（地球探测与信息技术专业论文）青藏高原复杂地质条件近垂直反射地震资料采集与处理.pdf

摘要 随着国家经济的发展， 对能源需求量的增加， 以 及对青藏高原油气战略远景评价的选ix , 使地震勘探一 1 作也相应地进入到地形地质条件都比较复杂的地区， 这对地震数据的采集和处 理 作都带来相应的困难。 本文首先介绍了止常地区地震勘探资料采集的一般方法与常规处 理流程， 之后， 结合本人的实践论述了山区复杂地质条件f 地震资料的专门采集与处理方法， 分析了山区复杂地质条件存在的问 题以 及采集中存在的难点。 本人参加了“ 羌塘盆地止维地 震反射剖面调查试验研究” 和“ 若尔盖盆地一西秦岭造山带 深地震反射剖面探测” 两个 项目 的 野外数据采集和数据处理。 学习了山区复杂地质条件下 的 地震采集技术和数据处理过程， 特别是针对青藏高原复杂的地震地质条件， 在学习和掌握数据处理流程基础上， 专门对静校 正 和剩余静校正进行了 试验研究。 学习中体会到， 由采集的单炮记录中 可以看出， 青藏高原 羌塘盆地复杂地质条件下 地震数据处理的土要问 题之一 是如何做好静校正1 作。 本文介绍了 目 前国内 在山 地条件下主要运用的静校正 方法， 并根据该地区的地质条件选用了 两步法对该 区资 料进行静校正计算， 即首先校正到浮动基准面上， 再根据所拾取的初至信息进行折射波 静校正。 此方法对于该地区的地震单炮有一定的改善效果， 但从所得的叠加剖面上来看， 同 相轴的 连续性并不好， 表明 静校正c 作还没有完全做好， 因 而有必要研究更有效的山 区资 料 的静校正方法。 在做完速度分析的基础之上做剩余静校正， 做好剩余静校止的关键是选取同 相轴连续性比 较好的层位作为基准层， 如果选取不好， 反而会破坏同相轴的连续性。 孟尔盛 先生曾 经指出， 如果浅层同相轴连续性不好， 选取深层作为基准层进行剩余静校正计算， 可 以 取得更好的效果。本文中为了 检验此方法的正确性，分别选取了 1 5 0 0 m s , 3 0 0 0 m s以 及 4 5 0 0 m s作为基准层进行剩余静校正 量计算。从剖面对比上看，选取深层作为基准层进行剩 余静校正后剖 面同相轴的 连续性比 选取浅层作为基准层效果好， 因而在做剩余静校正 量计算 时选取基准层非常重要。 关键字:静校正 同相轴 速度分析 剩余静控 已基准层 a b s 七 r a t w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f n a t i o n a l e c o n o m y a n d t h e i n c r e a s e o f e n e r g y s o u r c e s d e m a n d , a s w e l l a s t h e s t r a t e g i c f u t u r e e v a l u a t i o n o f o i l a n d g a s i n t i b e t a n p l a t e a u t h e s e i s m i c r e s e a r c h i n g c o m e i n t o t h e a r e a o f c o m p l i c a t e d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n a c c o r d i n g l y , a n d b r i n g s o m e d i f f i c u l t i e s f o r t h e s e i s m i c d a t a g a t h e r i n g a n d p r o c e s s i n g . t h e p a p e r i n t r o d u c e d t h e e c u m e n i c m e t h o d o f s e i s m i c d a t a g a t h e r i n g a n d p r o c e s s i n g i n n o r m a l a r e a f i r s t l y , t h e n d i s c u s s e d t h e e x p e r t t e c h n i q u e f o r g a t h e r i n g a n d p r o c e s s i n g i n t h e c o m p l i c a t e d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n a r e a b y m y p r a c t i c e , a n a l y z e d t h e p r o b l e m s o f c o m p l i c a t e d a r e a a n d t h e d i f f i c u l t i e s i n g a t h e r i n g . t h e a u t h o r h a v e j o i n e d i n t h e d a t a g a t h e