地震资料数字处理考试复习提纲PPT课件.pptx

地震资料数字处理围绕以下三方面工作 1 高信噪比 2 高分辨率 3 高保真度 提高信噪比的处理 1 原理 利用噪声和信号在时间 空间 频率和其他变换域中的分布差异 设计滤波因子 将噪声进行压制 2020 3 19 1 2 处理顺序提高信噪比包含消除噪声和增强信号两部分内容 消除噪声一般在叠前的各种道集上进行 主要针对规则干扰如多次波和面波等 增强信号一般在叠后剖面上进行 主要针对随机噪声 2020 3 19 2 3 随机噪声是指没有固定的频率 时间 方向的振幅扰动和震动 其成因大致是来自环境因素 次生因素和仪器因素 其中次生干扰的强度与激发能量有关 随机噪声在记录上表现为杂乱无章的波形或脉冲 在频率上分布宽而不定 在空间上没有确定的视速度 随机噪声的随机性与道间距有关 如果道间距减小到一定程度 许多随机噪声表现出道间的相干性 当道距大于随机噪声的相干半径才表现出随机性 2020 3 19 3 4 一维滤波器频率滤波器是根据信号和噪声在频率分布上的差异而设计时域或频域一维滤波算子 它压制通放带以外的频率成分 保留通放带以内的频率成分 Gibbs现象是由于频率域的不连续或截断误差引起的 通放带和压制带之间设置过渡带可克服此现象 设计滤波器就是控制过度带的形状和宽度 2020 3 19 4 5 二维滤波器二维滤波是根据有效信号和相干噪声在视速度分布上的差异 来压制噪声或增强信号 通常用来压制低视速度相干噪声 在f k平面上占据低频高波数区域 二维滤波比较容易产生蚯蚓化现象 而且混波相现象明显 在空间采样条件不满足或陡倾角的情况下受到空间假频的影响 一般常用于压制一些规则干扰 如面波和多次波等 2020 3 19 5 6 频率 波数域二维滤波实现步骤 1 把时间和空间窗口里的数据变换到f k域 2 在f k域 通过外科切除 按径向扇形划分压制区C 乘振幅置零 过渡区S 乘振幅置0至1变化 通放区P 乘振幅置1 3 从f k域反变换到t x域 2020 3 19 6 7 相干噪声 存在于炮集 道集或共接收点记录上 具有线性同相轴 其视速度与有效波相比有一定差别 包括面波 侧向反射波 折射反射波和次生的线性干扰等 线性干扰在时间空间域表现为局部和条带区域的低频率和强振幅 伴随有频散现象 呈现出扫帚状的特点 面波具有主频低 视速度低和振幅强的特点 面波的频率范围一般低于12Hz 而反射波的有效低频一般高于7Hz 在面波出现的区域里使高通滤波 既可以保证其他区域的信号不受损害 又能消除面波 2020 3 19 7 8 数字滤波有两个特殊性质 1 数字滤波由于时域离散化会带来伪门现象 2 由于频域截断会造成吉卜斯现象 克服办法 1 伪门的周期为1 t t为采样间隔 所以减小 t可以消除伪门现象的影响 2 为减小吉卜斯现象的影响 可使滤波尽可能长些 或频域进行镶边处理 2020 3 19 8 9 奈奎斯特频率和波数 2020 3 19 9 2020 3 19 10 9 应用数字滤波方法 如何消除地震记录上的规则干扰波和随机干扰波 地震记录上的规则干扰有面波 多次波 导波 折射波 侧面反射 电缆干扰等 不规则干扰包括环境噪音等 对于规则干扰 可以将信号变换到其他域 针对该域中干扰信号与有效信号的差异 设计相应的滤波器 将规则干扰消除 如面波的特点是低频 低速 能量强 可以在频率域设计高通滤波器加以消除 也可以变换到FK域 根据其低频低速的特点 将其滤掉 对于非规则干扰 可以在某个域中如FX域中将相干的有效信号提取 达到滤掉干扰的目的 叠加也是一种有效的去除非规则干扰的滤波方法 2020 3 19 11 地震资料数字处理的一般流程 1 观测系统定义 2 预处理 道编辑 振幅恢复 3 反褶积 静校正 4 速度分析 5 动校正 水平叠加 6 剩余静校正 7 偏移 8 4 至 6 步 需要多次重复 2020 3 19 12 常用的预处理方法有哪些 答 预处理为把野外采集的数据磁带转换成处理系统所能接受的共中心点 CMP 道集带所涉及的全部处理过程 预处理一般包括数据解编 格式转换 编辑 几何扩散校正 建立野外观测系统 抽道集 和野外静校正等 2020 3 19 13 反褶积 1 基本假设 1 地下地层是水平层状介质 2 地震波是垂直入射 垂直反射的平面波 