地震數(shù)據(jù)采集與處理：第二部分 第四章 動(dòng)校正及疊加

1、第二部分 第四章 動(dòng)校正及疊加第一節(jié) 動(dòng)校正第二節(jié) 水平疊加第三節(jié) 剩余時(shí)差及疊加特性 小結(jié) 作業(yè)動(dòng)校正和疊加是地震數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容。疊加的目的 壓制干擾，提高地震數(shù)據(jù)的信噪比。動(dòng)校正的目的 消除炮檢距對反射波旅行時(shí)的影響，校平共深度點(diǎn)反射波時(shí)距曲線的軌跡，增強(qiáng)利用疊加技術(shù)壓制干擾的能力，減小疊加過程引起的反射波同相軸畸變。 基本概念4.1動(dòng)校正由于零炮檢距自激自收反射波與地下構(gòu)造有著更直接的對應(yīng)關(guān)系，因此需要將非零炮檢距上的反射波旅行時(shí)校正到零炮檢距的自激自收旅行時(shí)。 基本概念4.1動(dòng)校正水平層狀介質(zhì)，時(shí)距曲線滿足非零炮檢距與零炮檢距旅行時(shí)之差正常時(shí)差 由炮檢距引起的非零炮檢距與零炮檢距的

2、反射時(shí)間之差稱為正常時(shí)差。 在相同的地震道上，正常時(shí)差是反射時(shí)間的函數(shù)，不同的反射時(shí)間，正常時(shí)差的大小不同，因此正常時(shí)差又稱動(dòng)態(tài)時(shí)差。 將不同炮檢距的反射時(shí)間校正到零炮檢距反射時(shí)間的過程稱為動(dòng)校正。動(dòng)校正“動(dòng)”的概念主要體現(xiàn)在同一地震道上不同反射時(shí)間的動(dòng)校正量不同。 動(dòng)校正量是反射時(shí)間（反射界面深度)、炮檢距和地層速度的函數(shù)，動(dòng)校正量隨炮檢距遞增，隨反射深度和速度遞減。 基本概念4.1動(dòng)校正原始道集正確速度速度偏大速度偏小如果動(dòng)校正采用的速度高于正確速度，計(jì)算得到的動(dòng)校正量偏小，動(dòng)校正后的同向軸下拉，稱為校正不足或欠校正；反之如果動(dòng)校正采用的速度低于正確速度，計(jì)算得到的動(dòng)校正量偏大，動(dòng)校正后的

3、同向軸上拋，稱為校正過量或過校正。水平層狀介質(zhì)情況下，共深度點(diǎn)反射波時(shí)距曲線不再是標(biāo)準(zhǔn)的雙曲線。Tank和Koehler1969)將反射時(shí)間t與炮檢距x的關(guān)系近似展開為 4.1動(dòng)校正水平層狀介質(zhì)的動(dòng)校正當(dāng)排列較短，炮檢距小于反射點(diǎn)深度的情況下，截?cái)嗟母叽雾?xiàng)得到共中心點(diǎn)(CMP)道集也不再嚴(yán)格等價(jià)于共深度點(diǎn)(CDP)道集或共反射點(diǎn)(CRP)道集，此時(shí)CMP道集中的反射波不再來自于地下同一反射點(diǎn)。 Levin（1971)由導(dǎo)出了地層具有傾角時(shí)的反射波時(shí)距曲線方程三維情況下 4.1動(dòng)校正單一傾斜層的動(dòng)校正任意傾斜層狀介質(zhì)的情況下，中心點(diǎn)M自激自收的反射點(diǎn)與炮檢距為x的反射點(diǎn)D不再是第N個(gè)界面上的同一

4、反射點(diǎn)，共中心點(diǎn)道集中的反射波來自于一段界面的反射而不再是同一點(diǎn)的反射。Hubral和Krey(1980)導(dǎo)出了下面的反射波時(shí)距方程 4.1動(dòng)校正任意傾斜層狀介質(zhì)動(dòng)校正地層傾角不大，接收排列較小時(shí)數(shù)字地震記錄是離散采樣的，設(shè)地震記錄的采樣率為 ，采樣個(gè)數(shù)為N，炮檢距為x的地震記錄為 ，動(dòng)校正速度為 。要計(jì)算動(dòng)校正后地震記錄上的第k個(gè)點(diǎn) ，應(yīng)該有 4.1動(dòng)校正數(shù)字動(dòng)校正方法時(shí)間T并未落在動(dòng)校正前地震記錄的離散采樣點(diǎn)上，離散地震記錄并不包含該時(shí)刻的采樣值。它需要利用內(nèi)插或按照采樣定理恢復(fù)出來。地震記錄上的子波由若干離散點(diǎn)組成，在動(dòng)校正過程中，各個(gè)離散點(diǎn)動(dòng)校正量不同，動(dòng)校正之后的子波將不再保持原來的

