1、地地 球球 物物 理理 解解 释释 基基 础础 地球物理专题著作系列丛书系列之十三地球物理专题著作系列丛书系列之十三 著著 Laurence R.LinesLaurence R.Lines Rachel T.Newrick Rachel T.Newrick译译 程金箴程金箴 校校 芦文生芦文生 袁秉衡袁秉衡出版出版:SEG:SEG（20042004）中文译发中文译发:中国石油学会物探专业委员会中国石油学会物探专业委员会(SPG)(SPG)第十四章 解释与盐构造有关的圈闭l许多重要油田和盐圈闭联系在一起许多重要油田和盐圈闭联系在一起著名的墨西哥湾、美国几个洲、加拿大、北海、北非、德国、里海地区都
2、存在盐圈闭。塔里木盆地的克拉塔里木盆地的克拉2 2气田也和盐圈闭有关气田也和盐圈闭有关l有较低的密度和较高的地震速度有较低的密度和较高的地震速度,粘度低易流动粘度低易流动 l盐岩在形成时，往往夹杂一些沉积物，所以盐即是好的盖盐岩在形成时，往往夹杂一些沉积物，所以盐即是好的盖层，有时也有自生自储的油藏层，有时也有自生自储的油藏l“漂浮漂浮”状侵入到沉积物之下状侵入到沉积物之下侵入体产生各种盐体形状，盐体侧翼成倾斜状；盐侵入体之上形成断层圈闭；岩盖上呈垂直盐株状；古老的盐丘有厚层堆积物（石膏、碳酸盐岩）l盐受挤压可以沿断层溢出到地表盐受挤压可以沿断层溢出到地表在地表沿断层分布在地表沿断层分布盐构造
3、的地质概念翼部边界的地层圈闭翼部边界的地层圈闭翼部边界的构造圈闭翼部边界的构造圈闭盐侵入体之上的断层圈闭盐侵入体之上的断层圈闭沿着盐侵入体的断层圈闭沿着盐侵入体的断层圈闭侵入体上方的构造圈闭侵入体上方的构造圈闭 各种与盐丘有关的地层和构造圈闭各种与盐丘有关的地层和构造圈闭 （Levorsen,1956）盐构造的地质概念成像问题是关键成像问题是关键l盐丘的地震勘探成像问题是关键盐丘的地震勘探成像问题是关键盐通常具有比围岩要高很多的P-波速度，围绕盐和周围沉积之间横向速度差大成为成像主要问题盐丘的3D形状，通常需要3D偏移l速度横向变化、三维形状的盐丘和陡倾角速度横向变化、三维形状的盐丘和陡倾角足
4、以值得应用三维叠前深度偏移足以值得应用三维叠前深度偏移 通过针对目标的通过针对目标的3D3D叠前深度偏移盐丘成像叠前深度偏移盐丘成像 (墨西哥湾Vermilion构造的盐丘)By D.Ratcliff,C.A.Jacewitz,and S.H.Gray (引自引自Ratcliff 等人，等人，1994)盐丘数据的叠前深度偏移剖面盐丘数据的叠前深度偏移剖面,112,112次覆盖次覆盖3D3D叠前深度偏移的必要性叠前深度偏移的必要性 （a）2D叠后时间偏移反映出一个不完整和畸变的TOS成像（箭头）（b）3D叠后时间偏移，3D3D偏移消除了畸变偏移消除了畸变,盐顶清晰的成像盐顶清晰的成像 (引自引自
5、Ratcliff Ratcliff 等人，等人，1994)1994)2D、3D叠后时间偏移的比较叠后时间偏移的比较 （a）2D叠前时间偏移显示了不正确的盐底(BOS)位置，并缺少盐的反射 （b）2D叠前深度偏移剖面，盐的成像有相当改进 (引自引自Ratcliff Ratcliff 等人，等人，1994)1994)2D2D叠前时间偏移叠前时间偏移与与2D2D叠前深度偏移的比较叠前深度偏移的比较(a)3D(a)3D沉积层速度场横剖面沉积层速度场横剖面，横向速度变化很小(b)3D(b)3D叠后深度偏移叠后深度偏移第一次第一次 迭代迭代盐的 成像（TOS以 上正确像）(c)(c)用TOS修正的修正的3
6、D3D速度场速度场(d)3D(d)3D叠后深度偏移叠后深度偏移第二次第二次 迭代迭代（BOS以上正确成 像）(e)(e)用BOSBOS修正的修正的3D3D速度场速度场(f)3D(f)3D叠后深度偏移叠后深度偏移第三次第三次 迭代迭代（盐下叠加后还保 留的同相轴的正确成像）用用3D3D叠后偏移建立叠后偏移建立3D3D速度场速度场建立建立3D3D速度模型速度模型沉积岩速度场沉积岩速度场 井的控制井的控制 3D DMO速度场 3D MBS（叠前偏移）速度分析 3D 叠后深度偏移3D 3D 盐和沉积层速度场盐和沉积层速度场 3D 3D 叠后深度偏移叠后深度偏移 GOCAD 3D 速度包应用井的信息、3
