岩石的纵、横波速度与密度的规律研究

F ig. 2 F low cha rt of m ea su rem en t system
表 1 静态测试系统标定 ( 45# 钢)
Table 1 Ca l ibra tion of sta tic m ea surem en t system ( 45# steel)
轴向应力 M Pa 泊松比 杨氏模量 105M Pa
3 数据处理和实验结果
3. 1 计算公式
据广义虎克定律 Ε x = Ε y =
图 3 试验程序
F ig. 3 Exp eri m en ta l p rogram
Ρx
E
( Ρy + Ρz ) - Μ
E
Ρy
E
( Ρz + Ρx ) - Μ
E
Ε z =
Ρz
E
( Ρx + Ρy ) - Μ
E
本试验中, Ρx = Ρy = P c , Ε , 因此有 x = Ε y = Ε Η
( 石油大学石油工程系 东营 257062) ( 石油物探局 氵 豕州 072751)
摘要 在三轴应力下对砂、泥岩等岩芯 ( 干岩样) 进行了岩石力学参数的动、静态同步测试, 并对动静态弹性参数进行了线性回归。结果表明: 岩石的动静态杨氏模量之间存在较好的相 关性, 而动静态泊松比之间的关系不明显, 该项研究为岩石的声学性质在石油工程中的应用 提供了实验依据。 关键词 弹性参数, 杨氏模量, 泊松比, 实验研究, 动静态测试
E s = 0. 74E d -
0. 082 ( 104 M Pa ) (R = 0. 84, N = 342)
lg E s = 0. 22 + 0. 77 lg E d ( Θ E d ) (R = 0. 96, N = 76)

理 特 征 是 开展 有 效储 层 预 测 的 重要 基 础 资料 ，本 文 选取 了 东营 凹 陷四 口井 的４ ６ 块样 品 ，针 对 不 同岩 性 的岩 石 进行 了岩 石 物 理 参 数 的 测试 分析 。 分析 认 为在 特 定 的 双岩 石 分布 在 不 同的 区域 ，对 于碎 屑 岩 ，样 品 颗 粒越 细 ，速度 也 越 低 双参 数 空 间识 别 岩 性 的 效果 优 于 单一 参 数 ，传 统 使 用 的单 参 数ｖ ｐ ／ ｖ ｓ 或Ｐ Ｒ也 可 以作 为 岩 性识 ３ １ ｊ 标 准之 一 以上 测试 分析 结 果为 砂砾 岩体 有 效储 层预 测奠 定 了基 础 。
关 键 词 砂 砾 岩体 纵 波速 度 横 波速 度 流体 替换 岩 石物 理 参数
利 用地 震 资 料 进 行 储 层 预 测 和 流体 识 别 一 直 是地 球 物 理 勘
力也随 之 增加 ，即不 同的深 度 ， 目的层 声 波波 速 不 同 。根据 实验
探研究热点之一。地震技术识别有效储层的关键是因孔隙度变化
贯穿于有效储层预测和流体检测的各个环节。本文选取 了东营凹
陷的４ １ ２ １ 井 （ Ｆ Ｓ １ ，Ｆ Ｓ ２ ，Ｘ Ｌ Ｓ １ ，Ｙ ２ ２ ２），共 采集 了４ ６ 块 岩 心 样
的增加引起的孔隙闭合效应很微弱，因此岩石波速随压力增大变
化 的幅 度变 小 。
３ 不 同岩 性 岩石 物 理参 数特 征
资料 ，也是 近 年来 储层 研究 的 重要 领 域 。 储层岩石物理特征的分析研究是识别岩性和流体的基础 ，
从图２ 可以看出，声波速度 （ 包括纵波速度和横波速度 ）的
变 化 特 征是 从 低 压段 的非 线性 逐 步 过 渡到 高 压段 的 （ 近似） 线性 。 这 种现 象产 生的 原 因是 ，在 压 力值 相 对较 小 的压 力段 ，压 力增 加 引起 的孔 隙 闭合 效 应显 著 ，因此岩 石 的 波速 随压 力增 大 而增 加 较 怏 。而 在压 力相 对 高 的压 力段 ，由于 岩 石的 孔隙 基 本 闭合 ，压 力

