地震资料数字处理第三章动静校正.ppt

第三章 动静校正,第3-1节 动校正 第3-2节 静校正,教学大纲要求,主要内容动校正概述、动校正的实现、高保真动校正、静校正概述、野外一次静校正、自动剩余静校正、折射静校正及剩余静校正技术的新发展。重点：动、静校正的基本概念（目的、作用和基本数学公式）、自动统计剩余静校正的假设条件，了解长波长静校正量和短波长静校正量对叠加资料的作用，正常时差的概念，逐点搬家动校法的实现方法和步骤、动校拉伸畸变的原因。难点：自动统计剩余静校正的具体实现 参考：双语教材的3.0,3.1和3.3节,动静校正又通称数值校正,是地震资料数字处理的基本内容之一,其目的就是为了从原始地震记录中消除由于非零炮检距引起的时间延迟和由于表层不均匀性引起的时间差异,使地震记录能真实地反映地下界面的情况,为后续的资料处理、解释提供可靠的信息。动静校正的方法很多,我们在主要讲清其概念的基础上,仅介绍一两种方法来帮助大家理解其概念,重点阐述其方法原理、解决问题的思路及实现的简单步骤和有关参数的选择。根据本门课程一开始介绍的资料数字处理流程,动静校正的顺序是这样的:一次静校正 动校正 剩余静校正 速度分析,由于冰川冰碛物组成的近地表的复杂性,造成地下反射旅行时的严重失真.,静校正处理后的CMP叠加剖面,前两幅图的局部放大,第3-1节 动校正,动校正方法是以动校正量的计算和存储以及动校正的实现为主要内容的.就其方法原理来说,并不复杂,大家在课程中已接触过,但动校正量的计算和存储都是动校正方法研究中的技术关键。由于地震记录的每一个样点读需要计算动校正量,所以需要占用大量的计算时间和存储空间,也就是说需要耗费大量的计算机资源。因此,人们研究各种动校正方法,也就是在如何提高计算动校正量的速度和如何减少占用计算机内存上下工夫。目前各种动校正方法很多,但原理都是相同的。我们在这里仅简单回顾一下有关概念,然后以快速查表法为例,说明如何解决提高计算速度和减少占用内存的；然后介绍一下动校正的实现及其存在的问题,如何克服等。,一.动校正概述由几何地震学知道,当地面水平、反射界面为平面、界面以上的介质均匀的情况下一次反射波的时距曲线是一条双曲线。它不能直接反映地下反射界面的起伏情况,尽管这时法线深度和界面的真深度一致,但也只有在激发点处接收到的t0时间,才能直观地反映界面的真深度;其它各点接收到的反射时间,除了与界面深度有关外,还与炮检距有关,只有消除了炮检距的影响,才能得到与地下反射界面产状一致的时距曲线,即才可以把时距曲线直接用于解释.,当界面为倾斜时,反射时距曲线也是一条双曲线,但是极小点向上倾方向偏移的双曲线,与水平界面情况类似,只有经过动校正消除了炮检距的影响后,其时距曲线才是一条直线,但不是水平的,而是一条与反射界面成镜像的倾斜直线.这时,它可以基本反映地下反射界面的形态.,在地面、反射界面为水平,界面以上介质为均匀的情况下,共反射点时距曲线也是一条双曲线,其极小点位于共反射点的正上方.要想进行共反射点叠加,最终获得水平叠加剖面,也必须对反射波时距曲线进行处理,消除炮检距的影响.,共反射点时距曲线,无论哪种情况,都必须消除炮检距的影响,才能应用时距曲线,所以,我们就把消除非零炮检距的影响把非零炮检距反射时间t校正为零炮检距反射时间t0的校正过程叫做动校正.注意:对于共炮点记录和共反射点记录,动校正的原理和公式都是一样的,但其含义是不同的.对于共炮点记录来说,动校正是把各接收点处的反射时间校正为炮点处的自激自收时间;而对于共反射点记录来说,动校正是把各接收点处的时间校正为共中心点(共深度点)的自激自收时间.但不管怎样,动校正都是为了消除非零炮检距带来的时差影响而进行的一项校正工作.