7、D DMO（倾角动校正）速度信息、2D叠前偏移速度分析信息和3D叠后深度偏移，来建立3D3D沉积沉积层速度场层速度场用3D叠后深度偏移，应用3D设计软件来建立盐盐和沉积层的和沉积层的3D3D速度场速度场3D3D叠前深度偏移流程图叠前深度偏移流程图（在建立了（在建立了3D3D速度场后应用）速度场后应用）野外数据野外数据 重采样和编辑重采样和编辑 球面扩散校正球面扩散校正 切除切除 反褶积反褶积 滤波滤波 数据与导航数据合并数据与导航数据合并 3D 3D共炮检距选排共炮检距选排 3D 3D共炮检距偏移共炮检距偏移 输出纵、横测线子集输出纵、横测线子集覆盖次数对比覆盖次数对比3D3D叠前深度偏移叠前
8、深度偏移(a(a）单次覆盖）单次覆盖 （1325m1325m）（b b）9 9次覆盖次覆盖 （1275-1400m1275-1400m）（c c）4747次覆盖次覆盖 （900-2100m900-2100m）（d d）112112次覆盖次覆盖 （引自（引自 Ratcliff Ratcliff 等人等人,1994),1994)炮检距对比炮检距对比 （a a）炮检距值范围）炮检距值范围1300-2000m1300-2000m，（b b）炮检距值范围炮检距值范围375-2000m375-2000m。包含了近炮检距，改进了。包含了近炮检距，改进了TOSTOS的成像的成像（引自（引自 Ratcliff
9、Ratcliff 等人等人,1994),1994)3D3D叠前深度偏移叠前深度偏移TOSTOS面面AVOAVO合成记录合成记录 TOSTOS交界面上的交界面上的AVOAVO合成记录。合成记录。TOSTOS的响应是来自所有炮检距；的响应是来自所有炮检距；向右随炮检距增加振幅减小（引自向右随炮检距增加振幅减小（引自 Ratcliff Ratcliff 等人等人,1994),1994)（盐顶的反射能量大部分来自近炮检距）（盐顶的反射能量大部分来自近炮检距）炮检距比较炮检距比较 炮检距：炮检距：(a)375-1600 m(a)375-1600 m 和和 (b)375-3000 m(b)375-3000
10、 m (来自来自Ratcliff Ratcliff 等人等人,1994),1994)3D3D叠前深度偏移叠前深度偏移（5050次覆盖）次覆盖）比较炮检距范围对盐成像的影响比较炮检距范围对盐成像的影响2D2D、3D3D叠前深度偏移比较叠前深度偏移比较2D2D叠前深度偏移，显示了剖面叠前深度偏移，显示了剖面平面外的平面外的TOSTOS，BOSBOS不好不好 3D3D叠前深度偏移叠前深度偏移 TOSTOS和和BOSBOS都能正都能正 确成像钻井穿过清晰成像盐背斜确成像钻井穿过清晰成像盐背斜 小结小结盐丘的地震勘探成像问题是关键，盐丘的地震勘探成像问题是关键，横向速度差大横向速度差大成成为成像主要问题
11、为成像主要问题3D3D叠前深度偏移叠前深度偏移建立速度模型是关键建立速度模型是关键用用3D3D叠后偏移建立叠后偏移建立3D3D速度场（迭代）速度场（迭代）覆盖次数和炮检距范围都会影响偏移效果覆盖次数和炮检距范围都会影响偏移效果第十五章 地 震 模 拟地震模型和地震模拟的概念地震模型和地震模拟的概念（Seismic Model、Seismic Modeling）Seismic Model是名词，Seismic Modeling是动名词模拟模拟是去建立模型或模型响应的方式是去建立模型或模型响应的方式方法和过程方法和过程模型模型“它可以推演出能与观测结果比较效果的一种它可以推演出能与观测结果比较效果
12、的一种概概念念，用于更好地理解观测结果。分为概念模型、物理模，用于更好地理解观测结果。分为概念模型、物理模型或数学模型。型或数学模型。”(Sheriff,1991)地震模型能以一维（1D）、二维（2D）或三维（3D）形式变化。这些模型与实际情形的精确度取决与地质环境的吻合程度概念概念地震模拟地震模拟模拟地下的岩石性质和波在地下传播模拟地下的岩石性质和波在地下传播时地震波的传播响应时地震波的传播响应地震地震-模拟方法除维数外还包括不同的方法模拟方法除维数外还包括不同的方法地震模拟也可分为正演模拟和反演模拟地震模拟也可分为正演模拟和反演模拟模型的选择是在成本和模型的有效性之间取得平衡模型的选择是在
13、成本和模型的有效性之间取得平衡概念概念模拟方法模拟方法模拟类型模拟类型数学模型数学模型一般性一般性费用费用法线入射反射系数法线入射反射系数1D反射系数值由下式给出 2211 R=22 +11 对水平层和垂直旅行的波是有效的。保留了多次波对计算反射率很便宜，如果有多次波稍微贵一些 振幅随炮检距（或入振幅随炮检距（或入射角）变化射角）变化“1.5D”地下模型是1D加非零（2D），用Zoeppritz方程严格地讲，对水平层是有效的，一般不包括多次波AVO模型比法线入射反射率花费多的多，但比波动方程求解便宜 射线追踪射线追踪按照Snell定理2D、3D求解。包括通过渐近线射线追踪的振幅当非均质体的尺度
