ti
i =1
要注意：这里的地震波传播，真正遵循的是“沿最小时 间路程传播”，在非均匀介质(如层状介质)中，最小时 间路程将是折线而不是直线。
可见这样引入平均速度时所作的“地震波沿最短路程直 线传播”的假设就是对一种实际介质结构的近似简化。
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4.2 各种地震波速度的概念
4.2.1 平均速度 4.2.2 均方根速度 4.2.3 等效速度 4.2.4 叠加速度 4.2.5 层速度
力降低，流体压力这项的百分比影响就变小，当流体
压力接近大气压时，其影响变得最小。因此在实际条
件下，时间平均方程必须用一个压差调节系数C加以修
正。
1 = cφ + 1− cφ
v vf
vr
流体压力等于岩石压力的一半时，C值约为0.85。
由于地震波在油、气、水等流体中的传播速度比在岩 石基质中的速度小，因而岩石孔隙中含有流体时使岩 石的速度降低。
地震勘探原理
主讲人：王守东
地震勘探原理
第1章 绪论 第2章 地震波运动学理论 第2+章 地震信号的频谱分析 第3章 地震资料采集方法与技术 第4章 地震波速度 第5章 地震资料解释的理论基础
2
1
第4章 地震波速度
地震波的速度是地震勘探中最重要的一个参数。 地震波的传播速度
所谓波动就是震动在介质中的传播 单位时间内地震波沿波线方向传播的距离 波的速度与波的类型和介质有关 波的速度是介质的一种性质
4.1 影响地震波传播速度的因素分析 4.2 各种地震波速度的概念 4.3 地震波速度的测定方法 4.4 各种地震波速度间的转换关系
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15
4.2 各种地震波速度的概念
地震波在地层中的传播速度是一个十分 重要的参数，又是一很难精确测定它的 数值。 在实际生产工作中，速度不可能用精确 函数关系来确定。 对极其复杂的实际速度用建立各种简化 介质模型的方法来描述，并引进了各种 速度概念
水平层状介质波的传播路径
38
19
4.2.2 均方根速度VR
在n层水平层状介质中，O点激发，S点接收到的第n层底面的反射波
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的传播时间为
∑n
t=2
hi
i=1 cosθ ivi
n
∑ x = 2 hi tanθ i i =1
在上两式中，都有一个参数θi，根据折射定律，可用射线参数P表 示
sinθ1 = sinθ2 = LL = sinθi = LL = sinθn = P
12
6
4.1.3 速度与岩石密度的关系
13
4.1.3 速度与岩石密度的关系
14
7
4.1 影响地震波传播速度的因素 分析
4.1.1 速度与岩石弹性常数的关系 4.1.2 速度与岩性的关系 4.1.3 速度与岩石密度的关系 4.1.4 速度与地质年代和构造历史的关系 4.1.5 地震波速度与埋藏深度的关系 4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系 4.1.7 与频率和温度压力的关系 4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
v1
v2
vi
vn
∑n
t=
ti
i=1 1 − P 2vi 2
∑n
x=
Pti vi2
i=1 1 − P 2vi 2
式中ti是波在第i层介质中沿垂直界面的方向双程传播的时间。这
两个方程不能写成简单的t=f(x)显函数形式。
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4.2.2 均方根速度VR
从数学上对水平界面时距曲线方程的性质进行了研究，得出了对 地震勘探很有意义的结论。这结论是：对n层水平层状介质，当
28
14
4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
1、沉积岩的成层沉积决定了速度剖面上 成层分布。 2、速度存在垂直梯度，速度梯度是随深 度的增加而减小的。 3、一般地，速度的水平梯度不会很大， 细致处理和解释资料时，考虑速度的水 平梯度还是必要的。如构造破坏（断 层）、地层不整合及尖灭。
29
第4章 地震波速度
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4.2 各种地震波速度的概念
4.2.1 平均速度 4.2.2 均方根速度 4.2.3 等效速度 4.2.4 叠加速度 4.2.5 层速度
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4.2.1 平均速度Vav
平均速度定义为：“一组水平层状介质中某一 界面以上介质的平均速度就是地震波垂直穿过 该界面以上各层的总厚度与总的传播时间之 比”。n层水平层状介质的平均速度是
( h1 + h2 + L + hn )
vav
=