3 地震子波在传播过程中保持不变 4 噪声n t 0 5 地震子波是已知的 6 反射系数具有白色分布特征 7 地震子波具有最小相位特征 2020 3 19 14 预测反褶积应用中算子长度 预测步长和白噪系数的影响 更长的算子使谱进一步白化 使它进一步靠拢尖脉冲响应谱 但增到一定算子长度后 更长的算子不能改善结果 为了选择算子长度 理想的情况是应用未知地震子波的自相关 随着预测步长增加 输出谱的宽度愈来愈窄 在理想的无噪音条件下 预测反褶积对输出的分辨率可通过调节预测步长来控制 单位预测步长意味着最高的分辨率 而较大的预测步长意味着较小的分辨率 脉冲反褶积应用于野外资料得到的结果常常是不理想的 因为它提高了资料中的高频噪音 非单位预测步长的最大优势是压制谱的高频端 并保持了输入资料的总体谱形 随着预白百分比的增加 谱的宽度都减小 预白使谱变窄而不怎么改变谱的平坦特征 而较大的预测步长使谱变窄并改变它的形状 使它看起来更像输入地震子波的谱 预白得到一个限带输出 但是与改变预测步长相比 它的影响较不易控制 通过改变预测步长 我们对输出带宽有了一定的了解 它与预测步长有关 2020 3 19 15 2 预测反褶积的基本假设 1 反射系数具有白色分布特征 2 地震子波具有最小相位特征 其他相位子波不具有可预测性 3 预测反褶积为何能压缩子波 预测反褶积基本原理是从实际记录中减去了可预测部分 由于在预测步长之后的子波延续部分被减掉 所以子波得到了压缩 1 预测反褶积原理 根据已知的过去数值和当前数值 设计一个预测算子 因子 对已知信息进行处理来获得未来时刻的预测数值 2020 3 19 16 4 预测反褶积为何能压制多次波 设计预测步长等于多次波双程旅行时 根据先到达的一次反射波预测并减去跟随其后多次波 便可得到压制多次波后的地震记录 5 地震子波的求取方法 1 自相关法 2 多项式求根法 3 利用测井资料求子波 4 对数分解法 2020 3 19 17 6 地震子波的相位类型及特征 1 零相位 线性相位的特殊情况 时域偶函数 非因果信号 2 最小相位 最小能量延迟信号 能量集中在首部 3 最大相位 最大能量延迟信号 能量集中在尾部 4 混合相位 能量集中在中部 7 最小平方反褶积的基本原理一般反褶积 要求地震子波是最小相位的 求最小相位子波的约束条件简单 最小平方反褶积 对子波相位无要求 2020 3 19 18 四 动校正及水平叠加1 动校正的目的 消除炮检距对反射波旅行时的影响 校平共深度点反射波时距曲线的轨迹 增强利用叠加技术压制干扰的能力 减小叠加过程引起的反射波同相轴畸变 2020 3 19 19 2 水平叠加处理的作用及存在的问题 1 作用 是把多次覆盖资料压缩成单次覆盖资料 增强有效信号 压制噪声 提高地震记录的信噪比 2 问题 当动校正存在剩余时差时 水平叠加降低了分辨率 界面倾斜时 CMP道集是反射段信息 即反射点是分散的 当倾角越大 炮检距越大 界面越深 反射点偏离中心点越大 当地下构造复杂 横向速度变化剧烈时 不同地层的反射波场和绕射波场相互重叠和干涉 CMP道集中的波场十分复杂 复杂的传播路径使反射同相轴严重偏离双曲线形态 叠加剖面的振幅是不同入射角反射振幅的平均 不等于零炮检距反射振幅 2020 3 19 20 3 叠加特性 1 振幅平均作用 CMP中各道具有不同的炮检距和入射角 因为反射系数随入射角而变化 所以 反射波振幅随之变化 叠加 不同入射角的反射波振幅的平均 也 各道波形的平均 2 统计压制作用 随机噪声受到相对压制 信噪比提高倍 n为叠加道数或覆盖次数 3 时差衰减作用 多次波和干扰波存在时差 叠加具有压制作用 若时差较小或振幅较强 叠后仍然可见 4 频率滤波作用 有效波残留时差导致相位移动 波形畸变和振幅衰减 主要表现为高频损失 2020 3 19 21 五 速度分析 速度谱和速度扫描 叠加速度是使反射波达到同相叠加的速度 速度谱是一个二维函数 它的自变量为反射波双程旅行时和反射波速度 函数值为叠加能量或相关系数 其图纵轴为时间 横轴为速度 函数值用等值线和颜色表示 按速度谱的函数值可分为叠加速度谱和相关速度谱 设反射波振幅为 x是炮检距 t x v 是试验速度对应的双程时 共中心点叠加振幅为 2020 3 19 22 1 