14、与Fresnel带相比很大时，一般是可以应用的。通常忽略了绕射 多数情况下中等花费。通常计算射线路径很便宜，但计算振幅要增加费用波动方程有限差分波动方程有限差分（FD）或有限元（）或有限元（FE）求解求解1D、2D、3D数字表达为 FD 一般是矩形网格FE 更是一般用的，用网格算法费用一般性的价格物理模拟物理模拟1D,2D,3D需要将物理模型材料校正为成比例的模型 这种模型用物理材料提供建立模型本身是昂贵的，但模拟的运行通常比数值模拟要便宜 2222tu1u地震模拟的用途地震模拟的用途 设计激发设计激发-接收的观测系统接收的观测系统偏离盐丘两种炮检距的VSP反射模型（引自Whitmore 和
15、Lines,1986)地震模拟的用途地震模拟的用途l解释工作结果预测（用正演模拟和反演模拟）解释工作结果预测（用正演模拟和反演模拟）l加强解释基础工作（合成记录）加强解释基础工作（合成记录）l数据处理大量应用反演数据处理大量应用反演（反褶积、静校正和速度估算是1D 模型，层析成像速度分析方法，是通过2D或3D模型，地震偏移，可以认为它是一种构造反演）测试地震处理算法的正确性l噪音影响测试噪音影响测试零偏移距波场映射零偏移距波场映射波动方程全解可以逼真地得到所有波至，包括直达波、波动方程全解可以逼真地得到所有波至，包括直达波、折射波、反射波和绕射波，所有的一次波和多次波折射波、反射波和绕射波，所
16、有的一次波和多次波 (引自引自WhitmoreWhitmore和和Lines,1986)Lines,1986)小结小结l 模拟模拟是去建立模型或模型响应的方式方法和过程是去建立模型或模型响应的方式方法和过程l 地震地震-模拟方法除维数外还包括不同的方法模拟方法除维数外还包括不同的方法 包括：包括：法线入射反射系数、振幅随炮检距（或入射角）变化、射线法线入射反射系数、振幅随炮检距（或入射角）变化、射线追踪、波动方程和物理模拟等追踪、波动方程和物理模拟等5类类l 地震模拟也可分为正演模拟和反演模拟地震模拟也可分为正演模拟和反演模拟第十六章 地 震 反 演 正演模拟正演模拟用一个数学关系式数学关系式
17、，对给出的一组模型参数模型参数合成地下响应。反演或反演或“反演模拟反演模拟”与正演模拟“相反”的过程。对一个给出的数据集，寻求定义一个与观测数据相符的地质模型地质模型从数学上讲反问题反问题由于未知数比方程式数量更多，引起不确定性，产生多解，所以反演的多解性是固有的反演的多解性是固有的 正演和反演正演和反演反演的数学符号表示反演的数学符号表示 正演模拟表示正演模拟表示 f是模型响应，是模型响应，X是地质模型参数向量，是地质模型参数向量，T是描述物理响应的数学变是描述物理响应的数学变 换（如波动方程解或近似解）换（如波动方程解或近似解）反演表示反演表示 是从数据向量是从数据向量 y 得到的模型参数
18、，算子得到的模型参数，算子 表示反变换，表示反变换，的多解一般是因为有限的数据导致（如比方程式更多的未知数）的多解一般是因为有限的数据导致（如比方程式更多的未知数）有噪音的反演有噪音的反演 式中式中n代表噪音或观测误差。代表噪音或观测误差。噪音会引起模型参数不稳定破坏解的正噪音会引起模型参数不稳定破坏解的正确确性。性。解释要选择多种可靠参数约束的模型，减少多解性解释要选择多种可靠参数约束的模型，减少多解性。T(x)f yT1x nyT1x x 1T yT1x 反演的多解性反演的多解性(不确定性不确定性)（a）褶积模型的基本的数学多褶积模型的基本的数学多 解性道解性道（b）模型模型1：震源子波（
19、左）和：震源子波（左）和 脉冲响应脉冲响应(右右)（c）模型）模型2：虚反射震源子波：虚反射震源子波 （左）和脉冲响应（左）和脉冲响应(右）右）噪音会引起大的变化或估算模型噪音会引起大的变化或估算模型参数不稳定，破坏解答的正确性参数不稳定，破坏解答的正确性 1D1D模型的地震反演模型的地震反演 地震数据处理大部分的是基于近似水平层状地地震数据处理大部分的是基于近似水平层状地层层1D1D模型的假设模型的假设 ，包括动校正、水平叠加等，包括动校正、水平叠加等 包括有密度、速度和厚度特征的一系列水平层的1D地质模型反演技术反演技术地震反演技主要分四类：地震反演技主要分四类：(1)(1)基于地震数据的
