一個均方根速度,而地震波在同一種介質結構中沿不同射線傳播的速度是不同的。這說明用同一速度對道集中各道作動校正是不能完全校正準確的,且誤差隨炮檢距增大而增大。③平均速度一定小于或等于均方根速度。這一結論的證明如下:第四節各種速度間的轉換關系
設在連續介質情況下,速度是傳播時間t的函數V(t)。根據平均速度的定義有:T是單程垂直傳播時間。又根據均方根速度的定義,有:根據Schwarz不等式有:現在取f(t)=1,g(t)=V(t),這兩個函數都是非負的函數。取a=0,b=T,于是有:第四節各種速度間的轉換關系
④根據模型計算的平均速度、均方根速度、射線速度三者的時距關系圖可以看出:x=0時平均速度比均方根速度精度更高。隨著x的增加,平均速度與射線平均速度的差別越來越大;而均方根速度則與射線平均速度逐漸接近,在某一x處,兩者相等,然后兩者的差別也逐漸增大。可見在炮檢距為某一數值附近(本例是在x=5000米處)均方根速度精度較高。當x→∞時射線平均速度曲線是以最高速地層的速度曲線作為漸進線。第四節各種速度間的轉換關系
TVavTVR
TVray02000400060008000100001200023T(s)X(m)R3界面時距曲線及用Vav和VR算出的時距曲線示意圖第四節各種速度間的轉換關系
均速度、均方根速度和射線平均速度的比較平均速度、均方根速度與射線平均速度的關系:炮檢距為零時,平均速度精度高。隨炮檢距增大,均方根速度比較準確。炮檢距過大,均方根速度精度降低。結論:平均速度適于設計井深、時深轉換等。均方根速度考慮了界面上的射線偏折,適用于大多數炮檢距,用于水平疊加。復雜介質,需要使用射線平均速度。第四節各種速度間的轉換關系
第四節各種速度間的轉換關系
二、疊加速度與均方根速度的關系均方根速度適用于水平層狀介質,主要是通過計算速度譜得到的疊加速度進行換算求得。(1)對水平層狀介質(或水平界面覆蓋層是連續介質),疊加速度就是均方根速度,即當φ=0時:(2)當界面傾角為φ、覆蓋層為均勻介質時,求得的疊加速度是等效速度,這時要作傾角校正,即:第四節各種速度間的轉換關系
根據式利用Vα求VR時,還要知道界面傾角φ。在只有時間剖面的情況下,cosφ的值可用下述方法近似用時間剖面上同相軸的一些參數表示:如下圖所示,在左圖的深度剖面上,有:式中l是地面上任意兩點之間的距離,Δh是這兩點處界面的法線深度之差。第四節各種速度間的轉換關系
而在右圖的自激自收時間剖面上,A、B兩點處界面的法線深度之差可近似表示為:式中VR是這條同相軸對應的均方根速度;Δt0是A、B兩個道上這條同相軸的時差,所以由式和式,有:第四節各種速度間的轉換關系
把式代回式,有:另外,也可以導出一個表示由Vα計算VR時要對Vα進行多大校正的公式,為此令,即:為了使用上的方便,可以根據上式,以Δt0為參數制成量板,當已知Vα及Δt0時,從量板上即可查出ΔV,因而可算得。第四節各種速度間的轉換關系
三、均方根速度與層速度的關系盡管聲波測井資料、地震測井或VSP資料可以得到比較細致、精確的層速度資料,但是這些資料在生產實際中畢竟很少,如果利用地面地震勘探資料換算出大量的層速度資料,這是很有意義的。設有n層水平層狀介質,各層層速度為Vi,厚度為hi,在各小層中地震波單程垂直傳播時間為:顯然,第1層至第n層的均方根速度為:第四節各種速度間的轉換關系
式中t0,n為第1層到第n層的時間。第1層至第(n-1)層的均方根速度VR,n-1為:把VR,n與VR,n-1的表達式相減可得:又有:利用上述關系最后得:第四節各種速度間的轉換關系
這就是利用均方根速度求層速度的Dix公式。當已知第n層、(n-1)層的均方根速度,以及這兩層的t0時間,就可以用Dix公式計算第n層的層速度。從上面的討論中可以看到,Dix公式只適用于水平層狀介質,而且其轉換精度取決于均方根速度的求取精度,即與地震勘探的垂向分辨率有關。層速度具有的實際地質意義:穩定沉積環境、巖性和巖相下的速度趨于穩定的數值,稱為層速度Vn
。Vn所對應的沉積地層具有一定的厚度,Vn數目遠小于實際地質上分層數目。層速度的應用:研究巖性、沉積相、孔隙流體性質、變速成圖等。第四節各種速度間的轉換關系
小結——各種速度之間的關系是:①平均速度一定小于或等于均方根速度。②由疊加速度計算均方根速度:均勻介質下求取的疊加速度就是平均速度。水平層狀介質的疊加速度就是均方根速度。界面傾斜時,疊加速度是等效速度Vφ,此時疊加速度作傾角校正后,得到均方根速度。第四節各種速度間的轉換關系
③由均方根速度計算層速度的Dix公式:為第1到第i層的均方根速度為第i層的層速度為第1到第i層的自激自收時間第四節各種速度間的轉換關系
④平均速度與均方根速度的換算對于不同的速度模型,方法有所不同對于水平層狀介質:第四節各種速度間的轉換關系
速度的用途及容差一覽表速度名稱主要用途求取方法容差平均速度Vav時深轉換地震測井聲波測井VSP資料小于5%層速度Vn計算平均速度;變速構造成圖;地層、巖性解釋;砂泥巖百分比估計;研究體積密度、孔隙度及含流體性質等。地震測井聲波測井D
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