r i n g a n d p r o c e s s i n g o f t w o p r o g r a m s : t h e r e s e a r c h o f 2 d s e i s m i c r e f l e c t s e c t i o n i n q i a n g t a n g b a s i n a n d t h e e x p l o r a t i o n o f d e e p s e i s m i c r e f l e c t e d s e c t i o n i n r u o e r g a i - w e s t e r n q i n l i n g 0 r o g e n . s t u d y t h e t e c h n i q u e o f s e i s m i c g a t h e r i n g a n d d a t a p r o c e s s i n g , c o n t r a p o s e d t h e c o m p l i c a t e d s e i s m i c g e o l o g i c a l c o n d i t i o n i n t i b e t a n p l a t e a u e s p e c i a l l y , i n s t u d y , r e s e a r c h t h e s t a t i c c o r r e c t i o n a n d r e s i d u a l s t a t i c . f r o m t h e s i n g l e s h o t , w e m a y k n o w t h a t o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n c e p r o b l e m s i n t i b e t a n p l a t e a u i s h o w t o d o t h e s t a t i c c o r r e c t i o n w e l l . t n t h e p a p e r , t h e r e a r e s o m e s t a t i c t e c h n i q u e s u s e d i n t h e m o u n t a i n a r e a i n i n t e r n a l d o m a i n , a n d b a s e d o n t h e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n o f t h i s s e c t i o n , c o m p u t e d t h e s t a t i c c o r r e c t i o n i n t w o s t e p s : f i r s t , c o r r e c t e d t o f l o a t d a t u m , t h e n d o t h e r e f r a c t i o n s t a t i c b y t h e i n f o r m a t i o n o f f i r s t b r e a k p i c k i n g . t h e w a y i s u s e f u l t o s i n g l e s h o t i n t h a t a r e a , b u t f r o m t h e f i n a l s e c t i o n , i t i s n o t g o o d e n o u g h i n i n - p h a s e s h a f t , a n d s h o w s t h a t t h e s t a t i c c o r r e c t i o n i s n o t b o n , s o w e m u s t r e s e a r c h m o r e e f f e c t i v e s t a t i c m e t h o d s . d o t h e r e s i d u a l s t a t i c c o r r e c t i o n a f t e r v e l o c i t y a n a l y s i s , t h e k e y o f c o r r e c t i o n i s h o w t o c h o o s e a g o o d f i d u c i a l s t r a t u m , o t h e r w i s e , i t w i l l d e s t r o y t h e c o n t i n u i t y o f i n - p h a s e s h a f t . m r . m e n g e r s h e n g h a s p o i n t e d o u t t h a t i t w i l l b e a b e t t e r e f f e c t b y u s i n g a d e e p - s e a t e d f i d u c i a l s t r a t u m i f t h e r e i s n o t a g o o d o n e i n f l a t a r e a . i n t h e p a p e r , c o m p u t e d t h e r e s i d u a l s t a t i c c o r r e c t i o n b y t h e s t r a t u m o f 1 5 0 0 m s . 