20、声波阻抗反演基于地震数据的声波阻抗反演 (2)(2)基于模型的测井属性反演基于模型的测井属性反演 (3)(3)基于地质统计的随机模拟与随机反演基于地质统计的随机模拟与随机反演 (4)(4)叠前地震反演叠前地震反演地震波阻抗估算地震波阻抗估算(法线入射）法线入射）算法算法：递归反演（早期的地震反演算法）递归反演（早期的地震反演算法）kkkkkkkkkVVVVc1111式中式中C Ck k 为为 第第k k个界面的反射系数个界面的反射系数k kV Vk k是第是第k k层的声阻抗，声阻抗层的声阻抗，声阻抗可用以下表达式获得可用以下表达式获得11kkV=)1()1(kkkkccV 可以从反射系数和上
21、面层的阻抗推断下面地层的阻抗可以从反射系数和上面层的阻抗推断下面地层的阻抗。这个反演这个反演叫作叫作SeislogSeislog反演反演也可用密度和速度之间的也可用密度和速度之间的GardnerGardner关系式关系式 将密度替换为速度，反演将密度替换为速度，反演结果就变成速度函数结果就变成速度函数合成声波测井曲线合成声波测井曲线GardnerGardner关系式关系式(Gaidner(Gaidner 等人等人,1974),1974)。密度密度()可用速度可用速度表示表示对对GadnerGadner关系式关系式=0.25 =0.25 和和 =0.23=0.23（速度用（速度用ft/sft/s
22、，密度用，密度用gm/cm3)gm/cm3)。在某些情况下，假定密度为常数，那时在某些情况下，假定密度为常数，那时=1 =1 和和 =0=0。地震数据缺少低频、高频成分问题地震数据缺少低频、高频成分问题 声波测井曲线与合成声波测井曲线之间的主要差别，是地震声波测井曲线与合成声波测井曲线之间的主要差别，是地震数据中缺少低频带宽（典型的是数据中缺少低频带宽（典型的是0-5 Hz 0-5 Hz）另一个主要问题是另一个主要问题是缺少高频成分缺少高频成分，这是因为地震数据也缺少，这是因为地震数据也缺少高频（有代表性的是高频（有代表性的是100 Hz100 Hz至至NyquistNyquist频率）频率）
23、通常是通常是用现有的声波测井信息或用估算的层速度来重新得到用现有的声波测井信息或用估算的层速度来重新得到低频低频声波测井曲线可表示成粗略速度函数声波测井曲线可表示成粗略速度函数(0-5 Hz)(0-5 Hz)和精细的速度函数和精细的速度函数(6-250(6-250 Hz)Hz)之和之和(引自引自 Lidseth,1979)Lidseth,1979)重新得到低频重新得到低频从声波曲线上去除高频成从声波曲线上去除高频成分导致降低分辨率的例子分导致降低分辨率的例子 (引自引自 Lidseth,1979)Lidseth,1979)缺少高频成分的影响缺少高频成分的影响小结小结 常规常规声波阻抗反演在高信
24、噪比地区仍然是十分重要的手段，声波阻抗反演在高信噪比地区仍然是十分重要的手段，在地层岩性勘探，包括碳酸盐岩、孔隙砂岩地区见到好的在地层岩性勘探，包括碳酸盐岩、孔隙砂岩地区见到好的效果效果 由于反演的多解性，用基于模型的测井属性反演是较好的由于反演的多解性，用基于模型的测井属性反演是较好的选择选择 叠前地震反演是重要的发展方向叠前地震反演是重要的发展方向第十七章 地震旅行时层析成像l层析成像层析成像(tomography)“tomo”是希腊字，切片的意思，层析成像的意思是一个物体的切片图像l医疗诊断的医疗诊断的CTCT技术技术原理是通过沿各个方向穿过人体的X射线，测量X射线的强度，确定人体不同部
25、位的吸收性质l地震旅行时层析成像地震旅行时层析成像是一种利用大量炮点和检波点综合观测结果求取速度与反射系数分布的方法l层析成像技术有两个假定前提条件（数学）层析成像技术有两个假定前提条件（数学）假定物性是位置的连续函数 假定介质可离散化成有限数量均匀的面元l在地震旅行时层析成像中在地震旅行时层析成像中,地下介质被分解为面元，层地下介质被分解为面元，层析的目标是求解每个面元的速度析的目标是求解每个面元的速度层析成像简述层析成像简述从炮点到接收点的射线路径是由位于不同从炮点到接收点的射线路径是由位于不同面元中的射线段组成，根据各个面元射线面元中的射线段组成，根据各个面元射线段长度和各个小面元的速度
