地震勘探-地震数据处理课件.ppt

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1、地震勘探数据处理,第一节 地震资料处理概述第二节 预处理第三节 水平叠加第四节 反褶积第五节 偏移,连接野外采集和资料解释的关键环节。,所谓地震资料处理，就是利用数字计算机对野外地震勘探所获得的原始资料进行加工、改造，以期得到高质量的、可靠的地震信息，为下一步资料解释提供直观的、可靠的依据和有关的地质信息。,1、什么是地震资料处理,第一节 地震资料处理概述,野外地震资料中包含着有关地下构造和岩性的信息，但这些信息是叠加在干扰背景上且被一些外界因素所扭曲，信息之间往往是互相交织的，不宜直接用于地质解释。因此，需要对野外采集的地震资料进行室内处理。,2、为什么要进行地震资料处理,3、地震处理三个基

2、本阶段（1）预处理：将野外采集数据转换成适合计算机处理的格式，并对数据作相应编辑和校正。（2）常规处理：对地震数据作基本处理运算，包括反褶积、叠加和偏移三大技术；（3）特殊处理（目标处理）：针对不同目的采用的特殊处理手段。,反褶积、叠加和偏移成像对地震数据的作用：,反褶积：沿时间坐标轴作用，通过压缩地震子波提高地震时间分辨率。叠加：沿偏移距坐标轴作用，把非零偏移距的数据体压缩成一个零偏移距的时间平面（对CMP道集正常时差校正后叠加所得），从而压制噪声以提高信噪比。偏移成像：空间反褶积过程，能改善空间分辨率和保真度。通过对叠后资料沿中心点轴作偏移，使倾斜同相轴归位置、绕射波收敛，从而实现反射界面

3、的空间归位和恢复波场特征和反射率。,指在对数据作实质性处理之前为满足计算机和软件系统以及处理方法的要求，对输入的原始数据所必须完成的一些准备工作。,预处理概念：,第二节 预处理,预处理的主要内容：,（1）数据解编（2）道编辑（3）增益恢复（4）抽道集（5）初至切除,1数据解编（重排）:将按时序分道排列的野外磁带记录数据转换成按道分时排列的形式（实质上就是矩阵的转置）。野外磁带数据是按时序排列的，即依次记下每一道的第一个采样值，各道记完后，再依次记下各道的第二个采样值，由此类推，直至结束。矩阵表示如下：,显然,这种重排在数学上就是一简单的矩阵转置。,2道编辑（对不正常道、炮的处理）：对空炮、空道

4、、废炮、废道，可用相邻道（炮）上的数据代替，或取相邻两道（炮）的平均值，或全部充零。对极性反转的道，可乘一负号加以改正。对于个别不正常工作的道和数据明显很大的野值，则可以将它们充零。,4抽道集：实质上仍是一种数据的重排，它是以一道为一个单位进行重排，称为抽道集或共中心点选排。为了方便叠加和计算速度谱，一般按观测系统抽取各个共中心点道集放在一起，另外，还可以按共接收点、共炮点、共炮检距抽取。道集抽取的规律与观测系统有关。,5初至切除：是为了消除包括噪声的记录开始部分所存在的高振幅，地震记录上的初至波主要包括直达波、面波、声波、浅层折射波等，它们能量强且具有一定的延续时间，对紧跟而来的浅层反射波有

5、干涉和破坏作用，另外，动校正后会引起波形畸变，对浅层影响尤其厉害，因此，需要对这些强能量的初至波和动校正畸变进行“切除”。,第三节 水平叠加(stacking),在地震资料数字处理中,水平叠加是常规处理方法中最基本、最必要的一环。,叠前：（静校正、动校正）叠加：（常规、自适应）叠后：（道内均衡、道间均衡）,水平叠加,第一部分 叠前,（1）动校正处理（消除炮检距引起的时差）（2）静校正处理（消除地表因素引起的时差）,在地震记录上，反射波的到达时间中除自激自收时间外，还包含了由炮检距不同引起的正常时差和表层不均匀性（还有倾角时差）引起的时差，为了使反射波到达时间尽可能直观、精确地反映地下构造形态，