地球物理学中的地震波与岩石物性地球物理学是研究地球内部结构和物理特性的学科，其中地震波与岩石物性是其重要的研究内容之一。

地震波是地震活动中产生的波动，经过地球内部的传播，能够提供地球深部结构的信息。

而岩石物性则是指岩石的物理性质，包括力学性质、电磁性质等，在地震波的传播过程中起着重要的作用。

地震波分为体波和面波两种。

体波是指沿着地球内部传播的波动，包括纵波（P波）和横波（S波）。

P波是一种压缩波，能够在固体、液体和气体中传播，速度较快；S波是一种剪切波，只能在固体中传播，速度稍慢于P波。

面波是指沿着地表传播的波动，包括Rayleigh波和Love波，其传播速度较慢，但振幅较大。

在地震波的传播过程中，岩石物性是决定波速和波形的关键因素之一。

岩石的物理性质受其成分、结构和温度等因素的影响。

不同类型的岩石具有不同的密度、弹性模量和波速等物理性质，这些物性参数将直接影响地震波的传播。

通过测量地震波的传播速度和振幅，可以推断出地下岩石的性质和分布。

岩石的密度是指单位体积岩石的质量，是岩石物性的基本参数之一。

密度的大小与岩石的成分和结构密切相关。

例如，含水岩石的密度较低，而含矿物质较多的岩石的密度较高。

地震波在传播过程中，会受到地下岩石密度变化的影响，从而改变其传播速度和波形。

岩石的弹性模量是指岩石材料在受力时发生变形的抵抗能力，是评定岩石强度和刚度的重要参量。

不同类型的岩石具有不同的弹性模量，例如花岗岩的弹性模量较高，而泥岩的弹性模量较低。

地震波在传播过程中，会受到岩石的弹性模量影响，在高弹性模量的岩石中，地震波传播速度较快，波形较为简单；而在低弹性模量的岩石中，地震波传播速度较慢，波形较为复杂。

此外，岩石还具有导电性、磁性等电磁性质，这些性质在地震波的传播中也具有重要作用。

地震波在岩石中传播过程中，会产生电磁效应，从而改变波速和波形。

测量地震波的电磁性质，可以获得地下岩石的电导率和磁导率等信息，有助于研究地下岩石的物性特征和构造。

纵、横波速度识别火成岩气、水层影响因素实验研究贾俊;李昌;王亮;赵宁【摘要】为了揭示纵、横波速度识别火成岩气、水层的物理机理与储层内在因素的联系,指导火成岩储层流体类型识别,选取准格尔盆地石炭系火成岩岩心,采用超声波脉冲法对其纵、横波速进行测量,分别获取了干燥和饱和水状态下岩心的纵、横波速度,并进一步分析了流体类型、孔隙度、密度和岩性等地层因素对纵、横波速度的影响.地层含气会引起纵波速度和纵、横波速比明显减小,而对横波速度影响较小;在低孔隙层段,气、水层的纵、横波速差异特征弱化,流体类型识别较困难;火成岩岩性复杂,纵波速度受SiO2含量影响较大,应区分不同岩性进行流体识别.基于实验认识,分岩性建立VP/Vs—Rt交会图对研究区测试层段进行气、水层识别,中—基性岩和酸性岩VP/Vs分别为1.85和1.75时,气、水层被有效区分,但受到低孔隙度影响,气、水层响应特征差异弱化,不能区分气层与气水同层.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2018(008)005【总页数】6页(P8-13)【关键词】火成岩;纵、横波速度;物理机理;影响因素;流体识别【作者】贾俊;李昌;王亮;赵宁【作者单位】绵阳师范学院资源环境工程学院,四川绵阳621006;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500;中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】P631流体类型识别是发现油气富集区，认识油气藏类型的关键。

