教学课件第5共反射点叠加法.ppt

地震勘探原理,第五章 共反射点叠加,2,第一节 共反射点时距曲线方程第二节 多次反射波的特点第三节 多次叠加的特性第四节 多次叠加的相位特性第五节 多次叠加的频率特性和统计效应第六节 多次叠加参数及选择第七节 影响叠加效果的因素,地 震 勘 探 原 理,第五章 共反射点叠加法,3,共反射点叠加法：野外采取多次覆盖的观测方式，室内处理中采用水平叠加技术，最终得到水平叠加剖面。将不同接受点来自同一地下反射点的不同激发点的信号，经动校正后叠加起来。,第五章 共反射点叠加法,4,1、野外共反射点叠加多次复盖多次覆盖(multiple coverage)技术最早是由梅恩(Mayne,1962)提出的，其基本思想是按照一定的观测系统对地下某点的地质信息进行多次观测，保障原始记录质量。多次复盖的目的提高信噪比，改善地震记录的质量.采集的数据本身信噪比并没有提高.提高信噪比是在室内处理实现的.,第五章 共反射点叠加法,5,2、室内共反射点叠加水平叠加 在室内将野外观测的多次复盖原始记录，抽取共反射点(CRP)或共中心点(CMP)道集记录，进行速度分析、动静校正、水平叠加等一系列处理，最终得到能基本反映地下地质形态的水平叠加剖面或相应的数据体，这一整套工作称为共反射点叠加法，或简称为水平叠加(horizontal stacking)技术。,1）共反射点叠加的实现,抽取CRP或CMP道集,动校正,叠加,第五章 共反射点叠加法,6,2）共反射点叠加的作用,提高信噪比，改善地震记录的质量。实际上是将不同检波器接收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号，经动校正后，叠加起来，使一次反射波加强，而多次反射波和其它类型的干扰波相对削弱。压制随机干扰，比组合效果好压制规则干扰波，尤其是多次波效果最好。此方法利用了校正后有效波与干扰波之间的剩余时差的差异。,第五章 共反射点叠加法,7,构造解释计算速度谱自动静校正 进一步实现各种偏移 技术,3）共反射点叠加的用途,第五章 共反射点叠加法,8,第五章 共反射点叠加法,某条测线单次覆盖地震剖面,9,第五章 共反射点叠加法,同一条测线12次覆盖地震剖面,10,第五章 共反射点叠加法,第一节 共反射点时距曲线方程,一、水平反射界面用O1、O2Oi 表示在测线上不同的位置上激发点，S1、S2Si表示接收点。注意激发点和接收点是对称的。这样就可得到反射界面层上的同一个反射点R。R称为共反射点；S1、S2Si称为共反射点叠加道(CRP)；对应的旅行时为t1、t2ti。M点称为共中心点，它是R点在地面上的投影。,11,1、水平界面的共反射点时距曲线方程,以炮检距xi为横坐标，以反射波到达各叠加道的旅行时t为纵坐标，可以得到来自共反射点R上的反射波时距曲线，其表达式为,式中：h共中心点M的法向深度 V波在均匀介质中传播的速度,第一节 共反射点时距曲线方程,12,在水平界面上，共反射点时距曲线是一条双曲线，极小点在x=0处。共反射点时距曲线：它只反映界面上的一个点，即共反射点R的反射。共反射点时距曲线：t0为共中心点M的垂直反射时间.,1)共反射点时距曲线特点：,M点的t0,第一节 共反射点时距曲线方程,13,2)共炮点与共反射点的时距曲线比较：,共炮点时距曲线：它反映了一段反射界面。t0为炮点O的垂直反射时间.共反射点时距曲线：只反映界面上的一点。t0为共中心点的垂直反射时间.,第一节 共反射点时距曲线方程,14,2、倾斜界面的共中心点时距曲线方程,第一节 共反射点时距曲线方程,当界面倾斜时，对称于M点所激发和接收对应的反射点不再是同一个R点，而是分布在一个范围之内。倾斜界面不存在共反射点，而只有共中心点。对于倾斜界面，这些道共中心点道集。它们的叠加不是共反射点叠加，而是共中心点叠加，也叫共反射段叠加。,M,15,第一节 共反射点时距曲线方程,O点放炮，S点接收，炮点O处的法线深度为h1，共中心点M点的法线深度h0，界面倾角，可知反射波到达S点的时间为,要得到一般的共中心点时距曲线方程，就要使方程中不含有h1，而只包含共中心点处法线深度h0。,16,代入得,此方程就是以共中心点M处法线深度h0表示的倾斜界面共中心点时距曲线方程。,第一节 共反射点时距曲线方程,17,18,时距曲线是一条双曲线，以过M点的纵轴为对称轴；相当于深度为h0，速度V=V换成等效速度的水平界面共反射点的时距曲线方程；倾角的大小影响曲线的陡缓时距曲线的极小点位置为共中心点M处：h0为共中心点M处法线深度,1)倾斜界面共中心点时距曲线特点：,第一节 共反射点时距曲线方程,19,两种时距曲线都是双曲线,反映一段反射界面。