6、必须将这些时差从观测时间中去掉，只留下自激自收时间，这个过程称为反射时间的校正。,动、静校正慨述,静校正,动校正,1 动校正处理,动校正方法是以动校正的计算原理、动校正的计算与存储以及动校正的实现过程为主要内容。其中，动校正的计算与存储是该方法中的技术关键。由于地震记录上的每一个采样值的动校正量都要计算与存储，(比如一道地震记录的有效长度为5s,用2ms采样，则一道地震记录将有2500个数据，若一炮为48道或96道，则一炮就将有12万或24万个数据，一条测线，一个工区，一般都有上百、上千、甚至上万炮地震资料需要做动校正处理，如果直接用公式计算正常时差，计算工作量十分巨大，为了减少计算量，可把计

7、算出的每个动校正量存在计算机内以减少重复计算，但这却占用大量的计算机内存，将占用大量的计算机时间和空间。各种动校正方法的设计都围绕着如何提高计算速度和如何减少计算机内存这两个技术难关。,动校正处理,动校正处理需使用速度参数。对水平层状介质，如果速度选的合适，反射波双曲线能校正为直线，叠加时各道能同相叠加。如果所用的速度过大会使校正不足；反之，所用的速度偏小，则导致校正过量。这两种情况都不能保证水平叠加时实现反射波同相叠加。动校正方法主要包括两大内容：1）动校正的计算和存储；2）根据动校正量的大小进行校正。,一计算动校正量1计算公式：对不同炮检距的道和不同反射时间的地震波动校正量计算公式如下：式

8、中：为共中心点处第i个界面的一次反射波自激自收时间，i界面的总个数。为炮检距，为的第j道上第i个界面的一次反射波的到达时间，为 时刻所对应的速度。动校正量既是 的函数，又是 的函数，对于每一道来说（炮检距固定），深、浅层反射波的动校正量不同，即动校正量是随时间变化而变化，这就是动校正中所谓“动”的含义。同时，炮检距变化也会引起动校正量的改变，即动校正也随空间位置而变。,动校正处理,此外，为了更快更准地计算出动校正量，通常不直接用以上公式，而是对它做某种变换，以避免开方，提高计算时差的速度。具体的方法很多，如迭代法、分段线性最优逼近法，快速查表法等等。,以快速查表法为例（为了减少开方次数）1）、

9、方法原理,动校正处理,已知t0，通过查B(k),可计算动校正量。,2）、B（k)表的制作1）给出k的变化范围2）步长由动校正量的允许误差决定，一般取,动校正处理,在计算机中只需存B(k)表的值，而B(k)表所占的内存单元不大，却大大地减少了计算工作量，提高了计算速度.,3）、用查B（k)法计算动校正量1）根据实际资料中给定的 x,V(t0),t0值计算k值；2）求k的顺序号，即用k除以步长 后，按四舍五入取整即得3)根据 查B(k)表，得B(k)值。再计算动校正量。4）、动校正量表的制作依据：动校正量t随t0的变化规律：一般t0小（浅层）时，t大，一般t0大（深层）时，t小；动校正量变化一个采

10、样间隔，t0则变化多个采样间隔。在计算机中存储动校正量时,只存各记录道的最大动校正量(转换为采样点个数)和相同动校正量的t0个数.以一个采样间隔为单位逐步递减,动校正处理,二动校正的实现 实际生产中，动校正是逐炮、逐道（逐共深度点道集）进行的。动校正处理就是把非零炮检距的地震道上某记录时刻 的反射波（反射振幅）移动 时间后存放到零炮检距情况下的 时刻处（）。由于地震记录在计算机中均是离散存储的，即每一个离散振幅值 a(i,k)占用一个内存单元，i为道号，k=t/为离散点的顺序号。动校正在计算机上实现时是将动校正量换成单元个数，以采样间隔为单位采用“搬家”处理的方法来实现，即将某时刻的振幅值向t

