共反射点叠加法简化.ppt

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1、什么是共反射点叠加法?在野外采用多次复盖的观测方法，在室内处理中采用水平叠加技术，最终得到水平叠加剖面，这一整套工作称为共反射点叠加法。,6 共反射点叠加,共反射点叠加法,现在多次复盖已成为最基本的野外工作方法，这是地震勘探野外工作的一个重大改进。多次复盖资料不仅可以经过处理得出水平叠加剖面，还可以用于计算速度谱，计算自动静校正和用于进一步实现各种偏移技术，求取各种地震参数等等。,共反射点叠加法,水平叠加是将不同接收点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，这种方法能提高信噪比，改善地震记录质量，特别是压制一种规则干扰波(多次波)效果最好。它所利用的不是频率滤波的频谱差

2、异，也不是组合的方向性差异，而是利用动校正后有效波与干扰波之间剩余时差的差异。并且，多次叠加在压制随机干扰方面比组合效果更好。,学习内容,一、共反射点时距曲线方程,二、多次反射波的特点,三、多次叠加的特性,四、多次叠加的相位特性,六、多次复盖参数的影响,五、频率特性和统计效应,七、影响叠加效果的因素,共反射点时距曲线方程,在野外采用多次复盖工作方法时，如图，在O1、O2、03、等点激发，在D1、D2、D3等点接收(满足O1M=D1M；O2M=D2M；O3M=D3M)。如果界面水平，则每次都能接收到来自界面上同一个R点的反射。M是R在地面的投影，叫共中心点。,水平界面的共反射点道集和共反射点时距

3、曲线,共反射点时距曲线方程,水平界面的共反射点道集和共反射点时距曲线,R叫做D1、D2、D3等道的公共反射点。D1、D2、D3等道组成了一个共反射点道集。当然，实际的野外生产工作中，并不是一次激发只用一道接收，而是用多道接收。,共反射点时距曲线方程,但我们总可以在许多次激发获得的多张记录上，把地下某个反射点的共反射点找出来。应当注意，在O1、O2、O3等点激发，在D1、D2、D3等点接收，虽然接收到的都是来自界面上R点的反射，但是D1、D2、D3各点接收到反射波的传播路程长度不同，因此传播时间t1、t2、t3是不一样的。,共反射点时距曲线方程,如果以各个接收点与对应的激发点的距离(称为炮检距)

4、x为横坐标，以波到达各共反射点道的传播时间t为纵坐标，就可以利用x1、x2、x3和t1、t2、t3作出来自共反射点R的反射波时距曲线的半支，将激发点和接收点互换后，又可以得到时距曲线的另外半支。,共反射点时距曲线方程,这种时距曲线叫做共反射点时距曲线。很容易看出，水平界面的共反射点时距曲线方程是,式中x是各道炮检距，h0是共中心点M处界面的法线深度，V是界面上部均匀介质的波速。,共反射点时距曲线方程,上式与水平界面的共炮点反射波时距曲线方程在形式上是一样的。但是应当注意它们在物理意义上的差别。共反射点时距曲线只反映界面上一个点R的情况，而共炮点反射波时距曲线反映的是一段反射界面的情况。在共炮点

5、反射波时距曲线上，t0时间反映激发点处反射波的垂直反射时间；在共反射点时距曲线上，t0时间代表共中心点M处的垂直反射时间。认清这两种时距曲线各自的特殊性对以后一些问题的讨论是很有帮助的。,共反射点时距曲线方程,当界面倾斜时，对称于M点激发和接收所对应的反射点不再是一个点，如图所示，因而这些道也不再是共反射点道。但是在室内处理时仍按水平界面的情况进行。这样做，实质上并不是真正的共反射点叠加，而是共中心点叠加。引入共中心点的概念之后，可以同时适合于水平界面和倾斜界面的情况。,倾斜界面的共中心点道集,学习内容,二、多次反射波的特点,一、共反射点时距曲线方程,三、多次叠加的特性,四、多次叠加的相位特性

6、,六、多次复盖参数的影响,五、频率特性和统计效应,七、影响叠加效果的因素,多次反射波的特点,一、多次反射波的产生及类型 在地震勘探中习惯把绕射波、断面反射波，弯曲界面反射波称为异常波。有时人们也把多次反射波当作一种异常波，但因为多次反射波与上述几种异常波还有差别，那些异常波除有干扰的一面外，还有可以被利用的一面，而多次反射波则只是一种干扰，所以把它单独列出，以示区别对待。,共反射点时距曲线方程,一般说来多次波还包括多次反射波和反射-折射波、折射-反射波，和绕射-反射波等等。这里只讨论多次反射波，并简称为多次波。当反射波传播到地面时，由于地面与空气的分界面(这个面称为自由表面)是一个波阻抗差别很

