地震資料數(shù)字處理__第五章_水平疊加

1、 第五章第五章 水平疊加水平疊加n第第5-15-1節(jié)節(jié) 預(yù)處理和處理分析預(yù)處理和處理分析n第第5-25-2節(jié)節(jié) 水平疊加水平疊加n第第5-35-3節(jié)節(jié) 相干加強(qiáng)相干加強(qiáng)* *n第第5-45-4節(jié)節(jié) 振幅平衡振幅平衡n第第5-55-5節(jié)節(jié) 時(shí)時(shí)深轉(zhuǎn)換深轉(zhuǎn)換 教學(xué)大綱要求教學(xué)大綱要求預(yù)處理和處理分析、普通水平疊加、自適應(yīng)加權(quán)水平疊加、相干加強(qiáng)、振幅平衡和時(shí)深轉(zhuǎn)換。重點(diǎn)：重點(diǎn)：掌握普通水平疊加和自適應(yīng)水平疊加的原理及實(shí)現(xiàn)方法，了解振幅處理的幾種不同實(shí)現(xiàn)形式、各自的適應(yīng)范圍和時(shí)深轉(zhuǎn)換的含義。難點(diǎn)：難點(diǎn)：自適應(yīng)加權(quán)水平疊加權(quán)系數(shù)的物理含義和作用參考教材參考教材: :雙語(yǔ)教材雙語(yǔ)教材1-4,1-51-4,

2、1-5節(jié)節(jié)對(duì)多次覆蓋資料進(jìn)行水平疊加處理,是多次覆蓋技術(shù)的主要內(nèi)容之一。它是在動(dòng)、靜校正之后把共深度點(diǎn)道集中各道記錄對(duì)應(yīng)點(diǎn)相加的一種處理方法。其目的是壓制多次波和隨機(jī)噪聲,提高信噪比。本章介紹的內(nèi)容包括預(yù)處理和處理分析，水平疊加、自適應(yīng)加權(quán)水平疊加、振幅處理和時(shí)深轉(zhuǎn)換等。第第5-1節(jié)節(jié) 預(yù)處理和處理分析預(yù)處理和處理分析一.預(yù)處理所謂預(yù)處理,就是在對(duì)地震資料進(jìn)行實(shí)質(zhì)性處理之前為滿足一在對(duì)地震資料進(jìn)行實(shí)質(zhì)性處理之前為滿足一定的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)及處理方法的要求定的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)及處理方法的要求, ,對(duì)輸入的原始數(shù)據(jù)必對(duì)輸入的原始數(shù)據(jù)必須完成的一些準(zhǔn)備工作須完成的一些準(zhǔn)備工作。這就意味著：所有的野外資料只有經(jīng)過(guò)

3、預(yù)處理之后才能進(jìn)行實(shí)質(zhì)性處理。預(yù)處理主要包括：振幅恢復(fù)，解編，建道頭字，數(shù)據(jù)剪輯，抽道集，初至切除。在做這些工作前要求具有野外施工的觀測(cè)系統(tǒng)和施工單位的班報(bào)記錄。1.振幅恢復(fù)振幅恢復(fù)地震波在傳播過(guò)程中振幅受到多種因素的影響,其中有:震源和檢波器的耦合影響; 地震記錄儀的增益控制;波的球面發(fā)散、吸收和透射損失的影響；與巖石波阻抗有關(guān)的反射系數(shù)、振幅隨炮檢距（入射角）的變化等。這些因素中，有些影響是無(wú)法消除的，如，這與野外施工條件有關(guān)；有些我們正想保留，如，它往往反映了地層特性和含油氣情況；有些則是需要恢復(fù)的，如增益控制、球面發(fā)散、吸收等。在預(yù)處理中的振幅恢復(fù)就是這三種恢復(fù)。其目的：使地震記錄上的

4、反射波振幅只與地下反射層使地震記錄上的反射波振幅只與地下反射層的物理性質(zhì)有關(guān)的物理性質(zhì)有關(guān)。（1）增益恢復(fù)n把經(jīng)過(guò)增益控制的地震記錄恢復(fù)到地面檢波器接收到的振幅值的處理就叫做增益恢復(fù)。為了研究地震波的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn),需要知道地面接收點(diǎn)所記錄下的地下反射界面的真實(shí)振幅值。而在儀器課中我們已了解到:由于地震勘探本身接收到的反射信號(hào)很微弱,一般只有幾微伏或幾百微伏,因此必須通過(guò)儀器中的放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大;但由于地震儀器本身動(dòng)態(tài)范圍的限制,使得它在記錄過(guò)程中是采用增益控制的方式來(lái)記錄信號(hào)的,并把增益碼記錄下來(lái).因此,增益恢復(fù)其目的(或說(shuō)其功能)就是消消除儀器對(duì)地震波振幅的影響除儀器對(duì)地震波振幅的影響，把

