共反射叠加原理分析.ppt
2.4 共反射点多次叠加技术,梅恩（Mayce,1962）提出了多次叠加方法。水平多次叠加法：在野外采用多次覆盖的观测方法，并将观测记录经过动、静校正、水平叠加等技术处理后，则可获得水平叠加剖面，称这一套野外观测处理技术为水平多次叠加法，也称共中心点（共反射点，共深度点）法。可达到压制干扰提高信噪比的目的。,其优点：只要参数合理，可使道完全同相叠加；可以压制各种干扰波，只要存在剩余时差的波，无论是高速、低速或者多次波；由于观测的是同一个地下点，叠加后就不会出现“平均效应”，“蚯蚓化”现象；对个叠加道来说，由于其炮点、检波点、观测时间等都不相同，叠加后必然对随机干扰的压制能力增强；可利用水平叠加资料提取速度、静校正值，并为偏移叠加奠定基础。,2.4 共反射点多次叠加技术,2.4.1 共反射点叠加原理一、水平界面的共反射点时距曲线多次覆盖的观测方法就是以M为对称中心.A点为共反射点或共深度点（CRP或CDP）M点为共中心点（CMP）；为共深度点或共反射点道集，简称CDP道集，N为叠加（或者覆盖次数）共深度点的时距曲线为：,2.4 共反射点多次叠加技术,与共炮点反射波时距曲线方程形式相似，仍为双曲线，但两者反映的地下信息不同 1）共炮点反射波时距曲线反映地下一段界面的信息，而共深度点反映地下一个点的信息。2）共深度点时距曲线的极小点，始终在中心点M的正上方。即 表示M点的回声时间，而共炮点时距曲线则表示了炮点的回声时间。对水平界面来说，由于炮点O和M点深度时一样的，但对倾斜界面就完全不同了。3）叠加道的道距是2d，叠加道中第一道检波器（最小的检波距离）的距离x1为偏移距。,2.4.1 共反射点叠加原理,二、倾斜地层的共中心点时距曲线,当界面倾斜时，对称于M点的激发点和接收点所对应的反射点不再是一个点，而是一个反射面元，因此，这些道集不再是共反射点道集，而是共中心点道集。共中心点的时距曲线方程为：,2.4.1 共反射点叠加原理,倾斜界面的共中心点时距曲线与水平地层一样仍是一条双曲线方程，其顶点在M点的正上方，且有：倾斜地层的共中心点时距曲线与共炮点的时距曲线进行对比，有如下特点：1、共中心点时距曲线相当于在M点放炮在 所获得的水平地层时距曲线。2、双曲线的渐近线的斜率是，而不是水平地层的。,2.4.1 共反射点叠加原理,3、与共炮点倾斜地层的反射波时距曲线方程相比，有以下不同点：,三、动校正及剩余时差 动校正：若将各道由于炮检距不同而引起的正常时差消除，即将各道的反射时间均校正到中心点的自激自收时间（法线时间），这一过程称为动校正。水平叠加：是将双曲线上各道动校正成等t0的直线后再叠加。由于来自同一反射点的各道到达时间（自激自收时间）是相同的，必然是同相，叠加后能量必然达到最大的增强。再将叠加道放回共中心点的法线深度上，它就能完全反映了来自地下反射点（水平地层）或者（倾斜地层）的反射波。,2.4.1 共反射点叠加原理,式中的速度V为叠加速度,水平界面时动校正值的计算,2.4.1 共反射点叠加原理,、倾斜界面时动校正值的计算,2.4.1 共反射点叠加原理,动校正的误差大排列观测时常常不能将双曲线拉成直线。倾斜地层的动校正值总是小于水平地层，因为，倾斜地层的时距曲线比较平缓。若用求取动校正值，则完全可把倾斜地层的时距曲线拉直。倾斜地层时，地下并不是共反射点，各反射点偏离中心点。偏离距越大，则意味着多次叠加仍是一段界面的平均效应，从而降低了勘探精度。,、多次波的剩余时差叠加道的一次反射波，经动校正后，无时差，时距曲线为一直线，波形相同，叠加后能量加强：剩余时差：对于各种干扰波，由于正常时差不同于一次反射波时差，采用一次波的动校正后，必然不能将干扰波曲线校正为直线，它们与t0仍存在一定的时差。多次叠加法：主要是利用有效波（如一次波）和干扰波动校正时差的差值，即剩余时差来压制干扰波的。,动校正后一次波、多次波示意图,2.4.1 共反射点叠加原理,多次波：由于比同时间的存在的一次波速度低，时距曲线曲率大，经一次波的动校正后，存在剩余时差，时差曲线为抛物线，叠加后互相消弱。剩余时差：与炮检距、多次波的速度有关剩余时差越大的多次波越容易被压制掉。