勘探原理第六章课件

2.处理时应采取的措施：,选择合理的处理参数，提高信噪比，尽可能保护和恢复记录中的高频成分。,二、处理项目与流程,四个阶段：预处理、参数分析处理、常规处理、解释处理。如图示。,图6.1 数据处理流程图,第二节 预处理,预处理：原始记录数据处理之前所必须完成的工作。,目的：把原始数据进行初步加工，使之满足处理方法技术的要求。,包括：剪辑处理、切除、抽道选排。,、剪辑处理,剪辑：挑选信噪比低的不正常记录道或炮，将其充零。 不正常道：工作不正常道、死道、极性反转道。 不正常记录：外界干扰背景严重而引起的噪声记录，应将整张记录充零。,二、切除,(1)切除强振幅的初至波，这些初至波一般是直达波和浅层折射波等干扰波； (2)切除发生相位畸变的浅层宽角反射波； (3)切除震源干扰波、相干干扰波。,如图6.2所示,三 、抽道选排,抽道选排（抽道集）：将属于同一共反射点的记录道选出，按共反射点号次序排在一起，这实际上是一种数据的重排。,目的：进行水平叠加和计算速度谱。,单边放炮多次覆盖共反射点选道公式为,式中：P满覆盖次数的选道号；N仪器道数；n覆盖次数；i炮点序号；m小叠加段序号；j小叠加段内的共反射点序号(从1开始，最大为N/n，N/n个叠加道组成一个小叠加段),第三节 参数分折处理,目的：取得最佳处理参数。包括：频谱分析，二维谱分析，速度分析。,、一维频谱分析,目的：了解有效波和干扰波的频谱分布范围，选取合适的频率滤波器。,1、频谱分析公式,地震信号在频率域和时间域中表示为:,处理时,必须对数据进行离散。,对X(t)按t时间间隔采样，共有N个离散值；,对X(f)按f频率间隔采样，共有M个离散值。则：,式中：m、n均为整数。m=0,1,M-1；n=0,1,N-1。nt=T为频谱分析的时窗长度。,X(mf)的实部和虚部分别为：,则振幅谱和相位谱分别为：,2.频谱分析参数的选择,频谱分析：先选好地震记录，后确定分析参数。,分析反射波频谱：最好是无干扰波的纯反射信号时窗；,分析干扰波频谱：选择无反射波的纯干扰信号时窗。,采样点数的确定：先确定频谱分析的时窗长度T，采样间隔t，则采样点数N为,实际资料处理时，由于种种原因，一个频谱提供的数据不十分有把握，需要多做几个频谱分析，最后得到一个统计平均值。,3.地震波的频谱特征,(1)面波频谱峰值偏低，与反射波有显著差别；声波频谱峰值偏高，与反射波频谱重叠较宽。,(2)由于大地滤波作用，浅层反射波频率较高，深层反射波频率较低。,(3)外界相干干扰波、多次波与有效反射波频谱差别不大。,(4)微震噪声频带较宽。,由此可知：有效反射波与面波、微震等干扰波在频谱上存在明显差异，因此，可用频率滤波压制这些干扰；而有些干扰波（如声波，多次波等）与有效波频谱重叠较宽。因此，频率滤波压制干扰波的能力是有限的。,二、二维谱分析,目的：了解有效波和干扰波的频率波数（单位长度上波长的个数）谱范围，以便选取合适的二维滤波器，达到压制干扰、提高信噪比的目的。,1二维谱分析公式,对于二维函数f(t,x)，对应的二维富里叶变换为,反变换为,(6.10),(6.11),对于离散的地震信号f(mt,nx)，相应的二维离散富氏变换为,式中m,j=0,1,M-1；n,l=0、1,N-1；t和x分别为时间和空间采样间隔；f和k分别表示频率和波数采样间隔。,2.地震波的二维谱特征,由于频率f、波数K与视速度Va有如下关系,因此,地震波的二维谱特征通常以频率和视速度特征表现出来。,图6.3(a):两组同相轴的斜率(视速度)差异较大而频率相近；图6.3(b)：两类波的能量团分布在不同的区域。,图6.3 (a)共炮点记录 (b)二维谱,影响地震时间剖面的质量； 影响层速度及平均速度的计算精度。,通常地震波的二维谱有以下特征：,(1)面波的频率较低，视速度较低，在f-k平面上，分布在通过原点斜率为V的直线与k轴组成的平面内。