地震数据处理 第一章：地震数据处理基础ppt课件.ppt

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1、地震资料数字处理,学时：64（理论48，实习16）学分：4（必修课）,地震勘探三个环节：,地震资料野外采集,地震资料数据处理,地震资料地质解释,地震资料处理,提高信噪比,提高分辨率,提高保真度,为目的。,地震勘探数字化进展：,光点技术,模拟记录,数字化技术,绪 论,Why is Do Data processing?,将不容易解释的原始资料变成容易解释的时间剖面；,1.预处理(Preprocessing) (解编,不正常道、炮的处理,抽道集)2.静校正(Static Correction)消除表层因素(低降速带厚度、速度变化、地表起伏不平)造成的时差影响;对同一道而言,从浅到深,有相同的校正量

2、,故称静校正。3.速度分析(velocity Analysis)； 4.动校正(Normal Moveout Correction)消除由于炮检距不同引起同一反射波达到时间的差异;5.叠加(Stack)；6.显示叠加剖面 (Display) (有波形、变面积、波形+变面积三种显示方式)；从波形可看出波的振幅、周期、频率等动力学特点；从变面积的角度，它又突出了反射层，较直观地反映地下构造形态的特点7.数据滤波和反滤波(Filtering and AntiFiltering)；8.偏移归位处理(Migration Processing),偏移：是通过数值计算把地面记录延拓为地下波场的过程，在此过程

3、中，绕射波得到收敛，倾斜界面反射波得到归位，波场干涉得到分解，波前回转现象得到消除，界面折射得以校正(深度偏移)，从而使地层构造、断层分布、断点、尖灭点、边缘、异常体和岩性变化得到清晰成像和准确归位。,偏移方法：具有算法多、类别多、变种多、杂交多和应用多的特点。一般而言，有二维/三维、叠前/叠后、时间/深度偏移。,成像中的偏移,第一章 地震数据处理基础,本章内容： 第一节 一维付里叶变换及其应用 第二节 二维付里叶变换及其应用 第三节 基本（地质-地球物理）模型及地震数据处理特点,周期T： 一次全振动所需要的时间；频率f=1/T: 单位时间内全振动的次数。地震波不是简谐波，从振动图中可得到相邻

4、两峰或谷间的时间称为视周期T*，其倒数为视频率 f*。,波是质点的振动在介质中的传播。故波动是时间t和空间位置r的函数，即 。（1）振动图固定空间位置，观察r处质点位移随时间变化规律的图形。（一道地震记录=一个振动图）,（2）波剖面固定某时刻，观察质点位移随距离变化规律的图形。,从简谐波的波剖面中可以得到:波长： 传播一个波的距离波数: 单位距离内传播的波的个数。,地震波不是简谐波，从波剖面中可得到相邻两峰或谷间的距离称为视波长，其倒数为视波数。,地震波场,地震波场时间切片，即波动图,一个正弦运动要用频率、振幅和相位才能完整的描述。 在计算机中用快速算法实现付里叶变换（FFT）。付里叶变换：

5、正变换：时域信号 分解 频域信号； 逆变换：频域信号 合成 时域信号。,一维付里叶变换,一维付里叶变换,一维付里叶变换,f(t)的振幅谱表示f（t）频率为时简谐成份的振幅值，相位谱表示频率为时简谐成份在t=0时的初始相位。,一维付里叶变换,一维付里叶变换,离散的付氏变换：,振幅谱与相位谱也可以写成离散的形式。,时域抽样,时域恢复,频域周期延拓,截取主周期,频域恢复,频域抽样,即,图1.1-2 标有星号的时域信号（道)，可用一组具有 不同频率、振幅和相位延迟 的正弦运动来表示。,1.1-3 图 标有星号的时域信号的振幅谱（下）和相位谱（上）振幅谱上的每一点相当于该频率正弦曲线的峰值振幅。相位谱上

6、的每一点相当于该频率正弦曲线的波峰或波谷相对于t0的时间延迟。 时间延迟也可表示为相位延迟（时间延迟/时间周期）,也可以用振幅谱和相位谱来表示：,相位定义为负的相位延迟。这样，一个负时延相当于一个正相位值。,图I-12 经六家处理公司处理的同一条地震测线。（数据由British Petroleum Development. Ltd: Carles Exploration Ltd; Clyde Petroleum Plc;Goal Petroleum Plc; Premier Consolidated Oilfields Plc; and Tricentrol Oil Corporation L