3 0 0 0 m s a n d 4 5 0 0 m s r e s p e c t i v e l y , f r o m t h e c o n t r a s t o f t h e s e c t i o n s , i t c h a n g e d w e l l b y u s i n g d e e p - s e a t e d s t r a t u m t h a n u s i n g l o w - s e a t e d s t r a t u m , a n d i t s h o w e d t h a t w h a t m e n g s a i d w a sr i g h t . s o i t i s v e r y i m p o r t a n t t o s e l e c t a r i g h t s t r a t u m w h i l e mr d o i n g t h e r e s i d u a l s t a t i c c o r r e c t i o n . k e y w o r d s : s t a t i c c o r r e c t i o n , i n - p h a s e s h a f t , v e l o c i t y a n a l y s i s , r e s i d u a l s t a t i c c o r r e c t i o n . f i d u c i a l s t r a t u m 绪论 地震勘探是地球物理勘探的一种重要方法， 是以研究人 c 激发的弹性波在地壳中的传播 为基础，以 确定各种矿床的位置 ( 包括石油、各种矿体、水及地热矿藏等) ，探明考古遗址 以 及为各 项丁 程提供有关地质方面的信息。 地a勘探是一个复杂的动力学系 统， 这个系统中发生着能量和信息的转换: 由 地震震源 激发一次波， 它们在介质中 传播并不均匀产生二次波。 在观测点处接收和记录这些波动， 得 到地震记录; 对地震记录进行处理和解释， 也经历着一系列的信息转换过程， 最后得到地震 剖而或构造等图 件。 可以认为， 震源激发的弹性振动是系统的输入信号， 而地震剖面等信息 则是系统的输出信号。 地震勘探中分析地震地质介质的参数和在介质中产生的弹性波场的特征之间的相互关 系十分重要， 这种分析以求解正问 题 ( 对给定的 地震模型计算波场) 为基础。 而研究野外观 测的方法和技术使我们能够以最少的花费获得所研究波场的充分的 信息。 处理和解释的有效 性则以解反问题 ( 根据观测的波场确定地震模型的结构) 为基础。 许多地震卜 作是用介质的连续响应在一条剖面上记录的连续覆盖法， 以炸药或其它能源 激发地震波， 利用检波器排列来检测介质的运动情况， 其数据通常以 数字化记录在磁带上， 便于 用计算机处理， 以提高信噪比， 提取有意义的信息。 数据以 便于进行快速处理的方 法存 放。 地震勘 探的基本技术包括地震波的 激发和测量波由 震源到检波器序列的 旅行时间。 检波 器通常为沿指向震源的一条直线放置。 知道了 各检波器所对应的旅行时间和地震波传播速度 后， 人们便可 恢复地震波的传播路径。 原则上讲， 构造信息可由 传播路径推断出来， 而 传播 路径主要分为两类: 首波或折射波路径， 即 波主要是在两层岩石的交界面上传播， 因 此其路 径近似为水平; 另一种为反射波路径， 即开始时， 波向卜 传播， 到达某一点后， 被反射至地 表， 因 此， 其整个路径基本上是垂直的。 对于 这两类路径来说， 其旅行时间都决定手 岩石的 物理性质和岩层的产状， 地震勘探的目 的就是根据观测到的到达时间以 及 ( 在一定范围内) 振幅、频率和波形的变化来推断岩石的有关信息、 特别是岩石的产状。 一、选题依据 随着国家的经济发展， 对能源的需求越来越人， 为了国家经济的可持续发展， 必须解决 能 源短缺问 题， 因而， 近儿大， 国家 投入了人量资金用于 能 源勘探。 随着老区勘探和开发的 结束， 必须进入到油气前景新区进行勘探和开发， 最直接的问题就是进入到地表地形比较复 杂， 并且 地 卜 地质条件比较复杂的地区。 这给地震数据的勘探、 采集以 及处理都带来相应的 困难。 青藏高原的油气资源问 题是中国 地质界、 石油界较为关注的重大科学问题。 由于 这一地 区开展地质i 作难度较大， 迄今为止 ， 羌塘盆地的地质调查程度非常之低， 仍有ta r 多基础问 题世人未知。为 此，国家油气办在2 0 0 4 年设 立的新一轮国 家油气资源战略选区调杏与评价 专项计划中， 特别把“ 青藏高原油气资源战略选区调杏与评价” 作为其重要的一部分， 希望 在青藏高原找油气资源有所突破。