26、来计算旅行时段长度和各个小面元的速度来计算旅行时由初始模型计算波至时间与观测值进行对由初始模型计算波至时间与观测值进行对比（正演），根据两者的时间差对模型进比（正演），根据两者的时间差对模型进行修改行修改，模型正演、测量时间差、修改模模型正演、测量时间差、修改模型这一迭代过程一直到时差小于给定值型这一迭代过程一直到时差小于给定值（最小平方差）（最小平方差）近地表层析成像近地表层析成像层析成像技术层析成像技术l层析的目标是求解每个面元的速度层析的目标是求解每个面元的速度l层析成像方法的第一步是从未叠加的地震资料上或直接从层析成像方法的第一步是从未叠加的地震资料上或直接从野外观测值拾取旅行时野外观
27、测值拾取旅行时 l建立初始模型（划分网格、给定一速度）作射线追踪，由建立初始模型（划分网格、给定一速度）作射线追踪，由模型计算的波至时间与观测值进行比较模型计算的波至时间与观测值进行比较l根据模型值与观测值之差对模型进行修改根据模型值与观测值之差对模型进行修改l拾取旅行时拾取旅行时-建立模型建立模型-模型正演模型正演-测量时间差测量时间差-修改模型修改模型这一迭代过程一直进行到时差最小（最小平方差）这一迭代过程一直进行到时差最小（最小平方差）l此时的速度就是要求取的速度，这个过程也是一个反演过此时的速度就是要求取的速度，这个过程也是一个反演过程程l层析成像技术中既有正演也有反演层析成像技术中既
28、有正演也有反演 层析成像的应用层析成像的应用 利用直达波和折射波的信息确定近地表速度结构、利用直达波和折射波的信息确定近地表速度结构、深度，建立速度模型深度，建立速度模型 叠前深度偏移建立速度场叠前深度偏移建立速度场 井间勘测，用地震旅行时井间层析成像估算井与井间勘测，用地震旅行时井间层析成像估算井与井之间的地层的速度结构井之间的地层的速度结构 垂直地震剖面法（垂直地震剖面法（VSPVSP），地面到井中的层析成像），地面到井中的层析成像 天然地震学中也用广泛的应用天然地震学中也用广泛的应用 第十八章3D反射地震解释过程建立解释过程建立3D3D空间概念的空间概念的重要性重要性3D3D空间概念空间
29、概念两个绕射点的绕射双曲线两个绕射点的绕射双曲线 ，(a)和和(b)分别分别 代表代表y=400m平面和平面和 y=800m 平面平面 (引自引自Wu 等人等人,1996)绕射双曲线绕射双曲线对两个点绕射模型对两个点绕射模型2D偏移（上面）偏移（上面）和和3D偏移（下面）的对比偏移（下面）的对比 (引自引自 Wu等人，等人，1996)绕射成像绕射成像未偏移、未偏移、2D偏移、和偏移、和3D偏移剖面的比较偏移剖面的比较 说明需要说明需要3D成像成像(引自引自Brown,1991)剖面的比较剖面的比较3D地震技术推动装备的发展地震技术推动装备的发展多方位、高精度、多分量、井地联合的3D 准全方位、
30、高密度高覆盖、3C、3C3DVSP安全环保、超多道、精确定位、高效施工 国外震源占70%、1-10万道、GPS定位、日1000-10000炮大面积连片3D 上千Km2 几十万炮高性能计算机 地球物理占9.8%、千万亿次超级计算机时代正在走来（美、法、日、中）中国2008年233万亿次，09年600万亿次，2010年1000万亿次。第十九章介绍AVO方法前言前言 常规地震反射方法通过查明构造圈闭，来寻找可能含有烃常规地震反射方法通过查明构造圈闭，来寻找可能含有烃类的，但可能碰到圈闭不含烃类的风险类的，但可能碰到圈闭不含烃类的风险 上个世纪六、七十年代的上个世纪六、七十年代的“亮点亮点”技术。技术
31、。地球物理家发地球物理家发现有时气的存在与高现有时气的存在与高-振幅反射出现有关。亮点的应用大振幅反射出现有关。亮点的应用大大增加了初探气井的成功率。大增加了初探气井的成功率。亮点方法有局限性，因为除了气以外，岩性条件也能够引亮点方法有局限性，因为除了气以外，岩性条件也能够引起强反射，如含水砂岩、褐煤、碳酸盐、硬的矿脉和火成起强反射，如含水砂岩、褐煤、碳酸盐、硬的矿脉和火成岩侵入体。岩侵入体。Ostrander(1984)论证了随炮检距的增加，含气砂岩的反论证了随炮检距的增加，含气砂岩的反射系数会异常地不同，用这种异常变化直接在实际地震资射系数会异常地不同，用这种异常变化直接在实际地震资料上检
