各速率

A. （2014鹽城一模）如圖所示，是氧氣在0℃和100℃兩種不同情況下，各速率區間的分子數占總分子數的百分比

A、同一溫度下，中等速率大的氧氣分子數所佔的比例大，溫度升高使得氧氣分子的專平均速屬率增大，100℃的氧氣，速率大的分子比例較多，A正確B錯誤；
C、溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，C正確；
D、溫度是平均動能的標志，0℃時，也有部分分子的速率較大，但平均速率較小，D錯誤；
故選：AC

B. 各速率區間的分子數占總分子數的百分比的圖像分析

某氣體在 、 兩種不同溫度下的分子速率分布圖象如圖所示，縱坐標 表示各速專率區間的分子數占屬總分子數的百分比，橫坐標 表示分子的速率．可見， （選填「＞」或「＜」），溫度升高，分子的平均速率 增大 （選填「增大」或 「減小」）． ＜ 、 增大

C. 各速率區間的分子數占總分子數的百分比

A、由題圖可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區間的分子數占總分子數的百分比與專分子速率間的關屬系圖線與橫軸所圍面積都應該等於1，即相等，故A正確．
B、具有最大比例的速率區間是指曲線峰值附近對應的速率，顯然，100℃時對應的峰值速率大，故B正確；
C、同一溫度下，氣體分子速率分布總呈「中間多，兩頭少」的分布特點，即速率處中等的分子所佔比例最大，速率特大特小的分子所佔比例均比較小，故C正確；
D、溫度升高時，速率大的分子數比例較大，在0℃時，部分分子速率較大，不能說明內部有溫度較高的區域，故D錯誤；
故選：ABC

D. 各種速度的概念及其相互關系

前面各章中已經出現了多種速度概念。為了深入、准確地理解和運用它們，有必要對這些速度概念及其關系作個小結。

(一)各種速度的概念

(1)真速度:是無限小體積岩石所固有的性質，波以該速度走過無限小體積的岩石。

其定義可用微分式

地震勘探

表示。它是真正反映岩性的一種速度。由於地下地質情況的復雜，真速度的分布相當復雜。一般來說，它是空間坐標的函數，在縱、橫向上都有變化。因此，要精確測量它的值目前難以做到，必須作不同形式的簡化。這就引出了一系列的速度概念。

從數學上說簡化的方式主要是取平均;從物理上說就是取等效層，即用均勻介質去等效非均勻介質。一般而言，岩性的縱向變化比橫向變化大，故主要取縱向上的平均。

(2)層速度:按照地層岩石物性將地下介質分成若干個厚度不同的地震層，並認為地下介質由若干個平行的地震層所組成。此時，將每一個地震層看作為一種均勻介質，取其中各分層真速度的平均就是層速度。它接近於其中包含的大量薄平行層的真速度。由井中地震求得的層速度較為精確:

地震勘探

它與地層岩性密切相關。

有時，也將薄層的層速度稱為間隔速度，用聲波測井求取。它與岩性關系更密切。

(3)平均速度:在水平層狀介質中，取垂直於層理的射線段長度與該長度內波傳播時間之比為平均速度

地震勘探

它是取從地面到某一層底的全部介質中垂向傳播速度的平均，相當於用一個速度為v的均勻介質代替該層底以上全部上覆地層的一種等效處理。不過，應該注意的是，這種等效只在炮檢距十分小時成立。

平均速度經常用來作時深轉換以將地震層位與鑽井層位對比。

(4)均方根速度:在水平層狀介質中，取各層層速度對垂直傳播時間的均方根值就是均方根速度

地震勘探

式中:t_i為波在第i層中單程垂直傳播時間;v_i為第i層層速度。均方根速度也相當於用一個速度為v_σ，n的均勻介質代替第n層以上全部地層的一種等效處理。實際上，它就是用雙曲線時距關系代替水平層狀介質非雙曲線時距關系時所對應的速度。因此，等效處理適用的范圍就是水平層狀介質時距曲線接近於雙曲線的那個范圍。它與平均速度的不同之處在於它考慮了不均勻介質的「折射」效應，因此適用范圍較大些。