其公式为 ti=ti t0=(t0+xi/v)-t0(3-1)称为正常时差(NMONormal Moveout),所以,动校正又叫做正常时差校正(NMO Correcalation),二.动校正量的计算(一).动校正量讨论由 ti=ti t0=(t0+xi/v)-t0 xi/2 t0v可知:1)固定xi,t0越大,ti越小.也就是说,界面埋藏深度越深,动校正量越小(对于同一接收点来说,浅层的动校正量大,深层的动校正量小);2)固定t0,改变xi,显然x,越大,ti也越大.也就是说,炮检距越大,动校正量也越大(对于同一层来说,近道的动校正量小,远道的动校正量大);因此可知,动校正量ti 即是自激自收时间t0的函数,也是空间位置xi的函数,即 ti=ti(t0,xi),对于每一个地震道来说,ti是随时间变化的,这种校正量随时间变化而变化的情况,就称之为“动”校正.这里也需提醒大家注意速度参数对动校正量的影响.由公式 ti xi/2 t0v可知,如速度函数取得不恰当,也会使动校正量发生变化:速度偏大(应用的速度比真实速度大),会使双曲线未完全校平,这叫做动校正不足(undercorrection);速度偏小,会校正过量(overcorrection),从而在时间剖面上造成一些错误影像,给解释造成“陷阱”,这是在具体处理中需特别注意的.,overcorrection,undercorrection,(二).快速查表法动校正由于在实际生产中无法检测地震信号中哪些是反射信号、哪些是干扰信号,在实际操作中,只有把地震记录道的每一个样点时间都认为是一个“反射波”的到达时间,都需要校正。因此整个共中心点道集中的所有道、所有样点都应按照公式(3-1)计算出动校正量,然后进行校正；这样做的结果是,计算工作量和存储量大量增加,但鉴于目前没有很好的自动检测有效反射信息的有力手段,也只有用此“笨”办法了。这样一来,在保证计算精度的前提下减小计算动校正量的时间,就成了动校正方法研究的关键技术之一。,1.方法原理由动校正公式ti=ti t0=(t0+xi/v)-t0 知,动校正量的计算中,开方是最耗时间的,所以减少开方次数就成了提高计算动校正量的关键。将(3-1)式改写成 t=t0B(K)(3-5)其中B(K)=(1+K)-1;K=Xi/V(t0)t0由例子可以证明,这样做确实减少了开方次数,提高了计算速度。实际中,是事先制作出B(K)表,动校正时根据实际地震记录的 xi.t0 及V(t0),计算出K值,利用B(K)表查出相应的B(K)值,最后按(3-5)式算出动校正量,就可大大节省计算时间。,2.B(K)表的制作B(K)表的制作主要应根据工区的实际资料确定出K值可能的变化范围及选择合适的步长,然后按照公式(3-4)编制成表。K值的确定范围：Kmax=Xmax/（tminVmin）（3-6）步长的选取：动校正量的误差,3.查表计算动校正量根据实际的xi、t0 及V(t0)值,确定K值;用K/=Kn(四舍五入);按Kn查B(K)表得B(K)值;t=t0B(K);改变xi、t0 及V(t0)值,重复上述步骤,可得到所有的t 值.(问:如果编为程序,需要几重循环?)4.动校正量的存储1.动校正量板表的制作依据上述查表法仅解决了动校正量的计算速度问题,但没有涉及占用内存空间问题.如果直接存储每一道的每一个样点值对应的动校正量的话,会造成大量的重复、大量的浪费。而要解决这个矛盾,必须考虑我们前面提到的动校正量的变化规律.,由前知,浅层t大,深层t小,其随t0变化的规律如下图所示.由于一般来说,最大的动校正量tmax也不过几百毫秒,而t0最大可达40005000ms或更大,这也就是说,动校正量每变化一个采样间隔,t0可能不止变化一个样点;反过来说,t0每增加一个样点,动校正量不可能总是也相应减少一个样点值.