速度谱计算步骤 1 选择计算速度谱的地面控制点及相邻面元个数 2 确定参考曲线和试验速度范围及速度增量 3 按选定的准则计算速度谱 4 解释速度谱 2 均方根速度 在地表水平 多层水平均匀介质情况下 当排列长度小于目的层深度时 反射波时距曲线近似双曲线 此时叠加速度也就是均方根速度 2020 3 19 23 3 影响速度分析的因素 1 炮检距分布 2 叠加次数 3 信噪比 4 切除 5 速度采样密度 6 时窗宽度 7 相干属性的选择 8 近地表异常 9 数据的频谱宽度等 2020 3 19 24 4 影响速度谱的因素 1 排列长度 缺少近炮检距道会引起速度误差 缺少远炮检距道会降低速度的分辨率 2 覆盖次数 参与计算的样本越多 对提高速度谱分辨率有利 从统计角度看 覆盖次数越高 压制随机干扰的效果越好 但增加了勘探成本 不增加成本 则用相邻几个CMP道集计算速度谱 3 信噪比 在低信噪比区 先去噪 再作速度分析 4 地层构造 复杂 在相同位置和相同时间上会有多个反射波 速度具有多值性 静校正时差 波形一致性 振幅均衡 带宽 切除 时窗长度 短 统计效果差 长 含两个以上的反射波 谱质量降低 速度间隔和速度范围对速度分均有影响 2020 3 19 25 4 速度扫描 采用一系列速度对CMP道集进行时差校正 得到对应的道集剖面 正确的速度使反射波同相轴平直 偏低的速度导致校正过度 同相轴上翘 偏高的速度导致校正不足 同相轴下弯 2020 3 19 26 5 速度及其分布直接影响反射波时间 振幅和波形三个主要特征 反射波记录里包含速度分布信息 通过分析反射波特征 测量速度参数 建立速度模型 根据速度模型重建地下地层结构 因此 速度模型反映了地质构造 地震记录 地层成像之间的关系 6 辅助速度分析包括 1 道集监控 2 常速扫描叠加 3 变速扫描叠加 4 速度剖面显示和调整 5 速度平面显示和调整 6 沿层速度分析 2020 3 19 27 2020 3 19 28 2020 3 19 29 6 偏移速度分析 反射波里包含速度信息 利用偏移方法求取偏移速度如同利用叠加过程计算叠加速度 其中只有方式上的不同 没有本质上的差别 根据成像结果修正速度模型 通过速度模型改善偏移效果 是一个相辅相成的过程 7 叠加速度是关于反射波的 多值 参数 偏移速度是关于反射层的单值参数 避免了叠加速度分析中多反射波干涉的麻烦 8 叠前偏移速度一般是通过由地震波均方根速度转换的地震波层速度建立初始速度模型 再用迭代方法来准确获得 2020 3 19 30 复杂地表包括地形起伏和表层影响这两部分 经常规处理后 复杂地表问题表示为一个等效的静校正量 对地面记录应用静校正 数据被移动到一个参考基准面上 1 野外静校正消除由于地表高程变化 风化层厚度和速度变化 激发和接收点深度变化等因素对反射波传播时间的影响 六 静校正 2020 3 19 31 2 静校正的作用 1 提高速度分析精度 改善动校正叠加效果 2 减少叠加引起的高频衰减 3 避免非同相叠加造成的波形畸变 4 消除交点闭合差 5 消除假构造 3 统计剩余静校正量的假设条件 1 地表一致性条件 2 在共深度点或共炮点道集内 各测点上剩余静校正量是随机的 其均值为零4 长波长静校正 短波长静校正定义及影响 2020 3 19 32 剩余静校正量的存在会对地震资料的处理和解释产生什么影响 剩余静校正量的影响主要体现在两个方面 1 严重降低速度谱分析的质量 为动校正和水平叠加处理带来误差 2 导致错误的叠加剖面 形成暗点和假构造 造成错误的地质解释 2020 3 19 33 剩余静校正方法主要有哪些 如何消除掉剩余静校正量 剩余静校正量方法 1 基于反射理论的野外静校正方法主要有自动统计静校正和地表一致性静校正 2 基于折射理论的野外静校正 野外静校正以后 采用两步法消除野外静校正量 1 采用基于折射波原理的静校正方法 以消除长波长异常 2 采用基于反射波原理的剩余静校 以消除所有剩余的短波长静态时移 2020 3 19 34 偏移是通过数值计算把地面记录延拓为地下波场的过程 在这过程中 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 深度偏移 得以校正 