11、减小的方向移动，实际上是将该时刻的离散振幅从它所在的单元向k减小的单元“搬家”，搬动的单元个数即为该时刻的动校正量。,动校正处理,1.成组“搬家”法：即把一道地震记录中，具有相同动校正量的离散振幅值分作一组，总共可分为L组，组的顺序号为J=1,2,3,4,.L。搬家时是从J=1组的第一个样值ai,4向k减小的方向搬四个单元(Mi=4),送入ai,0，同理将ai,5送入ai,1；第一组搬完后,再搬J=2组(此时Mi-1=3),故将第二组的各个样值均向k减小的方向搬三个单元,即将ai,6 ai,3,ai,7 ai,4，ai,8 ai,5，依次类推,直至把L 组搬完，就完成了一道动校正处理.,动校正

12、处理,成组“搬家”示意图,补空处理,2.插值补空处理:由于动校正量从浅到深的变化规律一般是越来越小,故相邻组的搬家距离的变化规律也是后一组比前一组少移动一个采样间隔。因此,“搬家”结束后,相邻组之间会出现一个空白单元(保留了动校前的值),使某些样值点空缺。一般采用”插值补空”的方法。有两种方法：用相邻组中前一组的最后一个样值或用后一组的第一个样值送入空白单元a(i,k)=a(i,k-1)或a(i,k)=a(i,k+1)。用相邻组前一组的最后一个样值与后一组的第一个样值的平均值送入空白单元 a(i,k)=a(i,k-1)+a(i,k+1)/2。,动校正处理,总结:.消除由于炮检距引起的正常时差为

13、动校正。动校正的特点：动校正量tij既是t0i的函数，又是xj的函数，深层动校正量小，浅层动校正量大，炮检距越大，动校正量越大；查表法计算动校正量，为了提高计算速度。动校正量表节省计算内存。,动校正处理,一静校正的概述几何地震学的理论的假设条件：地面水平，地表介质均匀实际在野外观测时，表层因素往往与假设条件并不一致，主要存在：地形起伏，爆炸井深的不同，使爆炸点和接收点不一定位于同一个水平面上。低、降速带的厚度变化和速度的横向变化。这些因素会引起反射波到达时间增长或缩短，导致观测到的反射波时距曲线不再是一条双曲线而畸变为非双曲线。对此曲线进行动校正不可能将它校平，若是共炮点记录，就得不到正确反映

14、地下构造形态的一次覆盖时间剖面，若是共反射点记录，则达不到同相叠加，直接影响到多次水平叠加效果，速度参数和岩性参数的提取。,2 静校正处理,静校正处理,图中符号：地面；平均地形线（或称基准面）；反射界面；相对于基准面的理论双曲线；由地形影响畸变了的反射波时距曲线；由动校正后的理论曲线，与界面R的形态一致；由动校正后的反射波时距曲线，形状与地形一致；,t,时间增加,静校正：对由表层因素引起的地震波传播时间差的校正称为静校正，静校正由计算静校正量和数据校正两部分组成，核心是计算静校正量。而计算静校正量又是建立在表层速度模型的基础之上。其“静”的含义是指校正量不随t0而变化。这是由静校正的假设条件决

15、定的：低速带的速度远小于基岩的速度。从而使浅、中、深层的地震反射波在低速带内是近似垂直传播的，与各层反射波入射到基岩的方向无关。同一道不同层的所有采样点的静校正值都是相同的。这个值是由爆炸点或接收点的表层条件决定的一个常数。静校正量有正，也有负。静校正的好坏与实际情况是否满足假设条件有直接的关系，若实际情况满足假设条件，静校正就会有好的结果，否则，静校正效果就会变差。另外，计算静校正量需要已知表层速度模型，若用估计的近似模型计算静校正量，也会使静校正质量降低。目前常规的静校正方法主要有野外一次静校正和剩余静校正。近几年还发展了折射静校正和层析静校正等新方法。,静校正处理,静校正处理,0,r1,

16、r2,b,a,v0,v1,s,Sin(a)/v0=sin(b)/v1Sin(a)/sin(b)=v0/v1v0v1 a=0,x,低速带的速度远小于基岩的速度。从而使浅、中、深层的地震反射波在低速带内是近似垂直传播的，与各层反射波入射到基岩的方向无关。,分界面,射线,v0,v1,二野外一次静校正直接利用野外观测的表层资料(实测得到的各点高程、井深、低速带的厚度和速度及基岩速度或井口时间等资料)计算静校正量并进行校正的方法。其实质是“基准面静校正”：把爆炸点和接收点都校正到统一的海拔高度平面（基准面）上。“基准面”的选取：为了对一个工区不同测线或多个工区地震记录进行对比解释和大面积的连图，一般可取