7、td提供）,模拟与数字信号 一道地震信号是一个连续的时间函数。在地震记录中，连续（模拟）的地震信号在时间域按照固定的比例取样，叫做采样间隔。典型采样间隔范围在1到4ms，高分辨率要求采样间隔小到0.25ms。一般地说，给定采样间隔 ，则可恢复的最高频率为尼奎斯特（Niquist）频率。公式如下：,图1.1-5显示了一个时间上的连续信号，可以精确记录的离散采样点表示图上，一个离散时间函数称作一个时间序列。 图1.1-5底部的曲线试图重建原始连续信号，就像顶部的曲线所示。注意重建的信号比原始信号细节上有所改变。这些细节相应于高频成分，在采样时丢失了。 如果选择更小的采样间隔， 重建的信号将能更精确

8、地代表原始信号。一个极端的情况就是采样间隔为零，这时将能确切地表示连续信号,图1.15 （a）连续模拟信号；（b）数字信号；（c）重建的模拟信号；连续模拟信号数字化后会失去尼奎斯特频率以上的频率（数据由Rothman提供，1981）,假频,图1.16 一个时间序列以2ms采样，其尼奎斯特频率为250Hz，以4ms和8ms重采样频带限为125Hz和62.5Hz。注意当采样间隔较大时丢失了高频信息,图1.18为75Hz正弦曲线，2ms和4ms采样结果相同。可是以8ms重采样时改变了信号，使它变成一个较低频的正弦波。这个重采样信号在振幅谱上看到的频率是50Hz。8ms采样的Niquist频率是62.

9、5Hz，真实信号的频率是75Hz，在重采样后，频率为75Hz的信号在谱上折叠回来了，以50Hz的假频显示。 原始信号中高于与采样间隔相当的折叠频率的那些频率在信号数字化的振幅谱中被折叠回去了。,一个连续信号用过大的采样得到的离散序列实际上包含有连续信号中高频成分的贡献。这些高频成分折叠到离散时间序列中去显示出较低的频率。这个现象是由连续信号采样不足引起的，称作假频。,相位条件,分析一个具有零相位谱的信号。图1.1-11显示了频率范围从接近于132Hz的正弦波。所有这些正弦波都有零相位延迟，峰值振幅在t0处对齐。在图1.1-11中用星号标明的道上的时间域信号是用将所有这些正弦信号叠加形成的，这个

10、总和是一次逆付里叶变换。这个时间域信号，称作子波。一个子波常常是一个短小的信号，亦即是有限延续的信号。它有起始时间和终了时间，在这两点间的能量是有限的。上面提到的这种子波是对称于t0的，并在t0处有一振幅的正峰值，这种子波称为零相位的。事实上这种子波是用有相等峰值振幅的许多零相位正弦波合成的。,图1.112表示给在图1.l-11中的各正弦波一个线性相位移所产生的结果。线性相位移在频率域定义为：,代表常数，,代表角频率，也是一个时间频率，以 为周期,这个子波(由星号标明，如图1.1-12)时间位移为0.2s，但它的波形不变。这样，一个线性相位移等同于一个常数时移。,（6）检波器组合图形分析（组合

11、前上、后下噪声变化）,组合前、后共接收点剖面及频谱图,40-84Hz,40-70Hz,第一章 地震数据处理基础,本章内容： 第一节 一维付里叶变换及其应用 第二节 二维付里叶变换及其应用 第三节 基本（地质-地球物理）模型及地震数据处理特点,1、二维付氏变换 对于二元函数： 满足： 存在，则： 正变换 反变换式中：,2、空间采样与假频 与时间采样存在的尼奎斯特频率相同，空间采样存在尼奎斯特波数当波数上图是6个零炮检距地震记录，道间距25m，信号频率12Hz简谐信号，相邻道倾斜时差分别为：0、3、6、9、12、15ms/道。下图是记录信号的频-波谱振幅，可见，同一频率的地震信号随着同相轴倾角增大

12、，振幅谱中波数增大。,右图是6个零炮检距地震记录，道间距25m，信号频率12、24、36、48、60、72Hz的简谐信号叠加而成，可以看出：随着同相轴倾角增大，振幅谱中波数增大，视速度变缓。随着频率增大，波数也增大。,3、二维数字滤波 对于系统响应为： 时间-空间域褶积公式：,带通扇形滤波 系统响应函数如下：,切除直达波折射波后原始炮集记录及频率波数图,直达波和折射波对应的波数大于抽样波数，即道间距不适合对直达波和折射波进行空间抽样 ，应该再小一些 。,Input Data Before F-K Fan Filtering,Output Data After F-K Fan Filtering

