共反射疊加原理分析

1、2.4 共反射點(diǎn)多次疊加技術(shù),梅恩（Mayce,1962）提出了多次疊加方法。 水平多次疊加法：在野外采用多次覆蓋的觀測(cè)方法，并將觀測(cè)記錄經(jīng)過(guò)動(dòng)、靜校正、水平疊加等技術(shù)處理后，則可獲得水平疊加剖面，稱這一套野外觀測(cè)處理技術(shù)為水平多次疊加法，也稱共中心點(diǎn)（共反射點(diǎn) ，共深度點(diǎn)）法?？蛇_(dá)到壓制干擾提高信噪比的目的,其優(yōu)點(diǎn)： 只要參數(shù)合理，可使道完全同相疊加； 可以壓制各種干擾波，只要存在剩余時(shí)差的波，無(wú)論是高速、低速或者多次波； 由于觀測(cè)的是同一個(gè)地下點(diǎn)，疊加后就不會(huì)出現(xiàn)“平均效應(yīng)”，“蚯蚓化”現(xiàn)象； 對(duì)個(gè)疊加道來(lái)說(shuō)，由于其炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)、觀測(cè)時(shí)間等都不相同，疊加后必然對(duì)隨機(jī)干擾的壓制能力增強(qiáng)； 可

2、利用水平疊加資料提取速度、靜校正值，并為偏移疊加奠定基礎(chǔ),2.4 共反射點(diǎn)多次疊加技術(shù),2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理 一、水平界面的共反射點(diǎn)時(shí)距曲線 多次覆蓋的觀測(cè)方法就是以M為對(duì)稱中心. A點(diǎn)為共反射點(diǎn)或共深度點(diǎn)（CRP或CDP） M點(diǎn)為共中心點(diǎn)（CMP）； 為共深度點(diǎn)或共反射點(diǎn)道集，簡(jiǎn)稱CDP道集，N為疊加（或者覆蓋次數(shù)） 共深度點(diǎn)的時(shí)距曲線為,2.4 共反射點(diǎn)多次疊加技術(shù),與共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程形式相似，仍為雙曲線，但兩者反映的地下信息不同 1）共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線反映地下一段界面的信息，而共深度點(diǎn)反映地下一個(gè)點(diǎn)的信息。 2）共深度點(diǎn)時(shí)距曲線的極小點(diǎn)，始終在中心點(diǎn)M的正上方。即 表示

3、M點(diǎn)的回聲時(shí)間，而共炮點(diǎn)時(shí)距曲線則表示了炮點(diǎn)的回聲時(shí)間。對(duì)水平界面來(lái)說(shuō)，由于炮點(diǎn)O和M點(diǎn)深度時(shí)一樣的，但對(duì)傾斜界面就完全不同了。 3）疊加道的道距是2d，疊加道中第一道檢波器（最小的檢波距離）的距離x1為偏移距,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,二、傾斜地層的共中心點(diǎn)時(shí)距曲線,當(dāng)界面傾斜時(shí)，對(duì)稱于M點(diǎn)的激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的反射點(diǎn)不再是一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)反射面元，因此，這些道集不再是共反射點(diǎn)道集，而是共中心點(diǎn)道集 。 共中心點(diǎn)的時(shí)距曲線方程為,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,傾斜界面的共中心點(diǎn)時(shí)距曲線與水平地層一樣仍是一條雙曲線方程，其頂點(diǎn)在M點(diǎn)的正上方，且有： 傾斜地層的共中心點(diǎn)時(shí)距曲線與共炮點(diǎn)的時(shí)

4、距曲線進(jìn)行對(duì)比，有如下特點(diǎn)： 1、共中心點(diǎn)時(shí)距曲線相當(dāng)于在M點(diǎn)放炮在 所獲得的水平地層時(shí)距曲線。 2、雙曲線的漸近線的斜率是 ，而不是水平地層的,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,3、與共炮點(diǎn)傾斜地層的反射波時(shí)距曲線方程相比，有以下不同點(diǎn),三、動(dòng)校正及剩余時(shí)差 動(dòng)校正：若將各道由于炮檢距不同而引起的正常時(shí)差消除，即將各道的反射時(shí)間均校正到中心點(diǎn)的自激自收時(shí)間（法線時(shí)間），這一過(guò)程稱為動(dòng)校正。 水平疊加：是將雙曲線上各道動(dòng)校正成等t0的直線后再疊加。 由于來(lái)自同一反射點(diǎn)的各道到達(dá)時(shí)間（自激自收時(shí)間）是相同的，必然是同相，疊加后能量必然達(dá)到最大的增強(qiáng)。再將疊加道放回共中心點(diǎn)的法線深度上，它就能完全反映

