各速率

A. （2014盐城一模）如图所示，是氧气在0℃和100℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比

A、同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，温度升高使得氧气分子的专平均速属率增大，100℃的氧气，速率大的分子比例较多，A正确B错误；
C、温度升高使得氧气分子的平均速率增大，C正确；
D、温度是平均动能的标志，0℃时，也有部分分子的速率较大，但平均速率较小，D错误；
故选：AC

B. 各速率区间的分子数占总分子数的百分比的图像分析

某气体在 、 两种不同温度下的分子速率分布图象如图所示，纵坐标 表示各速专率区间的分子数占属总分子数的百分比，横坐标 表示分子的速率．可见， （选填“＞”或“＜”），温度升高，分子的平均速率 增大 （选填“增大”或 “减小”）． ＜ 、 增大

C. 各速率区间的分子数占总分子数的百分比

A、由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与专分子速率间的关属系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故A正确．
B、具有最大比例的速率区间是指曲线峰值附近对应的速率，显然，100℃时对应的峰值速率大，故B正确；
C、同一温度下，气体分子速率分布总呈“中间多，两头少”的分布特点，即速率处中等的分子所占比例最大，速率特大特小的分子所占比例均比较小，故C正确；
D、温度升高时，速率大的分子数比例较大，在0℃时，部分分子速率较大，不能说明内部有温度较高的区域，故D错误；
故选：ABC

D. 各种速度的概念及其相互关系

前面各章中已经出现了多种速度概念。为了深入、准确地理解和运用它们，有必要对这些速度概念及其关系作个小结。

(一)各种速度的概念

(1)真速度:是无限小体积岩石所固有的性质，波以该速度走过无限小体积的岩石。

其定义可用微分式

地震勘探

表示。它是真正反映岩性的一种速度。由于地下地质情况的复杂，真速度的分布相当复杂。一般来说，它是空间坐标的函数，在纵、横向上都有变化。因此，要精确测量它的值目前难以做到，必须作不同形式的简化。这就引出了一系列的速度概念。

从数学上说简化的方式主要是取平均;从物理上说就是取等效层，即用均匀介质去等效非均匀介质。一般而言，岩性的纵向变化比横向变化大，故主要取纵向上的平均。

(2)层速度:按照地层岩石物性将地下介质分成若干个厚度不同的地震层，并认为地下介质由若干个平行的地震层所组成。此时，将每一个地震层看作为一种均匀介质，取其中各分层真速度的平均就是层速度。它接近于其中包含的大量薄平行层的真速度。由井中地震求得的层速度较为精确:

地震勘探

它与地层岩性密切相关。

有时，也将薄层的层速度称为间隔速度，用声波测井求取。它与岩性关系更密切。

(3)平均速度:在水平层状介质中，取垂直于层理的射线段长度与该长度内波传播时间之比为平均速度

地震勘探

它是取从地面到某一层底的全部介质中垂向传播速度的平均，相当于用一个速度为v的均匀介质代替该层底以上全部上覆地层的一种等效处理。不过，应该注意的是，这种等效只在炮检距十分小时成立。

平均速度经常用来作时深转换以将地震层位与钻井层位对比。

(4)均方根速度:在水平层状介质中，取各层层速度对垂直传播时间的均方根值就是均方根速度

地震勘探

式中:t_i为波在第i层中单程垂直传播时间;v_i为第i层层速度。均方根速度也相当于用一个速度为v_σ，n的均匀介质代替第n层以上全部地层的一种等效处理。实际上，它就是用双曲线时距关系代替水平层状介质非双曲线时距关系时所对应的速度。因此，等效处理适用的范围就是水平层状介质时距曲线接近于双曲线的那个范围。它与平均速度的不同之处在于它考虑了不均匀介质的“折射”效应，因此适用范围较大些。

(5)射线速度:在水平层状介质中，波沿某一条射线传播时，它传播的总路径与总时间之比就是射线速度

地震勘探

式中:h_i为第i层厚度;v_i为第i层波速;p为射线参数。这是沿一条射线取平均算出的速度。射线不同，v_r也不同。因此，射线速度无法用等效层来讨论。它不仅考虑了射线的“弯折效应”，也考虑了横向不均匀的影响，因此是一种更精确的速度，但实际很难计算它，故主要有理论上的意义。