7、明显的界面，所以是一个良好的反射界面，反射波又可能从这个界面反射向下传播；当遇到反射界面时，又可以再次发生反射返回地面，于是就形成了多次反射波。,多次反射波的特点,在我国各探区都不同程度地存在多次波，如苏北地区、玉门地区，和济阳凹陷的某些地区多次波非常严重。如果浅、中层存在良好的反射界面并产生多次波，就有可能掩盖了中、深层的一次反射波。在剖面上多次波较强时，如果在解释中不能正确地把多次波识别出来，就会造成错误的地质解释。例如使巨大的断裂带被隐蔽，有利的构造不见了，以及造成沉积加厚的假象等等。所以为了提高地震勘探的水平，压制、识别多次波是一个十分重要的问题。,多次反射波的特点,为了解决多次波的识

8、别、压制问题，就要分析多次波产生的条件，特点，找出它与一次反射波之间的差异。产生多次反射波要有良好的反射界面。因为一般反射界面的反射系数较小，一次反射波的强度比较弱，经过多次反射后，多次波就很微弱了。只有在反射系数较大的反射界面上发生的多次反射波，才比较强且能被记录下来、属于这类界面的有基岩面、不整合面、火成岩(如玄武岩)和其它强反射界面(如石膏层、岩盐、石灰岩等)。,多次反射波的特点,多次波的类型一般分为下面几种：,多次反射波的特点,1全程多次波 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。,多次反射波的特点,2短程多次波地震波 从某一深部界

9、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。,多次反射波的特点,3微屈多次波 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。(两类多次波并没有很严格的差别)。,多次反射波的特点,4虚反射 进行井中爆炸激发时，激发能量的一部分向上传播，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延迟时间，等于波从井底到地面的双程传播时间。,典型多次反射波剖面,多次反射波的特点,在深水海域(水深420米)进行地震勘探时记录到的海底多次波,多次反射波的特点,二、全程多次波的时距曲线方程及其主要特点。在几种类型多

10、次波中，我们以全程多次波为代表进行讨论。,多次反射波的特点,全程二次反射波的特点：,时间标志 倾角标志,这些结论可推广到全程m次反射波,多次反射波的特点,三、多次波的剩余时差在本章开始已明确指出，水平叠加方法主要是利用有效波与规则干扰波之间剩余时差的差异，来压制规则干扰波的。多次波是水平叠加能有效地压制的一种规则干扰波，这里对多次波剩余时差专门讨论一下。,多次反射波的特点,在第三章介绍动校正基本概念时已谈到，应用水平均匀介质条件下反射波的动校正公式计算动校正量，并对道集中各道进行动校正，就能把同相轴校成水平直线，校正为共中心点的t0时间。,多次反射波的特点,上式所表示的动校正规律只适合于它的共

11、反射点时距曲线方程是以下形式的波,式中，h是水平界面的深度；xi是各道炮检距；V是覆盖层的波速。,多次反射波的特点,凡是时距曲线不符合上式规律的任何其它形式的波，包括来自倾斜层的反射波，多次反射波，绕射波等，如果仍按上式进行动校正(在实际工作中正是这样做的，不管什么波都当作水平界面均匀介质的一次反射波进行动校正)，则道集内各道的波的旅行时不一定都能校正为共中心点的垂直反射时间t0，而可能还存在一个时差。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tom之差称为剩余时差。,多次反射波的特点,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tom之差称为剩余时差。,剩

12、余时差,t0m,作动校正后的反射时间,多次反射波的特点,还可以更具体地把几种情况列出进行比较：在共炮点的记录上，来自水平界面的一次反射波同相轴经动校正后变为一条水平直线，它反映了一段界面。在共反射点道集上，来自水平界面的一次反射波同相轴经动校正后变为一条水平直线，经叠加后变为一道，只反映界面上一个反射点的情况。在共炮点记录上，倾斜界面的反射波同相轴经动校正后是一条倾斜的直线。,多次反射波的特点,在共中心点道集记录上，倾斜界面反射波同相轴经动校正后很接近一条水平直线(因为动校正有误差，如果严格按倾斜界面动校正公式进行校正，也会成为一条直线)，经过叠加后变为一道，反映一小段界面(不是一个点)的情况