这样一来,就有可能出现多个t0值对应的t都相同(在允许的误差范围内),特别是越到记录后部,这种具有相同动校正量的t0值个数就越多.如果我们把t0值转换成采样点个数,则可得到具有相同动校正量的t0个数.由此人们就考虑,我们不需要在计算机内把t0 t一一存起来,而只需要存放各记录道的最大动校正量(转换成采样点个数)和具有相同动校正量的t0个数,就可以满足动校正的需要.,2动校正量板表,其中:Mi第i道的最大动校正量个数(即第i道的tmax/采样间隔);NiMi第i道具有最大动校正量的t0个数;NiMi-1第i道具有动校正量个数为Mi-1的t0个数;NiMi-2第i道具有动校正量个数为Mi-2的t0个数;依此类推Ni1第i道具有动校正量为1个的t0个数.在实际处理中,表中每一行对应于一道;对工区内同一观测系统下的一张共炮点记录或一共中心点记录建立一张这样的表,我们称为动校正量板表.有了这个量板表,我们就可以实现动校正了.,例:某CDP道集中的第6道以=2ms采样,动校正起始时间t06=200ms,相应的动校正量tmax6=60ms,以后各采样点的动校正量分别为58,57,56,55.5,55,54.5,54,53.5,53,52.7,52.5,52.2,52ms,现要求制作这一道的动校正量板表,并按表实现动校正.解:根据前述内容,首先把上述动校正量化成动校正量个数=t/+0.5,即有:30,29,29,28,28,28,27,27,27,27,26,26,26,26,.写出对应的动校正量板表（课堂作业）,由题目得到的动校正量个数是：30,29,29,28,28,28,27,27,27,27,26,26,26,26,.,三.动校正的实现简单的说,动校正的实现就是把炮检距xi0的地震道中某时刻ti处的振幅值向t减小的方向移动,移动的时间间隔就是该时刻对应的动校正量ti。由于地震记录在计算机中都是离散存储的,即每一个ti的离散振幅值ai,k放在一个内存单元内(i为道号,k=ti/,样点顺序号)。在动校正中,将某时刻的振幅值向t减小的方向移动,只需要把该时刻对应内存单元中的离散振幅值ai,k向k减小的单元“搬家”即可,搬动的单元个数就是该时刻的动校正量个数。,1.成组“搬家”法所谓成组“搬家”,就是把地震道中具有相同动校正量的离散振幅值分为一组,做为一个整体一起“搬家”。,动校正前动校正后,插值后,通过例子我们可以注意到这样几个问题:1)由于t0ti,所以动校正量ti总是正值,这就意味着“搬家”总是从大的t值向小的t值搬,我们称为“向前搬家”.这样如开辟一个内存区域存放地震记录,动校正往前“搬家,并不会把原有单元中的振幅值破坏,故而可以在一个区域内实现动校正,不需要开辟新的专门用于动校正的内存区域;(大家想想:应从地震记录的哪个方向开始动校正,才能达到这种即处理又存储的效果?)t增大的方向 动校正搬家的方向,2)由于动校正总是逐渐减小的,我们这样的成组“搬家”后的内存就会出现空格.通常都是采用插值来解决空格的.插值的方法有三种:取空格左边的单元内的振幅值;取空格右边的单元内的振幅值;取空格两边单元内的振幅值的平均;无论哪种方法,都不是动校正前的地震记录的离散振幅值.因此,动校正前、后的波形是不一样的.,2.插值补空处理由于动校正量是随t的增加而减小的,所以成组“搬家”后必出现空格,造成动校正前后的波形不一致,而且很明显,动校正后的波形比动校正前的波形“长”,我们称为波形拉伸,这是成组搬家法动校正带来的必然结果。造成的后果：波形拉伸整个波组由高频向低频方向移动,且波形形状也有所畸变.波形发生变化,从滤波的角度来看就是被滤波.动校正处理相当于一个什么滤波器呢?低通滤波器.,NMO Stretching,拉伸是一频率畸变,定量表示为:f/f=tNM0/t0主要影响浅层和远道。