地震信息的岩性解释
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发布时间：2022-05-13 21:09
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时间：2023-08-09 21:59
（一）用层速度计算地层的砂泥岩含量
研究砂岩储集层在地下的分布及其含量，是进行储层横向预测的一项重要工作。
用层速度信息计算地层的砂泥岩含量的理*式是第一章中的时间平均方程：
反射波地震勘探原理和资料解释
假设在某一地震层序中，沉积了一套砂泥（页岩）岩的地层，依时间平均方程的思想，可以导出一个由层速度计算砂泥岩含量的公式：
反射波地震勘探原理和资料解释
式中，vsh为波在泥岩中传播的速度，vsd为波在砂岩中传播的速度，Psh为砂泥岩中泥的百分含量，Psd为砂泥岩中砂的百分含量。
上式也可以表示为声波在岩层中传播的总时差等于它们在泥岩和砂岩中传播时间之和，即为
Δt＝（Δtsh·Psh）+（Δtsd·Psd） （6-4-3）
式中，Δtsh表示声波在泥岩中传播的时差，Δtsd表示声波在砂岩中传播的时差，Δt表示声波在砂泥岩中传播的总时差。
上式也可写为
Δt＝［Δtsh·（1-Psd）］+（Δtsd·Psd） （6-4-4）
从而可得
反射波地震勘探原理和资料解释
用速度和时差的关系，即Δt＝1/v，把上式写为
反射波地震勘探原理和资料解释
式中vi表示所解释的某地震层序的层平均速度值。
上式就是计算砂泥岩百分含量的理*式。在具体计算时分为两步。
（1）做出层速度-岩性量板（也叫压实曲线）。在陆相碎屑岩沉积的盆地中，一般认为主要是砂泥岩互层的沉积。由速度资料分析可知，砂岩中地震波的传播速度大于波在泥岩中传播的速度。综合某地震层序内的地震测井、速度谱等资料，可作出层速度随t0变化的散点图，散点图的高值包络线，就是砂岩的速度曲线（vsd曲线），即为含砂量100%的砂岩速度曲线，而vsh就是纯泥岩（含砂量为零）的速度曲线，这是计算砂岩含量的基础性图件，也称为层速度-岩性量板，如图6-4-1所示。
图6-4-1 层速度-岩性量板示意图
（2）根据对地震剖面所划分的层序，取该层序内某个接收点顶底反射同相轴的t0时间平均值t0i，再由波阻抗剖面上所提供的瞬时速度资料，取其相应时间内速度采样的累计平均值vi，然后把t0i、vi投入量板，可得与t0i值对应的vsh，i、vsd，i值，如图6-4-1所示。此时可得计算公式中的各个参数，就可求取Psd，对其他各接收点作同样处理，就可知道某一层序内砂岩含量的模向变化。对不同层序重复以上工作，可得同一条测线不同层序内砂岩含量的变化。综合各测线的资料，可以做出砂岩含量平面图，进而做岩性岩相解释。图6-4-2是我国珠江口盆地地震T2—T4层的层速度平面图和砂岩百分含量-岩相分布图。
在层速度图上，*部位有一个高速带，向南、向北层速度都减小。向北层速度变小，并不说明北部岩性变细，而是因为北部是一个隆起带，埋藏深度变浅，故层速度变小。实际上北部是一个粗相带，砂岩含量为70%（图中写为70，省略了百分号）；中部砂岩含量为50%，其间夹有砂岩含量为70%的小块地区，它与火山岩喷发区相吻合。由于上、中新统地层内存在有大片火成岩，造成中部岩石中含砂量偏高，向南砂岩含量降低为30%和0，这显然是偏泥相的岩性分布区。
图6-4-2 珠江口盆地T2—T4层的层速度平面图（a）和砂岩含量-岩相分布图（b）
（二）用纵横波速度求泊松比