17、同一工区中不同测线或不同工区中所有测线海拔高程的平均值为基准面。基准面以上进行地形校正，基准面以下进行低速带校正，即将基岩速度代替低速带速度，从而去掉表层因素的影响。一次静校正包括：井深校正、地形校正、低速带校正等。,静校正处理,1井深校正：把爆炸点的位置从井底校正到基准面上。有两种方法：一种是把爆炸点直接校正到基准面上，这种方法求出的井深校正值有正有负；另一种是把爆炸点首先校正到地表，然后把它当作接收点，与其它接收点一起校正到基准面上，这种方法求出的井深校正值永为负值。我们介绍第二种方法求井深校正量，即求地震波从井底垂直向上传播到地表的时间，求取方法有二种：用井口检波器测出的直达波的传播时间

18、（即井口时间）作为井深校正值，它可直接从地震记录中读取。用已知的表层参数资料和井深资料，按下式计算井深校正值：,静校正处理,野外（一次）静校正量计算示意图 基准面；地面；低速带底界面（基岩顶面）；O-炮点；S-接收点,静校正处理,2地形校正量：将经井深校正后，已校正到地表的炮点和检波点都沿垂直方向校正到基准面上。炮点的地形校正量为：检波点的地形校正量为：某爆点某记录道（第j炮第i道）总的地形校正量为：地形校正量有正有负，通过的 正负体现出来，规定当测点的位置高于基准面时校正值为正，低于基准面时为负。,静校正处理,3低速带校正：将基准面以下的低速带速度用基岩速度代替。低速带速度总是低于基岩速度，

19、由于低速带的影响，造成反射时间延迟，若不消除这些影响，就会引起某些假象，带来错误的解释，静校正就是把这个增加的时间从观测时间中减掉。某道记录的低速带校正值等于炮点和接收点低速带校正值的代数和：因为基岩速度总是大于低速带速度，故低速带校正值总是正的。4野外（一次）静校正值：为井深、地形、低速带校正值的代数和：,静校正处理,5野外一次静校正的实现：即将静校正量从记录的观测时间中减去，用“搬家”来实现。与动校正不同之处有两点：对每道的全部采样点具有相同的静校正量；静校正量具有正负之分，它决定静校正“搬家”有两个顺序（即两种搬家方向）。当静校正量为正时,则将整道全部采样点均向前（时间减小的方向）移动静

20、校正量时间,静校正量为负时，将整道全部采样点均向后（时间增大的方向）移动静校正量时间。,静校正处理,三剩余静校正：1剩余静校正的基本概念剩余静校正量：由于技术上的原因（如低速带的速度和厚度在横向上的变化）和某些人为因素，使野外实测表层资料不准或无法测量，故经过野外一次静校正之后仍残存着剩余或正或负的误差，这个误差称为“剩余静校正量”。提取受表层影响的剩余静校正量并加以校正的过程称为剩余静校正。剩余静校正量是由于野外表层参数测量误差及动校误差造成的，所以不能再用野外实测资料来计算，只能从地震记录中提取。剩余静校正量主要包括两种成分：长波长（低频）分量和短波长（高频）分量。,静校正处理,长波长（低

21、频）分量：区域性异常，由表层因素（主要低速带）在大范围内（至少大于一个排列长度）的变化所引起的时差，它构成了剩余静校正量中的低频背景。一般它对共中心点道集内各道的反射波旅行时影响不很明显，对叠加效果影响不大，不至于造成地震记录质量的显著下降，却容易引起构造解释上的错误，把这种表层异常误认为是地下构造或岩性变化引起的。长波长分量的提取和校正一般用其它方法：空间滤波、线性回归等方法。,静校正处理,短波长（高频）分量：是由表层因素（主要低速带）局部变化及观测误差所引起的时差。它在一个排列内或一个共深度点道集内是随机出现的，其和趋近于零。它对同一共中心点道集内的各道的反射波到达时影响不一样。使动校正后