（为什么？）,NMO Stretching,muting,3.动校正对信号的拉伸畸变及其处理办法首先应明确一点:这种成组“搬家”法动校正带来的波形拉伸畸变是不可避免的,无法根本消除的,只能设法减弱其影响;其次,应搞清楚这个波形拉伸与哪些量有关,才能想办法减轻其影响。从前面的例子可以看到,动校正量板表中的动校正量个数变化越快,出现的空格越多,拉伸越严重,也就是说,拉伸的程度和动校正量的变化率有关.而动校正量的变化率 dti/dt0=-xi/(2t02v)取绝对值,是一随t0的增加而迅速减小,随xi的增大而增大的量.这就是说,动校正量变化率,浅层大一些,深层小一些;由此可知,对于同一道来说,浅层畸变厉害些,深层轻些;如固定t0,则炮检距大时动校正量变化率大,因此,远(炮检距)道比近(炮检距)道畸变严重.也就是说,这种拉伸畸变的程度是随空间和时间变化的。,由此一来,对于同一个共中心点道集的各个地震道,由于炮检距和时间都不同,动校正带来的拉伸畸变的影响也不相同,波形差异较大,叠加后会产生不良效果.如右图所示.这就是拉伸畸变带来的后果使叠加效果变坏.由于它是不可避免的,目前所能采用的方法只能是把畸变严重的部分予以切除,不让其参加叠加.用什么来衡量拉伸严重与否呢?必须引入一个量来衡量,才便于计算机操作运行.,由图知：校正前波形长度：L=t1-t1校正后的波形长度：L=t2-t2而由：t2=t1-t2t2=t1-t1其中t1和t2分别是反射波首、尾对应的动校正量,t1,t1,t2,t2,动校正引起的波形L拉伸为:L=L-L,这样就引出一个新的物理量相对拉伸量:L/L.定义相对拉伸系数为相对拉伸量的倒数,即 1/=L/L=(L-L)/L 由图可知,L=t2-t2=(t1-t2)(t1-t1)=t1+L-t2-t1+t1=L+(t1-t2)而T=L-L,L=t1-t2;1/=(t1-t2)/L=(t1-t2)/t1-t1=反射波首、尾样点处的动校正量之差/反射波延续时间。换言之,相对拉伸参数是反射波延续时间与其首、尾样点处的动校正量之差的比值。,所谓切除,就是将畸变严重的那部分样值全部充零.这样做实际上是减少了叠加次数,甚至放弃浅层信息,是不得已的办法.因为畸变较小时对叠加效果影响不大,因此人们通常都人为规定一个“门槛值”“可容忍的畸变限度”,超过此限度则不能容忍,必须切除,低于此限度的畸变就不作处理.而相对拉伸系数就是一个定量衡量畸变大小的量,所以可人为规定一个0值,将1/1/0的部分切除,1/0的部分保留(等价于0),例如规定0=3,就表示把相对伸长量大于等于3的波形切除,也就是把动校正后波形相对校正前伸长了1/3的部分切除.大家可以想想,我们前面的例子中,对应的1/是多少?如规定0=3,哪些部分需要切除?(思考题:在计算机中如何根据规定的值和动校正量板表来自动进行切除?),动校正存在的问题及解决的思路,1.由于舍入造成的误差;高保真动校正2.假设条件不满足造成的精度不高.假设:地下反射界面是水平的;动校正速度是准确的;排列是小的(双曲线型时距曲线方程的前提条件),VNMO=V/cos t2=t02+x2 cos2/v2思考：如按水平层进行动校正，会出现动校不足还是动校过量？,由图可知:低速层的时差高速层的时差;但低速倾斜层的时差与高速水平层的时差不易分辨,a)低速同相轴;b)高速同相轴;c)低速倾斜同相轴.,t2=t02+x2/vNMO2+high order terms.,a)实际旅行时距曲线b)OA范围上最吻合双曲线;c)最小排列双曲线注意到:零炮检距双程旅行时OC最佳吻合双曲线的零炮检距时间OB,解决非双曲线问题的途径之一:(1)采用非双曲线型时距曲线方程(高阶方程)t2=c0+c1x2+c2x4+c3x6+(2)采用DMO校正,