若尔盖盆地和羌塘盆地作为青藏高原内部大型海相盆地， 同 时被列为国 家油气战略选区的主攻日 标。 二、研究意义 青藏高原松潘地块的若尔盖盆地位于青藏高原的东北缘， 其岩石圈结构及其与西秦岭造 山 带的关系记录着高原向东和向北发展演化的 深部 过程信息， 特殊的构造环境使其成为我国 大陆构造演化研究的天然实验室。 若尔盖 盆地巨厚的中生代二迭系沉积及其 f 部晚古生代地 层可能储藏着巨厚油气， 如何运用反射地震剖面探测， 揭示它的内部储油构造是地震勘探从 未解决的难题。 羌塘地区是我国陆内 唯一尚未 进行油气开发的 海相盆地。1 9 9 4 - 1 9 9 8年，原中 石油公 司曾 在羌塘地区进行过地震前期勘探。 随着全球石油资源的紧缺， 我国石油地质界加快了新区勘探， 羌塘地块重新被列为 我国 油气勘探评价值得重视和重新认识的 重要新区之一。 因而， 尽快通过地震 - i 作揭示该区的岩 4 1 圈内 部结构、 构造属性及其横向变化是当 前的迫切需要。 对羌塘地区的地震资料进行处理 井 解释，了 解该区地质构造，这将有助丁认识羌塘地块的 构造特征。 第一章 正常地区地震勘探资料采集与处理的一般流程 】 1 地震资 料采集 1 . 1 . 1关于 地震勘探资料采集的一些概念 地震勘探数 据采集中的地震波是人_ 激发产生的，即人 1. 震源。人上 震源有两大 类州, 一类是炸药震源，一类是非炸药震源。炸药是一种化学物质或化学混合物， 例如常用的有 t n t 和硝氨。 由于它所激发的地震源具有良 好的脉冲 特征， 以及具有高的能量等优点， 而被 认为是一种理想的地震震源。 因此， 炸药震源白 地震资料采集问世之初一直至今始终作为激 发地震波的主要震源o 地震勘探数据采集系统可把接收到的地面振动转换为时间函 数的电 信号。 现代地震勘探 采集仪器主要有检波器、 放大器、 数字记录器 ( 包括有关的硬件) 以 及作监视用的显示器等 装置组成。 地震勘探野外采集形式是根据地质任务、 干扰波与有效波特点、 地表施1 条什等诸方面 条件确定的。 通常在勘探区域内 布设多 条测线进行观测。 观测与测线间的相对位置关系由已 知区域地质构造特征和勘探任务决定， 一般情况下 布设 成网 状， 通常是正交网状。 测网的 疏 密程度不一 ， 区域普查 ( 概查) 阶段测网 较稀疏 ( 测线间距可为儿十公里一一百公里) ，面 积勘杏阶段测网 稍密 ( 测线间距为几公里一一 十几公里) 。 构造细测阶段或开发阶段测网 最 密( 测线间 距达儿百米一一儿公里) 。 当 然， 测网 疏密不是绝对的， 以 探明构造特征为 准则。 在地表条件允 许的情况下 ， 尽可能布成止交测网， 测线亦尽可能为直线。 主测线应能与预测 的 构造走向 垂直， 联络测线平行构造走向。 在具体施工中， 每条测线都分成若干观测段， 逐 段进行观测， 每次激发时所安置的多道检波器的观测地段称为地震排列。 激发点和接收排列 的相对空间关系称为观测系统。 为了 野外1 一 作简化和标准化， 应该使激发间隔d( 相邻激发点的间距) 保持ic i 定， 也要 求相邻接收点的间距a x 保持不变。而且一般激发间隔d 选为酝 的倍数。由于 地震剖面上 每一道记录往往是相邻儿道所接收的振动叠加的结果， 所以 在选抒a x 时应该考虑到以后的 处理方法提出的要求。决定a x 大小的总原则是:经过处理后能在地震剖面上的相邻道 t 可 靠地追踪波的同一相位。因此， 选抒a x 时必须考虑的因素也就是影响波相位对比的因素， 主要有如卜 儿点: 1 、 在相邻道上记录形状的 重要性; 2 、 有效波与干扰波及随即振动背景的 振幅关系: 3 . 波到达相邻接收点的 时差a t ; 4 、 振 动的 视周期t o 当记 录重复性合乎要求井且干扰背景不大时，波能够可靠对比的条件是: 第一章 正常地区地震勘探资料采集与处理的一般流程 】 1 地震资 料采集 1 . 1 . 1关于 地震勘探资料采集的一些概念 地震勘探数 据采集中的地震波是人_ 激发产生的，即人 1. 震源。人上 震源有两大 类州, 一类是炸药震源，一类是非炸药震源。炸药是一种化学物质或化学混合物， 例如常用的有 t n t 和硝氨。 由于它所激发的地震源具有良 好的脉冲 特征， 以及具有高的能量等优点， 而被 认为是一种理想的地震震源。 因此， 炸药震源白 地震资料采集问世之初一直至今始终作为激 发地震波的主要震源o 地震勘探数据采集系统可把接收到的地面振动转换为时间函 数的电 信号。 现代地震勘探 采集仪器主要有检波器、 放大器、 数字记录器 ( 包括有关的硬件) 以 及作监视用的显示器等 装置组成。 地震勘探野外采集形式是根据地质任务、 干扰波与有效波特点、 地表施1 条什等诸方面 条件确定的。 通常在勘探区域内 布设多 条测线进行观测。 观测与测线间的相对位置关系由已 知区域地质构造特征和勘探任务决定， 一般情况下 布设 成网 状， 通常是正交网状。 测网的 疏 密程度不一 ， 区域普查 ( 概查) 阶段测网 较稀疏 ( 测线间距可为儿十公里一一百公里) ，面 积勘杏阶段测网 稍密 ( 测线间距为几公里一一 十几公里) 。 