针对流体类型的测井识别方法包括电法和非电法两大类。

其中，非电法中的声波测井以岩石声学物理特性为基础，通过分析地层纵、横波速及速度比对气层、水层的特征差异来识别流体类型。

早期的研究主要关注纵、横波速对不同流体响应特征差异，随着研究的深入，研究重点逐渐转向通过岩石物理实验，深入揭示纵、横波速影响因素及其物理机理。

岩石压力波速度测试方法与分析岩石是地球上最基本的构成成分之一，其性质与行为直接影响到地质工程、地震学和石油勘探等领域。

压力波速度是岩石力学研究中重要的参数之一，它能够揭示岩石的变形、破裂和应力状态，并为岩石工程设计和实际施工提供重要参考。

本文将介绍一些常见的岩石压力波速度测试方法，并对其测试结果进行分析。

一、动态弹性参数测试方法1. 声波测井法声波测井法是一种通过测量井中岩石传播声波的速度来揭示岩石性质和结构的方法。

在实际应用中，声波测井设备通过发射声波信号，并记录其传播时间以及到达接收器的信号强度。

根据测量的数据，可以计算出岩石的纵波速度和横波速度，从而推断岩石的力学性质。

2. 超声波检测法超声波检测法是一种利用超声波在岩石中的传播速度来测定岩石性质的方法。

通过在岩石表面或孔洞中放置超声波传感器，并发射高频信号，测量其传播时间和到达接收器的信号强度。

根据测量数据，可以计算出岩石的压力波速度和剪切波速度。

二、静态弹性参数测试方法1. 声速仪测试法声速仪测试法是一种通过测量岩石中声波的传播速度来推断其力学性质的方法。

该测试方法适用于岩石试样，通过固体声波仪器向试样表面或孔洞中发射声波信号，并记录声波波形。

通过计算相位变化，可以得到岩石的纵波速度和横波速度。

2. 拉伸试验法拉伸试验法是一种通过施加拉伸力来测定岩石的弹性模量和压缩强度的方法。

在该方法中，通过施加恒定应变速率的拉伸力，测量岩石试样的应力-应变关系。

通过分析应力-应变曲线，可以得到岩石的压力波速度。

三、岩石压力波速度的分析1. 岩石组分分析岩石的压力波速度与其组分密切相关。

根据各组分的密度和声波传播速度，可以推算出岩石的压力波速度。

例如，石英和长石等硅酸盐矿物对声波的传播起到重要作用，而成分中含量较高的非均质物质则会对声波传播速度产生较大影响。

2. 岩石孔隙率分析岩石中的孔隙率是影响其压力波速度的重要参数之一。

孔隙率越高，岩石内部的孔隙体积越大，并且会导致声波的传播速度降低。

地震波传播特性及其在勘探中的应用研究一、引言地震波作为一种自然的物理现象，在地球物理勘探领域中扮演着重要的角色。

地震波的传播特性不仅对于地下结构的了解有着至关重要的意义，同时也是地震灾害研究的基础。

因此，研究地震波传播特性及其在勘探中的应用具有深远的意义。

二、地震波的传播特性地震波存在着多种不同的类型，包括纵波、横波、面波等。

不同类型的波具有不同的传播方式和传播速度。

1. 纵波纵波是一种沿着传播方向上具有压缩膨胀作用的波。

在地震波中，震源产生的纵波在地壳中的传播速度通常要比横波快一些。

在岩石中，纵波传播的速度也会受到物质性质的限制。

例如，在同样的情况下，密度越大的岩石中纵波速度越快。

2. 横波横波是一种在与传播方向垂直的方向上具有振动的波。

在地震波中，横波的传播速度通常要比纵波慢一些。

横波通常只能传播到相对浅的深度，因为在深部，压力会使得横波衰减。

3. 面波面波是一种横波和纵波的混合波。

在地震波中，面波传播的速度通常要比横波慢，但要比纵波快。

三、地震勘探中的应用利用地震波的传播特性，可以获取地下结构的信息。

以下是地震勘探中常见的应用。

1. 井下地震测量井下地震测量是指将地震探测器下放到井中进行勘探。

相比于地面勘探，井下地震测量能够获取更加精确和深入的信息。

同时，井下勘探还能够避免因地面上杂散波而产生误差。

2. 二维和三维地震勘探二维和三维地震勘探是指利用地震波在地下反弹的原理，测量不同深度的地下结构。

通过将地震传感器放置在地面上，可以获取地下结构的横向属性。

如果将传感器放置在不同高度或者深度，还可以获取其纵向属性。

3. 井间勘探井间勘探是指在地下多个井的位置上布设地震探测器，然后发送地震波进行勘探。

井间勘探可以大大提高勘探精度，尤其是在海洋石油勘探中，因为利用井间勘探能够实现更深入的勘探。

四、总结地震波的传播特性及其在地球物理勘探领域中的应用是地球物理学研究的重要方向之一。

未来的研究将更加注重技术创新和优化，以更加精确和高效地获取地下结构信息。