(6)叠加速度:从常速模型和正常时差测量计算得到的速度，用于共中心点叠加，其值稍微与偏移距有关。

(二)各种速度之间的关系

通过理论分析可以总结出如下关系

(1)在水平层状介质情况下，炮检距为零时的射线速度即为平均速度。

(2)炮检距为无穷大时的射线速度等于水平层状介质中最高速度层的速度。

(3)均方根速度是构成等效均匀层的最佳射线速度。即在诸多的射线速度中，等于均方根速度的那一个正是按最佳估计理论得出的最佳等效值。

(4)均方根速度总是大于平均速度。平均速度、均方根速度和射线速度之间的关系如图4-45所示。

图4-45 平均速度，均方根速度和射线速度的关系

(5)在各向同性平行层状介质情况下，炮检距近于零时的叠加速度趋近均方根速度。

E. 各种速度的获取和用途

不同种类速度的求取方法不同，用途也各不相同。对于成功的地震勘探而言，需要正确地测定和使用各种速度参数。

1.地震波速度的获取

获得地震波速度可以有两种途径，一种是直接测量；一种是间接确定，即根据地面观测得到的反射波时距曲线计算得到。

1）地震波速度的直接测量

地震波速度的直接测量是指在井中、露头上、坑道中或标本上直接测量地震波穿过岩石的传播速度。它包括如下几种方法。

A.地震速度测井。在井中利用地震波直接测量平均速度和层速度的方法称为地震速度测井。

在近井口的地表激发，将耐高温、高压且绝缘程度很好的测井检波器放在井中不同深度处进行接收，利用地震记录仪器记录下所观测到的直达波，读取直达波的初至时间及相应的观测深度，可以组成透射波时距曲线，称为垂直时距曲线。将检波器放置深度以上的介质认为是均匀介质，就可以根据下列公式计算平均速度

地震波场与地震勘探

式中：z为检波器的沉放深度；t为直达波的垂直时间。根据不同深度处检波器接收到的直达波求出的平均速度，可以组成与深度的关系曲线

、与传播时间的关系曲线

，还要绘制

与反射波时间t的关系曲线（见图5-1-3）。

利用层状介质模型，根据所测得的直达波垂直时距曲线，把剖面剖分成许多相对均匀的层，用折线去逼近测得的实际垂直时距曲线，它的每一段有一个不变的层速度（见图5-1-3），层速度计算公式为

地震波场与地震勘探

式中：Δz_k和Δt_k为各分层的地层厚度和波的传播时间。

由于不允许在井口处放炮，一般实际测量时，将震源布置在距井口几十米乃至几百米处，这段距离叫井源距，用d表示，如图5-1-2所示。

按图所示情况，井中检波器观测的直达波传播时间并非垂直时间，需将观测时间t_g转换为垂直时间t，即

地震波场与地震勘探

地震测井只利用观测到的直达波的初至时间，后面将要介绍的垂直地震剖面法是常规地震测井的发展，它不仅利用直达波的初至时间，还利用所有初至波、续至波的波形和达到时间。

B.声波速度测井（连续速度测井）。地震速度测井因激发的地震波波长较长及测点间距较大（几十米到几百米）而不能细致地划分岩层获得详细层速度信息。为了较详细地划分岩层获得连续变化的速度剖面，可以采取连续测井方法，亦称作声波速度测井方法。

图5-1-2 地震测井示意图

图5-1-3 地震测井垂直时距曲线及解释结果图

如图5-1-4所示，井中测井仪包含有超声波脉冲发生器和一对接收器，两个接收器相距0.5 m或1 m。发生器发射的超声波经过泥浆以临界角入射到井壁，并沿井壁地层滑行，再以临界角穿过泥浆传到接收器，其传播时间分别是：

地震波场与地震勘探

式中：v₁ 为泥浆中波传播的速度；v₂ 为在地层中波传播的速度，a为临界角入射时波在泥浆部分传播的路径。t₂ 与t₁ 之差是波在两个接收器之间地层段传播的时间差，当两个接收器之间的距离为1m时，即

地震波场与地震勘探

其单位是（μs/m）。

图5-1-4 声波测井仪示意图

图5-1-5 声波测井时差曲线图

地面地震仪器记录下连续变化的时差曲线Δt （H）如图5-1-5所示。

根据声波测井时差曲线，由1/Δt×10⁶＝v便可获得层速度，单位为（m·s^-1）。

如果将声波测井时差曲线按每米的微秒时间累计起来，也就是数学上进行积分运算，即可求得深度H上的垂直传播时间：

地震波场与地震勘探

进而可得到平均速度，即

地震波场与地震勘探

C.在露头或标本上测定地震波速度。在地表或坑道的露头中测量岩石的速度广泛采用动态脉冲法，即用敲击或小炸药包爆炸（也可以用声波发生器）激发地震波（或声波），在小的测线上进行观测，测定地震波的传播时间，根据时距曲线计算相应波的速度。