而共炮点反射波时距曲线的极小点位置在虚震源在地面的投影处：h0-表示激发点O处法线深度 V V(只有=0时，V=V)，共中心点时距曲线比倾斜地层的共炮点时距曲线要平缓。,第一节 共反射点时距曲线方程,2)与共炮点时距曲线的比较：,20,第一节 共反射点时距曲线方程,共中心点,共炮点,21,第二节 多次反射波的特点,地震波遇到波阻抗界面时，发生反射和透射，除产生一次反射波外，还产生折射波、绕射波、断面波、多次波等。多次波的定义指一些往来于分界面之间几次反射的波，这种波称为多次反射波，简称多次波。,第五章 共反射点叠加法,22,多次波产生的条件：要有良好的反射界面，即反射系数较大。如基岩面、不整合面、火成岩、海水面、海底面和其它强反射界面。多次波是一种干扰波。它与一次反射波互相干涉叠加，破坏对有效波的识别与追踪，而且可能将多次波误认为是深层界面的一次波而进行解释，导致错误的地质推断。,第二节 多次反射波的特点,23,一、多次反射波的类型,1)全程多次反射波 在某一深层界面发生反射的波在地面又发生反射，向下在同一界面发生反射，来回多次，又称简单多次波。陆上：低速带区多次波强海上：海水中多次波强,第二节 多次反射波的特点,24,2)短程多次反射波 地震波从某一深部界面反射回来后，再在地面向下反射，然后又在某一个较浅的界面发生反射，又称局部多次波。,第二节 多次反射波的特点,25,3)微屈多次反射波 在几个界面上发生多次反射，多次反射的路径是不对称的，或在一个薄层内受到多次反射，它与短程多次波并没有严格的差别。,第二节 多次反射波的特点,26,4)虚反射 井中爆炸激发时，地震波的一部分向上传播，遇到地面再反射向下，这个波称为虚反射。它与直接由激发点向下传播的地震波相差一个时间延迟，等于波从井底到地面的双程旅行时。,第二节 多次反射波的特点,27,第二节 多次反射波的特点,28,第二节 多次反射波的特点,含多次波的叠加剖面,29,二、全程多次反射波时距曲线,1、水平界面全程多次反射波时距曲线,一次反射波的旅行时为：,全程二次波的旅行时为：,水平界面的全程二次反射波相当于来自深度为2h的等效界面的一次反射波。,第二节 多次反射波的特点,30,水平界面的全程n次反射波相当于来自深度为nh的等效界面的一次反射波。时距曲线为双曲线。,全程n次波的旅行时为：,同理可以推出,第二节 多次反射波时距曲线,31,2、倾斜界面全程多次反射波时距曲线,第二节 多次反射波时距曲线,推导思路：做出一个等效界面，使这个等效界面的一次反射波相当于原来界面的全程多次反射波；用等效界面的法线深度h、倾角 写出它的一次反射波的时距曲线；求出等效界面的参数h、与原来的界面参数h、的关系，再代回到等效界面一次反射波时距曲线方程，就可得到原界面的全程多次反射波方程。,32,利用虚震源的方法确定等效界面,全程二次反射波的传播路径OABCS与虚震源O*S发出的一次直达波O*SABCS完全相等。,33,由作图可知，O*B是激发点O以界面R的虚震源，地面PS与界面R关于界面R镜像对称，OPE=O*BPE=。二次全程反射波OABCS可以认为是界面R的虚震源O*S发出的一次反射波O*SABCS。由此，激发点O与O*S是关于界面R镜像对称，OO*S是垂直于界面。界面R可以认为一个等效界面，在界面R上发生的全程二次反射波时间与在界面R上O点激发的一次反射波一样。,34,O*B是激发点O以界面R的虚震源,在OPE和O*BPE中,PE是公共边,OO*BR,OE=O*BE=h,所以,OPE=O*PE,则OPE=O*BPE=。等效界面R对地面的倾角为2，即=2。等效界面的法线深度h等于：,35,把在R界面上的全程二次反射波，看成是等效界面R的一次反射波，由此可得其时距曲线方程为：,第二节 多次反射波时距曲线,36,1)它也是一条双曲线；2)在激发点O处(x0)观测到的全程二次反射波的t0时间是：3)在倾角较小情况下,cos1,t0 2t0,这是一个常用的识别近于水平界面的多次波的重要标志t0标志。4)等效界面的倾角等于一次反射界面倾角的二倍,即=2，这称为全程多次波的倾角标志。,第二节 多次反射波时距曲线,全程二次反射波时距曲线的特点：,37,5)全程二次波时距曲线极小点的坐标为：,一次波时距曲线极小点的坐标为：,当很小时，,二次全程多次波极小点偏移激发点的距离近似地是一次波的四倍，这亦是判别多次波的标志。,第二节 多次反射波时距曲线,38,将上面的结果推广到全程m次反射波：需要指出:由几何学可知，界面倾斜时多次波的次数m不能很多，因为等效界面的倾角m不能大于90。从动力学来看，由于多次波反射过程中，能量逐渐减弱，次数也不可能很多。