如果从横波勘探或垂直地震剖面中取得纵横波的速度资料，就可以由纵横波速度比求取泊松比（有关横波勘探、垂直地震剖面内容请参见第七章）。
由第一章公式（1-3-1）和式（1-3-2）可知纵横波速度比γ由下式给出：
反射波地震勘探原理和资料解释
从上式可得：
反射波地震勘探原理和资料解释
一般来说，硬介质的泊松比较低，软介质的泊松比较高。液体介质的泊松比一般为0.5，这是理论的上限值。通常液体饱和的沉积岩，泊松比的值较大；而孔隙砂岩常出现泊松比低于0.25的异常情况。当砂岩含油气时，泊松比会明显变小，所以可以用泊松比的变化来研究岩性和预测油气藏的存在。
（三）用地震波速度和测井资料求取岩石孔隙度和密度
用地震方法来测定岩层的孔隙度、密度时，要密切结合测井资料。
1.孔隙度的测定
根据声波测井的资料，可以求出岩石的孔隙度。已知时间平均方程可写出下式：
反射波地震勘探原理和资料解释
式中，Δt＝1/v（Δt为测井声波时差）；ΔtL＝1/vL（ΔtL为岩石孔隙中流体的声波时差）；Δtm＝1/vm（Δtm岩石骨架的声波时差）；Cp是校正系数，对于致密岩石Cp＝1，对于疏松岩层Cp＝1.1或1.6。
当岩石骨架成分和孔隙中的性质已知时，Δtm和ΔtL为常量，则孔隙度就可求出。
也可以用标定分析的方法，即在有井控制的情况下，利用已知井孔隙度的资料，对层速度进行标定，便可依据层速度与孔隙度的关系曲线来预测井附近的地震资料上的孔隙度。
2.密度的测定
在有密度测井资料的情况下，密度可由密度测井资料直接得到。它与孔隙度的关系为
ρ＝φρL+（1-φ）ρm（6-4-10）
式中，ρ为测井密度，ρm为岩石骨架的密度，ρL为岩石孔隙中流体的密度，φ为孔隙度。
在无密度测井资料的情况下，由纵波速度资料用下列公式：
反射波地震勘探原理和资料解释
来计算岩石的密度。式中ρ为岩石密度（g/cm3），vP是纵波速度（m/s）。
上式为经验统计公式，并且忽略了孔隙充填物对密度的影响。
（四）用振幅信息预测岩性体和储集层厚度
我们知道影响地震波振幅强弱的因素主要有三类。第一类是激发和接收条件的影响，一般认为这种影响对某一地震记录来说是不变的，完全一样的。第二类是波在地层中传播时影响振幅的因素，主要包括波前扩散、介质的吸收、透射损失、反射系数大小等，其中前三个因素称为非地质因素，即它们纯属波传播机制对振幅的影响，第四个因素则为地质因素引起的。如果对反射波振幅经过非地质因素衰减补偿，而得到只与界面反射系数有关的振幅信息，这种作法称为相对振幅处理，所得的振幅叫做相对振幅。因为相对振幅只与反射系数有关，而反射系数又主要与岩性、孔隙中的流体成分有关，相对振幅中所包含的地质因素是我们利用振幅信息进行岩性解释与烃类检测的物理基础。第三类因素是薄层的振幅效应和反射系数（振幅）随反射波入射角（或叫炮检距）的变化。
1.用振幅信息预测岩性体
利用振幅信息来预测岩性，是在平面图上做某些层位的振幅统计图，根据它们的分布规律，结合沉积模式的概念来判断岩性。对于高勘探程度的地区，在测线上各点根据相对振幅的大小，分成若干个强度等级，用不同的符号或颜色显示出来。从统计的观点来说，振幅在平面上的变化会反映岩性的变化规律。根据振幅变化，结合沉积模式可以判断诸如河道、透镜体、三角洲沉积等岩性、地层圈闭。图6-4-3是判断一条古河道的实例，河道内部是强振幅，外部是弱振幅，边界上振幅变化比较清楚。从平面上看，振幅异常呈弯曲回转带状分布，很像一条河道。由于古河道充填的砂体，因此很容易根据振幅变化作出岩性的解释。
图6-4-3 用振幅判断河道
2.利用薄层的振幅效应确定储集层厚度
1）地震薄层的概念