(5)射線速度:在水平層狀介質中，波沿某一條射線傳播時，它傳播的總路徑與總時間之比就是射線速度

地震勘探

式中:h_i為第i層厚度;v_i為第i層波速;p為射線參數。這是沿一條射線取平均算出的速度。射線不同，v_r也不同。因此，射線速度無法用等效層來討論。它不僅考慮了射線的「彎折效應」，也考慮了橫向不均勻的影響，因此是一種更精確的速度，但實際很難計算它，故主要有理論上的意義。

(6)疊加速度:從常速模型和正常時差測量計算得到的速度，用於共中心點疊加，其值稍微與偏移距有關。

(二)各種速度之間的關系

通過理論分析可以總結出如下關系

(1)在水平層狀介質情況下，炮檢距為零時的射線速度即為平均速度。

(2)炮檢距為無窮大時的射線速度等於水平層狀介質中最高速度層的速度。

(3)均方根速度是構成等效均勻層的最佳射線速度。即在諸多的射線速度中，等於均方根速度的那一個正是按最佳估計理論得出的最佳等效值。

(4)均方根速度總是大於平均速度。平均速度、均方根速度和射線速度之間的關系如圖4-45所示。

圖4-45 平均速度，均方根速度和射線速度的關系

(5)在各向同性平行層狀介質情況下，炮檢距近於零時的疊加速度趨近均方根速度。

E. 各種速度的獲取和用途

不同種類速度的求取方法不同，用途也各不相同。對於成功的地震勘探而言，需要正確地測定和使用各種速度參數。

1.地震波速度的獲取

獲得地震波速度可以有兩種途徑，一種是直接測量；一種是間接確定，即根據地面觀測得到的反射波時距曲線計算得到。

1）地震波速度的直接測量

地震波速度的直接測量是指在井中、露頭上、坑道中或標本上直接測量地震波穿過岩石的傳播速度。它包括如下幾種方法。

A.地震速度測井。在井中利用地震波直接測量平均速度和層速度的方法稱為地震速度測井。

在近井口的地表激發，將耐高溫、高壓且絕緣程度很好的測井檢波器放在井中不同深度處進行接收，利用地震記錄儀器記錄下所觀測到的直達波，讀取直達波的初至時間及相應的觀測深度，可以組成透射波時距曲線，稱為垂直時距曲線。將檢波器放置深度以上的介質認為是均勻介質，就可以根據下列公式計算平均速度

地震波場與地震勘探

式中：z為檢波器的沉放深度；t為直達波的垂直時間。根據不同深度處檢波器接收到的直達波求出的平均速度，可以組成與深度的關系曲線

、與傳播時間的關系曲線

，還要繪制

與反射波時間t的關系曲線（見圖5-1-3）。

利用層狀介質模型，根據所測得的直達波垂直時距曲線，把剖面剖分成許多相對均勻的層，用折線去逼近測得的實際垂直時距曲線，它的每一段有一個不變的層速度（見圖5-1-3），層速度計算公式為

地震波場與地震勘探

式中：Δz_k和Δt_k為各分層的地層厚度和波的傳播時間。

由於不允許在井口處放炮，一般實際測量時，將震源布置在距井口幾十米乃至幾百米處，這段距離叫井源距，用d表示，如圖5-1-2所示。

按圖所示情況，井中檢波器觀測的直達波傳播時間並非垂直時間，需將觀測時間t_g轉換為垂直時間t，即

地震波場與地震勘探

地震測井只利用觀測到的直達波的初至時間，後面將要介紹的垂直地震剖面法是常規地震測井的發展，它不僅利用直達波的初至時間，還利用所有初至波、續至波的波形和達到時間。

B.聲波速度測井（連續速度測井）。地震速度測井因激發的地震波波長較長及測點間距較大（幾十米到幾百米）而不能細致地劃分岩層獲得詳細層速度信息。為了較詳細地劃分岩層獲得連續變化的速度剖面，可以採取連續測井方法，亦稱作聲波速度測井方法。