5、控制了的信號(hào)再恢復(fù)。由圖可知道兩點(diǎn):1.地震波的振幅變化幅度很大;2.野外記錄的地震信號(hào)是按時(shí)序排列的.由圖知道,野外記錄格式為 增益碼G 尾數(shù)Q即野外獲得的記錄為: =Q2G恢復(fù)時(shí),應(yīng)有: A=Q2-G=Q/2G （5-1）階符階碼符號(hào)尾數(shù)（2）球面發(fā)散恢復(fù)(幾何擴(kuò)散補(bǔ)償geometric sprinding correction)在地震勘探中波的傳播一節(jié)已講到：球面波在傳播過(guò)程中，由于波前面不斷擴(kuò)大，使波的振幅隨距離呈反比衰減，即： Ar=A/r =A/vt恢復(fù)時(shí)，只要將記錄到的Ar乘上傳播距離r即可： A=AA=Ar rr = Ar = Ar rVtVt （5-2）（3）吸收恢復(fù)前面也提

6、到過(guò)，由于實(shí)際介質(zhì)的非完全彈性，使的波在傳播過(guò)程中要被巖層“吸收”。這個(gè)吸收的大小與巖石的彈性性質(zhì)有關(guān)，通常用吸收系數(shù)表示，還與傳播距離r有關(guān)，它們與振幅衰減呈指數(shù)關(guān)系： A = A0 e- r要恢復(fù)吸收帶來(lái)的振幅衰減,只需A 除以e- r即可: A0= A e r (5-3)在實(shí)際工作中,由于傳播距離r與速度v有關(guān),而且地層的吸收系數(shù)又是很難測(cè)定的,所以往往是用幾條比較好的、經(jīng)過(guò)增益恢復(fù)后的地震記錄A，采用A(1/t)e- r 擬合一條指數(shù)曲線，與多張實(shí)際地震記錄相吻合，然后就用這條擬合的指數(shù)衰減曲線來(lái)同時(shí)恢復(fù)波前發(fā)散和吸收，如下圖所示。恢復(fù)時(shí)只需將增益恢復(fù)后的采樣值乘上這條曲線的倒數(shù)即可：

7、實(shí)際采用的波前發(fā)散和吸收恢復(fù)公式為：A0= 1/At e r （5-4）思考:這種恢復(fù)(或補(bǔ)償)與實(shí)際情況相比是過(guò)頭還是不夠?為什么?2.解編解編(demultiplex)簡(jiǎn)單地說(shuō),解編就是把野外儀器記錄下的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式,并為了適應(yīng)后續(xù)處理的方便,對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行重排。即解編包括格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)重排兩個(gè)功能.格式轉(zhuǎn)換格式轉(zhuǎn)換：把野外不同型號(hào)的地震儀具有的不同記錄格式(如SEG-B,SEG-D等)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所配置的專用軟件所要求的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式；數(shù)據(jù)重排數(shù)據(jù)重排：把野外帶上按時(shí)分道排列的數(shù)據(jù)重新排列成按道分時(shí)的形式(簡(jiǎn)單說(shuō)，就是時(shí)序排列道序排列)。n顯然,這種重排在數(shù)

8、學(xué)上就是一簡(jiǎn)單的矩陣轉(zhuǎn)置.3.建立道頭字建立道頭字在每個(gè)記錄道前端都留有一定的存儲(chǔ)單元，用以存放與該道有關(guān)的野外參數(shù)和處理參數(shù)。如該地震道所在的測(cè)線號(hào)、炮號(hào)、道號(hào)、共深度點(diǎn)號(hào)、炮檢距、記錄起止時(shí)間、采樣間隔、記錄長(zhǎng)度、濾波參數(shù)，等.。存有這些信息的存儲(chǔ)單元，就叫做道頭字,主要用于數(shù)據(jù)處理時(shí)查閱相關(guān)參數(shù)。4.數(shù)據(jù)剪輯數(shù)據(jù)剪輯(特殊炮、道處理特殊炮、道處理)剪輯是在解編后進(jìn)行，其目的是為了清除那些無(wú)用的或影響以為了清除那些無(wú)用的或影響以后各步處理效果的樣值后各步處理效果的樣值,包括:廢炮、廢道處理，反道處理和清“野值”。廢炮、廢道處理：把相應(yīng)的炮或道的數(shù)據(jù)全部充零。其目的就是避免這些炮、道對(duì)以后記

9、錄的影響。(為什么不直接刪出這些無(wú)用數(shù)據(jù)呢?)反道處理：把極性接反了的道記錄所有數(shù)據(jù)都乘上一個(gè)(-1),使顛倒了的記錄再顛倒回來(lái)。這兩項(xiàng)處理,都要求給出相應(yīng)的“標(biāo)識(shí)”，這就是野外施工的班報(bào)記錄中不可缺少的內(nèi)容。在進(jìn)行特殊炮、道處理的同時(shí)，往往還要清“野值”。所謂“野值”，就是記錄中那些明顯大于地震數(shù)據(jù)的不明數(shù)值。它們往往是一種干擾。清“野值”就是把這些數(shù)據(jù)充零(通常設(shè)一門(mén)檻值，超過(guò)了就認(rèn)為是野值，就讓其為零)。5.初至切除或分解初至切除或分解地震記錄上的初至波包括直達(dá)波和淺層折射波,它們能量強(qiáng),而且有一定延續(xù)時(shí)間,對(duì)緊接而來(lái)的淺層反射波有明顯的干涉和破壞作用,因此應(yīng)把它們切除.具體作法就是將這