22、的共中心点道集无法同相叠加，影响多次叠加效果，使水平叠加剖面质量降低。自动统计剩余静校正只能提取短波长剩余静校正量，对长波长剩余静校正量却无能为力。,静校正处理,野外静校正前共偏移距显示,野外静校正后共偏移距显示,第三节 水平叠加(stacking),在地震资料数字处理中,水平叠加是常规处理方法中最基本、最必要的一环。,叠前：（静校正、动校正）叠加：（常规、自适应）叠后：（道内均衡、道间均衡）,水平叠加,第二部分 叠加,（1）常规水平叠加（2）自适应水平叠加,1、常规水平叠加 设fi,k=f1,k,f2,k,fN,k是共反射点道集记录，Yk是叠加后的输出道的第k个点上的样值,则有 k=0,1,

23、2,其中N是覆盖次数,k是道内采样点序号。显然,水平叠加处理的输入是经过了动静校正后的共深度点道集记录，输出：零炮检距的垂直反射时间剖面(对剖面中每一道而言，就是对应地下一个共深度点的叠加道记录)，其数学手段就是算术平均。,2、自适应加权水平叠加1）.方法的提出 水平叠加能够压制多次波的根本原因在于多次波在动校正后还存在剩余时差,使叠加时各道的波形相互抵消一部分,所以其振幅相对一次波振幅来说是被削弱了，这是水平叠加技术能够压制干扰的根本原因。但在前面课程中对利用多次覆盖水平叠加技术压制多次波有一要求：剩余时差tT/4T/2时压制效果最好,如t过小，虽不是完全同相叠加，但是大部同相，叠加后多次波

24、的振幅也会增强，从而达不到我们压制多次波的目的了；,另一方面,我们在所有的原理阐述中都是假设:CDP道集内各道反射信号相同，仅存在由炮检距引起的正常时差，经动校正后,同相叠加，振幅加强。但在实际生产中，道集内各道的反射信号并不完全相同，动校正后不可能完全成N倍增强。鉴于这些情况，常规水平叠加对压制多次波就有点无能为力了，必须借助于其它叠加方法来压制干扰波。因此人们提出自适应加权水平叠加法。,2.方法原理 由一般水平叠加公式 可知，它实际上是CDP道集中的各道fi,k乘上一个权系数为1的加权叠加。也就是说,参加叠加的各道信息在叠加记录f(k)中的分量都是等同的，而且各个时刻也都是等权叠加。人们设

25、想：如果我们能把同一道记录中的有效波和干扰波分别乘上不同的权系数，让有效波的加权系数大一些，干扰波的加权系数小一些，这样就能够使有效波更加突出，干扰波相对更加削弱，从而提高信噪比。,但在实际进行过程中，我们并不知道哪个时刻的波是有效波，哪个时刻的波有是干扰波；显然这种加权处理的关键就是有效波和干扰波的正确判识。也就是说，如何根据地震记录中有效信号和干扰信号的某些特征自动识别出有效信号和干扰信号来，并给有效信号一个大的权值，干扰信号一个小的权值，然后进行叠加。这样一种自动确定权值的水平叠加方法就叫做自适应加权水平叠加。,现在的问题就是如何自动确定权值?显然应根据有效信号和干扰信号的某些不同点来确

26、定权系数。我们知道，当反射界面近于水平时，CDP道集内各道中的反射信号都是来自地下同一反射点的信息，因此对有效信号来说，它们彼此是相关的(即来自地下同一反射点的不同道的反射波波形彼此是相似的)，而对于干扰波来说，同一CDP道集中的各道之间是互不相关的(彼此不相似)。正是利用这一点：CDP道集内有效波彼此相关,干扰波彼此不相关，我们可以构造一个加权系数，然后对各道进行加权叠加。定义：根据CDP道集内波形本身的相似性自动调节加权系数大小的加权叠加方法自适应加权水平叠加.,3).自适应加权水平叠加的实现(1)构造标准道 首先形成一标准道(或参考道),让CDP道集内的各道都与它比较。相似,权大;不相似

