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1、2018/10/28,1,第 七 章,地 震 资 料 数 据 处 理,2018/10/28,2,常规水平叠加基本处理,常规水平叠加处理的基本流程,2018/10/28,3,地震数据处理过程一般分三个阶段: 预处理、参数提取和分析、资料处理。处理的最终结果是得到供解释用的水平叠加时间剖面或叠加偏移时间剖面。 第一节 预处理 一、数据解编 野外磁带记录数据是按时序排列的，即依次记下每道的第一个采样值，,2018/10/28,4,各道记完后，再依次记下各道的第二个采样值，依此类推。 在数据处理中，将按时序排列的形式转换为按道序排列(即第一道的所有数据都排在第二道之前，使同一道数据都排放在一起)这种预
2、处理称为数据解编或重排。,数据处理,2018/10/28,5,二、编辑 在地震数据采集中，由于施工现场复杂，外界干扰大，难免出现一些不正常道和共炮点记录，这些记录信噪比低，如果参与叠加处理会严重影响处理效果。,2018/10/28,6,在正式处理之前，需要对这些不正常的记录进行编辑处理，例如对信噪比很低的不正常道进行充零处理，发现极性反转的工作道对它们进行改正等。 另外，还要显示有代表性的记录并观察初至同相轴，以便进行初至切除。,2018/10/28,7,切除是为了消除包括噪声的记录开始部分所存在的高振幅，这样做对避免以后处理时出现的叠加噪声有好处。切除的方法就是用零乘需要切除的记录段。,20
3、18/10/28,8,抽道集也叫共深度点选排，是把具有相同炮检距点的记录道排成一组，按共深度点号次序排在一起。抽道集处理后，磁带上记录的次序是以共深度点号（CDP)为次序的记录，以后所有的处理都将方便地以共深度点格式进行。,三, 抽道集,2018/10/28,9,在野外数据采集过程中，为了使来自不同深度信号的能量能够以一定的水平记录在磁带上，数字地震仪采用了增益控制，对浅层信号放大倍数低，深层信号放大倍数高。对经过增益控制的地震记录恢复到地面检波器接收到的振幅值的处理称为增益恢复。,四 、真振幅恢复处理,2018/10/28,10,数字仪对信号进行增益控制时的增益指数己记录在记录格式的阶码上，
4、因此增益恢复的公式为 A= A0 /2n 其中A0为记录到的采样值，A为地面检波器接收到的增益控制前的振幅值，n为阶码 (即增益指数)。,2018/10/28,11,球面扩散是当波离开震源时由于波前扩散造成的振幅衰减，能量发生扩散，波的强度减小，而波场的总能量不变。如果介质是各向同性的，则能量衰减与传播距离的平方成反比。通常速度都是随深度的增加而增加.非弹性衰减是弹性能量由于摩擦而耗散为热的吸收的结果，波动能量消失。,2018/10/28,12,通常地震波振幅随时间呈指数衰减。高频衰减比低频快。 与震源强度和震源耦合有关的影响，检波器灵敏度和检波器耦合及偏移距的影响。对这类影响主要通过地表一致
5、性振幅校正程序，类似于自动剩余静校正来完成。,2018/10/28,13,参数提取与分析的目的是为寻找在常规处理或其他处理中常用的最佳处理参数，以及有用的地震信息，如频谱分析、速度分析、相关分析等。这类数字处理还可为校正与偏移及各种滤波等处理提供速度和频率信息，并可以自成系统处理出相应的成果图件，如频谱、速度谱，通过相关分析进行相关滤波等。,第二节 参数提取与分析,2018/10/28,14,地震勘探所得到的记录中包含有效波和干扰波，这些波之间在频谱特征上存在很大差别。为了解有效波和干扰波的频谱分布范围，需要对随时间变化的地震记录讯号进行傅里叶变换，得到随频率而变化的振幅和相位的函数，（地震记