5、了來(lái)自地下反射點(diǎn)（水平地層）或者（傾斜地層）的反射波,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,式中的速度V為疊加速度,水平界面時(shí)動(dòng)校正值的計(jì)算,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,傾斜界面時(shí)動(dòng)校正值的計(jì)算,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,動(dòng)校正的誤差 大排列觀測(cè)時(shí)常常不能將雙曲線拉成直線。 傾斜地層的動(dòng)校正值總是小于水平地層，因?yàn)?，傾斜地層的時(shí)距曲線比較平緩。若用求取動(dòng)校正值，則完全可把傾斜地層的時(shí)距曲線拉直。 傾斜地層時(shí)，地下并不是共反射點(diǎn)，各反射點(diǎn)偏離中心點(diǎn)。偏離距越大，則意味著多次疊加仍是一段界面的平均效應(yīng)，從而降低了勘探精度,多次波的剩余時(shí)差 疊加道的一次反射波，經(jīng)動(dòng)校正后，無(wú)時(shí)差，時(shí)距曲線為一直線，波

6、形相同，疊加后能量加強(qiáng)： 剩余時(shí)差：對(duì)于各種干擾波，由于正常時(shí)差不同于一次反射波時(shí)差，采用一次波的動(dòng)校正后，必然不能將干擾波曲線校正為直線，它們與t0仍存在一定的時(shí)差。 多次疊加法：主要是利用有效波（如一次波）和干擾波動(dòng)校正時(shí)差的差值，即剩余時(shí)差來(lái)壓制干擾波的,動(dòng)校正后一次波、多次波示意圖,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,多次波：由于比同時(shí)間的存在的一次波速度低，時(shí)距曲線曲率大，經(jīng)一次波的動(dòng)校正后，存在剩余時(shí)差，時(shí)差曲線為拋物線，疊加后互相消弱。 剩余時(shí)差：與炮檢距、多次波的速度有關(guān) 剩余時(shí)差越大的多次波越容易被壓制掉,2.4.1 共反射點(diǎn)疊加原理,多次疊加特性：就是研究疊加前后有效波和干擾波的

7、頻譜（或波形）的變化規(guī)律，從而確定如何選擇有關(guān)參數(shù)，以便更有效地增強(qiáng)一次波，使干擾波得到最大限度的削弱。 一、疊加特性的基本公式 假設(shè)： 各接收點(diǎn)上一次波道和多次波的頻譜是相同的，只存在時(shí)間的差異。 野外是n次覆蓋，故每個(gè)CDP道集內(nèi)有n道。 共中心點(diǎn)(M)的波函數(shù)用f(t)表示，它的頻譜用g(iw)表示。經(jīng)過(guò)動(dòng)校正后的剩余時(shí)差用tk表示,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,水平疊加后的總輸出(t)為： 其頻譜為： 輸入信號(hào)f(t)，其頻譜為g(iw)，經(jīng)過(guò)K(iw)濾波器后，輸出信號(hào)為F(t)，其頻譜為G(iw)。多次疊加相當(dāng)于一個(gè)線性濾波器。(iw)為濾波因子,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,

8、只有剩余時(shí)差tk=0的波才使振幅譜K(w)= n 。這表明tk=0的波經(jīng)n次疊加后能量增強(qiáng)n倍。 而tk=0的波，由于K(w)n ，n次疊加后，能量不能增強(qiáng)n倍，受到削弱。且tk越大則K(w)越小，削弱也越厲害,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,濾波因子分析,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,歸一化的疊加特性公式,它反映了各道剩余時(shí)差tk在諧波周期中所占的比例,上式對(duì)各種頻率的諧波都是適用的，k不同，各個(gè)諧波的剩余時(shí)差tk是不同的，所計(jì)算的P(a)曲線也是不同的。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，只有固定某一頻率求解P(a) ，才能得出P(a)與觀測(cè)系統(tǒng)，剩余時(shí)差之間的關(guān)系。 該式在形式上與組合檢波法的組合特性公式相

9、似，但相鄰道的組合時(shí)差是固定的，而各道的剩余時(shí)差卻是變化的,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,二、疊加特性曲線分析 1、疊加特性曲線的制作,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,以n,為參數(shù)，可制作P(a)-a水平疊加曲線。 例如：f=20-50Hz,q=(12-18)*10-9,x =20-100m, 則a=0.1x10-3-9.0 x10-3,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,2、疊加特性曲線的特征點(diǎn)分析 從圖中可看出,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,三、多次疊加頻率特性和相位特性 1、多次疊加頻率特性 當(dāng)tk=0時(shí)，P(w)=1。 P(w)是與f無(wú)關(guān)的常數(shù)。即對(duì)無(wú)剩余時(shí)差的波（如一次波）沒有頻率濾