圖5-1-2 地震測井示意圖

圖5-1-3 地震測井垂直時距曲線及解釋結果圖

如圖5-1-4所示，井中測井儀包含有超聲波脈沖發生器和一對接收器，兩個接收器相距0.5 m或1 m。發生器發射的超聲波經過泥漿以臨界角入射到井壁，並沿井壁地層滑行，再以臨界角穿過泥漿傳到接收器，其傳播時間分別是：

地震波場與地震勘探

式中：v₁ 為泥漿中波傳播的速度；v₂ 為在地層中波傳播的速度，a為臨界角入射時波在泥漿部分傳播的路徑。t₂ 與t₁ 之差是波在兩個接收器之間地層段傳播的時間差，當兩個接收器之間的距離為1m時，即

地震波場與地震勘探

其單位是（μs/m）。

圖5-1-4 聲波測井儀示意圖

圖5-1-5 聲波測井時差曲線圖

地面地震儀器記錄下連續變化的時差曲線Δt （H）如圖5-1-5所示。

根據聲波測井時差曲線，由1/Δt×10⁶＝v便可獲得層速度，單位為（m·s^-1）。

如果將聲波測井時差曲線按每米的微秒時間累計起來，也就是數學上進行積分運算，即可求得深度H上的垂直傳播時間：

地震波場與地震勘探

進而可得到平均速度，即

地震波場與地震勘探

C.在露頭或標本上測定地震波速度。在地表或坑道的露頭中測量岩石的速度廣泛採用動態脈沖法，即用敲擊或小炸葯包爆炸（也可以用聲波發生器）激發地震波（或聲波），在小的測線上進行觀測，測定地震波的傳播時間，根據時距曲線計算相應波的速度。

用超聲波測速儀直接測量地震波經過任意形狀標本的傳播時間也可以測定地震波速度。如果標本足夠長，則可以在標本的平坦表面布置測線，對比、追蹤接收到的地震波，精確地測定它的速度。如果標本較小，則在標本的兩端面上分別安置發射器和接收器測量初至波到達時間，根據該時間測定地震波速度。

在露頭或標本上測定地震波速度的一個缺點是難以保證測得的地震波速度與在原始地下高溫高壓條件下的地震波速度一樣。

2）地震波速度的間接確定

直接在岩石自然埋藏條件下測量得到的地震波速度結果最為精確，但是這種觀測的數量極其有限，無法滿足地震勘探的要求。大量對地震波速度的測定是對反射波觀測資料通過計算得到的。所使用的方法大多在前面資料處理中做了介紹，這里簡單地將它們小結一下。

速度分析可以得到疊加速度，它是地震資料數字處理中利用地震波時距關系所能得到的唯一一種速度。在水平層狀介質假設下，疊加速度就是均方根速度。在傾斜界面情況下，疊加速度是等效速度，等效速度經過傾角校正也可以得到均方根速度。進一步利用上一章介紹的迪克斯公式（4-5-7）式可以由均方根速度求取層速度和平均速度。這是地震波速度間接確定的最常用方法。

波阻抗反演能夠得到波阻抗的地下分布，波阻抗是地層速度與密度的乘積，如果能用其他方法（如密度測井或重力資料反演等）得到密度的地下分布，則可以求出層速度的地下分布。

層析速度反演是最精細的求取速度方法，利用這一方法可以得到真速度的地下分布。

2.地震波速度的用途和圖示

疊加速度和均方根速度主要用於資料處理中的水平疊加處理，其誤差應達到10%以下。均方根速度也可以用於偏移處理，要求的精度更高，最大允許誤差是5%。疊前深度偏移使用的速度參數一般是層速度。