,第二节 多次反射波时距曲线,39,三、反射波时距曲线的动校正,1、水平界面共炮点时距曲线的动校正,正常时差td为：,t0为激发点的垂直反射时间,正常时差在水平界面下,反射波旅行时与零炮检距t0(自激自收)时间之差。动校正从反射波旅行时中减去正常时差t,得到x/2处的t0时间。,第二节 多次反射波的特点,40,共炮点道集的动校正,对于水平界面，共炮点反射波时距曲线动校正之后，由双曲线变成一条水平直线，能形象的反映地下界面的形态。,第二节 多次反射波的特点,41,共炮点道集,第二节 多次反射波时距曲线,动校正后，存在动校拉伸,动校正后，切除动校拉伸,42,2、倾斜界面共炮点时距曲线动校正,倾斜界面的共炮点道集，反射波同相轴动校正之后，由双曲线变成一条倾斜直线，也能反映地下界面的形态。,对于倾斜界面，动校正量与水平界面的相同，其动校正为：,式中：t0是激发点O处界面垂直反射时间,第二节 多次反射波的特点,43,共反射点记录的是来自同一反射点的反射波，因道集内各接收道的炮检距不同，正常时差是各叠加道的反射时间相对于共中心点M的垂直反射时间之差。,3、共反射点时距曲线的动校正,1)、水平界面共反射点时距曲线动校正,动校正量td为：,t0为共中心点M的垂直反射时间,第二节 多次反射波的特点,44,动校正量,等于共炮点道集的正常时差,当 时，可以忽略高次项，则有,利用二项式展开，有,第二节 多次反射波的特点,45,共反射点道集经动校正后，各道的时间都换算成M点的t0时间，共反射点道集时距曲线变成一条t=t0的直线。,第二节 多次反射波的特点,46,第二节 多次反射波的特点,47,在水平界面的共反射点道集上，反射波同相轴经动校正之后，由双曲线变成一条直线，经叠加后变成一道，只反映地下界面上一个反射点。对于共反射点道集来说，动校正之后，来自同一反射点的不同位置相同时间的波不仅波形相似，且没有相位差，进行叠加，其叠加道反射波的能量必然达到最大加强。把叠加后的总振动作为共中心点M一个点的自激自收时间的输出，就实现了共反射点多次叠加的输出。,水平界面反射波的叠加效应,第二节 多次反射波的特点,48,共反射点道集水平叠加,第二节 多次反射波的特点,49,倾斜界面的共反射点分散共中心点道集反映的不是一个共反射点，而是一个反射段水平叠加不是共反射点叠加，而是共中心点叠加,2)、倾斜界面共中心点时距曲线的动校正,第二节 多次反射波的特点,50,倾斜界面共中心点的时距曲线方程 hM为共中心点M处界面的法线深度，t0M为M处的自激自收时间倾斜界面共中心点道集的动校正量为：,当 时，用二项式展开，得近似关系：,V 为倾斜界面的等效速度,第二节 多次反射波的特点,51,动校正量与界面的倾角及埋深有关。如果只知道地层的真速度V，而不知道V时，无法精确计算t。动校正量是在 条件下的近似公式，大排列观测时，常常不能将双曲线拉成直线。,倾斜界面共中心点道集动校正的特点：,第二节 多次反射波的特点,52,td t 实际作动校正时，不管地层是水平还是倾斜，都用水平界面动校正公式计算动校正量进行校正，这样就不能把倾斜界面共中心点道集拉成直线。在倾斜界面时，地下不是共反射点，多次叠加仍是一段界面的平均效应，从而降低了勘探精度。对于倾角较大的地层或复杂构造，其真正实现共反射点叠加需用偏移叠加方法。,第二节 多次反射波的特点,53,利用倾角时差校正(DMO)将由于地层倾斜时NMO时间空间误差校正后，满足叠加要求。,第二节 多次反射波的特点,54,4、剩余正常时差(residual normal moveout),应用正常时差公式对反射波进行动校正后，反射波时距曲线被拉平，叠加后反射波得到加强。实际中，不管任何形式的波都当作水平界面均匀介质的一次反射波进行动校正，则道集内各道波的旅行时不一定都能校正为中心点的自激自收时t0，而可能还存在一个时差。剩余时差-把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的t0之差叫剩余时差。即由于未能完全将正常时差消除而剩下来的那一小部分正常时差。,第二节 多次反射波的特点,55,剩余时差,如任何形式波的旅行时间为tr,正常时差为tr=tr-t0；一次反射波的旅行时间为t，正常时差为t=t-t0；剩余时差t为：t=tr-t=(tr-t0)-(t-t0)=tr-t绘出t x曲线叫做剩余时差曲线。可以形象地反映出某个波的剩余时差随炮检距的变化规律。,第二节 多次反射波的特点,56,5、多次波的剩余正常时差,考虑一个两层反射界面(D和P)的地质构造中，在同一观测点得到来自界面D上的二次全程反射波，以及来自界面P上的一次反射波。