10、波的作用， 當(dāng)tk=0時(shí)，對(duì)有剩余時(shí)差的波具有濾波作用，相當(dāng)于低通濾波。 在通放帶內(nèi)，是一個(gè)低通濾波器。即存在剩余時(shí)差的波，疊加后低頻信號(hào)得到加強(qiáng)。而且隨著x的減小，低通濾波器的頻帶變寬，頻率升高。 x 越大，則頻率越低的波得到加強(qiáng)。 壓制帶基本是一個(gè)帶阻濾波器，即進(jìn)入該區(qū)的波疊加后，基本受到削弱。并且，隨著x的減小，帶阻濾波器的頻帶變寬，頻率升高。 x 越小，則頻率越高的波將得到壓制,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,2、多次疊加相位特性 當(dāng)tk=0時(shí)，(w)=0。 即疊加波形的相位與共中心點(diǎn)道集內(nèi)各道波形的相位一致。 當(dāng)tk=0時(shí)， 則(w)=0。表明各道集內(nèi)各道之間存在相位差，即各道的到達(dá)

11、時(shí)間仍不一致。疊加后必然受到削弱，疊加波形也將會(huì)受到畸變（如圖，同相軸發(fā)生相位錯(cuò)動(dòng),2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,在一個(gè)疊加段內(nèi)，n次覆蓋可分為n個(gè)小段，每個(gè)小段又有N/n個(gè)CDP點(diǎn)（N為接收道數(shù)）。這些點(diǎn)之間存在相位錯(cuò)動(dòng)（相位差） 。 各疊加小段內(nèi)，各道錯(cuò)開的大小隨觀測(cè)系統(tǒng)，波的特點(diǎn)不同而異。一般疊加n次數(shù)小，N大，則錯(cuò)動(dòng)就大；反之，n越大，N越小，則錯(cuò)動(dòng)（相位差）也就越小。 因此，當(dāng)n增得很大時(shí)，多次波得振幅雖然大大地壓縮了，但同相性也增強(qiáng)了。即增強(qiáng)了多次波同相軸的連續(xù)性。所以，高疊加次數(shù)時(shí)，應(yīng)注意有否多次波剩余同相軸,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,四、多次疊加的統(tǒng)計(jì)效應(yīng) 1、組合法和

12、多次疊加的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)在數(shù)學(xué)上遵循同樣的公式；當(dāng)?shù)兰瘍?nèi)各道炮檢距的差值大于相關(guān)半徑時(shí)，則各道的隨機(jī)干擾就是互不相關(guān)的。n次覆蓋后，隨機(jī)干擾只增強(qiáng)了 倍，有效波則增強(qiáng)了n倍。 2、n次疊加的統(tǒng)計(jì)效果比n個(gè)檢波器組合效果好；（因?yàn)橐巴夤ぷ鞣椒ú煌?。由于多次疊加中的n道都是來(lái)自不同炮點(diǎn)的不同接收點(diǎn)，并且，接收間距大，其接收時(shí)間差異較大。而組合法則是來(lái)自同一炮點(diǎn)的不同接收點(diǎn)，并且各接收點(diǎn)的間距小，其接收時(shí)間也很相近。顯然，多次疊加的隨機(jī)性好于組合法,2.4. 共反射點(diǎn)疊加效應(yīng)分析,一、道間距x的影響 隨著道間距x的增大，通放帶變窄、變陡，壓制帶向左移。有利于壓制與一次波速度相近的多次波等干擾波， 但x也

13、不宜過(guò)大，過(guò)大，不僅影響波的同相位對(duì)比，而且會(huì)使一次波產(chǎn)生剩余時(shí)差受到壓制。 x過(guò)小，q值在很大范圍內(nèi)都處于通放帶，這時(shí)不利于壓制多次波,2.4.影響疊加效果的參數(shù)及因數(shù),2、偏移距x0的影響 偏移距越大，通放帶變窄，分辨率越高，有利于壓制與有效波速度相近的規(guī)則干擾波。 但也不宜過(guò)大，太大，會(huì)使某些規(guī)則干擾波進(jìn)入二次極值區(qū)，影響壓制干擾波的效果，另外也會(huì)損失淺層有效波,3、疊加次數(shù)n n越大，壓制線越低，對(duì)多次波的壓制效果越好。同時(shí)，n越大，a1,ac的位置變化不大。壓制帶變寬。 N越大，通放帶變窄，在高覆蓋次數(shù)時(shí)，對(duì)尚存在一定剩余時(shí)差的有效波是不利的,4、疊加速度對(duì)疊加效果的影響 過(guò)大，校正