6、录的频谱振幅谱和相位谱）。对地震波形函数进行傅里叶变换求取频谱的过程叫频谱分析。,一、频谱分析,2018/10/28,15,（一）地震波的频谱分析 一个地震道所接收到的振动图形f(t)包含有效波s(t)和干扰波n(t)两部分， 即 f(t)=s(t)+n(t) (4.2.1) 要对信号进行频谱分析，只要对其进行傅里叶变换求其频谱F(),2018/10/28,16,对于地震讯号，可看作是非周期函数的连续谱。,2018/10/28,17,具体计算时，需对地震讯号f(t) 按t采样间隔离散采样，得到时间序列f(nt)，共有M个离散值。对F()按f的频率间隔取样，如果频谱宽度有限，有N个离散值，则时间
7、序列f(nt)的离散傅里叶变换公式为,2018/10/28,18,式中n=0,1,2,N-1,m=0,1,2,M-1。 由（4.2.4）和（4.2.5）可知，F(mf)的实部和虚部分别为:,2018/10/28,19,由此可得振幅谱,2018/10/28,20,相位谱为: 为更好了解有效信号和干扰噪声的频谱范围，可分别选取信号和随机噪声时窗进行频谱分析。为分析浅层和中深层信号的频谱，可从浅至深不同时间处选取时窗进行频谱分析。,2018/10/28,21,(二)地震波的频谱特性: 地震波的一般频谱特征, 如图所示:,2018/10/28,22,1面波频谱的峰值低于有效波，声波频谱峰值偏高，与有效
8、波的频谱范围有较宽的重叠; 2微震干扰波的频带较宽; 3有些规则干扰波与有效波频谱差异不大，如浅层记录中的外界相干干扰波和多次波 4.横波与纵波相比频谱峰值低，频带窄; 5 高速薄层反射波频谱相对厚层要偏高;,2018/10/28,23,6大炸药量激发比小炸药量激发频谱要偏低，小炸药量激发比锤击频谱要宽; 7.反射波的频率随着低降速带厚度的增加而降低。当低速带较薄或表层速度较高时，获得的反射波频率较高。,2018/10/28,24,速度参数在浅层地震资料的数据处理和解释中是非常重要的参数，例如校正、叠加和偏移都需要知道速度。,二、速度分析,2018/10/28,25,图4.6-36 可控震源野
9、外记录的相关处理,2018/10/28,26,另外速度参数可提供关于构造和岩、土性质有价值的信息，例如构造探查要了解地下反射界面的分布，实质上是波阻抗参数的地下分布，岩性探查要得到地下岩性的分布，更与各种岩性参数 (例如速度、吸收系数、泊松比等)的提取有关。,2018/10/28,27,由于地下介质的复杂性，故参数提取是一个十分复杂而艰巨的任务，只能用一些简化的方法和近似的假设条件来求取。 所用方法不同，可得到不同定义的速度参数。地震速度分析中普遍采用速度谱分析和速度扫描技术，得到平均速度、均方根速度、层速度等速度参数。,2018/10/28,28,设共反射点道集内有N个记录道，其炮检距分别为
10、x1，x2，xn ，各个记录道对应的正常时差分别为t1，t2，tn ，炮检距为xi的第i个记录道的正常时差为,（一）速度谱分析的原理和制作方法,2018/10/28,29,可见对于给定的炮检距，正常时差ti是垂直反射时间t0和叠加速度vs的函数，因而从反射波正常时差t的分析中 可以提供均方根速度的信息，这就 是速度分析的基础。,2018/10/28,30,在速度分析中，常用的方法是速度谱和速度扫描。速度谱的概念是从频谱的概念借用而来的，频谱表示波的能量相对频率的变化规律，人们就将地震波的能量相对速度的变化称为速度谱。 根据动校正原理，选取一系列试验速度分别代入 (4216)求取正常时差ti，,
11、2018/10/28,31,波时距曲线进行动校正，看其校正以后双曲线形状的同相轴是否变成t=t0的水平同相轴，如果变成水平同相轴，则所采用的速度就是最佳叠加速度. 衡量同相轴是否被拉平，可以选择不同的判别准则，如果以共反射点波组叠加波形的能量来判别，则当选用速度合适时，同相轴被拉平。,速度谱分析,2018/10/28,32,形成同相位叠加，叠加波形的能量为最大。按这一原理设计的速度谱称为叠加速度谱。 为求取地震波的叠加速度，可以根据地区的地质情况和有关资料，大致估计在某一t0时的速度变化范围为v1 ,v2 ,vm ,将每一速度代入 (4.2.16)式计算每道的正常时差ti, 做动校正，然后把动