10、些需要切除的初至波數(shù)據(jù)充零.切除的方式有:直切 即規(guī)定記錄中某個(gè)時(shí)刻前的數(shù)據(jù)全部切掉(例:500ms);斜切 給出首道.末道.中間道的切除時(shí)間,其它各道用線性插值解決.(例: 1,500;4,800;10,1100 這就表示:第1道從500ms開(kāi)始,第4道從800ms開(kāi)始切,第10道從1100ms開(kāi)始切,其它各道通過(guò)線性插值算出)這種切除可以消除淺層高能量波,而且實(shí)現(xiàn)快捷,但卻浪費(fèi)了大量有效信息。一是切除時(shí)不可避免地會(huì)把一些淺層有效波切除掉，另一方面初至波本身包含了許多信息，若能將淺層反射波、折射波和直達(dá)波互相分離，將有利于地震資料的處理與解釋，對(duì)淺層地震勘探作出貢獻(xiàn)。隨著地震資料數(shù)字處理方法

11、的發(fā)展,初至波的分解已成為可能,我們前面介紹過(guò)的-p域?yàn)V波和f-k濾波都可以實(shí)現(xiàn)初至波分解。6.抽道集抽道集(數(shù)據(jù)選排 gathering or sorting)在地震資料數(shù)字處理中,不同的處理方法,要求的記錄排列方式不盡相同.將解編后按道序排列的記錄按某種原則挑選出來(lái)將解編后按道序排列的記錄按某種原則挑選出來(lái)重新排列重新排列, ,構(gòu)成新的記錄道集合構(gòu)成新的記錄道集合.這種處理過(guò)程就叫做抽道集或選排。目的：方便處理.目前常用的道集有共反射點(diǎn)道集(有時(shí)也叫做共中心點(diǎn)道集CMP、共深度點(diǎn)道集CDP),共炮點(diǎn)道集(CSP), 共接收點(diǎn)道集(CRP)和共炮檢距道集(COP) 我們?cè)谟?jì)算速度譜或求水平疊

12、加時(shí),用CDP道集,進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)剩余靜校正時(shí),則需要利用共炮點(diǎn)道集和共接收點(diǎn)道集;為了檢查記錄質(zhì)量,常用共炮檢距道集.這里僅以共深度點(diǎn)道集的抽取為例,說(shuō)明如何抽道集。 把來(lái)自地下同一深度點(diǎn)的各記錄道從其單炮記錄中抽把來(lái)自地下同一深度點(diǎn)的各記錄道從其單炮記錄中抽取出來(lái)取出來(lái),再按照炮檢距大小重新排列再按照炮檢距大小重新排列,就可得到共深度就可得到共深度點(diǎn)道集點(diǎn)道集. 具體抽取公式為: P=(M-M/N+j)-(i-l)M/NP=(M-M/N+j)-(i-l)M/N 其中: M:一個(gè)排列的總道數(shù); N:覆蓋次數(shù); i:炮號(hào); l:小疊加段號(hào); j:小疊加段號(hào)內(nèi)共深度點(diǎn)序號(hào); P:被選出的第i炮中的

13、道號(hào)歸納小結(jié):預(yù)處理包括:振幅恢復(fù),解編,建道頭字,數(shù)據(jù)剪輯,初至切除,抽道集6個(gè)部分,各自的功能(或作用)為:1.消除儀器、波前發(fā)散和吸收對(duì)地震波振幅的影響;2.把原始資料轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)所規(guī)定的格式,并進(jìn)行時(shí)序道序轉(zhuǎn)換工作;3.利用專用存儲(chǔ)單元存放野外參數(shù)和處理參數(shù);4.清除不正常樣值對(duì)以后各處理步驟的影響;5.清除初至波的影響;6.為了方便處理把按道序排列的記錄道按某種原則重新組合排列,形成新的道集記錄.二.處理分析處理分析就是在所選定的地震層位上，進(jìn)行較為詳細(xì)的處理參數(shù)試驗(yàn)；目的是為后面大規(guī)模的批量處理選擇最佳參數(shù)。實(shí)際工作中往往要花一定的時(shí)間和精力來(lái)做這項(xiàng)工作，且應(yīng)盡可能多地做試

14、驗(yàn)，特別是在新區(qū)，尤其應(yīng)該如此。1.速度分析速度分析為了求得動(dòng)校正用的最佳速度參數(shù),可以給出幾個(gè)試驗(yàn)速度,對(duì)所選剖面段進(jìn)行動(dòng)校分析或動(dòng)校疊加分析。觀察動(dòng)校正后反射同相軸的拉伸情況或動(dòng)校疊加后反射波能量的大小,從而判斷、選擇最佳速度參數(shù)。.根據(jù)動(dòng)靜校正后時(shí)間剖面上反射層的起伏情況與地反射層的起伏情況與地形的形態(tài)是否相似形的形態(tài)是否相似,幫助判斷靜校正是否合適或存在偏差。剩余靜校正的合適與否,可通過(guò)將剩余靜校正剖面與初疊剖面進(jìn)行對(duì)比來(lái)分析，觀察是否存在串層現(xiàn)象,若有，則需把最大靜校正量縮小。第第5-2節(jié)節(jié) 水平疊加水平疊加(stacking) 在地震資料數(shù)字處理中,水平疊加是常規(guī)處理方法中最基本.