13、 (Accept Zone of -3 to +3 Ms/trace),After,Before,Replace FK Weighting with FK Fan FilteringIn this exercise, you will replace FK Weighting with FK Fan Filter andtest the dip control feature this option provides.1. Press Button 3 on the FK Weighting Process, and select DataEnhancement FK Fan Filter.2

14、. Click on FK Fan Filter Parameters.You receive the FK Fan Filter dialog box.,Line 127 With FK Fan Filter Applied,Line 127 With FK Filter Applied, No Dip Passed,New parameters1. Now try applying FK Fan Filter with: Maximum dip of 20ms/trace. Minimum Dip of 1 ms/trace. Reject toggled ON. Symmetric Di

15、ps turned ON.2. Click on OK and Run to accept the parameters and start the job.3. When the job is finished, the results display on the right screen andshould look similar to this.Line 127,第一章 地震数据处理基础,本章内容： 第一节 一维付里叶变换及其应用 第二节 二维付里叶变换及其应用 第三节 基本（地质-地球物理）模型及地震数据处理特点,第二章 预处理及真振幅恢复,第一节 预处理 一、数据解编 二、道编辑

16、 三、野外观测系统定义第二节 真振幅恢复 一、波前扩散能量补偿 二、地层吸收能量补偿,（一）SEG_Y 文件结构：,IEEE Floating Point Format,(1) IEEE实数格式：,(2) IBM实数格式：,Where: s is the sign bit=0(+)/1(-) e is the exponent=(p+bias) f is the fraction. bias=127(IEEE) or 64(IBM),1、数据格式:,准格尔盆地腹部石东1井西,石东1井西区,新疆石油管理局,处理类型:偏移,处理系统: FOCUS 4.3,采样间隔2ms,记录长度6000ms,2、

17、 （text header）40行说明信息实例：,client :客户,3、 Reel Header or binary header (400 bytes):,4、 Trace Header (240 bytes) :,线内道顺序号,卷内道顺序号,原始的野外记录号,原始野外记录中的道号,炮点号,CDP号,CDP道集内的道序号,道识别码,l=地震数据； 2=死道； 3=无效道(空道）; 4=爆炸信号； 5=井口道； 6扫描道； 7计时信号；,垂直叠加道数,水平叠加道数,数据类型：1=生产；2=试验,炮点到接收点的距离(如果排列与激发前进方向相反取负值)(分米),接收点的地面高程。高于海平面为正

18、，低于海平面为负(cm),炮点的地面高程(cm),炮井深度(正数，cm),接收点基准面高程(cm),炮点基准面高程(cm),炮点的水深(cm),接收点的水深(cm),41一68字节中高程和深度的比例因子=l，土10，土100，土1000或者 土10000。如果为正，乘以因子；如果为负，则除以因子,7388字节中坐标的比例因子=1，土10，土100，土1000 土10000。如果为正，乘以因子；如果为负，则除以因子,炮点坐标X（分米）,炮点坐标Y（分米）,接收点坐标X（分米）,接收点坐标Y（分米）,（如果坐标单位是弧度秒 ；X值代表径度，Y值代表纬度；正值代表格林威治子午线东或者赤道北的秒数。负

19、值则为西或者南的秒数）,坐标单位； 1=长度(米或者英尺)； 2=弧度秒,接收点下风化层速度（低速带速度，m/S）,接收点下次风化层速度（降速带速度，M/S）,震源处的井口时间（ms）,接收点处的井口时间（ms）,炮点的野外一次静校正值（ms）,接收点的野外一次静校正值（ms）,总野外一次静校正量(若未用静校时为零，ms),延迟时间A，以ms表示,时间延迟B，以ms表示,延迟记录时间，以ms表示,起始切除时间（ms）,结束切除时间（ms）,本道的采样点数,本道的采样间隔，以us表示,野外仪器的增益类型,仪器增益常数,仪器起始增益(db),相关码：1没有相关；2相关,滤假频的频率,滤假频的陡度,