,把二次全程反射时间等效为界面D上的一次反射时间。,对于P界面上R点的反射时间同样可以用等效速度V 来表示。,第二节 多次反射波的特点,57,界面D上多次波可看成等效界面D处的一次反射旅行时,对于P界面的一次反射波旅行时表示为：,第二节 多次反射波的特点,58,假设在界面D上二次反射波和界面P上的一次反射波有同一个t0，即t0=t0D 一般而言，速度随深度的增加而增加，VPVd；当t0=t0D时，等效速度V Vd；多次波等效界面D的深度要比一次反射波界面P浅。当t0=t0d时，利用一次波的速度V进行动校正，多次波的剩余时差tD为：,第二节 多次反射波的特点,59,1)当t0=t0d时,V Vd,则tDt,tD0。动校正后表现为校正不足，其剩余时差随炮检距的增大而增大。2)公式简化将与炮检距x无关的项用q代替，令tD=qx2，q称为多次波的剩余时差系数。,多次波动校正的剩余时差特点,第二节 多次反射波的特点,60,3)多次波的剩余时差是按抛物线规律变化的.与炮检距x的平方成正比；与t0有关成反比，而Vd、V在一定的地区也随t0而变，总的说来q是t0的函数。,第二节 多次反射波的特点,61,一次波和多次波动校正和叠加比较,第二节 多次反射波的特点,62,第三节 多次叠加的特性,多次叠加的特性就是叠加前后有效波和干扰波将有什么样的变化。选择那些参数才能使有效波加强，干扰波最大限度地削弱。讨论叠加效应思路：把多次叠加当作一个线性不变的系统，利用频谱分析信号在叠加前后的变化。水平叠加方法主要是利用有效波与规则干扰波之间的剩余时差的差异，来压制规则干扰波。,第五章 共反射点叠加法,63,1假设条件,共反射点道集中，各道接收到的一次波和多次波经动校正后的波形和能量都相同，只是存在到达时间的差异。,第三节 多次叠加的特性,一、基本公式,一个n次覆盖共反射点道集，共n道，道间距分别为：x1，x2，xn，波在共中心点(炮检距为0)道的振动函数为f(t)，频谱为F(j)，经一次波动校正后各道的剩余时差是t1,t2，,tn。则动校正后各道的波形为：f(t-ti)，i=1,2,.,n,2已知条件,64,水平叠加后的波形为：叠加后的频谱为令则叠加后的输出信号可以表示为：,3水平叠加的输出,第三节 多次叠加的特性,65,多次叠加相当于是一个线性滤波器。K(j)是多次叠加的特性函数，表示了多次叠加滤波器的特性。K(j)反映了多次叠加对波形的改造作用。K(j)与波的类型和到达时间无关。K(j)是复盖次数n、频率和剩余时差ti的函数。,第三节 多次叠加的特性,66,用振幅、相位和频率特性来表征K(j)的特性：多次叠加的振幅特性多次叠加的相位特性,4多次叠加特性,第三节 多次叠加的特性,67,对于一次反射波来讲，ti=0，|K(j)|=n，叠加后输出信号振幅增强了n倍。对于多次波之类的干扰波，ti 0，|K(j)|n，叠加后相对削弱。归一化的振幅特性P()叠加特性用叠加的振幅特性K()与叠加次数n之比来表示，则有,第三节 多次叠加的特性,68,以上讨论的叠加特性公式，虽然从脉冲波f(t)出发，但经过傅立叶变换后，其结论只适用于不同频率的简谐波，因为只有固定某一频率，才能得出叠加特性P()同观测系统、波的剩余时差之间的明确关系。为了既考虑到简谐波的频率特性，又要把叠加特性公式作适当简化，以便于叠加特性的讨论和分析，通常把P()视为参数n和变量tk 的函数比较合适。,在此需要明确以下两点：,第三节 多次叠加的特性,69,简化变量ti有：定义：ai 为各叠加道的叠加参数，它是各叠加道的剩余时差所占谐波周期的比例数，i是道集内各叠加道的顺序。叠加振幅特性可表示为,第三节 多次叠加的特性,70,二、多次叠加特性,多次波的剩余时差为tD=qx2 tD0，则q为正数，即q0，多次波的剩余时差曲线是一条上升的抛物线。多次波的叠加参量对某一频率(即T固定)而言，多次波的叠加参量的变化规律也是一条上升的抛物线，抛物线的系数为q/T。,1、多次叠加振幅特性与叠加参量的关系,第三节 多次叠加的特性,71,定义单位叠加参量a，即当炮检距为一个道间距x时的叠加参量。叠加参量可表示为 式中：xi是各叠加道的炮检距，x是道间距。Kxi就是与炮检距有关的道间距数的平方。,为了使多次叠加参量与观测系统的有关参数相联系，叠加特性有实用意义和对比标准。,第三节 多次叠加的特性,72,叠加参量ai是一个与观测系统参数有关的量。把它代入多次叠加的特性方程得多次波叠加的特性方程多次波叠加特性与Kxi和单位叠加参量a有关。,第三节 多次叠加的特性,73,利用此式可以计算多次叠加振幅特性曲线，并对此进行理论分析。