,(2)相同t0时间的多次波的视速度比一次反射波的视速度低。,(3)直达波、浅层折射波的视速度比一次反射波的视速度小得多。,(4)声波与反射波的频率有较大重叠，但视速度比反射波小得多。,三、 速度分析,速度参数在反射法数据处理至关重要。,最终影响到地质解释的精度,目的：,第一：为水平叠加、偏移等提供处理的速度参数；,第二：为时深转换提供平均速度。,速度分析常采用：速度谱分析，速度扫描。,1、叠加速度谱,原理：先给定某回声时间t0，按一定的速度步长对时距曲线进行动校正，在其中总可以找到一速度值，使时距曲线校正为水平直线，则此速度即为最佳动校正速度。,怎样判断曲线是否拉平呢？,用动校正后道集内信号叠加后的能量平判断：,最佳速度：校正后时距曲线刚好拉平，叠加后能量最强；,图6.4 用多次覆盖资料计算速度谱原理图,V=V1：同相叠加，能量最强，t0时刻最佳动校正速度；,V=V2，V3：非同相叠加，能量较弱。,给出所有t0值，重复上述运算，就可把整张记录上所有实际存在的同相轴(即速度谱线上极大值)所对应的速度全部找出来 (图6.4d)。,沿测线一定间隔做一个速度谱，就可以研究速度的横向变化。,速度谱的制作要经过二次扫描：,t0时间扫描，速度V扫描。,实际上相当于计算所有网格点（图6.5所示）上的能量值。,图6.5 计算叠加速度谱的网格,2、速度扫描,用一组试验速度对CDP道集记录（或共炮点记录）进行速度扫描：如图所示。,1).当给定的试验速度对某一波组合适时，反射波同相轴变成平直；,2).当给定的试验速度过低时，经校正后的反射波同相轴向上弯曲，即校正过量；,3).当试验速度过高时，校正后的反射波同相轴向下弯曲，即校正不足。,图6.7 恒速动校正叠加,如图6.7所示，40ms处，4000m/s为最佳扫描速度。,速度扫描法适用于地震地质条件较复杂，得不到好速度谱的地区，在工程地震勘探中常被采用,3.影响速度分析精度的因素,影响速度分析精度的因素主要有：,最大炮检距，较低的信噪比记录，表层不均匀性,(1)最大炮检距,进行动校正时，动校正量（即正常时差）为：,若采用的动校正速度不合适，存在误差V，即 ：Va=VR+V,则这种情况下的动校正量为：,经动校正后，剩余动校正量为,那么,由于浅震中最大炮检距较小，因此，求取的速度误差较大，这是不易准确求取叠加速度的重要原因。,(2)较低的信噪比记录,浅震大多是在外界干扰背景较严重的地区开展工作，在获得的原始记录中，背景干扰比较严重。较低信噪比的记录给准确求取地震波的速度带来了困难。,(3)表层不均匀性,在地震数据采集中，表层不均匀体横向上的变化会引起反射波到达时间超前或滞后，这将影响反射波的同相叠加，从而影响求取地震波速度精度。,4.提高速度分析精度的措施,(1)速度分析前，采用频率滤波、二维视速度滤波压制干扰，提高记录信噪比；,(2)采用静校正处理消除表层不均匀体的影响；,(3)采用较小的速度和时间扫描增量；,浅层反射记录时间短，反映地下界面埋深较浅，速度由浅至深变化梯度不明显，因此，必须采用较小的速度扫描增量。,5.速度谱的应用,(1)提供动校正计算所用的速度,对速度谱解释得到的随t0变化的叠加速度曲线,可作为该点附近动校正的依据。,(3)计算层速度和平均速度,利用DIX公式计算出层速度,式中，Vi第i层的层速度，VR,i-1，VR,I分别为该层顶、底界面上的均方根速度，t0,i-1，t0,I分别为该层顶、底界面上的双程旅行时间。,那么，平均速度为,(2)识别多次波,在速度谱上Va(t0)曲线左侧，有时会发现一些低速的能量团，而t0时间又与速度相近的浅层反射波t0时间成倍数关系时，往往是多次波的反映。,滤波:一个原始信号通过某一装置后变为一个新信号的过程。