地震资料处理 复习

第一章第一章 概述概述 1 地震勘探三个基本阶段及目的 采集 处理 解释 采集是利用野外地震采集 系统采集地震处理所需要的反射波数据 处理是 对地震采集数据做各种处理提高反射波数据的信 噪比 分辨率和保真度以便于解释 解释分为构 造解释和言行解释 确定地震数据的地质特征和 意义 2 地震处理三个技术及目的 反褶积 叠加 偏移成像 反褶积是压缩子波 提高实践分辨率 叠加是压制随机噪声提高信噪 比 偏移成像分射线偏移和波动方程偏移 实现 反射界面的空间归位和恢复反射界面空间的波场 特征 振幅变化和反射系数 提高空间分辨率和 保真度 3 地震处理的三个基本阶段及目的 预处理 常规处理 特殊处理 预处理是将采 集的数据转换成计算能处理的数据类型 并做初 步的编辑和校正 常规处理是对数据做基本处理 运算 特殊处理是针对不同目标采取不同手段 如叠前深度偏移 子波处理 属性分析和反演等 4 三高 高分辨率 高保真度 高信噪比 第二章第二章 数字滤波数字滤波 1 滤波器 任何一种对输入信号的改造作用都可以 看成滤波 实现这种滤波的系统成为滤波器 2 模拟滤波器 通过不同结构的电网络实现滤波 3 数字滤波器 用数学运算通过数字计算机技术实 现滤波 4 抽样定理 频率域 时间域 5 电滤波与模拟滤波器的区别 1 电滤波是对连续信号进行滤波 输出的 是连续信号 输入和输出信号都可以用一连续 的图形表示出来 而数字滤波器是对离散化之 后的信号进行滤波 输入和输出都是离散数据 2 电滤波是用不同的点网络实现滤波的 数 字滤波是用数学运算的方式通过数字计算机技 术实现滤波的 6 滤波器的物理性质 1 滤波器是实参数的 2 滤波器是物理可 是实现 充要条件 h n 0 n fc 1 2 x k 二 维频波谱的共轭性 二维频波谱的周期性 18 视速度滤波 k 1 1 V T f V 地震资料的 频波谱除与频率和视波数单独有关外 还与构 成他们内在联系的视速度信息有关 由于视速 度再地震勘探中有明显的物理意义 所以 由 F K 变换进行的滤波成为视速度滤波 19 视速度滤波的处理流程 输入数据 二维傅氏 变换 扇形滤波 二维 F 反变换 第三章第三章 反褶积反褶积 1 反褶积 主要作用是压缩地震子波 提高地震资 料的时间分辨率 从而提高资料解释的精度 反褶积还可以短周期鸣震和其他多次波干扰 突出有效波 提高信噪比 2 实际模型 实际记录由有效波和干扰波组成 3 反褶积特点 多解性 分辨率与信噪比相互制约 被反演理论超越 4 两种褶积模型的比较 尽管从不同的褶积模型 a t b t t 或 a t x t t 出发 其求解关系和推导过程有很大的不 同 但最终的反子波的求解方程组与以前是完 全一样的 矩阵方程右端都是关于期望输出的 窄脉冲与地震子波的互相关 左端都是地震记 录的自相关 5 预白化处理 地震记录含噪声后 求得的反子 波与不含噪声时有差别 但这一点并不影响反 褶积的效果 反而可增加方程组求解的稳定性 有时为了需要 要人为地加进一些噪声 这就 是预白化处理 6 预测反褶积与子波的关系 设地震子波满足最小相位关系 反射系数为自 噪声 褶积模型为 X t b t t 则有 t l 时刻的输出值 包含将来时刻 t 1 t 2 t l 的信 息 包含现在和过去时刻 t t 1 t 2 的 信息 结合 e t l x t l 看出 与预测 值 相吻合 与误差 e t l 相吻合 具 有物理意义 e t l 我们将有一个子波的前部和反射系数褶积就得 到了预测误差 反过来讲 用这种方法可以压 缩子波长度 提高地震的分辨率 7 鸣震现象在地震记录上有以下规律 1 恒定的 周期 2 极性正负相间 3 波形基本保持一致 但 又衰减 8 地震子波的提取 1 由公式给定子波 2 自相关 法和最想相位子波提取 3 直接观测法 4 Z 变 换法 5 用测井资料求取子波 9 子波相位通常由最小相位 混合相位和最大相 位三种 10 各种子波比较 1 振幅相同的子波 零相位子 波的分辨率最高 2 海上勘探和陆上爆炸最接近 最小相位子波 可控震源的子波为零的子波 3 数字滤波 反褶积滤波和反演种用零相位子波 11 相位对反褶积精度的影响 1 子波振幅相同时 最小相位子波对期望输出 为零延时脉冲的反褶积误差最小 