第四章 地震剖面的形成（15学时）第一节 速度的概念及其相互关系一、速度的用途1、 在地震勘探的各个阶段中，速度是不可缺少的重要参数，其重要用途有以下几方面：设计多次覆盖观海系统，确定组合检波形成，都需要知道有效波和干扰波的速度。

剩余时差： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤≤≤⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤≤∆≤⇒≤≤≤≤-=**n T V n n T V o n T n n T t o n y n n y o vv x t F F x F F F d to td 212121)11(2222δχδδ有有有有有2、速度是资料处理所必须的参数动校正：ot v x t 222=∆精校正：)()(1221111v h v h v h v h v h v h o o s o o +++++ 偏移迭加需要偏移速度，迭加速度等3、 资料解释中的应用：（1）时深转换的重要参数，把时间剖面转换成深度剖面利用下式： o av t V h 21=（2）利用速度资料计算空校量板，进行偏移归位（3）根据速度资料辨别波的性质：如：多次波（低速异常）、绕射波（高速异常）、 利用速度资料，计算空气校量板，进行偏移归位。

折射波、面波、声波。

（4）利用速度资料进行制作合成地震记录，确定地震剖面上的地质层位。

11221122)()()()(v v v v t a b t t x ρρρρδδ+-=⨯=（5）利用速度纵向和横向变化规律，研究地层沉积特征和沉积模式。

（6）利用层速度资料，直接划分地层和岩性，进行烃类检测。

（7）利用纵波和横波速度的比值，判别粮店性质（含气→低速），上此可见速度资料对地震勘探的各个环节都会产生影响，而最终都影响到解释成果的精度，提取分析和利用速度资料，也是地震解释工作的一个重要组成部分。

二、速度的概念严格地讲，速度是矢量，具有大小和方向，它是空间计算的参数，即V=V （x 、y 、z ），这就是说，即使在同一岩层的不几部位和不同方向，地震波的传播速度也各不相同。

事实上，地下介质是不均匀的，所以地震波在岩层中传播的速度值是很难精确测定的。

然而，为了满足生产的需要，根据用途不同和地震勘探技术所能达到的水平可以对复杂的介质作种种面化，建立近似的模形，因而引入了各种不同用途的速度，下面我们就一一讲解。

（一）平均速度为了将地震记录从时间剖面转换成深度剖面，引入平均速度对于n 层水平层状介质其平均速度定义。

地震波垂直入到某个界面所在的总路程与时间比叫平均速度。

)11(2112--==vihi n hi x nVav i从另一角度也可以引出有篷货车的定义：设有n 层水平层状介质，在O 点效泡，在S点接收，我们先作出炮点O 的虚密度O*并假设地震波在传播时按直线传播即波从O 入射到Rn 界面上某一点P 时OP 就为直线，这时波从O →P ，再P →S 所在的路程相全于波Ｏ*→Ｐ→Ｓ所走的总路程，设波入射角度为Ｘ这时，如果把有篷货车定义为在水平层状介质中波沿直线传播，所走的总路程与所需总时间之比：vi hi n hi nvn h v h v h h h h t t t l l l p t op t s o V i n n n n o s o av ⋅⋅=++++=++++====22cos 2cos 2cos 1)cos cos cos ()(2)(222*121212121*αααααα但需要注意的是：地震波在水平层状介质中的传播路经是折线而不是直线，我们以有篷货车时是假定波沿直线传播的，是一种对实际介质结构的近似面代。

因而， 平均速度有误差，随着观测点离炸点的距离增加，这种误差就越大。

由此可见， 平均速度只有在垂直入射或炮栓距范围不大的情况下才是正确的。

所以它只适用 把时间剖面转换成浓度剖面，以将地震层位与钻井层位对比。

（二）均方根速度VR通过前面的学习，我们知道，地震波的传播遵从“沿所需时间最短的路”这一原理，即费马原理，在均匀介质中，所需时间取短的路程是直线，因而均匀介质、水平界面情况下反射波的时距曲线是一条双曲线即：h 1v 1 h 2v 2 R 1R 2R 3S l 1 l 2αPO*可见两种讨论结果是一样的。

h 1v 1 h 2v 2R 2 R 1 S O h n R n-12241h x v t +=或2222yx t t o +=这个式子的意义在于如果一条时距曲线的方程可以写成这样的形式，就表示波是以常带传播的，且波速的数值就等于式中X2项的分母的平方根，下面要引入几个概念时，都按这个思路，先把有关的议程式化为（1-2）的形式，又从X2项的分母中找出引入的速度概念。

现在根据实际的介质结构情况，提出这样的问题，如果有一水平界面，覆盖介质是不均匀的连接介质或水平层状介质。

当然，不管介质结构如何，地震波总是遵从费马原理的，那么这种情况下的反向波时此曲线的表达式将如何？它还是不是双曲线？如果不是的话，能否在一定条件下近似地把它看成双曲线？正确地解决这些问题是有很大实际意义的，因为在生产工作中进行动校正时，不管介质是否均匀，都是采用双曲线分式计算动校正量。