构造细测阶段或开发阶段测网 最 密( 测线间 距达儿百米一一儿公里) 。 当 然， 测网 疏密不是绝对的， 以 探明构造特征为 准则。 在地表条件允 许的情况下 ， 尽可能布成止交测网， 测线亦尽可能为直线。 主测线应能与预测 的 构造走向 垂直， 联络测线平行构造走向。 在具体施工中， 每条测线都分成若干观测段， 逐 段进行观测， 每次激发时所安置的多道检波器的观测地段称为地震排列。 激发点和接收排列 的相对空间关系称为观测系统。 为了 野外1 一 作简化和标准化， 应该使激发间隔d( 相邻激发点的间距) 保持ic i 定， 也要 求相邻接收点的间距a x 保持不变。而且一般激发间隔d 选为酝 的倍数。由于 地震剖面上 每一道记录往往是相邻儿道所接收的振动叠加的结果， 所以 在选抒a x 时应该考虑到以后的 处理方法提出的要求。决定a x 大小的总原则是:经过处理后能在地震剖面上的相邻道 t 可 靠地追踪波的同一相位。因此， 选抒a x 时必须考虑的因素也就是影响波相位对比的因素， 主要有如卜 儿点: 1 、 在相邻道上记录形状的 重要性; 2 、 有效波与干扰波及随即振动背景的 振幅关系: 3 . 波到达相邻接收点的 时差a t ; 4 、 振 动的 视周期t o 当记 录重复性合乎要求井且干扰背景不大时，波能够可靠对比的条件是: o t t l 2( 1 . 1 ) 从视速度考虑时，得 么 x _v t * 2 2( 1 . 2 ) 该式可用于在一般条件 卜 粗略地估算o x 。 在记录同一个 ( 或组) 震源激发地振动时， 接收点的第一道至最末一道之间的测线段叫 做排列，用刀 表示记录道数，则排列长 度l 是: l=( n 一 1 ) a x ( 1 . 3 ) 一、震源以 及检波器的组合 地震组合法是利用千扰波与有效波的传播方向不同压制干扰波的一种有效方法。 它土要 川手 压制面 波之类低视速度规则干扰及无规则的随机干扰。 所谓组合指的是用多个检波器接 收构成一个地震道的输入或者多个震源同时激发构成一个总震源， 前者称为检波器组合， 后 者成为震源组合。按照互换原理， 震源组合与检波器组合的原理是等价的。 检波器组合效果的好坏与组合参数有关，即与组合数目、组合距 ( 组内 检波器间距) 、 组合基距 ( 组内 检波器排列长 度) 有关。 在组合方案设计中， 通常有这样的考虑: 1 、尽可能使有效波落入通放带，使干扰波落入压制带。组合距为: a x : 生 a ,n . a x 去 a *- 干扰波)( 1 . 4 ) ( 有效波)( i . 5 ) 2 、适当 增加组合数目 ， 但不宜过多。 3 .既要考虑方向 特性， 又要兼顾统计效应， 组合距应人于随机干 扰波的相关丰 径 ( 地 震勘探中相关半径为数十米) 。 4 、从压制干扰波的角度出发，组合基距应为: v _ a . =凡 ，=于 i.,. ( 1 . 6 ) 从有效波角度考虑，组合基距应为 s , = 0 .4 4 蠕n( 1 . 7 ) 、放炮与记录: 实质上全部常规的地震 1 一 作是由连续剖面组成的， 即电缆和爆炸点这样布置, 使得数据 中没有间隙， 除非检波器组之间有一定间隔而不连续。 常规覆盖是指除了剖面端点外， 每一 个反射点只采样一次。 这些端点( 连接点) 在有相邻排列的情况卜 又一次采样， 以 便减小在 从一个 记录至下一个记录追踪一个波至产生误差的可能性。 这与共深度点法 ( 多次覆盖) 形 成对照， 共深度点在每一反射点采样多于一次。 面 积碳盖或横向 覆盖表明， 不仅测量了 沿测 线的倾角分量， 而且也测量了 垂直于地震测线的倾角分量。 各种方法都利用不同的 爆炸点与 检波器组的关系. 对排列， 我们指的是为记录爆炸的能量而采用的炮点和检波器中 心的 相对位置表示的几 种排列 类型。在中间放炮记录中， 炮点位于 均匀布置检波器测线的中心，如果有2 4 组检波 器， 则炮点通常位于检波器组1 2 和1 3 的中间。 由于这样排列不会使下一个记录有精确的时 间互换 ( 由于炮点和检波器组没有重合) ， 故有时把检波器组一起放道炮点上或做其他一 些 很小的改动。 把炮点布置得靠近检波器， 常得到有干扰得记录道( 因为 气体从炮井中逸出 及 填井物质从炮井中 喷出， 或者由于 振源车 产生太大噪音) ，因此，可将炮点垂直于 地震测线 移动1 5 -5 0 m a 在另一 种常用排列中， 炮点位于 有效检波器组线的一 端，从而形成端点放炮。 。有时在 估计到有严重的地滚波的地区， 从最近的有效检波器组沿测线将炮点移动 ( 偏移) 一段相当 大的 距离 ( 常常 5 0 0 -7 0 0 m ) , 便形成纵侧线偏移排列，也可以在中间放炮的排列中间留出 一段空白。 这些排列也用丁当 近炮检距数据不需要时， 对最远检波器组产生一个 较大的炮检 距。 炮点也可 偏置于电缆的法线方向上， 或者在有效部分的一端， 形成非 纵向l 排列， 或者 对准排列的中点， 形成非纵t 排列。 纵测线偏移和非纵线偏移在地滚波到达排列之前记录 1 - 2 s 的反射信息。 十字排列是由 两个人 致成直角的 检波器组排列组成， 用于 记录二 维倾斜 的信息。 2 1 . 