15、最必要的一環(huán)。根據(jù)多次覆蓋技術(shù)中共深度點(diǎn)水平疊加的疊加特性可知:：在地下介質(zhì)為水平層狀.均勻時(shí),經(jīng)過(guò)動(dòng)靜校正后的共深度點(diǎn)道集內(nèi)各道記錄中,屬于同一反射層的一次反射波的到達(dá)時(shí)間都相當(dāng)于共中心點(diǎn)的自激自收時(shí)間,彼此之間不存在相位差(即是完全同相疊加)。 因此疊加后振幅比原來(lái)的單次記錄振幅增加N倍，疊加相位移為零；而多次波由于其視速度比相同t0時(shí)間的一次波速度低，因此用一次波的速度進(jìn)行動(dòng)校正后多次波存在剩余時(shí)差，疊加后振幅相對(duì)減弱.水平疊加就是利用動(dòng)校正后規(guī)則干擾波存在剩余時(shí)差來(lái)壓制規(guī)則干擾波(主要是多次波),而對(duì)于隨機(jī)干擾,是利用多道記錄的統(tǒng)計(jì)特性來(lái)壓制的(疊加后振幅增強(qiáng)N倍,信噪比提高N倍).總

16、的來(lái)說(shuō),水平疊加能壓制干擾波，突出有效波，從而提高記錄的提高記錄的信噪比信噪比。 不過(guò)應(yīng)注意的是,這里假定地下介質(zhì)為水平層狀介質(zhì)，當(dāng)反射界面傾斜時(shí)，共深度點(diǎn)道集中各道同一時(shí)間的反射信號(hào)并不是來(lái)自地下同一反射點(diǎn)，而是反射點(diǎn)沿界面傾向方向上發(fā)散。這樣動(dòng)校正后,一次波也會(huì)受到壓 制。因此水平疊加只有在地層傾 角較小時(shí)才能得到好的效果。一一.常規(guī)水平疊加常規(guī)水平疊加設(shè)fi,k = f1,k , f2,k ,fN,k是共反射點(diǎn)道集記錄，Yk是疊加后的輸出道的第k個(gè)點(diǎn)上的樣值,則有 N Yk=1/N fi,k k=0,1,2, (5-1) i=1其中N是覆蓋次數(shù),k是道內(nèi)采樣點(diǎn)序號(hào)。顯然,水平疊加處理的輸

17、入是經(jīng)過(guò)了動(dòng)靜校正后的共深度點(diǎn)道集記錄，輸出：零炮檢距的垂直反射時(shí)間剖面(對(duì)剖面中每一道而言，就是對(duì)應(yīng)地下一個(gè)共深度點(diǎn)的疊加道記錄)，其數(shù)學(xué)手段就是算術(shù)平均。目的：提高信噪比。二二.自適應(yīng)加權(quán)水平疊加自適應(yīng)加權(quán)水平疊加1.1.方法的提出方法的提出水平疊加能夠壓制多次波的根本原因在于多次波在動(dòng)校正后還存在剩余時(shí)差,使疊加時(shí)各道的波形相互抵消一部分,所以其振幅相對(duì)一次波振幅來(lái)說(shuō)是被削弱了，這是水平疊加技術(shù)能夠壓制干擾的根本原因。但在課程中對(duì)利用多次覆蓋水平疊加技術(shù)壓制多次波有一要求：剩余時(shí)差tT/4T/2時(shí)壓制效果最好,如t過(guò)小，雖不是完全同相疊加，但是大部同相，疊加后多次波的振幅也會(huì)增強(qiáng)，從而達(dá)

18、不到我們壓制多次波的目的了；另一方面,我們?cè)谒械脑黻U述中都是假設(shè):CDP道集內(nèi)各道反射信號(hào)相同，僅存在由炮檢距引起的正常時(shí)差，經(jīng)動(dòng)校正后,同相疊加，振幅加強(qiáng)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，道集內(nèi)各道的反射信號(hào)并不完全相同，動(dòng)校正后不可能完全成N倍增強(qiáng)。鑒于這些情況，常規(guī)水平疊加對(duì)壓制多次波就有點(diǎn)無(wú)能為力了，必須借助于其它疊加方法來(lái)壓制干擾波。因此人們提出自適應(yīng)加權(quán)水平疊加法。 2.2.方法原理方法原理由一般水平疊加公式 N Yk=f (k) = 1/N fi,k k=0,1,2, i=1可知，它實(shí)際上是CDP道集中的各道fi,k乘上一個(gè)權(quán)系數(shù)為1的加權(quán)疊加。也就是說(shuō),參加疊加的各道信息在疊加記錄f (k

19、)中的分量都是等同的，而且各個(gè)時(shí)刻也都是等權(quán)疊加。人們?cè)O(shè)想：如果我們能把同一道記錄中的有效波和干擾波分別乘上不同的權(quán)系數(shù)，讓有效波的加權(quán)系數(shù)大一些，干擾波的加權(quán)系數(shù)小一些，這樣就能夠使有效波更加突出，干擾波相對(duì)更加削弱，從而提高信噪比。但在實(shí)際進(jìn)行過(guò)程中，我們并不知道哪個(gè)時(shí)刻的波是有效波，哪個(gè)時(shí)刻的波有是干擾波；顯然這種加權(quán)處理的關(guān)鍵就是有效波和干擾波的正確判識(shí)。也就是說(shuō)，如何根據(jù)地震記錄中有效信號(hào)和干擾信號(hào)的某些特征自動(dòng)識(shí)別出有效信號(hào)和干擾信號(hào)來(lái)，并給有效信號(hào)一個(gè)大的權(quán)值，干擾信號(hào)一個(gè)小的權(quán)值，然后進(jìn)行疊加。這樣一種自動(dòng)確定權(quán)值的水平疊加方法就叫做自適應(yīng)加權(quán)水平疊加。現(xiàn)在的問(wèn)題就是如何自動(dòng)確