平均速度由於是在小炮檢距下最為精確的綜合速度，所以主要用於作時深轉換，其誤差范圍也要求較高，達5%。

層速度和真速度主要用於岩性解釋，包括識別岩性，如測定地層中砂岩和頁岩的比例，確定孔隙度、流體成分等地層的物性甚至直接找油氣。這時候，要求的精度非常高，誤差不能大於2%。

為了更好地利用速度資料，需要將一條測線上測定的速度資料綜合起來。為此要進行統計處理，主要的措施是對資料作平滑處理，一般分為總體平滑和局部平滑。前者用最小平方法以冪函數逼近全部原始資料，後者只用觀測點附近的資料以低冪的代數多項式逼近速度值。

速度資料的研究結果可以表示為下列圖件：

A.平均速度的

曲線（圖5-1-6a）和層速度曲線。

曲線反映了地層速度橫向變化不大時在一定區域內在垂直方向上平均速度的分布。繪制這些圖件時，要把工區內用各種手段（地震測井、由時距曲線計算的、由數據處理求得的速度譜等）得到的全部資料綜合在一起，綜合時要根據結果的可靠程度進行加權平均，加權平均的結果就是平均速度的

曲線。然後由平均速度曲線求得層速度曲線，其過程與地震測井結果的作圖相類似。

B.速度水平曲線圖。這是對一定層位的平均速度、疊加速度或層速度沿測線平滑後得到的

，v_α（x），v_i（x）曲線圖。根據這樣的資料可以研究由構造和岩性因素產生的速度水平梯度。

C.速度展開圖

，v_α（x，t₀），v_i（x，t₀）。這些圖件是在時間剖面或深度剖面的平面上對經過平滑的速度計算的，結果用相同速度的等值線表示，這種圖明顯地表示出速度的水平梯度和垂直梯度，見圖5-1-6b。

圖5-1-6 速度結果顯示圖

a.某些測線段上的

曲線：1—樁號0～26；2—樁號26～50；

3—樁號50～67；4—樁號67～95。b.速度展開圖

D.速度平面圖

，v_α（x，y），v_i（x，y）。它們表示平均速度、疊加速度、層速度在面積上的分布，當然只代表一定的地震層位或某個深度或t₀ 截面，圖上的數據是從各個測線的速度水平曲線圖讀取來的。

F. 各種速度的概念及相互關系

地震勘探中引入的多種速度定義不同，物理意義也各不相同，對不同種類速度的物理意義、數學關系、地質內涵有深入的了解是做好地震勘探工作，特別是解釋工作所必需的。

1.各種速度的概念

速度的嚴格定義如第一章所述是由地震波場理論導出的，用岩石彈性參數和密度計算的縱、橫波速度。縱波速度為

地震波場與地震勘探

橫波速度為

地震波場與地震勘探

式中：λ、μ為拉梅常數；ρ為密度。其他速度的概念都應由它們發展出來或與它們建立起關系，否則就沒有地質內涵和物理意義，在解釋工作中難以利用。

下面是各種速度概念的總結。

A.真速度。是無限小體積岩石所固有的性質，波以該速度走過無限小體積的岩石。其數學定義可以用微分式

地震波場與地震勘探

表示。它是真正反映岩性的一種速度。實際上，它就是上面給出的縱、橫波速度。由於地下地質情況的復雜。真速度的分布相當復雜。一般來說，地下介質是非均勻介質，岩石彈性參數和密度是空間坐標的函數，真速度也是空間坐標的函數，在縱、橫向上都有變化。因此，要精確測量它的值目前還難以做到，必須作不同形式的簡化，這就引出一系列其他速度的概念。

