地震资料数字处理基本处理流程PPT课件.ppt

2 8 1地震资料数字处理基本处理流程 1 一 数字处理的一般流程和预处理1 数字处理流程2 预处理流程3 预处理程序的使用二 工程地震勘察分辨率1 振幅和波形是解释地震剖面和进行层位对比的重要依据2 在地震剖面上 识别地震波同相轴的四个要点 三 关于数字滤波 1 关于滤波的基本概念 2 滤波RCDPRCV EXE程序的操作使用方法 1 2 8 1地震资料数字处理基本处理流程 1 一 数字处理的一般流程和预处理1 数字处理流程2 预处理流程3 预处理程序的使用二 工程地震勘察分辨率1 振幅和波形是解释地震剖面和进行层位对比的重要依据2 在地震剖面上 识别地震波同相轴的四个要点 三 关于数字滤波 1 关于滤波的基本概念 2 滤波RCDPRCV EXE程序的操作使用方法 2 2 8地震资料的数字处理简介工程地震勘察的数字处理技术 就是使用特定的程序来分析处理现场工作得到的地震资料 因为数据处理按一定格式要求 记录可以快速灵活多次反复处理 从而可以提高并改善了记录的地震信息的质量 对于提高勘察解决地质构造物难题的能力有很重要的意义 近几年来计算机计算技术在各个领域里的普遍应用 浅层反射理论研究的不断发展以及处理软件功能的日趋完善 使地震资料处理的水平和质量不断提高 针对高分辩率浅层反射波的特征 在数据处理中应选用有利于提高记录信噪比和分辩率的处理方法 并采用合理的计算技术及参数提取方法 尽可能保护和恢复记录中的高频成分 最大限度地提高纪录的信噪比和分辩率 地震数据资料处理的目的 还在于将现场采集的地震信息 转换成便于地质解释的形式 经过一些规定程序的处理 将 3 现场采集的地震记录 转换成类似于地质构造剖面形式的地震记录剖面 地震数据处理的目的 还在于消除或压制地震记录的噪声和干扰波 改善和提高信噪比 提高浅层反射波法的信号分辩能力 一 数字处理的一般流程和预处理 1 数字处理流程 使用计算机处理地震资料就是对离散化的时间序列的地震信号 运用数学方法进行各种加工运算 以便得到我们所需要的地质信息 实现数字处理的技术的方法和手段和程序是多种多样的 其目的就是为了提高记录的信噪比 正确的提取有效波的各种参数外 还要进行岩相处理 形态归位及各种智能处理 得出各种直观 准确的成果图件和各种数据表格 目前所使用的数字处理方法有 频谱分析 数字滤波 速度谱分析 水平叠加 抽各种道集 动校正 地形静校正 偏移归位等数值校正方法 4 在使用各种数据方法处理地震资料时 会遇到很多复杂的地质数学物理模型 利用计算机高速 准确的各种逻辑运算功能依靠人工智能复杂的数学问题和处理方法 编撰成可以实现的处理程序 浅层反射法的资料处理的一般流程有四个阶段 预处理 基本处理 修饰处理 剖面处理四个阶段 在这里 我们首先介绍一下处理流程的第一个阶段 预处理流程 2 预处理流程 所谓预处理就是将原始记录进行初步加工 以满足处理方法和处理软件对记录格式的要求 尤其在进行叠加的过程中 对原始记录中各个叠加道的之间必须要达到基本标准 才能继续进行其它的处理工作 为了消除不正常道 不正常激发对记录的影响 为了消除各种干扰波以及较强折射波对浅层反射波的干扰和影响 在于处理的程序中设置了很多处理功能 记录切除 道间均衡 记录拼接 反极性等处理功能外 还有显示 打印 存盘等功能 5 1 数据重排 解编 目前常用的地震仪的记录格式是SEG B格式 SEG D格式或SEG 2格式等 其在磁盘是的数据记录排列形式为按时分道的排列 数据排列方式是从第一道的第一个采样值开始 依次是第二道的第一个采样值 第三道的第一个采样值 以此类推 这种排列方式 使得同一道记录的相邻参数值相距很远 处理起来很不方便 为了便于后面的处理工作 需要将数据格式改变成暗道分时的数据格式 普通计录的格式 使得同一道采集的数据放在一起 这种预处理叫做数据重排或解编 解编后的标准格式是SEG Y格式 该格式是数据通用处理的通用格式 在该格式下 一道地震记录由两部分组成 即道头部分和数据段部分 其中道头部分和占120个计算机字 每个字长是两个字节用整型表数 其中第58号道头字存放记录点的总样点数 第59号道头字存放采样率 US 其它道头中存放采集参数和处理中用到的参数 6 其位置均有约定 而数据段部分的长度随记录长度而定 每个字长可以为2个字节或者4个字节 即可以用整型也可以用实型表示 之所以采用这种格式 