此式对各种频率的谐波都是适用的，a不同，各个谐波的剩余时差tD是不同的，所计算的曲线P(a)也是不同的。实际计算时，只有固定某一频率求解P(a)，才能得到P(a)与观测系统参数、剩余时差的关系。,第三节 多次叠加的特性,74,(1)观测系统参数的回顾 道数、道间距、炮间距 炮检距、偏移距 复盖次数(2)参数之间的关系,2、多次叠加振幅特性与观测系统参量的关系,第三节 多次叠加的特性,炮点距道数=,75,式中：x1是偏移距(第1个炮检距）,x是道间距，d是炮间距（炮点移动的距离）令 表示偏移距道数，令 表示炮点距道数。则有,(3)Kxi与观测系统参数关系,第三节 多次叠加的特性,76,3、多次叠加振幅特性曲线,叠加次数 n道间距 x偏移距道数 炮点距道数 剩余时差系数 q频率/周期 T,多次叠加振幅特性P(a),第三节 多次叠加的特性,77,确定叠加参量与观测系统中具体参数的关系在野外实行多次复盖观测时，具体的多次覆盖参数有：偏移距x1、复盖次数n、道间距x、炮点移动距离d等。确定横坐标值(单位叠加参量)值可根据波的主频范围、道间距的最大可能范围以及剩余时差系数q等的具体情况来给定。以n、为给定参数，为变量，绘制多次叠加振幅特性曲线。,多次叠加振幅特性曲线的绘制,第三节 多次叠加的特性,78,下面以24道接收、复盖次数n=4、=12、=3为例来说明多次波的叠加特性曲线。,第三节 多次叠加的特性,79,(1)通放带,当a=0，P(0)=1,即剩余时差为零的一次波有最大的叠加幅值。随着a的增大P(a)迅速减小；,4、多次叠加振幅特性曲线特点,当=1时,P(1)=0.707，通常认为P()0.707表明叠加后波的振幅得到加强。把0,a1 的范围称为通放带，1作为通放带边界。,第三节 多次叠加的特性,80,(2)压制带,P(a)的低值区，用P(a)=1/n作为此区的平均值，得左右两个交点为ac，ac，称ac，ac为压制带，ac、ac称为压制带边界。在压制带内，波得到最好的压制，叠加后被削弱。为使多次波得到最好的压制，则要求多次波的叠加参量满足：acadac,第三节 多次叠加的特性,81,在压制区内，也有极大值，其极大值称为三次极大值P(a3)，三次极大值能说明压制量的大小。当P(a3)P=1/n 时，说明压制效果不好；当P(a3)P=1/n 时，说明压制效果较好。在压制区内，有第一极小值Pm=P(am)。,第三节 多次叠加的特性,82,(3)二次极值带,过了压制带后，出现第一个极大值P(2)当aa2时，就进入二次极值带。当干扰波进入二次极值带时，压制效果就不好。,第三节 多次叠加的特性,83,当其它参数不变时，n越大，特性曲线在二次极值带内极值越小。,当采用大道间距时,多次波就可能进入二次极值带，则必须同时增加复盖次数，以降低二次极值带的极值.,第三节 多次叠加的特性,84,多次波的叠加曲线共有六个特征点，即a1、ac、am、a3、ac和a2，其中以a1、ac和am最重要。抓住了这六个点，就等于掌握了此曲线所代表的观测系统的叠加特性。,第三节 多次叠加的特性,85,上面讨论的公式只适用于简谐波，实际的地震波是脉冲波.讨论脉冲波多次叠加特性的基本思路是：利用波的合成与分解原理，把组成脉冲波的若干个简谐分量的叠加特性曲线再进行叠加，即可得到脉冲波的多次叠加特性曲线。理论讨论和实际试算结果表明：脉冲波的多次叠加特性曲线不存在二次通放带，在过渡带之后就是压制带，而且压制带与过渡带的叠加特性幅值较简谐波的小。,三、脉冲波的多次叠加特性,第三节 多次叠加的特性,86,n=3，=12，=4时简谐波与脉冲波的叠加特性曲线比较,曲线是周期T30ms的简谐波的叠加特性曲线，曲线是主周期T30ms的雷克子波(脉冲波)的叠加特性曲线。,三 脉冲波的多次叠加特性,87,一个系统的相位特性是指某一频率为0、相位为0 的简谐信号通过系统后，其相位所发生的变化。,第四节 多次叠加的相位特性,第五章 共反射点叠加法,88,对有效波要求：振幅特性的数值尽量大；相位特性最好为零或某个确定值。对干扰波要求：振幅特性的数值尽量小，最好等于零；相位特性一般无特殊要求，但最好是无规律，使干扰波不以同相轴形式出现。,地震勘探中所涉及的各种系统，通常有以下要求：,第四节 多次叠加的相位特性,89,已知有效波的视速度Va=，t=0，干扰波的视速度V干Va1、使用单个检波器，有效波和干扰波的记录如下图。,一、以检波器组合为例说明相位特性,第四节 多次叠加的相位特性,90,2、使用3个检波器进行线性组合，每组内的检波器以每道中心位置对称排列。有效波的振幅增大三倍；干扰波振幅相对减小，但同相轴斜率不变，因为组合后的相位相当于组内中心点的相位。