测得 的动态 弹性模量是不准确 的， 计算的波速也不准确 ， 只有 通过 波速 实验 才能准确 测 出； 饱水 情况 的加 卸载纵 波波速 之差
比干燥情况小 ， 饱水 波速 大于干燥 波速 ； 动态 泊松 比比较稳定 ， 但静态泊松 比随着应 力的增加 而增加 ， 从０ ． ０ ７增加到 ０ ． １ ２ ， 有 趋近于动态 泊松 比的趋势 ； 用Ｐ — Ｍ模 型从微观概 率分布 入手 ， 能够 很好地 解释静 态和 动态弹 性参 数 的差别。通过本 实验 ， 采 用 回归分析 的方法 ， 成功建立起 了岩石介质 中弹性参数 与波速 的关 系， 为类似 实验提供 参考依据。 关键词 弹性参数 杨 氏模量 超声波速 泊松 比 Ｔ Ｕ ４ ５ ８ ． ３ ； 文献标志码 Ａ 动静差异
摘
要
为进一步 了解岩 石弹性参数 （ 如杨氏模 量 、 泊松 比） 与超 声波波速 的关系 ， 将岩石加 卸载循环实验和超 声波测 量实验
同时进行 ， 得到同一组样 品的测量数据并作对 比分析。实验结果表 明， 应力的变化会 导致岩石样 品 的孔 隙度 、 裂 隙、 岩 石结构
和 构 造 的 改 变。 受这 些 因 素 的影 响 砂 岩 的杨 氏模 量 、 泊松 比、 波速 ， 也 都 会 有 规 律 地 变 化 。 较 低 应 力 水 平 时 用 小 循 环 加 卸 载
通过超 声 波测试 和静 态加 载测 试来 研究 岩石 的
验 室测量 等方 法 获得 不 同类 型 的 数据 ， 给 出 了地 壳 岩 石 中纵 波 、 横波 和密度 的经 验关 系 。葛 洪魁 等 ¨ 从 内在 因素 （ 内部 微 裂 隙 、 空 隙 流体 的类 型 及 饱 和 度等） 和外在 因素 （ 测试 频 率 、 应 变 幅值 ） 角 度 揭 示 了动 、 静 态模 量差 异 的原 因 ， 不是 岩石 材料存 在 晶 间 空隙， 而 是微 裂 隙在 起作 用 。动０ １ ５年 ８月

第四章地震波的速度
第1节地震波在岩层中的速度及与各种因素的关系
第2节几种速度的概念
第3节各种速度之间的关系
第4节平均速度的测定
第5节叠加速度谱的制作与解释
主讲教师：刘洋
第1节地震波在岩层中的速度及与
各种因素的关系
）速度比值（或泊松比）
112111212222−−=−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛r r V V V V S P S P
对数－对数坐标0.25
0.31V ρ=）
、温度、压力
）随着温度的升高，速度降低
）随着压力的升高，速度增加
第2节几种速度的概念。

需总时间之比是平均速度。

第3节各种速度之间的关系
第4节平均速度的测定
第5节叠加速度谱的制作与解释
道集动校正速度：
3500m/s 动校正速度：
4400m/s 动校正速度：4150m/s
CMP。

料约束 ， 比较计算值与实测值 的误差 ， 从而计算出 与 实 际地质 情 况相 近 的横 波速 度 。
基于 Ｄ ＥＭ 理 论 的 Ｋｕｔｒ ｋ６ 程 ， ｓｅ－ ｓｚ方 Ｔｏ 假设
泥质砂岩 的纵、 横波速度计算。
在油气勘探 中 ， 大多数 常规 测井缺少横波速 度 资料 ， 以建 立地 震 响应特 征 、 难 岩石 弹性参 数 与岩石孔隙流体之间的关系 ， 也限制 了弹性 阻抗 反 演 技 术 的应 用 。 因此 ， 波 速度 反 演 是 岩 石 物 横
震响应特征、 石弹性参数 、 度 、 度与流体关 岩 速 密
系 的基 础 。
岩性和孔 隙 流体 识别 提 供 了重 要 信息 ， 是叠 还
前 地 震 反 演 和 ＡＶＯ 属 性 处 理 中 必 不 可 少 的 资料 。
１ 横 波速度估 算方法原理
利用岩石物理模 型估算 横波速度时 ， 应充分 考虑 砂 泥 岩 地层 中 泥 质 砂 岩 的岩 石 基 质 性 质 、 泥 质含 量 、 隙度和孔 隙形状及孔隙饱和流体性质 孔 对 岩 石速 度 的影 响 ， 采用 ＸｕＷｈｔ 模 型 。该 模 可 － ｉ ｅ 型主要与泥质百分含量和总孔隙度有关［］ ５ 。泥质 百分含量 由测井伽马曲线求得 ， 由钻井岩心资料 并
第 ５ 卷第 １ １ 期 ２１ 年 １ ０２ 月
石
油
物
探
Ｖ０． １ Ｎｏ １ １５ ， ．
ＧＥ０ＰＨＹＳ ＣＡＬ ＰＲＯＳ ＥＣ ＮＧ Ｉ Ｐ ＴＩ Ｆ０Ｒ ＥＴＲ０ＬＥＵＭ Ｐ
Ｊｎ ２ １ ａ ．， ０ ２
文章编号 ：０ ０ ４ １ ２ １ ） １ ０ ６ ０ １ ０ —１４ （０ ２ ０ — ０ ５— ６
岩 石 物 理 模 型芳 ， 张 纪