原始信号输入;新信号输出;装置滤波器。,第四节 常规处理,常规处理：对地震资料进行最常用的处理。是整个数 据处理工作的中心环节。,一、数字滤波器概述,1.滤波器的概念,据滤波器定义：易理解大地就相当于一个滤波器，它吸收了信号中的高频成分，只让低频成分通过，对波形进行了改造，这个过程就是滤波。,就大地滤波过程来说：激发地震波输入信号，用 X(t) 表示；大地滤波器，用H(t)表示；地表的波动输出信号，用 表示。,数字滤波：原始资料输入信号 ； 处理技术 滤波器 ； 处理结果输出 。,(1)频率响应：滤波器对信号频率的影响。 表示， 也叫做频率函数 或传递函数。 (2) 脉冲响应：滤波器对信号波形的影响。 表示， 也叫做时间函数 或滤波因子。,2.滤波器的响应特性,定义：从输入、输出间关系定义出的滤波器特性。,输入为单位脉冲 滤波器 输入为 = 1 滤波器 ,求两个响应方法：,滤器可通过两种方式实现： 时间域：可用输入信号 与滤波器的脉冲响应 的褶积 (2) 频率域：可用输入信号的频谱X(f)与滤波器的频率响应函数H(f)的乘积,在两个域中表示的滤波机理可归结为： 时间域： 频率域：,3.滤波机理,用计算机处理地震资料时，对连续信号要离散取样，对连续信号滤波 处理也可以通过对离散信号的滤波来实现。,设地震信号、滤波因子、输出信号的离散时间序列分别为 、 、 ， 相应频谱为 、 、,则离散时的滤波方程式为：,定义：利用有效波和干扰波在频率上的差异来压制干扰波、突出有效波的方法。由于其信号以及滤波因子都是单变量的函数，因此频率滤波又称一维滤波。,二 频率滤波,(1)理想低通滤波器记录 频谱中：低频有效波，高频 干扰波。频率响应图6.8(a)示。,1.滤波器的设计及常用方法,图6.8 （a）低通滤波器的频率响应 (b)带通滤波器的频率响,理想低通滤波器的频率响应为,地震记录中：干扰波出现在频谱两端，有效波位于频谱中间。频率响应如图6.8(b)示。,用傅氏反变换可求得相应的滤波因子为,(2)理想带通滤波器,图6.8 （a）低通滤波器的频率响应 (b)带通滤波器的频率响,通过二个截止频率不同的低通滤波器的频率响应之差可求得带通滤波器的脉冲响应h3(t)为,式中：,为通频带的中心频率，为半带宽。,2.频率滤波的实现,在对实际的浅震资料进行频率滤波时，一般应按以下几个步骤进行：,根据S(f)和N(f)的特点设计频率滤波器的频率响应，据有效波与干扰波的频谱差异设计滤波器的频率响应函数。,（1) 确定有效波和干扰波的频谱范围对地震记录X(nt)进行傅氏变换，求出地震记录的频谱X(f),确定有效波和干扰波的频谱S(f)和N(f)范围,(2)设计频率滤波器,(3)进行滤波计算,对地震记录道X(nt)进行滤波，相当于令X(nt)的谱X(f)同滤波器的频率函数相乘，相乘后可得到期望的输出信号(f),显然，经相乘运算后，得到的输出信号压制了高、低频的干扰。,(4)输出滤波后的地震记录,对输出信号的频谱 进行傅氏反变换，便得到滤波后的地震 记录 。,频率滤波的整个过程可以归结为下面的数学运算,4.频率滤波的应用,频率滤波是一种线性运算，可用于所有处理过程中。如在共炮点记录或共反射点道集记录、叠加前后或偏移前后的CDP剖面等。,如图6.11通频范围为80200Hz的带通滤波器的滤波结果。从图可见，记录上高频和低频干扰波明显被压制，信噪比有所提高，但记录上声波和面波仍存在，因此，必须采用二维视速度滤波。,图6.11 滤波前后的共炮点记录,三、二维滤波,在频率滤波中，由于干扰波和有效波在频谱上有较大部分重叠，用频率滤波不能完全压制干扰波。但是，干扰波和有效波在视速度方面也存在差异，所以可进行视速度滤波来压制干扰波。由于视速度：,Va=f/ka 或 Va=X/t,可知Va或是时空域(t-x)或是频波域（f-k