5、形態(tài)，子波形態(tài)發(fā)生相對畸變。把數(shù)字動(dòng)校正造成的波形拉伸稱為動(dòng)校正拉伸。 動(dòng)校正拉伸4.1動(dòng)校正為了定量地表示動(dòng)校正拉伸，引入了拉伸系數(shù)的概念為了更好地體現(xiàn)拉伸對子波頻率的影響，下面討論動(dòng)校正前后子波主頻的相對變化，以及拉伸系數(shù)與動(dòng)校正量和反射時(shí)間的關(guān)系。子波起始時(shí)刻與終止時(shí)刻的時(shí)距曲線分別為整理合并后當(dāng)子波在零炮檢距的反射時(shí)間遠(yuǎn)大于子波延續(xù)時(shí)間T時(shí)，得到子波拉伸與動(dòng)校正量的關(guān)系 動(dòng)校正拉伸4.1動(dòng)校正以子波的主頻表示子波的延續(xù)時(shí)間有現(xiàn)在以我們習(xí)慣的變量代替子波在零炮檢距的起始反射時(shí)間，得到以子波波形的相對變化、子波主頻的變化和反射時(shí)間的相對變化表示的拉伸系數(shù)反射深度越淺，炮檢距越大，動(dòng)校正拉伸

6、越嚴(yán)重，子波的主頻向低頻轉(zhuǎn)移也隨之嚴(yán)重。動(dòng)校正拉伸引起波形畸變，破壞了動(dòng)校正后共中心點(diǎn)道集上同相軸的相關(guān)性，降低了共中心點(diǎn)疊加的質(zhì)量，其對疊加結(jié)果的縱向分辨率尤為有害。目前，實(shí)際地震資料處理中普遍采用的克服動(dòng)校正拉伸的方法是外切除。動(dòng)校正拉伸4.1動(dòng)校正 動(dòng)校正拉伸4.1動(dòng)校正拉伸率大于某個(gè)百分比的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行切除后的道集有共中心點(diǎn)地震道集 ，其中M為采樣個(gè)數(shù)，N為道集中的地震道數(shù)，地震道已經(jīng)進(jìn)行了正常時(shí)差校正，要確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)道 ，使得標(biāo)準(zhǔn)道與各記錄道的差別最小。利用最小平方原理，計(jì)算任意地震道與標(biāo)準(zhǔn)道的誤差平方和對于多道記錄，總的誤差平方和及其偏導(dǎo)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)道就是N道疊加的平均基本原理4.2水平

7、疊加 常規(guī)疊加方法中參加疊加各道的加權(quán)系數(shù)是相等的，而且各道的加權(quán)系數(shù)不隨時(shí)間變化，加權(quán)系數(shù)都為1。實(shí)際上，參加疊加的各個(gè)地震道的質(zhì)量是有差別的，當(dāng)共深度點(diǎn)道集中各個(gè)地震道的品質(zhì)差異較大時(shí)，等權(quán)疊加不會(huì)取得理想的疊加效果。 如果使質(zhì)量好的地震道參與疊加的成分多，質(zhì)量差的地震道參加疊加的成分少，質(zhì)量很差的地震道不參與疊加，這樣疊加效果將會(huì)得到改善，這就是自適應(yīng)疊加的基木思想。 根據(jù)地震記錄道的在空間和時(shí)間上質(zhì)量的差異來控制它們參與疊加的成分，這可以通過對每個(gè)地震道上隨時(shí)間乘以不同的加權(quán)系數(shù)來達(dá)到。用最小平方法原理去確定加權(quán)系數(shù)。 要對地震道進(jìn)行加權(quán)，必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即將任意道加權(quán)之后和這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)道