27、,权小。显然,最好的标准道就是CDP道集的叠加道(当然是经过动静校正后的CDP道集),即取常规水平叠加的结果道f(t)=y(t)为标准道。(2)求取加权系数 前面已提到利用多次覆盖资料中有效波和干扰波不同的相关性来构造加权系数，而衡量相关性的数学工具就是利用相关系数。因此有:设wj(t)为第j道的加权系数。求取它的基本考虑是:使第j道记录xj(t)经过加权后最接近标准道y(t)。根据最小二乘法原理,应有 选择适当的wj(t),使xj(t)=xj(t)wj(t)与标准道的误差平方和为最小,即:,t=t+T/2 D=xj(t)wj(t)-y(t)min t=t-T/2这是一个条件极值问题.最后归结

28、为求解 D/wj(t)=0最后求得 t=t+T/2 xj(t)y(t)t=t-T/2 wj(t)=t=t+T/2 xj(t)xj(t)t=t-T/2显然分子是标准道和待处理道的互相关函数的零延迟;分母是待处理道xj(t)的自相关零延迟。考虑参变量t,则有,jy(0,t)互相关零延迟wj(t)=jj(0,t)自相关零延迟利用时窗的选用来说明相关问题。整个时窗长度为T，一旦t确定后,这个时窗的起始时间和终了时间就定下来了,互相关就是在这个时窗内对应项相乘相加,得到分子;而xj(t)在时窗内逐项平方再相加,得到分母,这样就可以得到t时刻的加权系数;然后滑动一个样点取下一个t=t+,继续类似地求互相关

29、、自相关，得到下一个时刻的wj(t),直到整道记录结束。,(3).加权叠加 N(t)=1/N xj(t)j(t)j=1 其中j(t)是经过平滑处理后的权系数。这里应注意。不同道，j(t)的值不同；不同的时间t，j(t)的值也不同.。通过它的作用，可以改善叠加剖面的质量，提高信噪比。在实际处理中，为了获得更为理想的效果，有时侯可反复进行多次自适应加权叠加处理，使结果剖面更为理想。,加权叠加技术,不同炮检距反射信号的信噪比不同，采用加权叠加改善叠加效果。,第三部分 叠后,（1）道内均衡（2）道间均衡,由于所获得的野外地震记录或水平叠加剖面上，往往出现一道内浅、中、深层的反射能量或是道与道之间的反射

30、能量差异过大，如不对此进行处理，势必影响叠加效果或显示效果(能量弱的显示不出来)。为此，应进行一些能量均衡处理。至于这种处理是放在叠加前还是叠加后。则应根据具体情况选择。这种能量均衡处理又叫做振幅平衡。生产现场运用的振幅平衡处理主要有两种：道内动平衡和道间均衡。,1.道内均衡 基本思想：把记录道内能量强的部分乘上一个相对小的数(权),能量弱的部分乘上一个大的比例因子,使强波和弱波的振幅控制在一定的动态范围内。这个所乘的比例因子就叫做权。显然,动平衡的关键就是如何根据能量强弱正确求取权系数。这里对权系数的考虑也很简单：既然浅层能量强,其平均振幅必定大,深层能量弱,平均振幅必然小；我们就让浅层乘上

31、其平均振幅的倒数,权就小;深层乘上其平均振幅的倒数-大权,就可达到道内能量均衡的目的。由上可知,动平衡可以分为三步:,1划分时窗,计算所定时窗内的平均振幅值:M Ei=1/(2M+1)|fj+m|m=-M i=1,2,K其中fj为待均衡的振幅值,m为时窗内的样点序号,j为整道记录采样点序号。为了避免时窗和时窗交界处波形的畸变,往往需要滑动时窗(可逐点滑动,也可每次滑动半个时窗)；2计算加权系数 Wi=1/Ei,3用所得权系数进行动平衡处理：Fj=fjWjC其中C为动平衡系数,用来调节振幅的幅度,实际处理中由用户根据记录实际情况及显示要求给出。通过动平衡处理后,叠加剖面上浅、中、深层能量基本一致