20、定權(quán)值?顯然應(yīng)根據(jù)有效信號(hào)和干擾信號(hào)的某些不同點(diǎn)來(lái)確定權(quán)系數(shù)。我們知道，當(dāng)反射界面近于水平時(shí)，CDP道集內(nèi)各道中的反射信號(hào)都是來(lái)自地下同一反射點(diǎn)的信息，因此對(duì)有效信號(hào)來(lái)說(shuō)，它們彼此是相關(guān)的(即來(lái)自地下同一反射點(diǎn)的不同道的反射波波形彼此是相似的)，而對(duì)于干擾波來(lái)說(shuō)，同一CDP道集中的各道之間是互不相關(guān)的(彼此不相似)。正是利用這一點(diǎn)：CDP道集內(nèi)有效波彼此相關(guān)道集內(nèi)有效波彼此相關(guān),干擾波彼此不相關(guān)干擾波彼此不相關(guān)，我們可以構(gòu)造一個(gè)加權(quán)系數(shù)，然后對(duì)各道進(jìn)行加權(quán)疊加。定義：根據(jù)CDP道集內(nèi)波形本身的相似性自動(dòng)調(diào)節(jié)加權(quán)系數(shù)大小的加權(quán)疊加方法自適應(yīng)加權(quán)水平疊加自適應(yīng)加權(quán)水平疊加. .3.3.自適應(yīng)加權(quán)水

21、平疊加的實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)加權(quán)水平疊加的實(shí)現(xiàn)(1)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)道首先形成一標(biāo)準(zhǔn)道(或參考道),讓CDP道集內(nèi)的各道都與它比較。相似,權(quán)大;不相似,權(quán)小。顯然,最好的標(biāo)準(zhǔn)道就是CDP道集的疊加道(當(dāng)然是經(jīng)過(guò)動(dòng)靜校正后的CDP道集),即取常規(guī)水平疊加的結(jié)果道f (t) =y(t)為標(biāo)準(zhǔn)道。(2)求取加權(quán)系數(shù)前面已提到利用多次覆蓋資料中有效波和干擾波不同的相關(guān)性來(lái)構(gòu)造加權(quán)系數(shù)，而衡量相關(guān)性的數(shù)學(xué)工具就是利用相關(guān)系數(shù)。因此有:設(shè)wj(t)為第j道的加權(quán)系數(shù)。求取它的基本考慮是:使第j道記錄xj(t)經(jīng)過(guò)加權(quán)后最接近標(biāo)準(zhǔn)道y(t)。根據(jù)最小二乘法原理,應(yīng)有 選擇適當(dāng)?shù)倪x擇適當(dāng)?shù)膚 wj j(t),(t),使使x x

22、j j(t)= x(t)= xj j(t)w(t)wj j(t)(t)與標(biāo)準(zhǔn)道的誤差平與標(biāo)準(zhǔn)道的誤差平方和為最小方和為最小,即:n t=t+T/2n D= xj(t)wj(t) - y(t) minn t=t-T/2這是一個(gè)條件極值問(wèn)題.最后歸結(jié)為求解 D/ wj(t) =0最后求得 t=t+T/2n xj(t) y(t)n t=t-T/2n wj(t) = n t=t+T/2n xj(t)xj(t) n t=t-T/2n顯然分子是標(biāo)準(zhǔn)道和待處理道的互相關(guān)函數(shù)的零延遲;分母是待處理道xj(t)的自相關(guān)零延遲?？紤]參變量t,則有n jy(0,t) 互相關(guān)零延遲互相關(guān)零延遲nwj(t) = =n

23、jj(0,t) 自相關(guān)零延遲自相關(guān)零延遲利用時(shí)窗的選用來(lái)說(shuō)明相關(guān)問(wèn)題。整個(gè)時(shí)窗長(zhǎng)度為T(mén)，一旦t確定后,這個(gè)時(shí)窗的起始時(shí)間和終了時(shí)間就定下來(lái)了,互相關(guān)就是在這個(gè)時(shí)窗內(nèi)對(duì)應(yīng)項(xiàng)相乘相加,得到分子;而xj(t)在時(shí)窗內(nèi)逐項(xiàng)平方再相加,得到分母,這樣就可以得到t時(shí)刻的加權(quán)系數(shù);然后滑動(dòng)一個(gè)樣點(diǎn)取下一個(gè)t=t+,繼續(xù)類似地求互相關(guān)、自相關(guān)，得到下一個(gè)時(shí)刻的wj(t) ,直到整道記錄結(jié)束。通過(guò)上述加權(quán)處理,就可以提高疊加記錄的信噪比。(為什么?).平滑權(quán)系數(shù)實(shí)際處理中發(fā)現(xiàn),由前式直接確定的權(quán)系數(shù)有跳躍的現(xiàn)象,在個(gè)別地方還會(huì)出現(xiàn)負(fù)值,這將使加權(quán)后的記錄道失真,這是我們所不希望的。為什么會(huì)出現(xiàn)跳躍呢?主要是由于