也即把反射波时距曲线总是看成双曲线，通过下面的计论将会看，这样做是有误差的。

均方根速度的概念就是在讲座这些问题的过程当中，在把不是双曲线关系的时距方程，面化为双曲线关系的要引入的一个速度概念。

下面的水平层状介质为例，按照上面的问题和思路进行具体讲座计算导出均方根速度的概念。

如图示的水平层状介质，在O 点激发，在S 点接波到第n 层底面的反射波传播时间为：相应的炮检距：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====ihitg nx i vi hi n t i i αα1122cos 22 这是水平层状介质反射时距曲线的参数方程，通常为了方便要把它们设为以射线参数P 表示的议程，因为根据透射定律有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=-========22212212212212211122122122122sin sin sin sin i i i i i i i i i nn i i V P ti PV n V P PVi hi n x V P ti n V P Vi hi n t P V a V a V a V a 将（1）式用二项式展开)3211(2244221+++==Vi P V P ti n t i δ当αi 较小且 Pvi=sin αi ≤1 可略去高次项得ti Vi n P t t t V P n to t t Vihin n Vi P ti n t i o o ii o i i i 2122221112212222]2222[)211(22=====+=+≠==+≠（1） （2）两边平方力学去高次项同理对（2）进行二项展开并略去高次项得：由<3>式得 令 V R = 则t 2=t 2+ 形状为双曲线，称为均方根速度。

定义：把水平层状介质情况下的反射波及时距曲线近似地当作双曲线，求出的波速就是这一水平层状介质的均方根速度。

V R 的意义还可以这样说明：把各层的速度值的“平方”按时间取其加权平均值后再平方根值，V R 并不是真正准确的速度，只不过在层状介质的它比平均速度近似而已，因它考虑了不均介质的“折射”效应，适用范围较大些。

介质均匀且水平时V=V R =Van ，可作动校正用。

（三）等效速度V φ（有效速度）我们已经推导出倾斜界面，均匀覆盖介质情况下的共中心点时距曲线方程则上式可写成与均匀介质水平界面情况下一样形式即： V φ→倾斜界面均匀介质情况下的等效速度（四）迭加速度从上面的讨论可以知道，在一般情况下（水平界面均匀介质，倾斜界面均匀介质，覆盖层为层状介质或连续介质等），都可将共中心点反射度时距曲线看作双曲线，用一个共同的式子表示 V α→迭加速度对于不同的介质结构就有更具体的意义，例如：对倾斜界面均匀介质Vd=Vq ，对水平层状介质 Vd=Vq 均匀介质界面水平时Vd=V 层状介质倾斜面Vd=V R /cos α，迭加速度Vd 的含义也可以从另一角度来解释，在实际的地震资料处理工作中，我们是通过计算速度谱来求取迭加速度的，对于某一深度的共反射点时距曲张其正常时差随速度而变。

△t=t-t o =x 2/2v 2t o 实际工作中利用选择结合出多列的速度值。

（V 1、V 2=V 1+V △，V 3=V 1+2△V ，……）进行动校正，动校正后把属于同一共反射点集的记录进行迭加，并观察其迭加结果，根据能量最终的准则，寻找正确的迭加速度。

设待测的速度值为Vd ，选用速度V 进行动校下若 V>Vd 则校正不足，不同相迭加能量较弱 V<Vd 则校正过量，不同相迭加能量V=Vd 同相轴校正为直线，迭加能量最强。

因此，迭加能量最大值所对应的速度即为所求速度Vd对一固定的t o (即固定的某一浓度的地层)可以求得一条能量随速度变化的曲线，我们称这为速度谱曲线，变换t o 按照上述方法可以分别求得所对应的谱线，这些谱线称为速度谱。

t ix 2 R 2 2 n 2 i=1 PV i 2t i 2 n 2 i=1∴P= V i 2t i x<4> t 2=t 0+2 t 0 4 n 2 i=1V i 2t i X 2 t o 2+ t i n 2 i=12 n 2 i=1 V i 2t i X 2 t o 2= 2 n 2 i=1 t i n 2 i=1 2 n2 i=1 V i 2t i t= x 2cos 2φ+4h 02 √ t=t 02+ v 2 x 2cos 2φt 2=t o 2+ x 2 V φ2 t 2=t o 2+ x 2 V α2 V实际工作就是从速度谱中连续读取速度值进行动校正后然后迭加，因此根据能量判虽准则，从速度谱中求得的能量最大对应的速度称为迭加速度Vd ，在读取速度谱时要剔除多次波，它虽然有能量团，但一般小于正常速度（低速异常）绕射波一般是高速异常。

（五）层速度层速度是速度分层的速度。

某一厚度的地层△hi 与通过该地层的地震波的旅行时间△ti Vi=△hi/△ti 该速度很有用，因为不的岩性反映某波速的不同。

所以可以通过速度分析来判别岩性，它的它的速度可以由地震沿井特别是声波测井求得，但是井资料是很珍贵的，不能处处打井，因此在缺少井资料的情况下，可以由均方根速度换算得到。

设已知第八层底界面以上地层的均方根速度为第n-1层底界面以上地层的均方根速度为若名的迪克斯方式（Dix ）是地震勘探中常用的方式之一。

由于层速度Vn 与地层岩性有关，因而可用于判别地层的岩性或获得其它地质信息，例如：所定沉积环境与相交以及推断流体成分的变化。

（六）瞬时速度V 与射线平均速度Vs暖时速度V 与平均速度Vs ，只是作为概念引入，在实际的工作中是难以测定的。