32、测烃类。料上检测烃类。l什么是什么是AVO?AVO?研究CMP道集振幅随炮检距变化的分析（AVO）研究相对振幅随反射角的变化（AVA）lAVOAVO分析能解决什么地质问题分析能解决什么地质问题碎屑岩气藏直接烃类指示在碳酸盐油藏中可能识别孔隙发育带l随炮检距变化的反射系数随炮检距变化的反射系数AVO的计算AVOAVO方法方法AVOAVO、岩石性质和孔隙流体、岩石性质和孔隙流体 地震地震-反射数据直接与地下岩石性质有关反射数据直接与地下岩石性质有关 拉梅参数拉梅参数，和，和（分别表示不可压缩性、刚性和密度）（分别表示不可压缩性、刚性和密度）可用于加强油藏带的识别可用于加强油藏带的识别 岩体的可压缩
33、性对孔隙流体类型非常敏感，另外，岩性变岩体的可压缩性对孔隙流体类型非常敏感，另外，岩性变化更与刚性、不可压缩性和密度的变化有好的关联性而优化更与刚性、不可压缩性和密度的变化有好的关联性而优于与于与P P波（波（VpVp)和和S S波波(VsVs)速度变化的关联性速度变化的关联性不同应力情况下岩石骨架状态不同应力情况下岩石骨架状态图图a a是未加应力的岩石骨架，岩石颗粒之间有最大的孔隙空间。是未加应力的岩石骨架，岩石颗粒之间有最大的孔隙空间。图图b b当压缩（流体静压力）岩石时，挤压颗粒导致孔隙空间减少。如果当压缩（流体静压力）岩石时，挤压颗粒导致孔隙空间减少。如果流体流体进入孔隙空间，颗粒与流
34、体间的压力增加将抵制压缩，造成岩石不可压缩性增进入孔隙空间，颗粒与流体间的压力增加将抵制压缩，造成岩石不可压缩性增大大。当气体进入孔隙空间，不可压缩性降低，当气体进入孔隙空间，不可压缩性降低，碳酸盐岩和火成岩具有坚硬的结碳酸盐岩和火成岩具有坚硬的结构，所以不管流体含量什么类型，都有很高的不可压缩性。构，所以不管流体含量什么类型，都有很高的不可压缩性。图图c c绘出一个剪切状的岩石骨架，在剪切力作用下，不论孔隙绘出一个剪切状的岩石骨架，在剪切力作用下，不论孔隙-流体类型，流体类型，孔隙空间体积保持不变，因此孔隙空间体积保持不变，因此刚性是岩石对剪切力的反作用力的度量刚性是岩石对剪切力的反作用力的
35、度量，它比孔，它比孔隙隙流体能更好地表示岩石特性。页岩比砂岩刚性值低。碳酸盐岩刚性值高。流体能更好地表示岩石特性。页岩比砂岩刚性值低。碳酸盐岩刚性值高。AVOAVO、岩石物性和孔隙流体、岩石物性和孔隙流体弹性模量弹性模量与岩石性质的相关性优于速度和岩石性质的相关性与岩石性质的相关性优于速度和岩石性质的相关性弹性模量与地震弹性模量与地震-波速度有关，由以下方程式表达波速度有关，由以下方程式表达式中的弹性模量：式中的弹性模量：k k是体积模量是体积模量 、是拉每常数（表示不可压缩性）是拉每常数（表示不可压缩性）是剪切模量（表示刚性）是剪切模量（表示刚性），和，和 是密度是密度泊松比泊松比是随是随P
36、-P-波和波和S-S-波速度比函数变化而变化的一个重要的波速度比函数变化而变化的一个重要的岩性参数岩性参数,)2()3/4(2kVp,2sV1)/(22)/(22spspVVVVL/LW/W22/1/5.0PSPSVVVV2/1SP5.01VV泊松比泊松比-定义：横向的相对变定义：横向的相对变化（横截面收缩）与化（横截面收缩）与长度相对变化之（纵长度相对变化之（纵向伸长）之向伸长）之（Sheriff,1991)Sheriff,1991)一般材料的泊松比范围一般材料的泊松比范围00.500.5，含气砂岩近，含气砂岩近0 0。通过野外或实验室。通过野外或实验室测量测量P-P-波和波和S-S-波速度
37、，可以确定泊松比。波速度，可以确定泊松比。lP P波倾斜入射交界面上波型转换波倾斜入射交界面上波型转换入射的入射的P-P-波遇到两种波遇到两种介质的交界面时，介质的交界面时，分离成分离成4 4个分量：反射个分量：反射P-P-波、反射波、反射S-S-波、波、透射透射P-P-波和透射波和透射S-S-波。分界面上入射角、反射角波。分界面上入射角、反射角 和透射角符合和透射角符合SnellSnell定理定理 21211sinsinsinsinsinstsrptprpiVVVVVP反射和透射系数随入射角变化（随炮检距反射和透射系数随入射角变化（随炮检距)是是AVO分析的基础分析的基础 非法线入射时界面上
38、波的分离非法线入射时界面上波的分离碎屑岩的碎屑岩的AVOAVO原理原理 l当当P-P-波以非法线入射到达岩石界面时，入射波以非法线入射到达岩石界面时，入射P-P-波能量的一波能量的一小部份转换为小部份转换为S-S-波的能量。波的能量。P-P-波和波和S-S-波速度的差别将会因波速度的差别将会因含气砂岩含气砂岩 /页岩接触和含气砂岩页岩接触和含气砂岩/含水砂岩接触引起不同的含水砂岩接触引起不同的反射响应反射响应l泊松比是随泊松比是随P-P-波和波和S-S-波速度比函数变化而变化的一个重要波速度比函数变化而变化的一个重要的岩性参数的岩性参数lAVOAVO依赖于炮检距的作用，它是一个附加的岩石物性的