2 在子波为 混合相位和最大相位时 期望输出的相位应与 子波的相位匹配 有一个最佳延迟 只要这样 才能得到合适的反褶积结果 12 D 特征系统 原来信号褶积运算最终变成加法 运算 我们把实现这一过程的系统 称为 D 特征系统 D 1系统示意图 13 同态反褶积 经过 D 特征系统 地震子波和反 射系数的合计运算变换为相加运算 这时若能 再时间轴上将他们分开 再用逆 D 特征系统变 回去 我们就得到了反射系数 将以上过程称 为同态反褶积 14 反 Q 滤波 由于底层的吸收作用 地震经过底 层传播之后 能量被帅将或损耗 频率遍地 为恢复与拿来的能量 处理时 须做吸收不常 即 Q 补偿 或从滤波的角度讲 就是反 Q 滤波 15 Q 因子的物理意义 随着波在介质中传播 波产生的弹性能将逐渐 被介质吸收 最后转换为热能 弹性能转换为 热能的过程称为吸收 Q 因子反映的就是能量 损耗的比率 原能量与传播所损耗的能量之比 即为 Q 16 Q 值估算 振幅包络法 频谱比法 常 Q 扫描法 和李氏 公式等 振幅包络法 1 滑动时窗 计算振幅谱 2 再相邻道上做躲到平均 3 将振幅谱表 示成分贝数 并用最小二乘法计算包络的斜率 s B f 27 3fQ 1t QB 4 Q 值估算 得到时 窗中点的 Q 值 Q 27 3t s 5 插值计算 使每个样点处均有 Q 值 第一个时窗和最后一 个时窗两端取起始值和终止值 17 谱白化处理 是一种展宽频的方法 不过它不 改变子波的相位谱 是一种 纯振幅 的滤波 过程 谱白化处理可以在频率域中完成 也可 以再时间域中进行 第四章第四章 速度分析 动静校正和叠加速度分析 动静校正和叠加 1 速度分析是为叠加提供最佳叠加速度 2 动校正是消除炮检距对反射波旅行时的影响 3 静校正是消除地表起伏和低速度带的变化对反 射波旅行时的影响 4 速度分析方法 t2 x2法 速度扫描法 常速叠 加 CVS 法 速度谱法 5 静校正分为野外静校正和剩余静校正 当地表 起伏较大或风化层水平方向上有变化时 所产 生的静态时移会使反射波时局曲线的双曲线形 状发生扭曲 再野外 对估计出来的分化层和 高程变化的初步校正 成为野外静校正 野外 静校正之后 在地震数据中仍然残留有各种剩 余静态时移 通常再叠前必须估计出这类剩余 静态时移值 并在 cmp 道集中加以校正 成为 剩余静校正 6 NMO 校正值 7 影响速度估算的因素 简答 排列长度 叠加次数 s n 比 时窗宽度 速 度采样密度 相干属性量的选择 对双曲线正 常时差的偏离度 数据的频谱宽度 8 层速度分析是一种沿着所选定的关键层再每个 cmp 位置提取速度信息的有效方法 9 何为 静 何为 动 对同一道深浅层反射波作用相同 即一道一个 校正值 故称为 静 校正 动 校正之所以 为动 是因为对于同一道中不同时刻校正量不同 10 用互相关法求炮点和接收点的绝对剩余校正量 的方法步骤 1 先求全侧线上各炮点的剩余静校正量 并 保存剩余静校正量 2 用求出的剩余静校正量 的 70 去对与该炮点有关的道做剩余静校正 全 测线做完 3 再求全侧线上地面位置点的剩余 静校正量 并保存 4 用求出的剩余静校正量 的 70 去对与该地面位置点有关的道做剩余静校 正 全测线做完 5 在所保存的全测线上的炮 点和接收点的剩余静校正量中挑选其中 30 的最 大者 将这些最大值平均一下 若平均数大于 给定的误差 则重复 1 2 3 4 若小 于给定误差 则循环停止 11 剩余静校正的三个步骤 拾取 决定性作用 分解 剩余静校正时移 12 标准道就是 n 道叠加的平均 这一点正是多次 叠加的理论基础 13 斜坡处理 由于跌价钱的切除 会使切除后的 记录到不连续而增加高频成分 因此 切除后 往往要乘上一个斜坡函数 以减少这种影响 叫斜坡处理 第五章第五章 偏移成像偏移成像 1 偏移的目的作用 地震偏移可在叠前做也可在叠后做 叠前偏移 是把共炮点和共偏移距道集记录中的反射波归 位到产生它们的反射界面上 并使绕射波收敛 到产生它的绕射点上 在把反射波归位到反射 截面 绕射波收敛到绕射点的过程中 要去除 传播过程中的效应 扩散 衰减等 最后得到 能反映反射截面反射系数特征并正确归位了的 地震波形剖面 即偏移剖面 叠后偏移是在水 平叠加剖面的基础上进行的 