,第四节 多次叠加的相位特性,91,3、如果组内距相同，每组仍以记录道的中心位置对称排列，但组合个数n不同。此时各道记录到的有效波和干扰波的振幅会不同，其相位特性不变。,第四节 多次叠加的相位特性,92,4、如果各道的检波器组合个数相同，但各组的中心点与道的位置不一致。有效波因Va=，而不受影响，同相轴仍为对齐的直线；对干扰波来说，各道波形与组合前的倾斜直线相比较，则同相轴发生了扭曲。,第四节 多次叠加的相位特性,93,二、多次叠加的相位特性,由式,则有,第四节 多次叠加的相位特性,94,多次叠加相位特性为：对于一次反射波，剩余时差为零，a=0，叠加后的相位移(a)=0，即叠加后信号的相位与共中心点M处信号的相位一致，与观测系统无关。反射波的时间就是共中心点的垂直反射时间t0。对水平层而言，在叠加剖面上同一t0的一次反射波在各个叠加点上的相位都是相同的，同相叠加使一次反射波得到加强。,第四节 多次叠加的相位特性,95,1）对多次波由于剩余时差不为零，a0，叠加后不仅振幅有相对的削弱，而且还有一定的相移，多次波经过叠加后得到削弱，但一般还不能消失，还会有残余的波形存在。2）这种残余的波形仍然会以某种形式的同相轴出现，但在同一叠加段内分成了几段互相错开，所分开的段数和错开的相位差与观测系统及波形的特点有关。3）一般来说，覆盖次数越低，相位差越大，覆盖次数越高，相位差越小，随着覆盖次数的增加，干扰波的振幅虽可以大大削减，但同相性却增强了。,多次波的叠加相位特性,第四节 多次叠加的相位特性,96,下面以定性讨论的方式给出多次叠加的相位特性的相关认识。,以24道接收、6次覆盖观测系统为例,24道接收，炮点位于排列一端，偏移距为1个道间距，每放完一炮，炮点和接收排列一起向前移动2个道间距。,第四节 多次叠加的相位特性,97,单边放炮炮点和道号的关系,98,对于24道接收、6次覆盖观测系统,按照采集的道集内各道的道号，有四种类型(4个共反射点)。每个共反射点道集有六道。将接收的24道，分成6个小段，每一个小段内有四个叠加点(共反射点)。各叠加点的偏移距x1分别是l，l+x，l+2x，l+3x，其中，l为接收间隔（最小偏移距）。,第四节 多次叠加的相位特性,99,叠加特性曲线种类数：覆盖次数：当单边放炮即S=1时，n次覆盖，将N道分成n个小段。,总结：对于n次覆盖，N道接收，炮点移动道数为m的情况,第四节 多次叠加的相位特性,100,同一观测系统，其观测参数N、x、l是一定的；对于同一波，f、q也是一定的；当给定覆盖次数n，叠加特性的剩余时差只与(即偏移距x1=x)有关。每一叠加点的相位随x1均匀改变。,第四节 多次叠加的相位特性,101,一般各小段之间的相位差随观测系统及波的特点而变。叠加次数n越少，相位差越大；叠加次数n越多，相位差越小。当覆盖次数n增多时，多次波振幅虽然大大减小了，但同相性似乎也增强了。多次叠加中，对同一波，用同一观测系统，所得到的叠加特性曲线并不是只有一条，而是N/n条。因为，不同叠加点的偏移距x1是不相同的。,多次叠加相位特性的特点：,第四节 多次叠加的相位特性,102,12道接收，不同覆盖次数，多次波剩余能量同相轴特点,第四节 多次叠加的相位特性,103,不同偏移距的x叠加特性曲线比较,第四节 多次叠加的相位特性,104,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,P()值与频率和剩余时差tk，正如组合的频率特性一样，进行多次叠加也存在频率滤波作用。当叠加次数n与剩余时差tk不变，对每个不同频率的谐波有不同的叠加效果P()值，P()相当于叠加起着频率滤波的作用。,第五章 共反射点叠加法,一、多次叠加频率特性,105,当一次波动校正正确时，tk=0，多次叠加对一次波没有起到滤波作用。这时P()=1与频率无关。tk 0，对一个脉冲波，它可以分解成许多简谐波的叠加，不同频率的简谐波就有不同的叠加效果，相当于叠加起着频率滤波作用。如果由于某种原因导致一次波仍存在剩余时差，则多次叠加对一次波也有频率滤波作用，相当于低通滤波。这时可根据一次波的剩余时差的规律，进行分析和计算。,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,106,1、对于叠加特性曲线P(a)由单位叠加参量a可以得到：,2、讨论叠加频率特性P(f)一般认为x、q是不变量，则可知a与f 之间为线性关系，两者可一一对应。利用已知的叠加特性曲线P(a)，只要对其横坐标a进行变换，变为以频率f为横坐标就可得P(f)曲线，即不同的频率所对应的不同滤波因子。