8、接近。首先找到標(biāo)準(zhǔn)道，再計(jì)算加權(quán)系數(shù)。自適應(yīng)水平疊加4.2水平疊加1)標(biāo)準(zhǔn)道的形成 標(biāo)準(zhǔn)道較好地反映疊加剖面特征的地震道，它可以是普通疊加道，可以是相鄰幾個(gè)共深度點(diǎn)道集的疊加，也可以是在疊加剖面上進(jìn)行了信號(hào)增強(qiáng)處理后的自適應(yīng)疊加道集對應(yīng)的疊加道。2)求加權(quán)系數(shù) 自適應(yīng)水平疊加4.2水平疊加3）地震道加權(quán)：用求出的加權(quán)系數(shù)對地震道進(jìn)行加權(quán)，得到加權(quán)后的地震道4)對加權(quán)后的地震記錄進(jìn)行疊加，得到自適應(yīng)加權(quán)疊加的地震道自適應(yīng)水平疊加4.2水平疊加不同于一次反射波的各種規(guī)則干擾波都有自己的正常時(shí)差，即使一次反射波的正常時(shí)差在水平界面和傾斜界面的情況下也不相同。當(dāng)采用一次波的正常時(shí)差公式進(jìn)行動(dòng)校正之后，

9、除了一次反射波之外，其他類型的波仍存在一定量的時(shí)差，我們將這種經(jīng)過動(dòng)校正后殘留的時(shí)差叫做剩余時(shí)差。以全程多次反射波為例，它的時(shí)距曲線方程及剩余時(shí)差為剩余時(shí)差系數(shù)滿足剩余時(shí)差與炮檢距的平方成正比，其軌跡近似為拋物線形態(tài)。各疊加道的剩余時(shí)差不同，疊加后多次反射被削弱。水平疊加是利用各種波剩余時(shí)差的不同來壓制干擾波的一種方法。它能較好地壓制多次反射波。 基本概念4.3剩余時(shí)差及疊加特性設(shè)反射點(diǎn)到達(dá)地面共中心點(diǎn)的一次反射信號(hào)為 ，對應(yīng)的頻譜為 ，在共反射點(diǎn)道集內(nèi)，第i道相對于自激自收記錄的延遲時(shí)間為 ，用 表示，對應(yīng)的頻譜 ，這里， 也是炮檢距 處一次反射的正常時(shí)差。對于有效波 對于多次波 多次波疊加

10、后的頻譜與自激自收信號(hào)的頻譜的區(qū)別在于前者增加了一個(gè)因子該因子稱為疊加特性函數(shù)。疊加特性函數(shù)與濾波器的頻率特性相似。水平疊加也屬于濾波范疇，也有振幅特性和相位特性。疊加特性4.3剩余時(shí)差及疊加特性如果地震反射的同相軸完全校平,疊加后輸出信號(hào)增強(qiáng)了n倍。如果由于速度誤差等原因，反射波經(jīng)過動(dòng)校正后存在剩余時(shí)差,疊加能量沒有得到應(yīng)有的增強(qiáng)。為了表示疊加后多次波相對于一次波的壓制程度，由疊加后多次波的振幅與一次波的振幅之比來衡量疊加效果。疊加特性4.3剩余時(shí)差及疊加特性為便于分析和計(jì)算，令 稱為疊加參量，它表示各個(gè)疊加道剩余時(shí)差所占諧波周期的比數(shù)，是決定疊加效應(yīng)的主要因素。疊加振幅特性改寫為令其中疊加特性4.3剩余時(shí)差及疊加特性疊加振幅特性分區(qū) (1)通放帶 (2)壓制帶 (3)二次極值帶對于具有剩余時(shí)差的地震波，水平疊加具有明顯的低通濾波作用，并且隨著道間距和疊加次數(shù)的增加，通放帶向低頻移動(dòng)。當(dāng)反射同相軸完全校平時(shí)，疊加對信號(hào)的相位沒有改變。對于多次波或沒有完全校平的一次波，疊加不但削弱了其能量，疊加后地震子波的相位也發(fā)生了變化。疊加特性4.3剩余時(shí)差及疊加特性水平疊加的主要作用是壓制噪聲，它在提高地震記錄信噪比方面發(fā)揮了重耍作用。在高分辨率地震數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜構(gòu)造地震數(shù)據(jù)處理和以尋找?guī)r性圈閉為日標(biāo)的地震數(shù)據(jù)處理中，水平疊加存