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 七 偏移 2020 3 19 35 时间偏移和深度偏移的区别 采用均方根速度并且不考虑界面处射线弯曲的偏移算法称为时间偏移 简单构造 采用层速度并且考虑界面处射线弯曲的偏移算法称为深度偏移 复杂构造 速度场误差不大于3 叠前深度偏移主要运算量 在于偏移速度的求取 因为它要求很高的速度精度 以及浅层速度对深层成像的影响 横向速度变化的相互影响对速度模型的建立造成极大的困难 速度场的确定需要巨大的运算量 2020 3 19 36 叠加 是把多次覆盖资料压缩成单次覆盖资料 增强信号减弱噪声的处理方法 叠后偏移 假设条件 水平层状介质 且无横向变速 对叠后资料进行偏移 称为叠后偏移 处理费用少 对复杂构造成像精度差 叠前偏移 突破了水平层状介质的假设 速度横向变化剧烈 对每一次覆盖资料单独偏移 然后叠加 称为叠前偏移 2020 3 19 37 当地层平缓时 常规叠加即可满足要求 当地层倾角较大时 共中心点叠加导致反射点模糊 叠前偏移能够实现真正的共反射点成像 在速度横向变化较小的情况下 叠前时间偏移是最佳选择 当构造复杂时 叠前深度偏移比较适用 三维偏移资料有两个主要优点 提供了更详细地下构造特征 消除 侧面反射 2020 3 19 38 将偏移处理用三组单词 时间 深度 叠前 叠后 和 偏移 进行搭配 可以生成8种名称 将地下介质用两组单词 简单 复杂 与 速度 构造 进行搭配 可以简化为两类速度和两类构造相加而成的四种地下模型 试说明每种偏移处理的名称及适用条件 注 1 用 搭配后的 速度 构造表示适用条件 用 表示 对应 关系 1 简单速度 简单构造 叠后时间偏移 2 复杂速度 简单构造 叠后深度偏移 3 简单速度 复杂构造 叠前时间偏移 4 复杂速度 复杂构造 叠前深度偏移 5 简单速度 时间偏移 6 复杂速度 深度偏移 7 简单构造 叠后偏移 8 复杂构造 叠前偏移 2020 3 19 39 叠后偏移存在诸多问题 其原因不是来自偏移算法本身 而是叠加数据 1 零炮检距是炮点和检波点位置相同 多次覆盖恰恰缺失近炮检距道 2 叠加过程具有倾角选择或滤波作用 一些反射波相对另一些反射波受到压制 3 倾斜地层反射波的共中心点不等于共反射点 反射点分散造成位置误差 叠加表示反射段的平均作用 2020 3 19 40 已知地震子波x n 和期望输出 求反子波h n h0 h1 0和y n x n h n 使实际输出y n 和期望输出g n 的误差能量在最小平方意义下为最小 若以抽样频率fs 对周期信号xp进行抽样 会产生频谱混叠现象 设分恢复信号是以原来的函数形式 以混叠频率fa fk Nfs形成的信号求 1 分恢复信号 2 总的恢复信号 3 不产生频谱混叠现象的抽样频率 已知抽样间隔为2ms 道间距20m 炮集记录中面波的视速度和频率范围分别为300 m s 至500 m s 2Hz至6Hz 试计算奈奎斯特频率fN 奈奎斯特波数kN及最小波数和最大波数 并画出拒绝面波通过的二维滤波器在频率 波数域上多边形 2020 3 19 41 1 地震数据处理的结果取决于地震数据处理方法 处理流程 处理参数选择的正确性和合理性 2 振幅补偿的作用是恢复由于几何扩散 介质吸收 透射损失所造成的振幅衰减 3 波的强度 即波前单位面积的能量 它随传播距离的平方增大而减小 4 地震资料的处理要求 三高 即高分辨率 高信噪比 高保真度 5 反射波传播时间是地层深度 地层倾角 地层速度和炮检距函数 2020 3 19 42 6 地表一致性校正是校正因表层因素引起的时间 振幅 波形 相位异常 7 在动校正处理中 水平均匀介质的动校正速度为真速度 水平层状介质的动校正速度为均方根速度 倾斜地层的动校正速度为等效速度 8 CMP道集中缺少近炮检距道 影响速度分析的精度 缺少远炮检距道影响速度分析的分辨率 9 地面组合侧重压制规则干扰 多次覆盖水平叠加强调压制随机噪声和多次波 10 偏移是通过数值计算把地面记录延拓为地下波场的过程 在这过程中 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 11 预处理是地震地震数据处理过程中重要的基础工作 它主要包括数据解编 格式转换 道编辑和观测系统定义 