20、陷波频率(如果使用),陷波陡度,低截频率(如果使用),扫描类型：1线性；2抛物线；3指数；,起始扫描频率,扫描道终了斜坡长度，以ms表示,斜坡类型：1线性；2COS；3其他,扫描道起始斜坡长度，以ms表示,扫描长度，以ms表示,结束扫描频率,高截频率(如果使用),低截频率陡度,高截频率陡度,数据记录的年,日,时(24小时制),分,秒,时间代码：1当地时间；2格林威治时间,道加权因子,覆盖开关位置1处的检波器串（道）号,在原始野外记录中第一道的检波器串号,在原始野外记录中最后一道的检波器串号,缺口大小(覆盖滚动的总道数)；改为：（=1，单边激发；=2，中间激发。）,在测线的开始或者结束处的覆盖斜

21、坡位置：1在后面（下行）； 2在前面（上行）；,40行说名信息(80字符/行,共3200字节),卷头信息(共400字节),第一道的道头信息(共240字节),第一道的地震数据(常为IBM浮点格式),第二道的道头信息(共240字节),第二道的地震数据(常为IBM浮点格式),SEG_Y 格式：,卷头(4字节/字,共100字）:,道头(4字节/字,共60字）:,END Of File (EOF),（二）SPS format,Shell processing support format for land 3D surveys,First file Receiver File: （接收点文件） “Poi

22、nt Records” with details of receiver groups or permanent markers.Second File Source File: （震源文件） “Point Records” with details of shotpoints (power source).Third File Cross-Reference File:（前后参照文件） “Relation Record” specifying for each shotpoint its record number and the relation between recording cha

23、nnel numbers and receiver groups.,Header record specification,水听器用于接收声学信号,用于地震数据采集，海底浅层剖面和侧扫声呐探测,R file,Line,线号,Line,接收点桩号,Line,检波器,Line,埋深,Line,X坐标,Line,高程,S file,Line,炮线号,Line,炮点桩号,Line,可控震源,Line,X、Y坐标,X file,FFID,炮线号,炮点桩号,起止道号,接收线号,起止桩号,磁带号,在不同的CMP道集中偏移距是不同的。抽道集例子,例1：宽线（小三维）例子：2L3S480R单线观测方式：4830

24、-50-20-50-4830接收道数：480X2=960道道间距：20米; 线间距：40米; 炮间距：40米; 炮排距：60米.覆盖次数：80次x6=480次最小炮间距：50米；最大炮间距：4830米,V,V,V,V,V,V,（1）覆盖次数： 炮排距：60m, 道间距：20m, 放一排炮后排列向前滚动60/20=3道， 纵向覆盖次数为,横向覆盖次数为：,总覆盖次数为：,（2）面元尺寸：,共中心线距（线数33-27=6，每线间距为10m）: 60m道间距为20m,一半为10m.面元尺寸：60mX10m,（3）CMP道集的形成,一、求组内距（随机噪声的相关半径）,图1 共接收点（中心点）道集剖面图

25、,1、方法原理：由图1可知，红色三角区域为背景噪声（即随机干扰），从第26炮开始接收到背景噪声直至第240炮止。从红色三角区域中沿方阵排列某一方向抽取第i炮至第j炮(设共有j-i+1=n炮)地震记录，求各炮某方向某时刻的自相关函数，找出自相关函数第一零交叉点，统计n炮，出现次数最多的零交叉点即为相关半径=组内距。,2、实例沿图2方向抽取第120炮至第200炮（共81炮）地震道记录，每炮有41道记录，取300ms处（也可取其它时刻）背景振幅值，求各炮这41个值的自相关函数，并找出第一零交叉点（自相关函数主极值宽度与随机干扰的视波长有关），统计81炮，出现次最多的零交叉点，即为所求。,图2 方形排

26、列图,图3 第120炮，第21行141列地震剖面,图4 第120炮，第21列141行地震剖面,背景噪声,直达波或折射波,图5 第120炮，450方向地震剖面,Chalk白垩统,flat spot 平点,Geophysical Data Processing Fundamentals,Amplitude Scaling,Trace Equalization,Methodology, the mean of all amplitudes (absolute values) in the time gate the RMS of all amplitudes in the time gate.,Li

27、ne 127 With 250 ms AGC Applied,Line 127 With Whole Trace AGC,Line 127 With 50 ms AGC Applied,Line 127 With 250 ms AGC Applied,Envelope Scaling,MethodologyFor each trace in the input data, the program: computes the amplitude envelope (reflection strength) applies a low-pass filter to remove high-freq

28、uencies from theenvelope divides each amplitude value on the original trace by thecorresponding value on the filtered envelope.,Line 127 Reflection Strength, Set Low Pass to 0 Hz Set High Pass to 3 Hz Set Low Cut to 0 Hz Set High Cut to 6 Hz,Set the bandpass parameters as follows:,Line 127 Reflectio