用超声波测速仪直接测量地震波经过任意形状标本的传播时间也可以测定地震波速度。如果标本足够长，则可以在标本的平坦表面布置测线，对比、追踪接收到的地震波，精确地测定它的速度。如果标本较小，则在标本的两端面上分别安置发射器和接收器测量初至波到达时间，根据该时间测定地震波速度。

在露头或标本上测定地震波速度的一个缺点是难以保证测得的地震波速度与在原始地下高温高压条件下的地震波速度一样。

2）地震波速度的间接确定

直接在岩石自然埋藏条件下测量得到的地震波速度结果最为精确，但是这种观测的数量极其有限，无法满足地震勘探的要求。大量对地震波速度的测定是对反射波观测资料通过计算得到的。所使用的方法大多在前面资料处理中做了介绍，这里简单地将它们小结一下。

速度分析可以得到叠加速度，它是地震资料数字处理中利用地震波时距关系所能得到的唯一一种速度。在水平层状介质假设下，叠加速度就是均方根速度。在倾斜界面情况下，叠加速度是等效速度，等效速度经过倾角校正也可以得到均方根速度。进一步利用上一章介绍的迪克斯公式（4-5-7）式可以由均方根速度求取层速度和平均速度。这是地震波速度间接确定的最常用方法。

波阻抗反演能够得到波阻抗的地下分布，波阻抗是地层速度与密度的乘积，如果能用其他方法（如密度测井或重力资料反演等）得到密度的地下分布，则可以求出层速度的地下分布。

层析速度反演是最精细的求取速度方法，利用这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图示

叠加速度和均方根速度主要用于资料处理中的水平叠加处理，其误差应达到10%以下。均方根速度也可以用于偏移处理，要求的精度更高，最大允许误差是5%。叠前深度偏移使用的速度参数一般是层速度。

平均速度由于是在小炮检距下最为精确的综合速度，所以主要用于作时深转换，其误差范围也要求较高，达5%。

层速度和真速度主要用于岩性解释，包括识别岩性，如测定地层中砂岩和页岩的比例，确定孔隙度、流体成分等地层的物性甚至直接找油气。这时候，要求的精度非常高，误差不能大于2%。

为了更好地利用速度资料，需要将一条测线上测定的速度资料综合起来。为此要进行统计处理，主要的措施是对资料作平滑处理，一般分为总体平滑和局部平滑。前者用最小平方法以幂函数逼近全部原始资料，后者只用观测点附近的资料以低幂的代数多项式逼近速度值。

速度资料的研究结果可以表示为下列图件：

A.平均速度的

曲线（图5-1-6a）和层速度曲线。

曲线反映了地层速度横向变化不大时在一定区域内在垂直方向上平均速度的分布。绘制这些图件时，要把工区内用各种手段（地震测井、由时距曲线计算的、由数据处理求得的速度谱等）得到的全部资料综合在一起，综合时要根据结果的可靠程度进行加权平均，加权平均的结果就是平均速度的

曲线。然后由平均速度曲线求得层速度曲线，其过程与地震测井结果的作图相类似。

B.速度水平曲线图。这是对一定层位的平均速度、叠加速度或层速度沿测线平滑后得到的

，v_α（x），v_i（x）曲线图。根据这样的资料可以研究由构造和岩性因素产生的速度水平梯度。

C.速度展开图

，v_α（x，t₀），v_i（x，t₀）。这些图件是在时间剖面或深度剖面的平面上对经过平滑的速度计算的，结果用相同速度的等值线表示，这种图明显地表示出速度的水平梯度和垂直梯度，见图5-1-6b。

图5-1-6 速度结果显示图

a.某些测线段上的

曲线：1—桩号0～26；2—桩号26～50；

3—桩号50～67；4—桩号67～95。b.速度展开图

D.速度平面图

，v_α（x，y），v_i（x，y）。它们表示平均速度、叠加速度、层速度在面积上的分布，当然只代表一定的地震层位或某个深度或t₀ 截面，图上的数据是从各个测线的速度水平曲线图读取来的。