24、干擾波、剩余靜校正量及地層存在傾斜等因素,使CDP道集中各道的反射波并不完全相關(guān),致使時(shí)窗內(nèi)互相關(guān)不穩(wěn)定,出現(xiàn)跳躍。對(duì)此我們需對(duì)權(quán)系數(shù)進(jìn)行平滑處理,使各道wj(t) 是一條光滑的曲線。 平滑處理包括兩步: 設(shè)定一門(mén)檻值讓小于其的權(quán)系數(shù)都人為等于該值;平滑處理實(shí)質(zhì)就是在一定時(shí)窗范圍內(nèi)進(jìn)行平均.加權(quán)疊加 N (t)=1/N xj(t)j(t) j=1其中j(t)是經(jīng)過(guò)平滑處理后的權(quán)系數(shù)。這里應(yīng)注意。不同道，j(t)的值不同；不同的時(shí)間t， j(t)的值也不同.。通過(guò)它的作用，可以改善疊加剖面的質(zhì)量，提高信噪比。在實(shí)際處理中，為了獲得更為理想的效果，有時(shí)侯可反復(fù)進(jìn)行多次自適應(yīng)加權(quán)疊加處理，使結(jié)果剖面

25、更為理想，這里以兩次迭代為例說(shuō)明。 水平疊加xj(t) x(t) 加權(quán)疊加 wj(t) x(t) 加權(quán)疊加 wj(t) x(t)4.4.參數(shù)選擇參數(shù)選擇由上述內(nèi)容知道,自適應(yīng)加權(quán)水平疊加,必須考慮兩個(gè)參數(shù):1).1).相關(guān)時(shí)窗相關(guān)時(shí)窗T T根據(jù)自適應(yīng)加權(quán)的思想，我們希望的是有效波經(jīng)過(guò)加權(quán)后波形不發(fā)生畸變,為此必須考慮在有效波的延續(xù)范圍內(nèi)使權(quán)系數(shù)1;但當(dāng)T取得過(guò)大時(shí),會(huì)因平均效應(yīng)過(guò)大,使有效信號(hào)的權(quán)減小,從而使加權(quán)后的有效信號(hào)受到壓制；而當(dāng)T取得過(guò)小時(shí),干擾波的相關(guān)性就會(huì)增強(qiáng)(相對(duì)而言),權(quán)增大,對(duì)壓制干擾不利。因此一般都取:T=有效波的延續(xù)長(zhǎng)度。2).2).平滑時(shí)窗平滑時(shí)窗T T T的選取原則

26、與T相似,過(guò)長(zhǎng)會(huì)使有效信號(hào)的權(quán)變小,過(guò)短則起不到平滑作用。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)wj(t) 本身的情況而定,如波動(dòng)厲害, T就取短些,反之則可以長(zhǎng)一些,但最長(zhǎng)不能超過(guò)T。另外應(yīng)注意另外應(yīng)注意: :自適應(yīng)加權(quán)水平疊加方法對(duì)低信噪比資料不適自適應(yīng)加權(quán)水平疊加方法對(duì)低信噪比資料不適合合, ,這種情況下這種情況下, ,寧可只做常規(guī)水平疊加寧可只做常規(guī)水平疊加.(.(為什么為什么? ?自己好自己好好想想好想想!)!)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果第第5-3節(jié)節(jié) 相干加強(qiáng)相干加強(qiáng)*(自學(xué)自學(xué))n思考:n1.相干加強(qiáng)的目的是什么?n2.它是對(duì)什么記錄進(jìn)行處理的?n3.它與自適應(yīng)加權(quán)水平疊加相比,有什么相同和不同

27、之處?n4.相干加強(qiáng)存在什么問(wèn)題?第第5-45-4節(jié)節(jié) 振幅平衡振幅平衡n由于所獲得的野外地震記錄或水平疊加剖面上，往往出現(xiàn)一道內(nèi)淺、中、深層的反射能量或是道與道之間的反射能量差異過(guò)大，如不對(duì)此進(jìn)行處理，勢(shì)必影響疊加效果或顯示效果(能量弱的顯示不出來(lái))。為此，應(yīng)進(jìn)行一些能量均衡處理。至于這種處理是放在疊加前還是疊加后。則應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。這種能量均衡處理又叫做振幅平衡振幅平衡。n生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的振幅平衡處理主要有兩種：道內(nèi)動(dòng)平衡和道間均衡.。希望大家注意：目的，在什么資料上進(jìn)行的，存在什么問(wèn)題。1.道內(nèi)動(dòng)平衡道內(nèi)動(dòng)平衡(簡(jiǎn)稱動(dòng)平衡簡(jiǎn)稱動(dòng)平衡.道內(nèi)平衡道內(nèi)平衡,dynamic balance)由