在地震勘探中，薄层的概念是相对的。地震勘探中定义薄层是以它的纵向分辨率为依据的，即对地震子波而言，不能分辨出地层顶、底板反射的地层称为薄层。由于地震子波具有不同的频率，不同的延续度、不同的波长等，因此薄层厚度的概念是相对的，可以从不同的角度来定义薄层的厚度。
相对波长而言，定义厚度Δh满足下列不等式的地层为地震薄层：
反射波地震勘探原理和资料解释
式中λ是谐和振动的波长或脉冲波的视波长。不等式两边除以波传播速度v，则上式变为
反射波地震勘探原理和资料解释
式中τ表示波在薄层内部传播的双程旅行时间，T是谐和振动的周期或脉冲波的视周期。
2）薄层的干涉效应
图6-4-4 薄层模型
设薄层厚度为Δh，波阻抗为ρ2v2，上下层的波阻抗分别为 ρ1v1和ρ3v3，如图6-4-4所示。若有平面谐和纵波P1垂直投射于界面1上，产生反射P11，透射波P12，并在界面2上产生一次反射波P1221（用
表示），多次反射P122221（用
表示）……（为了清楚，图中将垂直射线画成了斜线）。由于薄层中波的双程时间
，这些多次波和一次反射波会发生叠加，亦即薄层的一次反射到达地面后，其振动尚未停止，多次波就到达地面，因而地面所得到的是这些波相互叠加的总振动。这种一次反射波同薄层内多次反射波相互叠加干涉产生的效应称为薄层的干涉效应。
3.薄层的调谐效应
薄层的这种干涉效应使得谐波通过薄层反射后它的振幅、频率都会发生变化，即表现出振幅频率特性，其中振幅特性也称为调谐效应。由于振幅特性是
的函数，即与薄层的厚度Δh和波长λ有关，因此当薄层的厚度在横向上发生变化时，其相应的薄层的振幅特性也会发生变化，并且不同地段的反射波形亦会发生变化，这就是我们利用薄层振幅特性分辨薄层，确定薄层厚度和分布的地震依据。
下面我们通过对厚度变化的尖灭地层的顶、底板反射波干涉情况的研究，来进一步说明薄层的调谐效应。
图6-4-5为不同层厚时顶底板的反射波形图。图左侧用波长（λ）表示地层的相对厚度（Δh）。由图可见，当厚度等于一个波长λ时（
＝1），顶、底板反射是可以分开的两个波；当厚度（
）小于
λ以后，两个反射波互相干涉，从波形上就难以分出两个波了。这时可从振幅上来研究，当
时，相对应的叠加振幅出现了极大值，这种现象称为薄层的调谐效应，这时地层的厚度称为调谐厚度。当地层厚度再减小时，叠加波形已不再变化，波形趋于稳定。
图6-4-5 薄层干涉的分辨率研究
4.利用薄层的振幅效应确定储集层的厚度
由上述分析可见，利用薄层的调谐效应可以分辨出四分之一波长的薄层厚度，亦即可利用调谐效应来确定薄层的厚度，从而达到确定薄储集体厚度和圈定其分布范围的目的。
图6-4-6为某一薄层造成的振幅调谐的例子。图中薄层的层速度（v）为1220m/s，地震子波为雷克子波其主频（f）为25Hz，因此由
可得到主波长λ＝48.8m。由图可以看出（图中显示的是上述的子波在薄层上下界面反射后的合成波形），当薄层厚度由24.4m（
）逐渐减小时，先是波形及振幅同时变化；当厚度减小到12.2m（
）以后再继续减小时，波形不再变化，而振幅仍在变化。从该图右边的曲线可看出，最大振幅出现在薄层厚度为12.2m（
）处。由此可见，当薄油气层在横向上有厚度变化时，则厚度变化不是包含在波形变化之中，而是包含在振幅变化之中。一般将此时的最大振幅亦称为调谐振幅，它所对应的薄层调谐厚度相当于四分之一波长（12.2m）。
图6-4-6 薄层振幅调谐的例子
确定储集层厚度，是油气田开发中的一项重要工作。要做好这一工作，地震资料本身必须是高质量的，应具有较高的信噪比与分辨率。另外，还必须结合探井、测井等资料，尤其要根据工区地层的沉积模式来进行判断解释。