2野外参数的选择: 在决定野外参数时，要使其合乎逻辑: a , 最大炮检距。它是指爆炸源到最远检波器组的距离。 最大炮检距应当与 我们感兴 趣 的最深层的 深度相当， 这样、 通常就有足够大的正常时差使得我们能够把一次反射和多 次反 射及其他相干噪音区分开来。 但是最大炮检距不能大到出 现反射系数有明显改变， 严重 横波 转换以 及共深度点方法的近似不再成立的距离。 如果最深目 的层的资料相当 好， 那么最大 炮 检距可以 增加到基底的深度。 b 、 最小炮检距应不大于 最浅目的 层深度。有时， 最小炮检距人 一 些会避开源生噪音， 但这会导致有用的浅层资料的丢失。 c 、 最大组合长 度是由 反射波的 最小视 速度所决 定的。通常在最大炮检距处，反射波有 最小视速度， 具有最小视速度的反射波的最短视波长( 最高频率) 应正好在组合方向 特征的 主瓣之内。 d 、 线性排列检波器在组合内的 有用最小间隔通常由 瞬时噪声所决定， 有时也与源生噪 声有关。通常记录相隔0 . 5 - 1 。 的互相独立检波器的输出，得出噪声仍不相干的最小距离， 以 确定瞬时噪声的特性。最小间 距通常是2 -5 m 。当 噪声主要是由 局部因素 ( 如风吹草 动、 灌木或树木的 摆动) 产生的时候， 这个间隔要小一些， 当 噪声主要是由 于远源 ( 如微震、 波 浪、k 车噪音等) 所引起的时候， 这个间隔要大一些。 如果能用较多的检波器， 那么以 这个 最小间隔在一个面积上布置要比 把这些检波器沿线以 更小的间隔挤在一 起其效果要 好得多。 偶尔要用面 积排列来压制从测线两测来的噪音，压制电 波干扰需要较近的检波器间距。 e 、 检波器组与组之间的间隔应不大于期望的水平分辨率的2 倍，以保证地下反射点的 间隔等于 期望的分辨率。 然而组间隔 应不大于由以 上c 所给出的组合长 度。 f . 最少震道要由排列长度和组间的间隔共同决定。 9 、 最小 药量由记录上的瞬时噪声来决定。如果两炮重复，那么在直到相应于 最深点之 卜 某一深度的时间剖面上记录应是相同的，否则，就要增加药量。 2 . 2地震资料处理 地f1 , 资料的一般处理过程分二个阶段: 预处理、 参数提取和分析、 资料处理。 处理的最 终结果是得到供解释用的水平叠加时间剖面或叠加偏移时间剖面。 2 . 2 . 1预处理 对原始数据进行初步加 卜 ，以 满足计算机及操作系统中各处理方法的要求。 一、数据解编 野外磁带记录数据是按时序排列的， 即依次记一 f 每道的第一个采样值， 各道记完后， 再 依次记卜 各 道的 第二个采样值， 依此类推。 在数据处理中， 时序排列的形式很不方便， 必须 转换为 道序排列， 即第一道的所有数据都排在第二道之前， 使同一道数据都排放在一起， 这 种预处理称为数据解编或重排。 一、编辑 在浅层地震数据采集中，由于 施 1一 现场复杂，外界干扰大，难免出 现一些不止常道和 共炮点记录，这些记录信噪比低，如果参与叠加处理会严重影响处理效果。在正式处理之 c 、 最大组合长 度是由 反射波的 最小视 速度所决 定的。通常在最大炮检距处，反射波有 最小视速度， 具有最小视速度的反射波的最短视波长( 最高频率) 应正好在组合方向 特征的 主瓣之内。 d 、 线性排列检波器在组合内的 有用最小间隔通常由 瞬时噪声所决定， 有时也与源生噪 声有关。通常记录相隔0 . 5 - 1 。 的互相独立检波器的输出，得出噪声仍不相干的最小距离， 以 确定瞬时噪声的特性。最小间 距通常是2 -5 m 。当 噪声主要是由 局部因素 ( 如风吹草 动、 灌木或树木的 摆动) 产生的时候， 这个间隔要小一些， 当 噪声主要是由 于远源 ( 如微震、 波 浪、k 车噪音等) 所引起的时候， 这个间隔要大一些。 如果能用较多的检波器， 那么以 这个 最小间隔在一个面积上布置要比 把这些检波器沿线以 更小的间隔挤在一 起其效果要 好得多。 偶尔要用面 积排列来压制从测线两测来的噪音，压制电 波干扰需要较近的检波器间距。 e 、 检波器组与组之间的间隔应不大于期望的水平分辨率的2 倍，以保证地下反射点的 间隔等于 期望的分辨率。 然而组间隔 应不大于由以 上c 所给出的组合长 度。 f . 最少震道要由排列长度和组间的间隔共同决定。 9 、 最小 药量由记录上的瞬时噪声来决定。如果两炮重复，那么在直到相应于 最深点之 卜 某一深度的时间剖面上记录应是相同的，否则，就要增加药量。 2 . 2地震资料处理 地f1 , 资料的一般处理过程分二个阶段: 预处理、 参数提取和分析、 资料处理。 处理的最 终结果是得到供解释用的水平叠加时间剖面或叠加偏移时间剖面。 2 . 2 . 1预处理 对原始数据进行初步加 卜 ，以 满足计算机及操作系统中各处理方法的要求。 一、数据解编 野外磁带记录数据是按时序排列的， 即依次记一 f 每道的第一个采样值， 各道记完后， 再 依次记卜 各 道的 第二个采样值， 依此类推。 在数据处理中， 时序排列的形式很不方便， 必须 转换为 道序排列， 即第一道的所有数据都排在第二道之前， 使同一道数据都排放在一起， 这 种预处理称为数据解编或重排。 