,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,107,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,108,3、多次叠加的振幅效应,叠加的振幅效应为叠加后的信噪比和叠加前的信噪比的比值。式中、分别为叠加后和叠加前的反射波的振幅；、分别为叠加后和叠加前的干扰波的振幅。,其中，aS反射波的单位叠加参量；aN干扰波的单位叠加参量。,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,109,当反射波位于通放带时，有 P(aS)1当干扰波落入压制带时，有则有：Gen，即在最有利的条件下，叠加的振幅效应等于覆盖次数n，也就是说，覆盖次数越高，信噪比的改善程度越大。,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,110,1）经过多次叠加后，有效波相对于随机干扰的信噪比要提高 倍。2）多次叠加的统计效应要优于组合的统计效应。组合是同一次激发，由n个检波器接收到的信号的叠加，检波器接收到的随机干扰是由同一震源在同一时间产生的。多次叠加中一个共反射点道集内各道是在各次激发时分别接收到的，因而记录下的随机干扰是由震源在不同时间、不同地点激发，并在不同时间、不同地点接收的，CMP道集中各道之间的距离也比组合的组内距大，故多次叠加中各道的随机干扰更符合“互不相关”的条件。,4、多次叠加的统计效应,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,111,5、组合与多次叠加的主要差别：时差规律不同组合把地震波看成是按平面波传播的，组合的时差规律是线性关系。多次叠加则要求对CMP道集内的各道进行动校正，动校正后的时差规律一般不是线性的，如多次波的剩余时差为一抛物线，即剩余时差与炮检距的平方成正比。,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,112,反映的反射点不同 组合属于共炮点叠加，地下界面水平时，组合检波是实现组内一个反射段上来的反射波叠加。多次叠加是共反射点或共中心点叠加。地下界面水平时，而多次叠加是实现不同炮、不同道，但属于同一反射点上的反射波叠加。,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,组合与多次叠加的主要差别：,113,压制干扰波的效果不同组合压制干扰波主要是根据反射波和干扰波的视速度不同，它能压制视速度较低的面波干扰等，但不能压制与反射波视速度相近的多次波；多次叠加压制干扰波，靠动校正后剩余时差不同，对多次波有很好的压制作用。对随机干扰，多次叠加比组合的压制效果要好。,第五节 多次叠加的频率特性和统计效应,组合与多次叠加的主要差别：,114,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响及其选择原则,多次覆盖参数对于利用叠加效应压制多次波和加强有效波有很大的作用。多次覆盖参数主要为观测系统的因素，有：道间距x、偏移距xi、炮间距d、偏移道数=xi/x、覆盖次数n、炮点移动的道数=d/x,这些参数不同，多次叠加特性曲线也就不一样。,第五章 共反射点叠加法,115,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,1、道间距x的影响,为了便于分析，把叠加特性曲线的横坐标由单位叠加参量a换为以剩余时差系数q为横坐标的叠加特性曲线。,给定T值，当x取一系列值时，即以一组x为参量，以q为变量的叠加特性曲线。,一、多次覆盖参数对叠加效果的影响,116,x的影响的特点：,随着道间距的增大，通放带的宽度变窄、变陡，有利于压制与一次波速度相近的多次波；相反，减小道间距，通放带变宽，当道间距很小时，q值在很大程度上都位于通放带，起不到压制多次波的作用。,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,117,道间距的增大通放带变窄，不能压制和反射波速度相差较大的多次波。对一次波的动校正也不是绝对准确，特别是道间距很大、排列较长时。一次波动校正后也存在剩余时差，若道间距太大，反射波就可能落入压制带,使一次波受到压制；同时，出现空间假频。,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,118,2、偏移距的影响,偏移距是以道间距数为单位，的增加，通放带的宽度变窄，压制带范围左移，同时压制带范围内曲线的三次极值幅度变小。