主要是为了在数据处理中便于参数的传递 提高工作效率 2 记录切除处理 切除处理是把记录中不想保留的部分进行充零处理 切除分为三种一为初至切除 还有中间 后部切除 记录切除是为消除规则 不规则干扰波而设计的 初至切除的目的是避免把非法射波的能量 如直达波 浅层初至折射波 及反射波到达前的各种干扰波 与浅层反射波叠加在一起 避免以后的各种处理使这些非法干扰波被增强了 因而要对纪录道的开始部分加以切除 反射波是续至波 在它到达以前记录上所出现的各种波或者与反射波同时到达各种波都有可能是干扰波 7 必须将其从记录中剔出去 若在叠加的各个道中已经被消除 则就消除了对叠加后的时间剖面上的干扰 因此 对于在多次叠加的过程中采集的每一张CDP记录的每一道的记录 都要进行切除处理 切除中部是 把每一道记录中的明显的各种干扰波都去除掉 当记录的后边出现干扰波时 可以使用后部切除 3 道均衡 有两种道均衡 第一种是道间均衡 它是用手动的方法消除每一张地震记录中 各个道由于炮检距的不同 导致的反射波的振幅的变化 因为在共反射点叠加中 要求每一个叠加道的振幅都应该相等 每一道对叠加所做出的贡献是等价的 无特殊的情况 一般就以记录图中间的振幅为基准 使近激发点的地震道振幅减少 增加远离激发点的地震道记录的振幅 这种道与道 8 叫道间均衡 道间均衡的质量和叠加剖面的好坏是密切相关 另外一种是道内均衡 一般来说 深层的反射波的振幅比浅层要小很多 为了使剖面图深浅地层的波形都一致 就要增加深层反射波的振幅 或者减小浅层的振幅 在滤波处理的 程序中进行 4 记录拼接 展开排列的现场采集工作我们知道 激发点不动 每移动一个排列 就有一张记录 只有把它们连在一起才能成为一张展开排列的波形 但每张记录的参数都应该相同 只有偏移距 是应该连续的 否则程序拒绝执行 这个程序也可以把一段一段的时间剖面联成一条完整的剖面 5 道反极性 当记录中由于某种原因出现一道记录的波形的相位和其它个道不一致的时候 要把这道的相位翻过来了 否则 不仅仅记录不顺眼 而且还能影响到叠加的效果和时间剖面的质量 9 10 6 剔除坏 死 乱道 有时候因为现场记录时 可能会遇到各种不明原因的干扰 使地震记录中的一整道都很乱 已经没有和很少利用的价值 在此时应当选择宁缺勿滥 把这些坏 死 乱道都归零 也不要勉强使用这些数据 才能得到较好的多次叠加的效果 为了在资料处理中 使用的方便 在预处理的程序中还设有波形显示 记录处理后的存盘 拷贝和打印图形的功能预处理是资料处理的第一步 而且是决定资料解释精度的很重要的一步 由于工作量大 需要认真积累一些经验 只要多看 多处理 和同行交流 还是能够较快的掌握 3 预处理程序的使用 执行预处理的是记录编辑程序 英文为RCDEDTV EXE 其主菜单如图示 11 12 记录修饰处理子菜单 记录修饰处理子菜单 13 每张地震记录的参数图 14 15 16 17 二 工程地震勘察分辨率一 振幅和波形是解释地震剖面和进行层位对比的重要依据 振幅变化和波形变化相伴而生几乎所有影响振幅的因素都要影响波的频率改变 进而引起波形的改变 图是反射波在穿过几个典型的波阻抗界面时的反射波的波形 1 在单一的地质界面上 反射波的波形与入射波的波形相似 反射波的振幅大小与反射界面的反射系数成正比 反射波的极性由由波阻抗变化的方向而定 当时反射波的相位和入射波的相位是相同的 若则 反射波的相位和入射波的相位是相反 18 2 对于较簿的夹层 地层的厚度小于1 4波长时 反射波的波形是由顶板和底层界面的反射波 叠加而成的复合波 波形也趋于稳定 不再发生变化 3 当地层的厚度为波长的1 4时 簿层的顶 底板的两个反射波发生相长干涉 在四分之一波长地层厚度处 出现了反射波振幅的极大值 这种现象叫薄层的调谐效应 此时地层的厚度称为调谐厚度 4 当地层的厚度较大与波长的比值大于1时 顶 底板的反射波都能够完全分开 形成两个波形完全相反的反射波形波形 5 两种不同地层介质没有明显的分解 是逐渐过渡 在过渡地段 反射波是干涉的复合波 19 二 在地震剖面上 识别地震波同相轴的四个要点 1 同相性 如果有一种波沿测线方向 以一个不变 或者变化缓慢 的视速度传到一个排列得检波器上 道间距为1 10米的较小距离 因此同一个反射波的相同相位 到达两个相邻道的时间应该很小 每个地震道记录下来的地震波形 也会是极其相似得 并且会一个个套起来 