,2.4.1 共反射点叠加原理,多次叠加特性：就是研究叠加前后有效波和干扰波的频谱（或波形）的变化规律，从而确定如何选择有关参数，以便更有效地增强一次波，使干扰波得到最大限度的削弱。一、叠加特性的基本公式假设：各接收点上一次波道和多次波的频谱是相同的，只存在时间的差异。野外是n次覆盖，故每个CDP道集内有n道。共中心点(M)的波函数用f(t)表示，它的频谱用g(iw)表示。经过动校正后的剩余时差用tk表示。,2.4.共反射点叠加效应分析,水平叠加后的总输出(t)为：其频谱为：输入信号f(t)，其频谱为g(iw)，经过K(iw)滤波器后，输出信号为F(t)，其频谱为G(iw)。多次叠加相当于一个线性滤波器。(iw)为滤波因子。,2.4.共反射点叠加效应分析,只有剩余时差tk=0的波才使振幅谱K(w)=n。这表明tk=0的波经n次叠加后能量增强n倍。而tk=0的波，由于K(w)n，n次叠加后，能量不能增强n倍，受到削弱。且tk越大则K(w)越小，削弱也越厉害。,2.4.共反射点叠加效应分析,滤波因子分析：,2.4.共反射点叠加效应分析,归一化的叠加特性公式：,它反映了各道剩余时差tk在谐波周期中所占的比例,上式对各种频率的谐波都是适用的，k不同，各个谐波的剩余时差tk是不同的，所计算的P(a)曲线也是不同的。实际计算时，只有固定某一频率求解P(a)，才能得出P(a)与观测系统，剩余时差之间的关系。该式在形式上与组合检波法的组合特性公式相似，但相邻道的组合时差是固定的，而各道的剩余时差却是变化的。,2.4.共反射点叠加效应分析,二、叠加特性曲线分析1、叠加特性曲线的制作,2.4.共反射点叠加效应分析,以n,为参数，可制作P(a)-a水平叠加曲线。例如：f=20-50Hz,q=(12-18)*10-9,x=20-100m,则a=0.1x10-3-9.0 x10-3,2.4.共反射点叠加效应分析,2、叠加特性曲线的特征点分析从图中可看出：,2.4.共反射点叠加效应分析,三、多次叠加频率特性和相位特性1、多次叠加频率特性当tk=0时，P(w)=1。P(w)是与f无关的常数。即对无剩余时差的波（如一次波）没有频率滤波的作用，当tk=0时，对有剩余时差的波具有滤波作用，相当于低通滤波。在通放带内，是一个低通滤波器。即存在剩余时差的波，叠加后低频信号得到加强。而且随着x的减小，低通滤波器的频带变宽，频率升高。x 越大，则频率越低的波得到加强。压制带基本是一个带阻滤波器，即进入该区的波叠加后，基本受到削弱。并且，随着x的减小，带阻滤波器的频带变宽，频率升高。x 越小，则频率越高的波将得到压制。,2.4.共反射点叠加效应分析,2、多次叠加相位特性当tk=0时，(w)=0。即叠加波形的相位与共中心点道集内各道波形的相位一致。当tk=0时，则(w)=0。表明各道集内各道之间存在相位差，即各道的到达时间仍不一致。叠加后必然受到削弱，叠加波形也将会受到畸变（如图，同相轴发生相位错动）。,2.4.共反射点叠加效应分析,在一个叠加段内，n次覆盖可分为n个小段，每个小段又有N/n个CDP点（N为接收道数）。这些点之间存在相位错动（相位差）。各叠加小段内，各道错开的大小随观测系统，波的特点不同而异。一般叠加n次数小，N大，则错动就大；反之，n越大，N越小，则错动（相位差）也就越小。因此，当n增得很大时，多次波得振幅虽然大大地压缩了，但同相性也增强了。即增强了多次波同相轴的连续性。所以，高叠加次数时，应注意有否多次波剩余同相轴。,2.4.共反射点叠加效应分析,四、多次叠加的统计效应 1、组合法和多次叠加的统计效应在数学上遵循同样的公式；当道集内各道炮检距的差值大于相关半径时，则各道的随机干扰就是互不相关的。n次覆盖后，随机干扰只增强了 倍，有效波则增强了n倍。2、n次叠加的统计效果比n个检波器组合效果好；（因为野外工作方法不同）。由于多次叠加中的n道都是来自不同炮点的不同接收点，并且，接收间距大，其接收时间差异较大。而组合法则是来自同一炮点的不同接收点，并且各接收点的间距小，其接收时间也很相近。显然，多次叠加的随机性好于组合法。,2.4.共反射点叠加效应分析,一、道间距x的影响随着道间距x的增大，通放带变窄、变陡，压制带向左移。