偏移距的增加能很好的压制与一次波速度相近的多次波。偏移距的过大，造成 浅层反射信息损失。,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,119,3、覆盖次数的影响,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,在压制范围内，P(a)的平均值接近于1/n，覆盖次数越大，al、ac位置变化不大，压制带变宽，三次极值变小，对压制与反射波速度差异较大的多次波有利。,120,对速度差异较小的多次波，则需采用加大道间距或增大偏移距的方法来增大剩余时差，提高信噪比。应注意：增大覆盖次数，在多次波残余振幅减小的同时，时间剖面上的同相性却增强了，同时降低工作效率。,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,121,二、选择观测系统的具体原则和步骤,1)根据地质情况、地质任务和干扰波的特点来选择观测系统。断层发育区内，多次波干扰不太严重，则应以中间放炮或较短排列的单边或双边放炮的观测系统为佳，观测结果的精度最大。在多次波干扰严重的地区，为了压制多次波，应采用偏移距较大的单边放炮长排列观测系统。2)必须保证有效波处于通放带，干扰波进入压制带。3)经济的原则。在保证地质任务，保证资料质量的前提下，应尽可能用低覆盖次数、大道间距、大排列来有效地完成任务。,1、原则,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,122,1）调查多次波的速度和视周期、资料原始信噪比；2）针对设计的不同观测系统参数，计算叠加特性曲线；3）对叠加特性曲线进行分析，选择的观测系统要使有效波落入通放带、多次波落入压制带、信噪比得到有效提高；4）理论计算与野外试验相结合,2、步骤,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,123,1.道间距：不产生空间假频2.仪器道数：越多，效率越大3.炮点移动量：根据复盖次数和道数来确定4.检波器组合的组内距：大于随机干扰的相关半径5.记录采样间隔：不产生时间假频6.记录长度：根据目的层的深度来确定7.井深（炮点深度）：低速带、潜水面以下8.炸药：提高激发能量、频率（小药量、组合）9.激发岩性：潮湿的可塑性岩石,三、主要采集参数的确定,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响,124,第七节 影响叠加效果的因素,在假设反射界面水平，动校正速度是选取准确的，动校正量也计算正确。在这种情况下，反射波的剩余时差为零，所以反射波叠加后加强。实际中，这些条件一般不可能完全满足。如界面不水平、动校正速度不准确，这些都会影响叠加的效果。影响多次叠加效果的因素除了是否合理选取多次覆盖参数如道间距、偏移距和覆盖次数外，主要的影响因素是速度和地层倾斜。,第五章 共反射点叠加法,125,一、动校正速度的影晌,1、对一次波的影响设一次反射波的实际速度为V，正常时差为：如果选取的动校正速度为Va，动校正量为：由于Va与V有差别，所以动校正后一次波不会校正到x/2处的t0，而是与t0有一剩余时差为：,动校正量,第七节 影响叠加效果的因素,126,当一次波也存在剩余时差时，叠加后一次波将不会增强n倍。由于剩余时差tv是x2的函数，叠加效果与多次波的叠加效果相似。如果tv 0，则动校正速度大于一次波的实际速度，将产生动校正不足；如果tv，则动校正速度小于一次波的实际速度，将产生动校正过量。,qv由于速度误差而引起的称速度误差剩余时差系数，它与t0有关。,令,则,第七节 影响叠加效果的因素,127,道集记录,速度合适动校正准确,速度过大动校正不足,速度过小动校正过量,速度对动校正的影响,128,当动校正速度大于一次波速度，使一次波校正不足，对于多次波，则使剩余时差增大，就可以使多次波进人压制带更有利于压制多次波。但一次波也受到压制。当动校正速度小于一次波速度，使一次波校正过量，多次波剩余时差减小，到一定程度后多次波可能进人通放带而不受压制。,2、对多次波的影响,第七节 影响叠加效果的因素,129,例:12次复盖的道集,有一次波,也有多次波。当速度合适，动校正后一次波同相轴拉平，多次波有剩余时差，同相轴仍为双曲线，方向与原来相同。当速度过大，一次波也出现剩余时差，同相轴校正不足，多次波剩余时差加大。当速度过小，动校正量过大，一次波同相轴校正过量,呈方向相反的双曲线。,第七节 影响叠加效果的因素,130