39、函数依赖于炮检距的作用，它是一个附加的岩石物性的函数l在在碳酸盐碳酸盐油藏中，没有证实油藏中，没有证实AVOAVO本身可识别孔隙流体，但可本身可识别孔隙流体，但可能识别孔隙发育带。能识别孔隙发育带。充满气的多孔石灰岩相与含水的石灰充满气的多孔石灰岩相与含水的石灰岩相相比可能具有较低的岩相相比可能具有较低的VpVp/Vs/Vs值值 l对碳酸盐油藏对碳酸盐油藏AVOAVO的应用不能凭直觉进行的，其准确性取决的应用不能凭直觉进行的，其准确性取决于优质的井控制和该地区计算的于优质的井控制和该地区计算的S-S-波速度。波速度。P-P-波和波和S-S-波对孔隙流体有不同的敏感度波对孔隙流体有不同的敏感度
40、l少量的气体注入碎屑沉积岩孔隙空间中，岩石的少量的气体注入碎屑沉积岩孔隙空间中，岩石的P-P-波速度波速度将剧烈减小将剧烈减小lS-S-波速度可以随气体进入孔隙空间而略有增加波速度可以随气体进入孔隙空间而略有增加 (a)(a)多孔固体注入少量气多孔固体注入少量气P-P-波速度迅速减小。波速度迅速减小。S-S-波速度随含气饱和度增加波速度随含气饱和度增加 呈线性增加关系。（呈线性增加关系。（b b）泊松比随含气饱和度增加呈现减小的效应）泊松比随含气饱和度增加呈现减小的效应 (Allen(Allen 和和PeddyPeddy,1993),1993)AVOAVO和和ZoeplpritzZoeplpr
41、itz方程方程lAVOAVO分析一般考虑若干形式的分析一般考虑若干形式的ZoeppritzZoeppritz方程方程 l对一个入射到交界面的平面波，对一个入射到交界面的平面波，ZoeppritzZoeppritz方程描述反射和透射的方程描述反射和透射的P-P-波波和和S-S-波波 l许多研究推导出一些近似的许多研究推导出一些近似的ZoeppritzZoeppritz方程方程 Aki 和 Richard(1980)；Shuey(1985)；Hilterman(1990)；Smith 和 Gidlow(1987)；Fatti 等人 (1994)简化了反射系数和入射角之间的关系式lShueyShue
42、y(1985)(1985)近似关系式是常用的近似关系式是常用的 式中式中R R0 0是法线入射是法线入射P-P-波反射系数，或波反射系数，或“截距截距”，G G是是“梯度梯度”项。梯度是项。梯度是入射角的函数，表示入射角的函数，表示CDPCDP道集上在每个时间样点振幅的变化率。梯度包道集上在每个时间样点振幅的变化率。梯度包含了全部的含了全部的AVOAVO效应效应 ,sin)(20GRR部分其它部分其它ZoeplpritzZoeplpritz方程方程HiltermanHilterman(1989)(1989)提出了提出了ShueyShuey(1985)(1985)关系式的近似方关系式的近似方程式
43、程式 式中式中NI NI=法线入射反射系数，法线入射反射系数，=上下介质间的泊松比上下介质间的泊松比之差，之差，=入射角入射角 P-P-波和波和S-S-波的通用关系式波的通用关系式用用P-P-波和波和 S-S-波反射系数表示的流体因子波反射系数表示的流体因子 ,sin)1(cos)(222 NIRspVV16.11369,16.1spspRVVRFAVOAVO分析的陷阱产生的因素分析的陷阱产生的因素客观条件客观条件人为因素人为因素地质因素地质因素1、地表不一致性2、环境噪声3、震源噪声4、球面扩散5、非弹性衰减及子波弥散6、多次波7、各向异性1、增益控制2、检波器组合3、最大炮检距太小4、记录
44、道的不一致性5、设备产生的高低频干扰6、处理程序或参数不当7、模型参数不准1、地层倾斜或弯曲2、浅层气3、火成岩屏蔽4、盐丘遮挡5、岩性组合尽管如此，尽管如此，AVO在检测气藏，碳酸盐岩勘探中还是值得应用的技术在检测气藏，碳酸盐岩勘探中还是值得应用的技术小结小结lAVOAVO研究研究CMPCMP道集内相对振幅，称作振幅随炮检距变化的分析道集内相对振幅，称作振幅随炮检距变化的分析l当当P-P-波以非法线入射到达岩石界面时，入射波以非法线入射到达岩石界面时，入射P-P-波能量的一部波能量的一部 份转换为份转换为S-S-波的能量。波的能量。P-P-波和波和S-S-波速度的差别将会因含气砂波速度的差别