32、，看起来剖面的面貌好多。,2.道间均衡 这里的道均衡是针对道与道之间能量差异较大而进行的一项处理。造成道间能量不均衡的原因很多,如:地震记录上反射波能量随炮检距的加大而发生变化、激发和接收条件的差异等等。这种能量不均衡在进行共深度点叠加时，会因为道集内各道能量的不均衡而形成不等灵敏度叠加，最终影响叠加效果。为了改善叠加剖面的质量，往往必须在叠加前进行道间均衡处理。道间均衡的做法与前面的动平衡类似,也是能量强的乘上一个小权,能量弱的乘上一个大权,其权系数也是取平均振幅的倒数，所不同是,这里的能量强、弱是针对道与道之间的差异来说的，因此对每一道来说，权系数是一常数。但这时权系数的求取就不是针对每一

33、道而言了，而是对若干道求平均振幅。,考虑M道记录(一个共炮点道集或一个共深度点道集)，其总的平均振幅为：M N A=1/(MN)|fi.,j|i=1 j=1 这里fi,j表示第i道第j个样点的振幅值,每道有N个样点。每道的平均振幅为 N Ai=1/N|fi.,j|j=1 由此可算出第i道的权系数 Wi=A/Ai 均衡后,Fi,j=Wi fi,j 对每道记录都按上述办法计算，就可完成共炮点道集或共深度点道集的道间均衡处理。,注意:两种振幅平衡处理的相同和不同之处。另外需提醒大家的是:这两种处理都属于修饰性处理,并非必要的处理模块,实施这类处理有好处也有坏处,在实际处理中应根据处理目标来确定是否加

34、入这类处理,特别是对于岩性勘探而言,这类处理的选择一定要慎重.当然，对于常规处理流程，通常还是应有这类修饰性处理程模块的，特别是在把数字信号转换成模拟信号时,必须经过振幅均衡、振幅控制等修饰性步骤，才能获得较为理想的剖面效果。,原始单炮记录,振幅均衡后单炮记录,速度谱：,利用某范围内的各种速度反复对地震数据进行动校正和叠加，再把每一种速度所得的叠加结果并置在速度和时间平面中，称为速度谱。,用多次覆盖资料计算速度谱原理图,中国矿业大学资源学院Email:,黄 亚 平,第五章 地震勘探数据处理,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。,一、数字滤

35、波器,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。,第四节 反褶积,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。,实际资料滤波处理,滤波处理前,滤波处理后,(1)频率响应：滤波器对信号频率的影响，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，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

36、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。,褶积是求一系统对任意输入信号的响应，在数学运算中称卷积，连续函数的卷积为：褶积是一种运算，具有交换律，即：x(n)*h(n)=h(n)*x(n)。y=x(n)*h(n)的褶积计算步骤：步骤1：固定序列xi：x1,x2,x3 步骤

37、2：反转并移动序列hj，使hj的最后一个数对应xi的第一个数（见下表）;步骤3：垂向相乘；步骤4：将乘积相加并写出输出点y（k）；步骤5：将序列hj向右移动一个数，并重复步骤3和步骤4，直到序列hj的第一个数对应xi的最后一个数。,褶积：,褶积计算举例：计算震源子波x（n）=(1,-1/2)与反射系数序列h（n）=(1,0,1/2)的褶积：,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(t)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)

38、设计频率滤波器,(3)进行滤波计算,对地震记录道X(t)进行滤波，相当于令X(t)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,4.一维数字滤波过程,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,脉冲和脉冲响应,脉冲（函数）定义：特点：,脉冲响应定义 一个系统对单位脉冲输入的响应。脉冲响应确定一个线性系统的特性，包含有系统传输函数 相同的信息。线性系统的输出为：,(1)地震子波,1.反射波地震记录的形成,如图所示，大地对震源脉冲有吸收

39、作用，它相当于一个低通滤波器，使尖脉冲变成了具有一定延续时间的波形，称此为地震子波b(t)。,地震子波的形成图,二、反褶积,反褶积也叫反滤波，是滤波的一种逆过程。,它可看成是地层吸收滤波器的脉冲响应。地震子波一般为12个周期，延续时间为2040ms。,(2)理想的地震记录,设震源为(t)脉冲，它在地层中传播只受到反射界面的影响，不考虑地层的吸收，这实际上也是一种滤波过程，可表示为,滤波器的滤波因子为R(t)，输出仍为尖脉冲。如图所示，假设地下有N个反射界面，反射系数依次为R1、R2、RN,这时在地面某点接收的地震记录为,理想的地震记录图,从上式可见，理想地震记录：,地震子波到达地面同一接收点时