29、n Strength 0-3 Hz.,Line 127 With Envelope Scaling (3-6) Applied,Line 127 With 250 ms AGC Applied,Line 127 With Envelope Scaling (5 - 10) Applied,Line 127 With Envelope Scaling (3-6) Applied,Line 110 before Time-Variant Scaling,Line 110 after Time-Variant Scaling.,Deconvolution,In PostStack you can c

30、hoose from five methods of deconvolution tomodify the amplitude spectrum or phase spectrum of your data. Byincreasing data resolution and/or removing multiple reflection energy,deconvolution can improve data quality for interpretation.,Line 127 Without Post-Stack Processing Applied, Set Deconvolutio

31、n Type to Minimum Phase Predictive Use an Operator Length (ms) of 250 Set the Prediction Distance (ms) to 96 Let White Noise (percent) be .1, the default Use one time gate with a Start Time (ms) of 700 and an Interval(ms) of 400.,Predictive Deconvolution Processing,Parameter Options and Time Gate de

32、sign for Deconvolution,Line 127 With 96 ms Predictive Deconvolution,Line 127 Without Post-Stack Processing Applied,Line 127 With 12 ms Predictive Deconvolution,Line 127 With 24 ms Predictive Deconvolution,Power Spectrum from line 127 with no decon.,Power spectrum of line 127 after minimum phase pred

33、ictivedeconvolution with a 36 ms gap,Power Spectrum from line 127 with no decon.,Power spectrum of line 127 after minimum phase predictivedeconvolution with a 24 ms gap,Power Spectrum from line 127 with no decon.,Power spectrum of line 127 after predictive deconvolutionwith a 4 ms gap. This is an un

34、desirable result!, Use .1% White Noise Use 1% White Noise Use 10% White Noise Use .1% White Noise with Zero Phase Spiking Deconvolution Type All other parameters remain the same.,Spiking Deconvolution Processing,Line 127 Zero Phase Spiking Deconvolution.,Line 127 Minimum Phase Spiking Deconvolution.

35、,Line 127 Power Spectrum Before Spiking Deconvolution,Line 127 Power Spectrum After Spiking Deconvolution, 10% Noise,Line 127 Zero Phase Spiking Deconvolution.,Line 127 Minimum Phase Spiking Deconvolution.,Line 127 Power Spectrum After Spiking Deconvolution, 1% Noise,Line 127 Power Spectrum After Sp

36、iking Deconvolution - .1% Noise,Phase Correction (No Whitening), The Deconvolution Type is Phase Correction Only Set Operator Length (ms) to 250 Use .1% White Noise Use one time gate with Start Time (ms) of 700 and Interval (ms)of 400,Line 127 After Phase Correction Deconvolution,Line 127 Before Pha

37、se Correction Deconvolution,Power spectrum of line 127 before phase correctiondeconvolution,Power spectrum of line 127 after phase correctiondeconvolution. Note little change in frequency content,Spectral Balance,Set the Spectral Balance Parameters: Number of Frequency Panels is 6 Scaling Time Windo

38、w (250) Set the corner points as follows:,Power spectrum of line 127 before spectral balancing,Power spectrum of line 127 after spectral balancingwith 6 frequency panels,Line 127 with Phase Correction and Spectral Balance,Filtering,奥姆斯比（梯形）滤波器,Line 127 With Spiking Decon and 10-80 Bandpass Filter,Fu

39、ll Statics Solution,Low FrequencyComponent,Interactive Horizon RMO Analysis,View CRP Gathers,MVA Xsection Window,MVA Xsection Window displaysstacked data, velocity fields, andallows you to pick horizons.View CRP Gathers allows you to lookat migrated CRP gathers by clickingon the desired CRP location

40、 in theMVA Xsection Window.IHVA allows you to pick RMO valuesthat can be used to update a velocityfield.,View Ray Density,Difference Files from MVA Tomography Inversion,Small inversion aggressiveness factor,Large inversion aggressiveness factor,VSP Wave Field Separation,o Flattening the downgoing us

41、ing the first arrivals o Wavefield Separation using a Median Filtero Wavefield Separation using an F-K filter o Wavefield Separation using an EigenVector Filter. o Wavefield Separation Test Comparisons o Saving the Upgoing to Disk o Saving the Downgoing to Disk,VSP Wave Field Separation,Hodogram of Two Horizontal Traces,Hodogram of Oriented Horizontal and Original Vertical,