形成一条平滑有一定长度的同相轴 这个特征叫相干涉 2 振幅显著增强 由于采取了很多限制干扰波的措施 提高了有效波的信噪比 有效波的振幅 能量 一般来说都能大于干扰波的振幅 反射波都能以较大的振幅出现在干扰背景上 这种振幅显著增强的标志是 振幅增大两侧边线变陡 振幅的大小与界面反射系数密切相关 也与界面的形状等其它因素相关 20 21 如果沿界面方向没有岩性和构造的突变 则波的振幅沿测线方向渐渐的改变 3 波形特征 这是波的动力学特征 由于震源激发的地震子波的频谱特征是基本相同的 同一界面的反射波传播的射线路径基本是相近的 传播过程所受的地层吸收等因素的影响也很相近 因此 同一个界面的反射波在相邻抵制道记录的地震波形 包括主要频率 相位数目 振幅包络形状 是极其相似 4 动校正后时距曲线的形状 以水平界面为例 如果动校正的均方根速度选择正确 则时距曲线就会变成一条直线 而且平行于X轴 22 23 24 25 三 关于数字滤波 1 基本概念在工程地震勘察中 为了提高勘察精度 数字地震仪采集的地震勘探资料 都能较真实地记录各种有效波的动力学特征 因为 数字地震仪的带宽是从0 几千HZ 非常宽 在这种带宽的范围内记录了有效波的同时 各种干扰波也乘势而入 有效波和干扰波的差异表现在很多方面 a 传播的视速度b 传播方向c 振幅 能量 d 频谱等方面 滤波 就是利用有效波和干扰波在频谱上的差异 来削弱 压制各种干扰波的能量 加强并突出有效波 从而达到提高信噪比的目的 我们在无线电电子学中学习过 由电子元件组成的滤波器 当连续性号通过滤波器时 信号发生了改变如图示 这种滤波是对连续信号进行滤波 滤波前后的信号都是 26 连续性号 而数字滤波不同于这种电滤波 它是对离散化后的子样数据进行处理 输入和输出的都是一系列离散数值 它是使用计算机通过对单道各种数学运算的方式来实现滤波 图中是一个有效波和干扰波的迭加信号 经过低通滤波处理后 有效信号就被显示出来 若经过高通 低通滤波处理后就显示出有效波 干扰波的图形 使用不同的运算方法可以进行各种滤波处理 根据滤波的性质和基本特点可分为分为线性和非线性 时变和时不变滤波 我们使用的是线性 时不变滤波系统 什么叫线性 时不变滤波系统 简单的定义 线性滤波器是其特性与输入信号的性质 极性都有关系的滤波器 并且输出信号只包含输入信号所拥有的频率成分 不会有新的频率成分出现 非线性滤波则正好与此相反 27 根据滤波理论 如果滤波器的特性函数是H 通过滤波处理信号X t 的频谱是X 则滤波后输出信号的频谱是 滤波前后的信号关系可记为 这就是频率域滤波的滤波方程表达式 28 29 30 31 2 关于一维滤波 一维滤波是指仅在频率域或空间域进行的滤波 就叫一维滤波 滤波的过程只涉及一个变量的函数 频率域滤波的步骤大致可分为三大步 第一步 对已知道的地震记录X t 进行谱分析 X t 里包含着有效波S t 和干扰波R t 有效波的频率范围 f1 f2 和干扰波频率范围 f3 f4 可能是分开的也可能是互相重叠 若重叠 则应该找出互相重叠的范围 分析两者的主要能量上所占比例关系 第二步 根据有效波和干扰波频谱的分布特征 选择最合理的滤波器进行滤波 若有效波和干扰波频谱是分开的 则可以选择高通 低通滤波器进行滤波 其简单的数学模型为 32 33 第三步 进行滤波 根据设计的滤波器进行滤波 由于数字滤波是在计算机上进行的 它将面临两个问题 一个问题是数字滤波只能对离散的时间序列函数进行远算 存在所谓离散性 34 另外一个问题是脉冲响应只能取有限长度 而不是理论上要求的无限长 只能是有限长 由于存在这些特殊性 滤波还不能达到理想的结果 而会产生畸变 出现伪门现象和吉普斯现象 为了克服这些缺点 就应对采样间隔 t有一定限制克服伪门现象 或者采用镶边法克服吉普斯现象 其各项功能见子菜单后的说明 第一项Spectrum对调入的记进行谱分析 以求得有效波和干扰波的频谱分布特征 有效波反射波的频率与干扰波的频率在高频端和声波 高频干扰波重叠 在低频端和面波 低频干扰波重叠 在中部还可能与直达波 折射波等其它干扰波重合 其实分析了干扰波的频谱也就确定了有效波的频谱 35 36 37 T 38 39 40 3 滤波RCDPRCV EXE的操作使用方法 进入滤波程序 显示主菜单 主菜单显示出 滤波处理程序的各种功能 41 42 一般来说 在一个地区使用同