F. 各种速度的概念及相互关系

地震勘探中引入的多种速度定义不同，物理意义也各不相同，对不同种类速度的物理意义、数学关系、地质内涵有深入的了解是做好地震勘探工作，特别是解释工作所必需的。

1.各种速度的概念

速度的严格定义如第一章所述是由地震波场理论导出的，用岩石弹性参数和密度计算的纵、横波速度。纵波速度为

地震波场与地震勘探

横波速度为

地震波场与地震勘探

式中：λ、μ为拉梅常数；ρ为密度。其他速度的概念都应由它们发展出来或与它们建立起关系，否则就没有地质内涵和物理意义，在解释工作中难以利用。

下面是各种速度概念的总结。

A.真速度。是无限小体积岩石所固有的性质，波以该速度走过无限小体积的岩石。其数学定义可以用微分式

地震波场与地震勘探

表示。它是真正反映岩性的一种速度。实际上，它就是上面给出的纵、横波速度。由于地下地质情况的复杂。真速度的分布相当复杂。一般来说，地下介质是非均匀介质，岩石弹性参数和密度是空间坐标的函数，真速度也是空间坐标的函数，在纵、横向上都有变化。因此，要精确测量它的值目前还难以做到，必须作不同形式的简化，这就引出一系列其他速度的概念。

从数学上说简化的方式主要是取平均，从物理上说就是取等效层，即用均匀介质去等效非均匀介质。实际地下介质中，岩性的纵向变化比横向变化大，所以主要取纵向上的平均。

B.层速度。按照地层岩石物性将地下介质分成若干个厚度不等的地震层，并认为地下介质由若干个平行的地震层所组成。此时，将每一个地震层看作为一种均匀介质，取其中真速度的平均就是层速度。它的定义是层的厚度h_i 与地震波穿过该厚度的时间t_i 之比：

地震波场与地震勘探

层速度是一种与地层岩性密切相关的速度。

C.平均速度。在水平层状介质中，取垂直于层理的射线段长度H与该长度内波传播时间t之比定义为平均速度：

地震波场与地震勘探

它是取从地面到某一层底的全部介质中垂向传播速度的平均，但不是简单的线性平均，而是以各层垂直传播时间为权的加权平均，低速的层或厚度大的层影响大。平均速度的物理意义相当于用一个速度为

的均匀介质代替该层以上全部上覆地层的一种等效处理。不过，应该注意的是，这种等效只在炮检距十分小的时候成立。

D.均方根速度。在水平层状介质中，取各层层速度对垂直传播时间的均方根平均值就是均方根速度：

地震波场与地震勘探

式中：t_i为波在第i层中的垂直传播时间；v_i 为第i层中的层速度。均方根速度也相当于用一个速度为v_σ，n的均匀介质代替第n层以上全部上覆地层的一种等效处理。实际上，它就是用双曲线时距关系代替水平层状介质非双曲线时距关系时所对应的速度。因此，等效处理适用的范围就是水平层状介质时距曲线接近于双曲线的那个范围。它与平均速度的不同之处在于它是各层层速度对各层垂直传播时间的均方根值，这意味着速度高的层影响大，在一定程度上考虑了不均匀介质的“折射”效应，因此适用范围较大些。

E.射线速度。在水平层状介质中，波沿某一条射线传播时，它传播的总路径与总时间之比就是射线速度：

地震波场与地震勘探

式中：h_i 为第i层厚度；v_i 为第i 层地震波速度；p为射线参数。这是沿一条射线取平均算出的速度。射线不同，v_r也不同。因此，射线速度无法用等效层来讨论。它不仅考虑了射线的“弯折效应”，也考虑了横向不均匀的影响，是一种更精确的速度。实际很难计算它，故只有理论意义。

F.叠加速度。在多次覆盖水平叠加资料处理中，叠加效果最好时所对应的那个速度就称为叠加速度。因为水平叠加按双曲线时距关系进行校正、叠加，所以叠加速度从数学上说就是用双曲线去拟合实际记录上的反射波时距关系，拟合效果最好的那个速度，也可以称之为最佳双曲线拟合速度。一般情况下它没有物理意义，只有在与上述速度联系起来时它才有物理意义。

2.各种速度之间的关系

通过理论分析可以总结出如下关系。

图5-1-1 平均速度、均方根速度和射线速度的关系

a.在水平层状介质情况下，炮检距为零时的射线速度即为平均速度。

b.炮检距为无穷大时的射线速度等于水平层状介质中最高速度层的层速度。

c.均方根速度是构成等效均匀层的最佳射线速度，即在诸多的射线速度中，等于均方根速度的那一个正是按最佳估计理论得出的最佳等效值。

d.均方根速度总是大于平均速度的。平均速度、均方根速度和射线速度之间的关系如图5-1-1所示。

e.在水平层状介质情况下，炮检距不十分大时的叠加速度就是均方根速度。

f.在倾斜界面情况下，叠加速度是等效速度（均方根速度除以界面倾角之余弦）。

g.由层速度计算平均速度和均方根速度的公式为（5-1-5）式和（5-1-6）式。

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

地震波场与地震勘探

式中：

。