岩石声波测速实验报告实验目的：通过声波测速方法测量不同岩石样品的声速，并分析其成因。

实验原理：声波测速是一种常用的岩石物理实验方法，通过测量声波在岩石中的传播速度来推测岩石的物理性质和结构。

实验中常用的声波传播模式有纵波和横波两种。

实验步骤：1.准备工作：选择不同类型的岩石样品，保证其表面光滑且无任何裂纹。

准备声波源和接收器。

2.实验装置：将声波源和接收器分别固定在两个相对的位置上，使它们与样品成一直线。

调节声波源和接收器的间距为固定值。

3.实验操作：发射一个短脉冲信号，让声波沿着样品的长度传播。

接收器收集到反射的声波信号并传输到计算设备上。

4.数据处理：通过计算接收器接收到声波信号的时间间隔和样品的长度，推算出声波在岩石中的传播速度。

实验结果与讨论：根据实验数据计算出不同岩石样品的声速，并进行分析。

1.实验结果：将实验数据列成表格，并计算出每个样品的声速。

样品编号岩石类型声速（m/s）1 花岗岩50002 石灰岩35003 砂岩20002.结果分析：（1）花岗岩的声速较高，说明其具有较高的密度和硬度。

花岗岩中晶粒间的结合较紧密，使声波传播时受到的阻力较小。

（2）石灰岩的声速较花岗岩较低，说明其密度和硬度相对较小。

石灰岩中的微小裂缝和孔隙较多，导致声波传播时受到的阻力较大。

（3）砂岩的声速最低，砂岩中含有较多的石英和珍珠岩等成分，这些成分的密度较小，且砂岩中的孔隙较多，造成了声波的衰减，使得声速较低。

结论：通过声波测速方法，我们成功地测量了不同岩石样品的声速，并分析了其成因。

花岗岩具有较高的声速，主要由于其密度和硬度较大；石灰岩的声速较小，与其较多的微小裂缝和孔隙有关；砂岩的声速最低，主要受到其含有的低密度石英和珍珠岩成分以及孔隙的影响。

实验中可能存在的误差：1.由于实验条件的限制，实际测量的声速可能与岩石实际声速有一定差距。

2.岩石样品中的微小裂隙和孔隙对声波的传播也会产生影响，可能造成测量结果的偏差。

1
0.31VP4 （ 1.4-7）
• 式中：V 的单位m/s；
•
ρ的单位是g/cm３。
• 图1.4-3是按公式(1.4-7)计算的速度 与
• 由图可以看出，这个公式对砂岩、泥岩、 石灰岩、白云岩等岩性比较适 用，对岩 盐、和硬石膏偏差大一些，不过地层中 所含岩盐和石膏厚度百分比不太大，加 德纳公式还是可以使用。
• 由表可见，火成岩速度大于变质岩和沉 积岩速度，且速度变化范围小些。
• 变质岩速度变化范围大。
• 沉积岩速度较小，但因其结构复杂，影 响因素众多，速度的变化范围最大。
• 根据大量的资料统计，各种沉积岩的速 度由表1.4-3
•
• 地震勘查主要在沉积岩区域进行，我们 主要考虑影响沉积岩的诸多因素。
• 一、地震波在岩层中的传播速度 • 地震勘查是以研究地震波在岩层中的传
播规律为基础的。
• 岩石的弹性性质不同，地震波在其中传 播的情况也就不同，地震勘查正是利用 了这种关系来研究地下地质构造。
• 地震波在不同地层中传播的速度值取决 于介质的弹性常数和密度。
• 在弹性力学中，已得出了它们之间的定 量关系。
• 当孔隙度由3%到30%时，速度变化很大， 这说明速度受孔隙度的影响是很大的。
• 当流体压力降低时，上述公式要做一定 c 加以
修正，此时时间平均方程变为：
1 1 c c
v
vm
vL
• 当流体压力等于岩石压力一半，岩石压 力相当于埋深1700米，承受压力为4 13×１０７ 帕斯卡时，c 值约为0.85。
L (1 )m
•
ρｍ ρＬ分别表示岩石骨架和孔
隙充填物的密度。
• 此外，根据大量 的资料对不同岩石总结 出了不同的经验公式，对某些灰岩和砂 页岩，速度和密度的关系可表示为：