一、编辑 在浅层地震数据采集中，由于 施 1一 现场复杂，外界干扰大，难免出 现一些不止常道和 共炮点记录，这些记录信噪比低，如果参与叠加处理会严重影响处理效果。在正式处理之 前， 需要对这些不正常的记录进行编辑处理， 例如对信噪比 很低的不正常道进行充零处理， 发现极性反转的 i _ 作道对它们进行改正等。另外， 还要显示有代表性的记录并观察初至同 相轴，以 便进行初至切除。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， 这 样做对避免以后处理时出 现的叠加噪声有好处。 切除的方法就是用零乘需要切除的记录段。 二、抽道集 抽道集也叫共深度点选排， 是把具有相同共反射点的记录道排成一组，按共深度点号 次序排在一起。抽道集处理后，磁带上记录的次序是以共深度点号为次序的记录，以后所 有的处理都将方便地以共深度点格式进行。 四 、真振幅恢复处理 在野外数据采集过程中，为了 使来白 不同深度信号的能量能够以一定的水平记录在磁 带上，数字地a仪采用了增益控制，对浅层信号放大倍数低，深层信号放大倍数高。对经 过增益控制的地震记录恢复到地面检波器接收到的振幅值的处理称为增益恢复。 数字仪对 信号 进行增益控制时的增益 指数己记录在记录格式的阶码上，因此增益恢复的公式为: a二 a , / 2 其中a 。 为记 录到的 采 样值 ， a为 地面 检 波 器 接 收 到的 增益 控 制 前的 振幅 值， n 为 阶 码 ( 即增益指数) 。 球面扩散是当波离开震a时由于 波前 扩散造成的振幅衰减，能量发生扩散，波的强度 减小，而波场的总能量不变。如果介质是各向同性的，则能量衰减与传播距离的平方成反 比。 通常速度都是随深度的增加而增加，射线路径是弯曲 的，能量扩散加快，使振幅衰减 变大。 非弹性衰减是弹性能量由于摩擦而耗散为热的吸收的结果，波动能量消失。通常地震 波振幅随时间旱指数衰减。高频衰减比 低频快。 除以上三种影响振幅的因素外， 还有诸多影响振幅的因素， 例如与震d k 强度和震4祸合 有关的影响， 检波器灵敏度和检波器锅合及偏移距的影响。 对这类影响上要通过地表一致性 振幅校正程序，类似于自动剩余静校i 1 = 夹宪成 2 . 2 . 2参数提取与分析 参数提取与分析的目的是为寻找在常规处理或其他处理中常用的最佳处理参数， 以及有 用的地震信息， 如频谱分析、 速度分析、 相关分析等。 这类数字处理还可为校正与偏移及各 种滤波等处理提供速度和频率信息、 并可以自 成系统处理出相应的成果图件， 如频谱、 速度 谱，通过相关分析进行相关滤波等。 一、频谱分析 地震勘探所得到的记录中 包含有效波和干扰波，这些波之间在频谱特征上存在很人差 别。 为了 解有效波和干扰波的频谱分布范围， 需要对随时间变化的地震记录讯号进行傅里川 变换， 得到随频率而变化的 振幅和相位的函 数，( 地震记录的频谱一振幅谱和相位谱) 。 对 地震波形函数进行傅里叶变换求取频谱的过程叫频谱分析。 i 、 地震波的频谱分析 参数提取与分析的目 的是为寻找在地震数据处理中 用的 最佳处理参数、 及地震信息， 如频谱 分析、 速度分 析、 相关分析等。 这类数字处理还可为 校正与偏移及各种滤波等处理提供速度 和频率信息， 并可以白 成系统处理出相应的成果图 件， 如频谱、 速度谱， 通过相关分析进行 相关滤波等。 为更好了 解有效信号和干 扰噪声的频谱范围， 可分别选取信号和随机噪声时窗进行频谱 分析。 为 分析浅层和中 深层信号的 频谱， 可从浅至深不同时间处选取时窗进行频谱分析。 实 际地震 波受到各种地质条件、 激发条件和接收条件的影响， 在频谱特征上表现出一定差异。 z 、地震波的频谱特性 地震波的一般频谱特征，如图2 一1 所示 a .面波频谱的峰值低于 有效 波，声波频谱峰值偏高，与有效波的频谱范围有较宽的重 叠 6 .微震干扰波的频带较宽; c . 有些规则干扰波与有效波频谱 差异不大， 如浅层记 录中的外界 相干干扰波和多次波; d 、 横波与纵波相比 频谱峰值低， 频带窄: e 、高 速薄层反射波频谱相对厚层要偏高; f 、 炸药量激发比小炸药量激发频谱要偏低，小炸药量激发比 锤击频谱要宽; 9 、由于 低降速带对高频成分的吸收作用，反射波的频率随着低降 速带厚度的 增加而降 低。当 低速带较薄或表层速度较高时， 获得的反射波频率较高。由以 上分析可知， 有效波与 面波、 微震等干扰波在频谱上存在很大差异， 利用频率滤波可以 压制这些干扰波。 但有些波 与有效波的 频谱重叠较宽，如多次波、声波等， 采用频率滤波不能有效地压制这些波。 气 纷 工诺 飞 、 二 1 4 0 布效nj食 眺 0 2 04 p阴 自 01 因 1 2 0 1 月 0 1 有般谧:a - kx l i 扰政 介兰功1 尸扒叭 小作p , 皿: 矛冬 卜1. to9 9 1 h , 会 牛 w / m x 城 针 、介、 戈厂k t - 书于 8 5卜 f l. , 阵pd 石 呀己万f c 灰彩 图1 一1 地震波的一般频谱 特征 二、相关分析 地震波的相关性是指它们之间的 相似程度及其内部 联系的紧密程度。 地震勘探中相关运 算可作为线性滤波的手段， 另外相关更多的是用于地震信息的 提取， 例如自 动剩余静校止中 用互相关求取道间时差。 