针对水平叠加剖 面上存在的倾斜反射层不能正确归位和绕射波 不能正确收敛的问题 利用爆炸反射面的概念 来实现倾斜反射层的正确归位和绕射波的完全 收敛 2 叠后偏移和叠前偏移的方法 叠后偏移 圆弧切线法 线段移动法 波前模 糊法 绕射曲线 面 叠加法 叠前偏移 椭圆切线法 交会法 rock 偏移法 paturet tariel 偏移法 3 波前模糊法和绕射叠加法的异同 无论是波前模糊法还是绕射叠加法 其基本原 理都是根据惠更斯原理提出来的 二者的实质 是一样的 只是做法不同 一个是把一个道上 的波场值送到各道上去叠加 另一个是把各道 上相应的波长值取来在一道上叠加 都符合反 射波归位和绕射波收敛的要求 只是所取的背 景值不同 以取送数值的方法将其区分 把第 一种叫做输出道法 第二种叫输入道法 4 上行波和下行波 为了使用波动方程进行波场外推 一般是把波 动方程分解为上行波方程和下行波方程 地震 勘探中一般取深度方向向下为正 z 方向 向正 z 方向传播的地震波为上行波 即用 exp i t r v r 所代表的波 向负 z 方向传播 的波为上行波 即用 exp i t r v r 代 表的波 下行波是入射波 上行波是反射波 5 二维波动方程 6 波场外推 所谓正向外推就是根据波在当前位置上的振动 情况向波的自然传播方向用计算手段预测出波 场 所谓反向外推就是向波的自然传播的反方 向上 重建原来的波 7 kirchoff 积分法对水平叠加剖面进行波动方程 偏移的步骤 1 将水平叠加剖面看做是炮检距为零的自 激自收地震剖面 u x y 0 t 2 利用爆炸反射面的思想将自激自收剖面 等效为再反射界面上同时激发产生地震波 以 版速度向外传播 再地面上观测到的上行波剖 面 u x y 0 t 3 将单程的上行波剖面向下延拓 得到深 度为 z 的面上的波场值 4 根据成像原理 对所有的地下点 z 0 取 t 0 时的波场值 即可实现三维偏移成像 此时 成像值为 8 有限差分波动方程偏移的展开方法 二项式展 开 连续分式展开 或称 pade 展开 迭代展 开 9 45 度波动方程 65 度波动方程 10 有限差分法的偏移效果 有限差分法比原来的绕射叠加法无论从原理上 还是从实际资料的处理效果的对比上 前者都 有较大的优越性 从原理上讲 有限差分法是 建立在波动方程的基础上的 而绕射叠加法只 是根据惠更斯的基本概念上建立起来的 缺乏 严格是数学表达式 因此 绕射叠加偏移只能 表现地震剖面的相位关系 而缺乏振幅的相对 关系 有限差分法除了能反映相位关系之外 再保持反射波的振幅特征方面有明显的优势 11 有限差分法与绕射叠加法相比的优点 1 有限差分法使用波动方程 因而偏移过 程中产生了比较精确的定量关系式 所以偏移 后的地震波不但能正确的收敛到产生它们的位 置上 而且振幅也能够相对的保真 2 有限差分法是在比较小的差分网格上进 行的 因此在速度变化的地区其归位效果更为 理想 3 由于上述原因 再偏移地震剖面的综合 效果方面 如信噪比 波形特征 分辨率等都 比绕射跌接偏移效果好 12 三种波动方程偏移方法的差异 1 偏移孔径不同 kirchhoff 积分法一般需 要根据剖面上的请教确定偏移的范围 即孔径 频率 波数域没有孔径的限制通过二维滤波来 控制孔径 有限差分法可以通过数值的粘滞性 来控制孔径 2 对速度模型的适应性不同 有限差分在一 个比较小的差分网格上进行的 故其适应性最 强 kirchhoff 需要在一个大孔径内进行一次 运算 而在这个孔径中只能是常速 频率 波 数域有 stolt 和 gazdag 相移两种实现方法 前者要去对全测线使用一个平均常速度值 偏 移前进行时深转换 相移法不能适应水平方向 上的速度变化 3 偏移成像的效果不同 影响因素 所用方 程的精确度 方法对速度模型的适应性和计算 方法与参数 A 方程越精确 成像振幅的保真 度越高 kirchhoff 积分法和频率 波数域是准 备方程 有限差分法是近似方程 B 在速度适 应方面 有限差分法最强 相移法次之 kirchhoff 积分法较差 C 计算方法与参数不 同对偏移效果产生不同的影响 如有限差分法 会产生频散 孔径选择不当会使 kirchhoff 积 分法偏移效果降低 D 偏移方法效率也是能否 推广的一个重