13、。认真体会上述几种情况的特点对理解剩余时差概念是很有帮助的。,如任何其它形式波的旅行时为tr，正常时差为tr，一次波的旅行时为t，正常时差为t，则剩余时差为:,将剩余时差作纵坐标，xi作横坐标，就可以画出剩余时差曲线，它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。,明确了剩余时差的含意，下面具体分析多次波的剩余时差的变化规律。如图所示，到达D点的波中，有较深界面P上的R点来的一次波，有较浅的d界面来的多次波(图上画了二次)。d界面的多次波的路程相当于由等效果面d上的反射点Rd来的反射波。,多次反射波的特点,我们假设这两个波有相同的t0。这样一次波对应的界面一定深一些，多次波对应的界面浅

14、些，因为波速随深度而变化的总趋势是增大的。下面的讨论就是以这样的假设为前提的。现在讨论多次波剩余时差与有关参数的关系。,多次反射波的特点,一次波的旅行时为：,为了使多次波剩余时差简单明确，用二项式展开，略去高次项，得：,多次反射波的特点,多次波的旅行时为：,一般情况下，速度随深度增加，Vdt，所以剩余时差大多为正。动校正后表现为校正不足，一次剖面上剩余时差随x的加大而增大。,多次反射波的特点,q是与炮检距无关的系数：,q称为多次波剩余时差系数。于是：,多次反射波的特点,在本节最后，再简单提及关于多次波的一些问题。1)多次波除全程多次波外，其它的多次波如短程多次波和微屈多次波，它们的时距曲线方程

15、，剩余时差变化规律等都比较复杂，它们的识别也是比较困难的问题。2)虚反射以及海洋地震勘探中在海水层内发生的多次波，专门称为交混回响或鸣震，是两种比较特殊的多次波。,3)为克服多次波在地震勘探的各个阶段都采取了相应的措施。在野外采集阶段采用多次复盖的方法就是为了进一步在水平叠加中压制多次波提供原始材料；在处理中除水平叠加外，还有其它一些方法专门发现并消除多次波；在解释阶段，解释人员还要在地震剖面上通过对比分析进一步检查，去伪存真，识别多次波，避免作出错误的解释。,多次反射波的特点,学习内容,三、多次叠加的特性,一、共反射点时距曲线方程,二、多次反射波的特点,四、多次叠加的相位特性,六、多次复盖参

16、数的影响,五、频率特性和统计效应,七、影响叠加效果的因素,讨论多次叠加的特性就是讨论叠加前后有效波和干扰波将发生什么变化？如何选择有关的参数才能使有效波最大限度的加强，干扰波最大限度被削弱。讨论这些问题的思路仍然是把叠加当作一个线性时不变系统，从分析信号在叠加前后频谱的变化，进而导出有关的公式。,多次叠加的特性,一、基本公式 设经过n次复盖工作得到一共反射点道集，道集内有n道；各道炮检距为x1、x2、x3xn。并设在各道接收到的一次波和多次波在波形和能量上都是相同的，只是存在到达时间的差别。,多次叠加的特性,多次叠加的特性,如果某个波的振动函数是f(t)(炮检距为0的道)，它的频谱是g(j)，

17、经按一次波动校正后各道的剩余时差是t1，t2，t3tn。经动校正后各道波形分别是 f(t-t1)，f(t-t2)，f(t-t3)f(t-tn)。,多次叠加的特性,多次叠加的特性,这个公式表明，多次叠加相当于一个线性滤波器。K(j)就是这个滤波器的特性，多次叠加对波形的改造作用可以由K(j)反映出来。,因子K(j)与原来信号的类型和波的到达时间无关，它只是叠加次数n、频率和剩余时差ti的函数。多次叠加滤波特性K(j)是一个复数，它的模K()是多次叠加的振幅特性，它的幅角()是多次叠加的相位特性。先讨论振幅特性，由上式可得：,多次叠加的特性,可以看出，对反射波来说，最理想的情况是它的剩余时差ti=

18、0,则K()=n。表明叠加后反射波增强了n倍。对于其它ti0的波来说，K()一定小于n，这样叠加对于干扰波就起到相对削弱的作用。,多次叠加的特性,显然，振幅特性曲线在ti=0处有最大值，其数值等于叠加次数n。为了便于对比分析不同叠加次数的叠加效果，把特性曲线坐标作一变换，即令K()除以叠加次数，得叠加特性:,多次叠加的特性,(537),在这里需要明确两点：1)叠加特性公式虽然从脉冲波f(t)导出，但经过付立叶变换后，其结论只适用于(不同频率的)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的关系。2)为了既考虑到谐波的频率这一因素而又要把公式作适当的简化以