cosα h1
cosα h2
cosα hn

cosα v1
+
cosα v2
+L+
cosα vn



34
17
4.2.1 平均速度Vav
同样得到
n
n
∑ ∑ hi
tivi
∑ ∑ vav =
i =1
n hi
v i=1 i
=
i =1 n
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12
4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系
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4.1 影响地震波传播速度的因素 分析
4.1.1 速度与岩石弹性常数的关系 4.1.2 速度与岩性的关系 4.1.3 速度与岩石密度的关系 4.1.4 速度与地质年代和构造历史的关系 4.1.5 地震波速度与埋藏深度的关系 4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系 4.1.7 与频率和温度压力的关系 4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
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4.1.4 速度与地质年代和构造历 史的关系
同样深度、成分相似的岩石，当地质年代不同时，波 速也不同，年老的岩石比年青的岩石具有较高的速度。 速度与构造运动的关系，在不同地区有不同的表现。 在强烈褶皱地区，经常观测到速度的增大；而在隆起 的构造顶部、则发现速度减低。 一般地说，地震波在岩石中的传播速度随地质过程中 的构造作用力的场强而增大。根据在实验室对岩石样 品的分析发现地震波的速度与压力之间有一定的关 系，速度随压力的增加而增加。 此外压力的方向不同，地震波沿不同方向传播的速度 也就不同。
在地震资料处理、解释过程中，还会用到一些 其它的速度概念
叠加速度、偏移速度、平均速度、均方根速度、层 速度等
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第4章 地震波速度
4.1 影响地震波传播速度的因素分析 4.2 各种地震波速度的概念 4.3 地震波速度的测定方法 4.4 各种地震波速度间的转换关系
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2
4.1 影响地震波传播速度的因素 分析
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4.2.2 均方根速度VR
依据费马原理。在均匀介质中，波所需时间最短的路程是直线。
而在均匀介质，水平界面情况下反射波的时距曲线是一条双曲线。
即 t = 1 4h2 + x2 v
t2
=
t
2 0
+
x2 v2
t2
=
1 v2
x2
+ t02
式中h0是界面的深度；t0是双程垂直反射时间；x是接收点与激发 点距离；t是在x处接收到反射波的时间。 上式另一个意义在于，把时距曲线的方程可以写成这种形式，并 作t2-x2图形，波以常速度传播时，这是一条直线，斜率为1/V2。 也即速度是x2项前系数分母的平方根。 下面引入的几个速度都贯穿这种思路。
26
13
4.1.7 与频率和温度压力的关系
与频率无关（无频散） 温度每升高100度，速度减少5~6％。
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4.1 影响地震波传播速度的因素 分析
4.1.1 速度与岩石弹性常数的关系 4.1.2 速度与岩性的关系 4.1.3 速度与岩石密度的关系 4.1.4 速度与地质年代和构造历史的关系 4.1.5 地震波速度与埋藏深度的关系 4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系 4.1.7 与频率和温度压力的关系 4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
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4.1.2 速度与岩性的关系
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4.1.2 速度与岩性的关系
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4.1.2 速度与岩性的关系
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4.1 影响地震波传播速度的因素 分析
4.1.1 速度与岩石弹性常数的关系 4.1.2 速度与岩性的关系 4.1.3 速度与岩石密度的关系 4.1.4 速度与地质年代和构造历史的关系 4.1.5 地震波速度与埋藏深度的关系 4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系 4.1.7 与频率和温度压力的关系 4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
n
n
∑ ∑ hi
tivi
∑ ∑ vav =
i =1
n hi
v i=1 i
=
i =1 n
ti
i =1
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4.2.1 平均速度Vav
从另一个角度来讨论平均速度的含义。 定义在水平层状介质中，波沿直线传播所走过的总路程 与所需总时间之比。
vas
=
O*S tO*S
=
2(l1 + l2 + LL + lm ) 2(tl2 + tl2 LL + tln )
4.1.1 速度与岩石弹性常数的关系 4.1.2 速度与岩性的关系 4.1.3 速度与岩石密度的关系 4.1.4 速度与地质年代和构造历史的关系 4.1.5 地震波速度与埋藏深度的关系 4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系 4.1.7 与频率和温度压力的关系 4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
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4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系
许多岩石是由孔隙的
多孔介质的孔隙和密度
• 孔隙度Ф ＝孔隙空间/总体积 • 岩石总密度ρ ＝岩石质量/体积
ρ ＝（1－Ф）ρma + Фρfl 其中ρma＝岩石颗粒（骨架）密度
ρfl ＝孔隙流体的密度