2020 3 19 43 12 初至切除是指对直达波和折射波的切除 可避免其强振幅对叠加的影响 拉伸切除是清除远炮检距的动校正拉伸部分 可避免降低对主频的影响 13 数字滤波有两个特殊性质 数字滤波由于时域离散化会带来伪门现象 由于频域截断会造成吉卜斯现象 14 地震资料的处理中经常用到三次缩写 如CMP表示共中心点道集 CDP表示共深度点道集 则CRP表示共反射点道集 NMO表示正常时差校正 DMO表示倾角时差校正 2020 3 19 44 15 静校正信息来自于两个方面 一是野外测量和观测的数据 包括地面高程数据 井口检波器记录时间 微测井和小折射数据等 二是根据初至时间和地下反射信息求取静校正量 前者称为基准面校正或野外静校正 后者称为初至折射静校正和反射波地表一致性剩余静校正 16 速度扫描是采用一系列的速度对CMP道集进行动校正 得到对应的道集剖面 正确的速度使反射波同相轴平直 偏低的速度导致校正过量 偏高的速度导致校正不足 2020 3 19 45 17 速度谱地震波沿不同速度的叠加 或相关 能量相对扫描速度的变化 18 动校正消除由于接受点偏离炮点所引起的时差的过程 又叫正常时差校正 19 真振幅恢复的目的是尽量对地震波能量的衰减和畸变进行补偿和校正 主要包括波前扩散能量补偿 地层吸收能量补偿 地表一致性能量调整 20 水平叠加是把多次覆盖资料压缩成单次覆盖资料 增强信号 减弱噪声的处理方法 2020 3 19 46 21 静校正量的高频分量称为短波长静校正量 它影响地震资料的叠加质量 静校正量的低频分量称为长波长静校正量 它影响构造形态 22 一维频率波波器的类型有低通滤波 高通滤波 带通滤波和带陷滤波 23 反滤波又称反褶积 由某一函数a t 与地震记录x t 褶积得到反射系数 t 这一过程可称为反褶积 反褶积可看成是一反滤波过程 因此 反褶积也叫做反滤波 即把有效波在传播过程中所经受的种种我们不希望的滤波作用消除掉 2020 3 19 47 24 地震资料数字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 改进 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可靠的依据和有关的地质信息 25 数字滤波用电子计算机整理地震勘探资料时 通过褶积的数学处理过程 在时间域内实现对地震信号的滤波作用 称为数字滤波 对离散化后的信号进行的滤波 输入输出都是离散信号 26 波动方程偏移方法主要的有 有限差分法 克希霍夫积分法和频率 波数域法 2020 3 19 48 27 水平叠加将不同接收点接收到得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 这种方法可以提高信噪比 改善地震记录的质量 特别是压制一种规则干扰波效果最好 28 静校正把由于激发和接收时地表条件变化所引起的时差找出来 再对其进行校正 使畸变了的时距曲线恢复成双曲线 以便能够正确地解释地下的构造情况 这个过程叫做静校正 2020 3 19 49 29 假频抽样数据产生的频率上的混淆 某一频率的输入信号每个周期的抽样数少于两个时 在系统的的输出端就会被看作是另一频率信号的抽样 抽样频率的一半叫作褶叠频率或尼奎斯特频率fN 大于尼奎斯特频率的频率fN Y 会被看作小于它的频率fN Y 这两个频率fN Y和fN Y相互成为假频 30 亮点技术所谓 亮点 狭义地说是指地震反射剖面上由于地下油气藏存在所引起的地震反射波振幅相对增强的 点 利用地震反射波的振幅异常 同时也利用反射波的极性反转 水平反射的出现 速度的降低及吸收系数的增大等一系列亮点标识综合指示地下油 气藏的存在 进而直接寻找油 气藏的技术 2020 3 19 50 31 相关定量地表示两个函数之间相似程度的一种数学方法 32 自相关表示波形本身在不同相对时移值时的相关程度 一个时间信号与自身的互相关 33 环境噪音由自然条件或环境 如风吹草动 工业交流电的干扰等 造成的对地震波有效信号的干扰 34 有效信号野外地震工作想要得到的含有地下地质信息的地震信号 2020 3 19 51 35 振幅振动物体离开平衡位置的最大距离 在数值上等于最大位移的大小 36 共中心点在不