19、便于讨论分析。一般来说，把P()看成参数n和变量ti的函数比较合适。下面就按这种考虑作一些简化和变换。,多次叠加的特性,多次叠加的特性,由于,令,式中i是道集内各叠加道的顺序，ai叫做各叠加道参量。可理解为各道的剩余时差所占谐波周期的比数。代入(5-3-7)，有,这个式子对各种波都是普遍适用的，但各种波的变化规律不同。,二、多次波的叠加特性前面已经导出了多次波剩余时差的变化规律；在离散情况下可改写成：,一般情况下，速度剖面中速度随深度而增加，也即对t0相同的一次波和多次波，一次波速度V大于多次波速度Vd。故q为正数，ti0。多次波剩余时差曲线为一上升抛物线。,多次叠加的特性,根据多次波剩余时差

20、的规律，可得出多次波的叠加参量。即:,对某一频率而言(即T一定)，多次波的叠加参量的变化规律亦为一上升的抛物线，其系数为q/T。,多次叠加的特性,由于多次波的剩余时差ti和叠加参量ai均按抛物线规律变化，可以利用这一特点，将它的叠加参量变化为观测系统的参数以及“单位叠加参量”的函数。这样叠加特性曲线就有了实用意义和对比标准了。为此，对叠加参量作如下变换:,多次叠加的特性,式中 是道距。令,多次叠加的特性,称它为单位叠加参量，即当炮检距等于一个道间距时的叠加参量。,又令:,即炮检距所相当的道间距数的平方。它是一个与观测系统参数有关的量。利用 可以进一步把叠加参量 表示为,多次叠加的特性,多次波的

21、叠加特性方程：,多次叠加的特性,这个公式给出了多次波叠加效应与Kxi和a的关系，为了便于用此公式指导野外观测系统的设计，还要找出Kxi与观测系统的具体参数的关系。,为此，引入下列符号：x1是道集内第一道的炮检距(即偏移距)；d是炮点的移动距离;=x1/x是代表偏移距的道间距数;=d/x代表炮点移动距离的道间距数。i是该道在道集中按炮检距由小到大排列时的顺序号。于是可得：,多次叠加的特性,多次叠加的特性,现在有了上述公式，结合工区的参数q的变化范围，算出这个多次波的叠加特性曲线。,多次叠加的特性,下图就是一条实际计算出的多次波叠加特性曲线。下面以这条曲线为例分析多次波叠加特性曲线的一些特点。,多

22、次叠加的特性,1通放带 当a=0时，P(0)=1。随着a的增大，P(a)迅速减少。当P(a)P1=P(a1)=0.707时叠加后就不能得到很好的加强。故把a1作为通放带的边界，即aa1时，可以得到加强。,多次叠加的特性,2压制带 从整条曲线来看，有一个P(a)的低值区。我们用P=1/n作为此区的平均值，它与曲线的交点为ac和ac。即当波的a落入ac，ac区间时，就能得到最好的压制。,多次叠加的特性,实际上在压制带内曲线还有极大值，其最大极值称为三次极值P3=P(a3)，P3能说明压制量的大小。P3越大，即偏离平均压制量1/n越高，压制效果就可能不好，在ac的右边，当偏移值较小时，会出现P(a)

23、的第一个极小点Pm=P(am)。如果amac，则压制带就可以左移至am处。这时排列长度可适当缩小，这点在设计观测系统时可以考虑。,多次叠加的特性,3二次极值带 过了压制带之后a再增大就迅速进入二次极值带(aa2)。当干扰波的值落入二次极值带时，压制效果就会不好。因此选择参数时就使干扰波不落入二次极值带。具体地说就是道间距不能过大，在必须使用大道间距时，应增加复盖次数，以降低二次极值带的P(a)值。,多次叠加的特性,由图可以看出，当其它参数不变时，n越大，特性曲线在二次极值带内的值越小。,多次叠加的特性,综上所述，特性曲线上共有六个特征点值得注意，即a1，ac，am，a3，ac和a2，其中又以a

24、1，ac和am三个点最重要。对每一条叠加特性曲线，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了。,顺便说明，一般的特性曲线都是以单位叠加参量a作为变量，这主要是为了便于分析和对比不同观测系统的叠加特性曲线。实际应用中可以根据需要使用的其它参量或具体参数值，利用相应的公式，对横坐标进行换算就行了。,多次叠加的特性,三、脉冲波的多次叠加特性上面的公式只适用于简谐波，实际的地震波是脉冲波，两者的多次叠加特性有什么差别呢?经过讨论，可得出主要结论：脉冲波的多次迭加特性曲线不存在二次通放带，在过渡带之后就是压制带，在压制带与通过带之间的部分也是过渡带。下图对简谐波与脉冲波的叠加特性曲线进行了比较。,多次叠加的特性,多次叠加的特性,