14、量偏小；過(guò)小，校正量過(guò)大，均存在時(shí)差,5、界面傾角對(duì)疊加效果的影響 當(dāng)?shù)貙觾A斜時(shí)，仍按水平多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，僅滿足CMP，不滿足 CDP和CRP；反射點(diǎn)分散在界面一定范圍，并與界面的傾角有關(guān)： 存在傾角時(shí)差；因此，若用水平疊加方法處理傾斜地層，必然影響疊加的實(shí)際效果； 必須進(jìn)行傾斜地層的動(dòng)校正,一、多次疊加的觀測(cè)系統(tǒng) 中心點(diǎn)道集內(nèi)相鄰兩道之間的道數(shù)M： 如6次覆蓋，24道接收，每隔4道一定是同一個(gè)共中心點(diǎn)。 在觀測(cè)系統(tǒng)中，n次疊加一定需要n次放炮才能形成共中心點(diǎn)。 滿一個(gè)疊加段應(yīng)有的放炮數(shù)： 如24道接收，6次覆蓋滿第一個(gè)疊加段需要放11炮,2.4.4共反射點(diǎn)水平疊加觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),剖

15、面長(zhǎng)度總是小于測(cè)線長(zhǎng)度。剖面長(zhǎng)度是疊加段的整數(shù)倍，若剖面長(zhǎng)度為S則有： 為完成此剖面所需要的放炮點(diǎn)數(shù)為,2.4.4共反射點(diǎn)水平疊加觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),2.5 地震勘探野外工作技術(shù),2.5.1 試驗(yàn)工作 1、試驗(yàn)工作的基本原則： 要了解前人工作的資料和經(jīng)驗(yàn)，再擬定試驗(yàn)方案； 試驗(yàn)點(diǎn)的布置要具有代表性，應(yīng)在典型的地質(zhì)現(xiàn)象上； 試驗(yàn)工作必須從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，保持單一因素變化的原則，即在研究某一因素時(shí)，其他的試驗(yàn)因素應(yīng)保持不變,2、試驗(yàn)工作的內(nèi)容 1）干擾波調(diào)查； 2）地震地質(zhì)條件調(diào)查； 3）選擇最佳的激發(fā)條件； 4）選擇最佳的接收條件； 5）地震儀器因素的選擇； 采樣間隔的選擇；采樣率決定了高截頻率； 固定

16、增益的選擇；與外界噪音背景有密切關(guān)系；噪音太強(qiáng)，增益要小些； 濾波低截頻的選擇；要用寬頻帶，才能得到從淺到深的各層有效波； 回放因素的選擇；起始增益為3036dB。回放濾波一般用1080Hz,2.5.2 野外數(shù)據(jù)采集工作,1）地震測(cè)量工作； 陸地勘探通常使用經(jīng)緯儀、電子測(cè)距和全球定位系統(tǒng)(GPS)來(lái)定向和測(cè)高程，海洋勘探主要使用無(wú)線定位系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 2）鉆井工作； 3）激發(fā)工作； 4）地震儀器組的工作,2.5.3 野外表層低速帶測(cè)定,1、微地震速度測(cè)井 在井中直接測(cè)量地震波傳播的平均速度和層速度的方法。 方法：在井口激發(fā)，在井中不同深度用測(cè)井檢波器接收，得到透過(guò)波傳播時(shí)間t與觀測(cè)深度Z的垂直時(shí)間曲線t(Z,平均速度： 當(dāng)激發(fā)點(diǎn)不在井口時(shí)，要將實(shí)測(cè)的時(shí)間ts轉(zhuǎn)換成垂直時(shí)間t，建立垂直時(shí)距曲線（Ht的關(guān)系曲線，即第四象限表示,將單程時(shí)間轉(zhuǎn)換成雙程時(shí)間t0，從而得到平均速度與t0的變化規(guī)律（即第一象限表示的） 層速度（第三象限,2、小折射低速帶測(cè)定 初至折射波法利用初至直達(dá)波和淺層折射波的時(shí)距曲線求取低速帶的厚度和速度。 1）野外觀測(cè) 一般采用淺坑激發(fā)，坑深在2050cm左右，采用縱測(cè)線觀測(cè)系統(tǒng)，小排列形式（如圖）接收，并布置在反射波法的排列上,2）方法原理 采用相遇時(shí)距曲線法（如圖，“1”為直達(dá)波時(shí)距曲線，“2”為淺層折射波