從數學上說簡化的方式主要是取平均，從物理上說就是取等效層，即用均勻介質去等效非均勻介質。實際地下介質中，岩性的縱向變化比橫向變化大，所以主要取縱向上的平均。

B.層速度。按照地層岩石物性將地下介質分成若干個厚度不等的地震層，並認為地下介質由若干個平行的地震層所組成。此時，將每一個地震層看作為一種均勻介質，取其中真速度的平均就是層速度。它的定義是層的厚度h_i 與地震波穿過該厚度的時間t_i 之比：

地震波場與地震勘探

層速度是一種與地層岩性密切相關的速度。

C.平均速度。在水平層狀介質中，取垂直於層理的射線段長度H與該長度內波傳播時間t之比定義為平均速度：

地震波場與地震勘探

它是取從地面到某一層底的全部介質中垂向傳播速度的平均，但不是簡單的線性平均，而是以各層垂直傳播時間為權的加權平均，低速的層或厚度大的層影響大。平均速度的物理意義相當於用一個速度為

的均勻介質代替該層以上全部上覆地層的一種等效處理。不過，應該注意的是，這種等效只在炮檢距十分小的時候成立。

D.均方根速度。在水平層狀介質中，取各層層速度對垂直傳播時間的均方根平均值就是均方根速度：

地震波場與地震勘探

式中：t_i為波在第i層中的垂直傳播時間；v_i 為第i層中的層速度。均方根速度也相當於用一個速度為v_σ，n的均勻介質代替第n層以上全部上覆地層的一種等效處理。實際上，它就是用雙曲線時距關系代替水平層狀介質非雙曲線時距關系時所對應的速度。因此，等效處理適用的范圍就是水平層狀介質時距曲線接近於雙曲線的那個范圍。它與平均速度的不同之處在於它是各層層速度對各層垂直傳播時間的均方根值，這意味著速度高的層影響大，在一定程度上考慮了不均勻介質的「折射」效應，因此適用范圍較大些。

E.射線速度。在水平層狀介質中，波沿某一條射線傳播時，它傳播的總路徑與總時間之比就是射線速度：

地震波場與地震勘探

式中：h_i 為第i層厚度；v_i 為第i 層地震波速度；p為射線參數。這是沿一條射線取平均算出的速度。射線不同，v_r也不同。因此，射線速度無法用等效層來討論。它不僅考慮了射線的「彎折效應」，也考慮了橫向不均勻的影響，是一種更精確的速度。實際很難計算它，故只有理論意義。

F.疊加速度。在多次覆蓋水平疊加資料處理中，疊加效果最好時所對應的那個速度就稱為疊加速度。因為水平疊加按雙曲線時距關系進行校正、疊加，所以疊加速度從數學上說就是用雙曲線去擬合實際記錄上的反射波時距關系，擬合效果最好的那個速度，也可以稱之為最佳雙曲線擬合速度。一般情況下它沒有物理意義，只有在與上述速度聯系起來時它才有物理意義。

2.各種速度之間的關系

通過理論分析可以總結出如下關系。

圖5-1-1 平均速度、均方根速度和射線速度的關系

a.在水平層狀介質情況下，炮檢距為零時的射線速度即為平均速度。

b.炮檢距為無窮大時的射線速度等於水平層狀介質中最高速度層的層速度。

c.均方根速度是構成等效均勻層的最佳射線速度，即在諸多的射線速度中，等於均方根速度的那一個正是按最佳估計理論得出的最佳等效值。

d.均方根速度總是大於平均速度的。平均速度、均方根速度和射線速度之間的關系如圖5-1-1所示。

e.在水平層狀介質情況下，炮檢距不十分大時的疊加速度就是均方根速度。

f.在傾斜界面情況下，疊加速度是等效速度（均方根速度除以界面傾角之餘弦）。

g.由層速度計算平均速度和均方根速度的公式為（5-1-5）式和（5-1-6）式。

h.由均方根速度求層速度利用在上一章中介紹的迪克斯公式（4-5-7），由平均速度求層速度可以使用下述公式

地震波場與地震勘探

式中：

。