12、校正后的各道记录振幅按下式叠加，得相应的平均振幅,2018/10/28,33,其中，N为共深度点道集内的道数，fi,j+r表示第i道中第j+ri个样值。当试验速度vk与地震反射波的叠加速度一致时，平均振幅A(vk)最大，此时各道是同相位叠加。当试验速度大于或小于界面反射波速度时，由于各记录道上反射波不能同相位叠加，因此平均振幅较小，,2018/10/28,34,如图4.2-4所示。根据这个道理，就可以取最大平均振幅对应的速度,做为该t0 处反射波的叠加速度，由式 (4.2.17)可知，平均振幅A(vk)随速度而变化，每给定一个试验速度，可得到一个叠加振幅值，一系列速度就对应着一条叠加振幅随速度
13、变化的曲线。该曲线称之为速度谱线。,速 度 谱,2018/10/28,35,如图4.2-4(c)所示。只要在速度谱线上找出最大值，即可确定该t0时刻的速度。如果改变t0值，重复上述求叠加速度的步骤，就可以把整张记录上所有实际存在的同相轴所对应的速度全部找出来，从而确定出速度随t0时间的变化规律 (图4.2-4(d)。 如果我们不仅计算出某一固定t0 时间处对应于不同速度的平均振幅值，同时对t0 时间,2018/10/28,36,进行扫描，计算出所有t0 时间不同速度的平均振幅，就相当于计算所有网格点 (图4.2-5)上的叠加振幅值。如果以横轴表示速度，水平轴表示双程运行时t0 ，垂直轴表示叠加
14、振幅，则速度谱成果可显示为图4.2-6所示的三维图形，其中的峰值称为能量团，每一个能量团对应着一个强的反射信息。,速度分析,2018/10/28,37,图 4.2-4 用多次覆盖资料计算速度谱原理图,2018/10/28,38,图4.2-5 计算叠加速度谱的网络,2018/10/28,39,图4.2-6 三维显示形式的速度谱,2018/10/28,40,速度扫描是用一组试验速度分别对单张 (CDP)道集记录或单次覆盖共炮点记录作速度扫描动校正，即一次用一个试验速度对整张记录上的所有波组进行动校正 (恒速动校正)，得到一张校正后的记录。 当所用的某一试验速度正好与某一t0时间所对应的真实速度一致
15、时，此t0时刻的同相轴,（二）速度扫描,2018/10/28,41,会变得平直，其他同相轴或者上弯 (速度过高，校正不足)，或者下弯 (速度过低，校正过量)。寻找各试验速度校正记录上的平直同相轴，可以得到不同t0时间处反射波的速度。由速度扫描获得的速度是叠加效果较好的速度. 它适用于地质条件复杂得不到好速度谱的地区，但处理费时长，成本高。,2018/10/28,42,由于通过速度扫描或速度谱求出的速度反映了叠加效果的好坏，一般称之为叠加速度 vs 实质上它表示用双曲线拟合有效波时距曲线时，拟合效果最好的速度，故也称之为双曲线拟合速度。,2018/10/28,43,(三)各种速度之间的关系 在水
16、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vr ,2018/10/28,44,式中hi 为第i层厚度，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，vr 也不同。由于射线速度不仅考虑了波在界面的“偏折效应”，同时也考虑了横向不均匀的影响， 1. 射线速度比其他速度更精确； 2. 当射线参数p为零 (或炮检为零)时的射线速度即平均速度，,2018/10/28,45,因此射线速度大于等于平均速度; 3. 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。 4. 由于均方根速度是等效均匀层的最佳射线速度，它也考虑了射线在界面的 “偏折效应”， 它总是大于平均速度。,2018/10/28,46,5. 水平层状介质情况下，炮检距不太大时的叠加速度就是均方根速度; 6. 对于单层均匀介质，叠加速度就是介质的真速度；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炫）,
