利用地震处理预测岩石类型

Question

在反射地震学中，我们用气枪创建一个震源，然后使用接收器在地表记录声波(近似)。从这些测量，我们可以预测一个速度场c = c (x)美元．下图是从卡尔斯鲁厄理工学院的一个研究小组拍摄的江南登录网址app下载链接．

图中的2D模型(红色、黄色和黑色颜色条)显示了p波速度的模型。这张图展示了地下材料界面的几何形状。然而，它并不能直接告诉你有关岩石成分的任何信息。表5.4a说明了这一点链接这表明，在孔隙率为30%的情况下，很难区分石灰岩和砂岩。这将使得预测p波速度场可能不如直接绘制岩石类型地图有用。

基于上述讨论，我的问题如下。

(1)对于勘探地球物理来说，岩石类型不是那么重要，几何形状才是最重要的吗?对于储层建模，了解岩石类型重要吗?

(2)如果我只从一个点得到一个岩心，并绘制出岩石类型的深度图，那么我是否可以推断出整个区域的岩石类型?例如，在这张图片中，如果我看到黑色部分与石灰石相关，我是否可以盲目地说“好的，在这张图片中我看到黑色的地方可能是石灰石”(当然，这可能会导致错误，但对我来说似乎是一个合理的方法)?

(3)如果我能够提取孔隙度、渗透率场、s波速度场，以及可能的许多其他场，我是否可以推断出岩石类型，或者至少减少预测岩石类型的不确定性?

根据(1)-(3)，我想在大型项目中，地球物理学家会把他们的图像交给在地层学等方面更有经验的人。什么样的问题地球物理学家可以合理地回答?有/没有地球物理学家提供的图像，地层学家可以回答什么样的问题?

注:我是一名应用数学家，所以请随意过度解释任何地质学。

Answer 1

这是一个巨大的问题;一个完整的答案可能值一个勘探地球物理学硕士学位。但我可以试着给一些地方的提示，以了解更多。

前言:总的来说，考虑到应用地球科学服务于自然资源测绘和预测(石油、水、地热等)，我们对一些特定的岩石性质感兴趣。这些可能是，在非常宽泛的笔画和近似的有用顺序:

• 孔隙度和渗透率。
• 地球化学(流体成分、水矿化度)。
• 其他岩石物理性质(温度、压力)。
• 还有很多其他的东西，比如岩性(岩石类型)、地层学(岩石几何形状)、地质力学(应力、裂缝等)。

我们通常只对“一阶”(从地震的角度)声学/弹性特性感兴趣，如p波速度(美元V_ \ mathrm {P} $)、横波速度(美元V_ \ mathrm{年代}$)和密度(\ρ美元)，只要我们可以利用这些信息来处理地震数据或推断孔隙度、岩性等。

问题是，我不能直接衡量任何我关心的事情。一切都经过地球(地震波)和/或各种仪器的过滤，一切都容易出错、偏见和不确定性。基本上，你看到的是你能想象到的最难的逆问题。

那问题呢?

哦,对了。

1. 岩石类型很重要，因为如果我知道岩石的类型，我就可以很好地猜测很多我感兴趣的事情。我知道砂岩的孔隙度和矿物学性质。我知道A组和B组，所以我可以在很远的距离上把它们联系起来。我知道那些岩石的年龄以及当时海洋的位置，所以我知道碳氢化合物可能从哪里迁移。你懂的。(我知道这听起来很抽象，但最终这些信息让我们更接近我之前给你的属性列表。)

2. 不，速度和岩性不是这样相关的。如果只!现在，在地震处理中，我们不太关心岩性，因为P和S速度和密度是我们重建波场所需要的。但一些小事情——增加孔隙度、改变压力、添加少量天然气(“气泡气体”)——对速度和密度有很大影响。更糟糕的是，液体不能维持s波。更糟糕的是，波的模式在弹性边界上相互转换(“模式转换”)。然后是色散。和衰减。基本上，这是一场噩梦。地震成像是一个奇迹。

   顺便说一下，我们不只是从钻孔中收集岩心。我们还测量了很多东西，比如速度、密度等等。有些是偶数几乎非常有用的东西，比如孔隙度和岩性。这听起来确实很有用，但请记住，所有这些测量都以各种方式被破坏(井壁崎岖不平，岩石被钻井泥浆侵入，等等)。

3. 你当然可以。一般来说，这被称为“地震反演”，这是一个数十亿美元的产业，经过数十年的研究和开发。在许多方面，与“流体成分”一样，它是地震分析的圣杯。请注意，您真正可以从seismic中提取的字段只有美元V_ \ mathrm {P} $，美元V_ \ mathrm{年代}$而且\ρ美元其他的都是二阶性质你需要预测。

4. 的确，地震解释是一项多学科活动。地质学家善于解释几何性质，如地层和断层网。地球物理学家更了解这些伪影(地震是在自然环境中记录的带宽有限的波场，因此存在干扰、共振、衍射、彩色和相干噪声、回波(所谓的倍数)等等。就像我说的，这是一场噩梦。)

最后一点:偏移

从反转的角度来看，你帖子中的图表中缺少了一些东西:'offset'。当飞船移动时，地球上的每个点将依次被这些绿色接收器成像，每个接收器与源(红色)的距离不同。所以我们不只是在每个位置得到一条轨迹，我们得到了它们的整个集合，都记录在不同的反射角度。幸运的是，反射能量的性质随偏移量而变化，最终在长偏移量处达到临界状态。在短偏移(小角度)，我们只能得到关于美元V_ \ mathrm {P} $而且\ρ美元；弹性信息包含在远偏移(大反射角)中。