45、将会因含气砂 岩岩 /页岩接触和含气砂岩页岩接触和含气砂岩/含水砂岩接触引起不同反射响应含水砂岩接触引起不同反射响应l泊松比是随泊松比是随P-P-波和波和S-S-波速度比函数变化而变化的一个重要的波速度比函数变化而变化的一个重要的 岩性参数岩性参数lAVOAVO依赖于炮检距的作用，它是一个附加的岩石物性的函数依赖于炮检距的作用，它是一个附加的岩石物性的函数小结小结l ShueyShuey(1985)(1985)近似关系式是常用的近似关系式是常用的l AVO分析中存在陷阱l AVO在检测气藏在检测气藏，碳酸盐岩勘探中还是值得应用的技术，碳酸盐岩勘探中还是值得应用的技术第二十章 油 藏 表 征油藏
46、表征油藏表征l在在2121世纪，全世界多于世纪，全世界多于95%95%的石油将来自现有的油田的石油将来自现有的油田l通过有效的油藏表征增加产量是可能的通过有效的油藏表征增加产量是可能的l油藏表征描述油藏和含有烃类的岩石特性油藏表征描述油藏和含有烃类的岩石特性l油藏表征是多学科领域的，油藏表征是多学科领域的，油藏表征依赖于油藏工程、地油藏表征依赖于油藏工程、地质和地球物理技术。综合研究来自这些领域有关油藏的各质和地球物理技术。综合研究来自这些领域有关油藏的各个方面的信息个方面的信息l油藏表征项目组的构成需要工程师、地质家和地球物理家油藏表征项目组的构成需要工程师、地质家和地球物理家的相互协作的相
47、互协作l油藏表征的基本目标油藏表征的基本目标 烃类的存在烃类的存在 储层的孔隙度储层的孔隙度 储层的渗透率储层的渗透率 油藏表征的基本目标油藏表征的基本目标烃类的存在烃类的存在 圈闭形态的落实和刻画、地震属性分析、反演圈闭形态的落实和刻画、地震属性分析、反演储层的孔隙度储层的孔隙度 岩石物理分析、通过岩石物理分析、通过WyllieWyllie时间时间-平均方程用速度计算孔隙度、地质平均方程用速度计算孔隙度、地质统计的方法计算统计的方法计算储层的渗透率储层的渗透率 用统计法建立孔隙度（速度）和渗透率的关系用统计法建立孔隙度（速度）和渗透率的关系储层的的标定是最重要的第一步基础工作储层的的标定是最
48、重要的第一步基础工作 岩石物理是基础工作岩石物理是基础工作l什么是岩石物理学什么是岩石物理学“用岩石、测井资料研究岩石物理性质它们的相互关系的科学”。（Robert E.Sheriff,应用地球物理百科辞典）l孔隙度、渗透率、密度、地层的有效压力及地震波速度等孔隙度、渗透率、密度、地层的有效压力及地震波速度等岩石特性和它们之间的关系岩石特性和它们之间的关系是我们在储层地球物理领域关注的l孔隙度是一个关键因素孔隙度是一个关键因素它将决定油藏在岩石中的补给。地震速度和孔隙度有关。通过应用穿过岩石骨架和充满流体孔隙的地震旅行时间平均值，Wyllie时间-平均方程使速度与孔隙度联系起来速度与孔隙度联系
49、起来。Wyllie方程式对砂岩相当有效l最重要的物性参数渗透率，最重要的物性参数渗透率，它与孔隙的连通性有关它与孔隙的连通性有关，渗透率与渗透率与孔隙度通常有粗略的比例关系，有时可根据地震振幅和速度推断。孔隙度通常有粗略的比例关系，有时可根据地震振幅和速度推断。另外，裂缝和裂缝的方向性影响渗透率 Wyllie时间时间-平均方程平均方程(地震振幅解释）速度速度-孔隙度转换方程孔隙度转换方程V V=整个岩石的速度，整个岩石的速度，VmaVma=基质的速度，基质的速度，VflVfl=孔隙流体的速度孔隙流体的速度=孔隙度孔隙度 t 表示相应的旅行时间表示相应的旅行时间全部传播时间是分别通过全部传播时间
50、是分别通过多孔隙物质和基质时间之和多孔隙物质和基质时间之和 速度速度-孔隙度转换方程孔隙度转换方程综合的油藏表征综合的油藏表征尺度问题尺度问题l油藏采样数据类型的比较油藏采样数据类型的比较l地面观测的波长是很粗的地面观测的波长是很粗的、井间数据的分辨率按数量级井间数据的分辨率按数量级远超过地面地震数据远超过地面地震数据 、测井曲线和岩芯是高、测井曲线和岩芯是高-频的采样，频的采样，但井与井之间的采样是低频的但井与井之间的采样是低频的 l所有的油藏信息都是有用的。我们需要综合所有的资料所有的油藏信息都是有用的。我们需要综合所有的资料来描述油藏来描述油藏数据类型数据类型 油藏体油藏体 调查的波长调