28、于經(jīng)過(guò)疊加處理后的地震信息淺、中、深層反射能量差異太大,這給輸出顯示造成困難。因?yàn)轱@示儀是有一定動(dòng)態(tài)范圍的,如果最強(qiáng)的振幅與最弱的振幅相差懸殊(相差幾個(gè)數(shù)量級(jí))就只能顯示一個(gè),另一個(gè)就顯示不出來(lái)了。動(dòng)平衡就是為了解決這個(gè)顯示難題而提出的解決辦法.該方法的基本思想：把記錄道內(nèi)能量強(qiáng)的部分乘上一個(gè)相對(duì)小的數(shù)(權(quán)),能量弱的部分乘上一個(gè)大的比例因子,使強(qiáng)波和弱波的振幅控制在一定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。這個(gè)所乘的比例因子就叫做權(quán)。顯然,動(dòng)平衡的關(guān)鍵就是如何根據(jù)能量強(qiáng)弱正確求取權(quán)系數(shù)。這里對(duì)權(quán)系數(shù)的考慮也很簡(jiǎn)單：既然淺層能量強(qiáng),其平均振幅必定大,深層能量弱,平均振幅必然??；我們就讓淺層乘上其平均振幅的倒數(shù),權(quán)就小

29、;深層乘上其平均振幅的倒數(shù)-大權(quán),就可達(dá)到道內(nèi)能量均衡的目的。 由上可知,動(dòng)平衡可以分為三步:1劃分時(shí)窗,計(jì)算所定時(shí)窗內(nèi)的平均振幅值: M E Ei i=1/(2M+1)=1/(2M+1) |f|fj+mj+m| | m=-M m=-M i=1,2, i=1,2,K,K其中fj為待均衡的振幅值,m為時(shí)窗內(nèi)的樣點(diǎn)序號(hào),j為整道記錄采樣點(diǎn)序號(hào)。為了避免時(shí)窗和時(shí)窗交界處波形的畸變,往往需要滑動(dòng)時(shí)窗(可逐點(diǎn)滑動(dòng),也可每次滑動(dòng)半個(gè)時(shí)窗)；2計(jì)算加權(quán)系數(shù) Wi=1/ Ei3用所得權(quán)系數(shù)進(jìn)行動(dòng)平衡處理： Fj=fjWjC其中C為動(dòng)平衡系數(shù),用來(lái)調(diào)節(jié)振幅的幅度,實(shí)際處理中由用戶根據(jù)記錄實(shí)際情況及顯示要求給出。

30、通過(guò)動(dòng)平衡處理后,疊加剖面上淺、中、深層能量基本一致，看起來(lái)剖面的面貌好多。2.2.道間均衡道間均衡( (又叫道平衡又叫道平衡,trace equalization or trace ,trace equalization or trace balancing)balancing)這里的道均衡是針對(duì)道與道之間能量差異較大而進(jìn)行的一項(xiàng)處理。造成道間能量不均衡的原因很多,如:地震記錄上反射波能量隨炮檢距的加大而發(fā)生變化(現(xiàn)有一門(mén)新興技術(shù)AVOAmplitude Versus Offset ,就是專門(mén)研究這個(gè)的);激發(fā)和接收條件的差異,等等,都可能造成道與道之間的能量不均衡。這種能量不均衡在進(jìn)行共深

31、度點(diǎn)疊加時(shí)，會(huì)因?yàn)榈兰瘍?nèi)各道能量的不均衡而形成不等靈敏度疊加，最終影響疊加效果。為了改善疊加剖面的質(zhì)量，往往必須在疊加前在疊加前進(jìn)行道間均衡處理。道間均衡的做法與前面將的動(dòng)平衡類似,也是能量強(qiáng)的乘上一個(gè)小權(quán),能量弱的乘上一個(gè)大權(quán),其權(quán)系數(shù)也是取平均振幅的倒數(shù)，所不同是,這里的能量強(qiáng)、弱是針對(duì)道與道之間的差異來(lái)說(shuō)的，因此對(duì)每一道來(lái)說(shuō)，權(quán)系數(shù)是一常數(shù)。但這時(shí)權(quán)系數(shù)的求取就不是針對(duì)每一道而言了，而是對(duì)若干道求平均振幅。 考慮M道記錄(一個(gè)共炮點(diǎn)道集或一個(gè)共深度點(diǎn)道集)，其總的平均振幅為 M N A=1/(MN) |fi.,j| i=1 j=1這里fi, j表示第i道第j個(gè)樣點(diǎn)的振幅值,每道有N個(gè)樣點(diǎn)

32、。每道的平均振幅為 N Ai=1/N |fi.,j| j=1由此可算出第i道的權(quán)系數(shù) Wi = A/ Ai均衡后, Fi,j = Wi fi,j對(duì)每道記錄都按上述辦法計(jì)算，就可完成共炮點(diǎn)道集或共深度點(diǎn)道集的道間均衡處理。注意:兩種振幅平衡處理的相同和不同之處。另外需提醒大家的是:這兩種處理都屬于修飾性處理這兩種處理都屬于修飾性處理, ,并非必要的處理模塊并非必要的處理模塊, ,實(shí)施這類處理有好處也有壞處實(shí)施這類處理有好處也有壞處, ,在實(shí)際處理中應(yīng)根據(jù)處理在實(shí)際處理中應(yīng)根據(jù)處理目標(biāo)來(lái)確定是否加入這類處理目標(biāo)來(lái)確定是否加入這類處理, ,特別是對(duì)于巖性勘探而言特別是對(duì)于巖性勘探而言, ,這類處理的