有利于压制与一次波速度相近的多次波等干扰波，但x也不宜过大，过大，不仅影响波的同相位对比，而且会使一次波产生剩余时差受到压制。x过小，q值在很大范围内都处于通放带，这时不利于压制多次波。,2.4.影响叠加效果的参数及因数,2、偏移距x0的影响 偏移距越大，通放带变窄，分辨率越高，有利于压制与有效波速度相近的规则干扰波。但也不宜过大，太大，会使某些规则干扰波进入二次极值区，影响压制干扰波的效果，另外也会损失浅层有效波；,3、叠加次数nn越大，压制线越低，对多次波的压制效果越好。同时，n越大，a1,ac的位置变化不大。压制带变宽。N越大，通放带变窄，在高覆盖次数时，对尚存在一定剩余时差的有效波是不利的。,4、叠加速度对叠加效果的影响过大，校正量偏小；过小，校正量过大，均存在时差。,5、界面倾角对叠加效果的影响当地层倾斜时，仍按水平多次覆盖观测系统进行观测，仅满足CMP，不满足 CDP和CRP；反射点分散在界面一定范围，并与界面的倾角有关：存在倾角时差；因此，若用水平叠加方法处理倾斜地层，必然影响叠加的实际效果；必须进行倾斜地层的动校正；,一、多次叠加的观测系统中心点道集内相邻两道之间的道数M：如6次覆盖，24道接收，每隔4道一定是同一个共中心点。在观测系统中，n次叠加一定需要n次放炮才能形成共中心点。满一个叠加段应有的放炮数：如24道接收，6次覆盖满第一个叠加段需要放11炮。,2.4.4共反射点水平叠加观测系统的设计,剖面长度总是小于测线长度。剖面长度是叠加段的整数倍，若剖面长度为S则有：为完成此剖面所需要的放炮点数为：,2.4.4共反射点水平叠加观测系统的设计,2.5 地震勘探野外工作技术,2.5.1 试验工作1、试验工作的基本原则：要了解前人工作的资料和经验，再拟定试验方案；试验点的布置要具有代表性，应在典型的地质现象上；试验工作必须从简单到复杂，保持单一因素变化的原则，即在研究某一因素时，其他的试验因素应保持不变。,2、试验工作的内容1）干扰波调查；2）地震地质条件调查；3）选择最佳的激发条件；4）选择最佳的接收条件；5）地震仪器因素的选择；采样间隔的选择；采样率决定了高截频率；固定增益的选择；与外界噪音背景有密切关系；噪音太强，增益要小些；滤波低截频的选择；要用宽频带，才能得到从浅到深的各层有效波；回放因素的选择；起始增益为3036dB。回放滤波一般用1080Hz,2.5.2 野外数据采集工作,1）地震测量工作；陆地勘探通常使用经纬仪、电子测距和全球定位系统(GPS)来定向和测高程，海洋勘探主要使用无线定位系统和卫星定位系统。2）钻井工作；3）激发工作；4）地震仪器组的工作；,2.5.3 野外表层低速带测定,1、微地震速度测井在井中直接测量地震波传播的平均速度和层速度的方法。方法：在井口激发，在井中不同深度用测井检波器接收，得到透过波传播时间t与观测深度Z的垂直时间曲线t(Z),平均速度：当激发点不在井口时，要将实测的时间ts转换成垂直时间t，建立垂直时距曲线（Ht的关系曲线，即第四象限表示）,将单程时间转换成双程时间t0，从而得到平均速度与t0的变化规律（即第一象限表示的）层速度（第三象限）：,2、小折射低速带测定初至折射波法利用初至直达波和浅层折射波的时距曲线求取低速带的厚度和速度。1）野外观测一般采用浅坑激发，坑深在2050cm左右，采用纵测线观测系统，小排列形式（如图）接收，并布置在反射波法的排列上。,2）方法原理采用相遇时距曲线法（如图，“1”为直达波时距曲线，“2”为浅层折射波时距曲线）低速带的速度V0（直达波时距曲线的倒数）：浅层折射波时距曲线的倒数是低速带下层速度V1：低速带的厚度：,1.水平多次叠加法与组合法相比有优缺点？2.陆上地震勘探中有哪些常见的规则干扰波，其特点是什么？3.野外生产中如何对干扰波进行观测？4.试说明倾斜地层的共炮点时距曲线与共中心点时距曲线有哪些不同点和相同点？5.可控震源的地震记录与炸药震源的地震记录有何不同？6.布置地震测线有哪些原则？地震勘探通常分哪几个阶段？各阶段的地震测线如何布置？7.为什么多次叠加对随机干扰的统计效应比组合法优越？,第二部分的习题,