纵波与横波在地质勘探技术中的应用比较概述：地质勘探是指通过各种技术手段获取关于地下情况的信息，对石油、天然气和其他矿藏的分布、储量以及地下构造进行研究和评估。

在地质勘探过程中，纵波（压力波）和横波（剪切波）是两种不可或缺的波动形式。

本文将对纵波和横波在地质勘探技术中的应用进行比较和分析。

纵波的应用：纵波是一种沿波传播方向振动方向同步的波动形式。

在地质勘探中，纵波主要应用于地震勘探和地质构造研究。

地震勘探是指利用人工激发地震波并记录其反射和折射情况，以获取地下结构和沉积层的信息。

纵波是地震波中的一种重要组成部分，它在地下岩石中传播时会产生反射和折射现象。

利用地震仪器接收到的纵波地震数据，地质学家可以通过分析地震波在不同地层之间的传播速度和振动特点，推断出地下的地层结构和构造变化，从而为勘探和开采矿藏提供重要参考。

另外，纵波还可以用于地质构造研究。

地质构造是指地壳和地球内部发生的构造活动，如断层、褶皱等。

纵波在地质构造研究中的应用主要表现在通过纵波速度和振动传播方向的变化推断出地下构造活动的情况。

研究人员可以利用地震仪器记录的纵波地震数据，通过解读波形及速度变化等信息，获得关于地下断层和褶皱的位置、方向、倾角等重要参数，进而对地质构造进行深入分析。

横波的应用：横波是波动振动方向垂直于波传播方向的波动形式。

在地质勘探中，横波的应用主要集中在地震勘探和地下水资源评估两个方面。

在地震勘探中，横波可以提供额外的信息来辅助地下结构识别。

与纵波不同，横波能够传播到更深的地质层，并产生不同于纵波的振动效应。

通过记录和分析横波地震数据，地质学家可以进一步了解地下的构造、岩石类型和地层厚度等信息。

这对于评估地下储层和矿藏的丰度以及预测地震风险和岩溶地区的地下水资源等具有重要意义。

此外，横波还被应用于地下水资源评估。

地下水是人类生产和生活中重要的水资源之一。

横波在地下水资源评估中的应用主要是通过记录和分析横波地震数据的速度和传播特点，推测地下水层的位置、厚度、储量以及水质状况。

同样 ， 孔隙中的流体也常常是液体、 气体或它们的 混合 物 ， 需要 计算 它们 的等效 模量 和密度 ］ 。
方 程形式 如下 ：
见的 Ｘ － ｉ ｕＷｈｅ模型来计 算横 波速 度 。 ｔ
１ 基 于岩石 物理模 型 的横波 速度计 算 原 理
Ｘ —Ｗ ｉ ｕ ｈ ｔ ｅ模 型 是 结 合 Ｇ ｓｍ ｎ ａｓ ａｎ方 程 和 Ｋ ｓ ｒ ｏｓｚ 型来 计 算 饱 含 流体 岩石 的体 变 模 ｕｔ — ｋｉ 模 ｅＴ ｉ 量和剪 切模量 ， 通过这 些模 量参数 可 以计 算 出纵 波
由于利 用 Ｘ ． ｉ 模 型计 算 横波 速 度受 到 实 ｕＷｈｔ ｅ
图 １ 流体饱和岩石 弹性模量计算流程
Ｆ ｇ １ ｎｏ ｈ ｒ ｏ ｕ ｄ ｓ ｔｒ ｔ ｄ ｅ ａ ｔ ｄ ｌ ｓ ｉ． ｗ ｃ ａ ｔ ｆ ｉ ａｕ ａｅ ｌ ｓ ｃ ｍｏ ｕ ｕ ｆ ｌ ｉ
地震方 法广 泛用 于储 层 各 向异 性 ， 油藏 监 测 ， 流体
假设 己知岩石基质模量、 密度、 孔隙度 和孔隙 流体等参数 ， 用下面二式 ， 即可求 出纵波、 横波的速
度 。
＝
识 别 和压力 预测等 ， 这就要 求 了解 更 多的岩石 物性 信息， 而纵 横波 速度是 连接 岩石各种 物理 性质 与地 震 波勘探 的桥 梁 。传统 上 只 用 密度 和 纵波 速 度 信 息， 已经远 远不 能满 足 当前实 际 的需要 ， 年来 人 近 们 注重 研究 纵波 、 横波速 度在不 同岩 石 中的传播规
第３ 卷 第５ ２ 期
物探 化探 计 算技 术
２１ 年９ ００ 月
文章编 号 ：１０ — １４ （０ ０）５ ５ ６ ６ ０ １ ７ ９ ２ １ ０ —０ ３ —Ｏ