1 、相关系数与相关函数 在地震数字处理中， 经常会遇到定量描述两个波形函 数之间相似程度的问 题， 因此就必 须引 人相关系数 和相关函 数这两个 概念。 任意 两道地震记录，x ( t ) 和y ( t ) ，按 一定的 采样 间隔a t 离散采样，形成两个时间序列 。 要衡量两个函数序列 之间的相关程度，可用波形 函 数序列和之间的相关系数来确定， 如 卜 式所示: y .,y (0 ， 一 命 菩 x y ( 1 . 8 ) 该式左端括号中的” 。 表示相关系数是在两道记录的计时零线对齐 的情况卜 计算的。若相关系数近似为零， 则说明 这两道记录之间不相关: ( 即没有相对日 移) 若相关系数是一个 很 人 的 正 数 ， 说 明 这 两 道 记 录 密 切 相 关 ， 或 完 全 相 同 : 若 y , ( 0 ) 是 一 个 很 大 的 负 数 。 说 明 这两个波形振动方向相反，称为负相关。 在实际对比两波形时，要寻求记录问最相似时的位置。对于每一个相对时移 都可以计 算相关系数。 对一系列不断变化的时移r ， 则相关系数就变成以 时移r 为自 变量的相关函数。 于是他们之间的互相关函数为: y . ( z ) 右1 令 l x _ , y = - l , x y r , ,- , n = i ( 1 . 9 ) 对连 续变化的长 度无限的函 数x ( t ) 和y ( t ) ， 其互相关函 数为: : 二 ( : ) 一 f y (t ) x (t + z ) d t 一 皿 x (t ) y (t + z ) d t ( 1 . 1 0 ) l 述两个公 式中， 前一个 式子表示 x ( o向 前 ( 左 ) 移动f 后 进行相关 运算， 后一 个式子表 示 y ( 0向 后 ( 右 ) 移动z 后进行相关。 公者是等 价的。 图1 - 2 是 两 道 记 录 x ( t ) 和 y ( t ) 进 行 相 关 运 算 的 实 例 ， 其 相 关 系 数 y ry ( 0 ) 并 不 人 ， 但 若 将x ( t ) 向 左 移 动: 。 变 为 以 x ( t 十 a m ) . 或 将y ( t ) 向 右 移 动z . 变为 at 一 : 。 ) ， 其 相 关 函 数 有 一 个极大 值，因 此时 移公 = 气时， 两 道记录非常相 似口 + - ( r ) 图1 一 2两道记录的相关函数 显然相关运算是以t 为积分变量， 用r 来控制时移量， 进行的是” 对应相乘， 然后求和” 的运算。 2 .自 相关、互相关与多道相关 一道记录自 身做相关运算叫自 相关; ， 他与另一道记录做相关运算叫互相关。 自 相关函数是偶函数，在时移为零时有极大值，在时移为无穷大时自 相关值为零; 互相关函数在时移为零时不一定取最大值， 在时移为无穷大时， 两个函数彼此分开， 互相关 系数为零，在某一时移时取最大值。在地震勘探中，要计算多道相关系数或多道相关函数。 2 . 2 . 3速度分析 速度参数在浅层地震资料的数据处理和解释中是非常重要的参数，例如校止、叠加和 偏移都需要知道速度。 另外速度参数可提供关于 构造和岩、 土 性质有价值的信息， 例如构造 探查要了 解地下反射界面的分布， 实质上是 波阻抗参数的地下 分布， 岩性探查要得到地下岩 性的分 布， 更与各种岩性参数 ( 例如速度、吸收系数、泊松比 等) 的提取有关。由于 地卜 介 质的复杂性， 故参数提取是一个十分复杂而艰巨的 任务， 只能用一些简化的方法和近似的 假 设条件来求取。 所用方法不同， 可得到不同定义的 速度参数。 地震速度分析中普遍采用速度 谱分析和速度扫描技术，得到平 均速度、均方根速度、 层速度等速度参数。 对于 速度分析，将在第五章中具体描述。 如图1 - 3 为正常地区地震数据处理的一般流程: 图1 -3正常地区地震数据处理的一般流程图 第二章山区复杂地质条件因素及地震工作存在的问题 齄着油气勘探进入新阶段，地震探测被迫进入地面和地下都很复杂的山区领域。复杂地 形与复杂构造往往共存。地质构造复杂要求三维测绘，因构造复杂而派生的速度场复杂般 要求在深度域进行偏移归位。恶劣地形加上不同岩性出露，引起数据采集和i 数据处理上的 系列难题，要求地震l ：作人员能够系统了解，在i + 作全过程中贯穿一套新的认识，灵活而从 严掌握。 2 i 山【爱复杂地质条件的影响冈索主要为： 一、地形 近儿年，山地的勘探j 】_ ：作量逐年递增。我国两北地区的山地与我国两南及南方地区的 些山地就地震l ：作条件而言，有其明显不同的特点。两北地区山高无水、无植被，风化群度 较高，攀登极其困难；两南及南方太多数地区一般山高水也高有植被，除水蚀外，风化 程度较低。冈此，在同样海拔、同样高差的条件下，在我国南方及西南地区部署地震l ：作， 实施起来可能凼难不人，但在两北地区却会遇到很火的凼难，成为极其复杂的i 作地吒。 由丁山区地形比较复杂整体地形起伏较大，例如：青藏高原尔北部的松潘阿秦岭地 区，：i t 部为秦岭山地地貌，南部为草原、沼泽地貌，整体地形起伏人，如图2 一l 为该地区 的测最高程倒，展商海拔3 8 0 1 米，虽低海拔2 9 4 2 米，相对高尊最大达到8 5 9 米，