40、将不能分开，相互叠加，形成复波，如图所示。,实际上，由于吸收作用，尖脉冲会变成一定延续时间的地震子波。,(3)实际的地震记录,实际的地震记录图,由图知，地面某点接收的地震记录为：,写成褶积形式为,上式表明：实际震记录是反射系数与地震子波的褶积。,2.反滤波的实现,反滤波：从实际反射记录中去掉大地滤波器的作用，使之变为 理想的地震记录。,反褶积过程,目的：压缩地震波时间长度，提高分辨率。关键：设计反滤波因子，确定地震子波。反褶积过程可用图所示。,实际的反射地震记录。,式中：,反褶积前后的单炮对比,反褶积之后的叠加剖面,反褶积之前的叠加剖面,反褶积后(右)，压缩了地震子波，分辨率明显提高,1.水平

41、叠加剖面存在的问题,第五节 偏移,1)在界面倾斜情况下,我们按共中心点关系进行抽道集、动校正、水平叠加。实际上是共中心点叠加而不是真正的共反射点叠加，这会降低横向分辨能力。2）叠加剖面总是把界面上反射点的位置显示在地面共中心点下方的铅垂线上。当地层水平时，这种显示方式与实际情况是吻合的；当地层倾斜时，反射点位置就偏离了共中心点下方的铅垂线（对于单次覆盖剖面，反射点并不位于炮-检中点的正下方）存在偏移现象。,2、偏移现象的几何解释:对于倾斜反射界面上的A”点,它应是地面A点的垂直反射点,但实际资料处理水平叠加后,是把共中心点反射叠加后记录在其地面点A的正下方处；（这里，”为法向深度，为铅垂深度，

42、二者长度相当，位置不同）。显然，相对于”发生了偏离。,(注意它的偏离方向),图中是自激自收剖面上一倾斜同相轴，是其真实位置由此可见，由于水平叠加剖面固有的显示方式，使剖面上的倾斜同相轴偏离了真实位置：比其真实位置向下倾方向偏移，变得相对更缓、更深了。这种偏离其空间位置的现象，就叫做偏移现象,由于存在偏移现象，必然会给地震资料解释造成许多假象如：背斜，向斜，都会由此产生形变,由于存在偏移现象，使背斜两翼变缓，变宽，顶部出现空白，闭合面积增大。,使向斜变变浅、变窄，出现同相轴交叉干涉现象（蝴蝶结现象）,CMP叠加剖面（左）和偏移剖面（右）,由于偏移现象的存在，使水平叠加时间剖面上的倾斜反射层的位置

43、和形态都与真实情况发生偏差。为了得到能够真正反映地下情况的地震剖面，必须对偏移现象进行处理，使偏离了真实位置的反射层位回到自己的真实位置上 这种让反射层自动空间归位的处理就叫做偏移归位处理（有时也简称为偏移）。偏移归位如在叠加前进行，就叫叠前偏移(prestack migration)，最终获得的是偏移叠加剖面；如在叠加后进行，就称为叠后偏移(poststack migration)，结果叫做叠加偏移剖面。,地震剖面的显示方式,1、波形2、变面积3、波形变面积4、变密度,波形剖面,变面积剖面,波形变面积剖面,变密度剖面,地震勘探数据处理知识点掌握：1、地震资料处理的概念、目的、三大阶段、三大技术2、叠加、反褶积、偏移的目的3、叠加的三个部分（叠前、叠加、叠后）4、反褶积的基本思想5、地震剖面显示的四种方式了解：1、静校正的流程2、自适应叠加方法3、道内、间均衡4、滤波的作用5、偏移,地震波的基础知识点掌握：1、地震勘探、地震波的概念2、地震波在地层中传播过程（三带）3、地震子波的类型、判断标准4、纵波、横波、面波、体波的特点5、波的几个特征（振动、波动、波前、波后、波面）6、地震波传播的基本规律（反射透射定律、费马、惠更斯等）7、折射波形成的条件8、影响地震波传播速度的地质因素了解：1、地震勘探的发展概述2、弹性波理论（应力、应变等）,本节内容结束,