33、選擇一定要慎重這類處理的選擇一定要慎重. .當(dāng)然，對(duì)于常規(guī)處理流程，通常還是應(yīng)有這類修飾性處理程模塊的，特別是在把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)時(shí),必須經(jīng)過(guò)振幅均衡、振幅控制等修飾性步驟，才能獲得較為理想的剖面效果。 四川石油管理局物探公司針對(duì)西北山地地震資料特點(diǎn)提出的常規(guī)資料處理流程(在Omega系統(tǒng)上做的)第第5-5節(jié)節(jié) 時(shí)深轉(zhuǎn)換時(shí)深轉(zhuǎn)換(time-to-depth conversion) 經(jīng)過(guò)水平疊加或后續(xù)的偏移處理后獲得的剖面,其縱坐標(biāo)通常是時(shí)間,代表共深度點(diǎn)或共反射點(diǎn)處的自激自收雙程旅行時(shí)間,稱為水平疊加時(shí)間剖面或疊加偏移時(shí)間剖面。雖然可定性地反映地下地質(zhì)構(gòu)造的輪廓和位置，但由于速度是空間的

34、函數(shù)(即V=V(x,y,z),所以時(shí)間剖面上反射界面的深度和產(chǎn)狀并不完全準(zhǔn)確,為此必須將時(shí)間剖面轉(zhuǎn)換為深度剖面。一一.時(shí)深轉(zhuǎn)換的概念時(shí)深轉(zhuǎn)換的概念 時(shí)深轉(zhuǎn)換把時(shí)間剖面上對(duì)應(yīng)于t0i的反射波振幅,放在根據(jù)t0i算出來(lái)的深度zi處,如右圖所示。目前這種轉(zhuǎn)換可以通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。1 1。手工進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換。手工進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換利用平均速度資料,對(duì)已進(jìn)行了資料解釋的水平疊加時(shí)間剖面進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換(通常只對(duì)所需要的反射層位進(jìn)行轉(zhuǎn)換)存在問(wèn)題:手工作業(yè),效率太低;精度受平均速度的影響，特別是當(dāng)橫向速度變化較大時(shí),所畫(huà)出的層位與其真深度有差異；手工作出的反射界面只能給出構(gòu)造的幾何形態(tài),而無(wú)法反映地震波段的能量變化

35、情況,故而只能用作構(gòu)造解釋,無(wú)法用于巖性解釋進(jìn)而預(yù)測(cè)油氣。2 2。計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在已知速度資料的情況下，可以利用計(jì)算機(jī)逐層逐道計(jì)算深度，再把相應(yīng)時(shí)間剖面上的反射波振幅放在該深度對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元內(nèi)，即可完成轉(zhuǎn)換。顯然,這個(gè)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)是不困難的，其關(guān)鍵仍是速度資料的準(zhǔn)確與否?，F(xiàn)在常用的速度資料仍是平均速度資料;層速度資料；(先計(jì)算各層厚度，再累加，得到所求層位的深度)顯然,速度是計(jì)算深度Z的重要參數(shù)，若速度不準(zhǔn),則將歪曲底下構(gòu)造特征(速度偏小,構(gòu)造變淺,速度偏大,構(gòu)造變深)。由于時(shí)深轉(zhuǎn)換對(duì)速度的變化十分敏感,因此要求所采用速度盡量接近實(shí)際；又由于巖性在橫向和縱向上都是變化的,所以反射

36、波的速度實(shí)際上是時(shí)間和空間的連續(xù)函數(shù)V(t0,x)。而實(shí)際中無(wú)論是測(cè)井資料還是速度譜(或速度掃描)資料,都是某個(gè)地面點(diǎn)下面各反射點(diǎn)的速度，因此為了得到連續(xù)速度函數(shù)，必須對(duì)所獲得的速度資料進(jìn)行插值，縱向和橫向上都應(yīng)該進(jìn)行插值。水平疊加技術(shù)的發(fā)展水平疊加技術(shù)的發(fā)展由于高分辨率地震勘探對(duì)資料處理精度的要求提高，常規(guī)水平疊加技術(shù)存在某些問(wèn)題可能制約記錄分辨率的提高。因此人們又提出了一些新的方法。1。分頻疊加技術(shù)為了更好地保護(hù)高頻有效信號(hào)，處理中可采用分頻處理的方法，對(duì)不同頻段的信號(hào)，采用不同的參數(shù)和手段進(jìn)行相應(yīng)的處理，各頻段分別進(jìn)行疊加。最后將各頻段的疊加結(jié)果經(jīng)過(guò)時(shí)差調(diào)整同相后再進(jìn)行總的疊加，得到最終的疊加結(jié)果。2。相關(guān)排序疊加利用相關(guān)排序的方法，控制質(zhì)量較差的道參與疊加的分量。第第5-5節(jié)節(jié) 時(shí)深轉(zhuǎn)換時(shí)深轉(zhuǎn)換(time-to-depth conversion) 經(jīng)過(guò)水平疊加或后續(xù)的偏移處理后獲得的剖面,其縱坐標(biāo)通常是時(shí)間,代表共深度點(diǎn)或共反射點(diǎn)處的自激自收雙程旅行時(shí)間,稱為水平疊加時(shí)間剖面或疊加偏移時(shí)間剖面。雖然可定性地反映地下地質(zhì)構(gòu)造