纵波与横波在地下探测中的应用对照前言地下探测技术在勘探地下资源、工程建设和环境保护等方面发挥着重要作用。

其中，纵波和横波作为传播介质中的两种主要波动形式，具有不同的特性和应用。

本文将对纵波和横波在地下探测中的应用进行对照，以便更好地理解它们的差异和优势。

一、纵波的应用1. 地质勘探：纵波传播速度较快且能通过不同岩层界面的反射和透射，被广泛应用于地质勘探中。

通过分析纵波在地下介质中传播的速度与振幅变化，可以推断出地下岩石的类型、分层情况和孔隙度等信息。

2. 矿产勘探：利用纵波波束成像技术，可以对地下矿体进行快速、准确的定位和识别。

纵波传播速度高，能够穿透较深的地下层，从而获取较完整的地下岩石信息，为矿产勘探者提供重要参考。

3. 工程勘察：在工程勘察中，纵波可用于检测土壤或岩石的物理性质和力学特性。

通过测量纵波传播速度和衰减系数的变化，可以了解地下土层的稳定性、密实度和承载能力，从而为工程设计和施工提供可靠依据。

二、横波的应用1. 地震勘测：横波是地震中传播的一种波动形式，它的波动方向与传播方向垂直，表现为地面的横摇。

地震勘测中利用横波传播速度的不同，可以推断地下不同介质的岩石密度和弹性模量等信息，对地震活动的预测和地震灾害的评估具有重要意义。

2. 地下水勘探：横波能够传播到较深的地下层，并且能够敏感地检测出地下水体的存在。

通过分析横波传播的速度和振幅变化，可以精确地定位地下水层的位置和厚度，为地下水资源的合理开发和管理提供支持。

3. 岩土工程：横波在土体中传播时，会受到土体的刚性和固结状态的影响。

通过测量横波传播的速度和振幅，可以评估土层的密实度、含水性和变形特性。

这对于岩土工程中的设计和施工控制具有重要意义，能提高工程的安全性和可靠性。

结论纵波和横波在地下探测中各具特点，应用范围也存在差异。

纵波传播速度较快，适用于地质勘探、矿产勘探和工程勘察等领域。

横波能够提供更多关于地下介质的细节信息，适用于地震勘测、地下水勘探和岩土工程等领域。

实验三岩石声波波速测试实验一、实验目的熟悉掌握仪器操作，掌握声波岩石波速测试方法步骤，建立不同材料介质密度对波速影响程度的概念。

二、实验原理声波测试理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论。

该方法就是利用一种声源讯号发射器（发射系统），向压电材料制成的发射换能器发射一电脉冲。

激励晶片振动，发射出声波在测试材料中传播，后经接收器接收，把声能转换成微弱的电信号送至接收系统，经信号放大后在屏幕上显示出波形，从波形上读出波幅和初至时间（t），由已知的测试材料距离（L），便可计算出超声波在测试材料中传播的纵波波速（Vp），即Vp=L/t。

图3-1岩石声波波速测试示意图三、主要仪器设备1.HS-YS4A岩石声波参数测定仪，见图3-22.游标卡尺图3-2HS-YS4A主机四、实验操作1、启动仪器打开仪器的电源开关，首先进入WINDOWS 系统，然后启动仪器控制软件。

点击工具栏图标“”，在未接换能器的情况下出现 4 道低噪声信号，说明仪器工作正常。

然后按图23-3接上换能器。

图3-3 换能器与主机连接2、校正声波系统的零声时值T0：将两换能器端面紧密接触，点击工具栏图标“”，执行一次采集，移动游标，读取T0值。

3、用游标卡尺量取岩石试件长度（高度），然后用耦合剂在岩石试件的两个端面轻涂一层，再将发射换能器和接收换能器与试件端面贴紧。

4、调出控制面板，点击工具栏“置参”，输入换能器对T0零值和试件长度（单位:m）（见图23-4），然后设置仪器的滤波参数、采集通道、采样间隔、频带宽度、通道衰减倍数等工作参数（见图23-5），红色为选中的参数。

图3-4 T0和试件参数输入图3-5 仪器工作参数设定5、执行采集：点击工具栏图标“”进行一次采集，通过观察采集波形幅值等情况，决定是否调整采集参数，调整采集参数后，需重新进行采集一次。

然后移动光标读取初至波的声时（见图23-6）。

再点击一下V P或V S，自动计算出纵波或横波速度。

区分横波和纵波的依据
横波和纵波是地震波的两种基本类型，它们有着不同的特性和传播路径，可以用来分析地震活动的结构和性质。

横波是一种地震波，它是由地壳内部的破裂或岩石的变形引起的，它的传播方向是垂直于地壳的表面，传播速度比纵波快，受到地壳的影响较小。

横波的特点是，它的能量会在地壳中传播，而不会受到地表的影响，因此它可以穿过地表，传播到更深的地层。

横波的另一个特点是，它可以穿过岩石，而不会受到岩石的影响，因此它可以传播到更深的地层。

纵波是另一种地震波，它是由地壳内部的破裂或岩石的变形引起的，它的传播方向是垂直于地壳的表面，传播速度比横波慢，受到地壳的影响较大。

纵波的特点是，它的能量会在地表上传播，而不会受到地壳的影响，因此它可以穿过地表，传播到更浅的地层。

纵波的另一个特点是，它可以穿过岩石，而不会受到岩石的影响，因此它可以传播到更浅的地层。

横波和纵波的区分，主要是根据它们的传播方向和传播速度来判断的。

横波的传播方向是垂直于地壳的表面，传播速度比纵波快，受到地壳的影响较小；纵波的传播方向是垂直于地壳的表面，传播速度比横波慢，受到地壳的影响较大。

此外，横波和纵波还有一些其他的区别，比如横波的能量会在地壳中传播，而纵波的能量会在地表上传播；横波可以穿过岩石，而纵波受到岩石的影响；横波可以穿过地表，传播到更深的地层，而纵波可以穿过地表，传播到更浅的地层。

因此，横波和纵波可以通过它们的传播方向和传播速度来区分，这些特征可以用来分析地震活动的结构和性质。

横波和纵波都是地震波的基本类型，它们的特性和传播路径不同，可以用来分析地震活动的结构和性质。

地壳密度与p波速度的关系
地壳密度与P波速度之间存在着密切的关系，它们之间的关系
主要是由地质构造、岩石类型和岩石的物理性质所决定的。

首先，地壳密度是指单位体积内所含质量的多少，通常以克/立
方厘米或克/立方米来表示。

地壳密度的大小受到岩石成分、孔隙度、裂隙等因素的影响。

一般来说，地壳密度较大的地方，岩石的物质
较为紧密，孔隙度较小，质量相对较大。

P波速度是地震波中的一种，它是一种能够穿过地球内部的纵波，传播速度通常以公里/秒来表示。

P波速度受岩石的弹性模量、
密度等因素的影响。

在地球内部，不同类型的岩石对P波的传播速
度有不同的影响。

地壳密度与P波速度之间的关系可以通过地震波的传播特性来
解释。

一般来说，地壳密度较大的地方，P波速度也会相对较大。

这是因为密度较大的岩石通常具有较高的弹性模量，从而使得P波
在其内部传播的速度较快。

相反，密度较小的地方，P波速度则相
对较慢。

需要注意的是，地壳密度与P波速度之间的关系并不是线性的，而是受到多种因素综合作用的结果。

除了岩石的密度和弹性模量外，地壳的构造、温度、压力等因素也会对地壳密度和P波速度产生影响。

因此，在实际地质勘探和地震学研究中，需要综合考虑多种因素，才能准确地推断地壳密度与P波速度之间的关系。