地震资料数字处理-4

1、本章主要由以下几部分组成：本章主要由以下几部分组成： 4.1 概述概述 4.2 动校正动校正 4.3 速度分析速度分析 4.4 静校正静校正 4 4. .5 5 水平叠加水平叠加 叠加叠加是地震处理三大核心技术之一，其目的是压制随机压制随机干扰、提高地震信噪比。干扰、提高地震信噪比。 与叠加技术相关的研究内容与叠加技术相关的研究内容： 速度分析速度分析为叠加提供最佳叠加速度。 动校正动校正消除炮检距对反射波旅行时的影响。 静校正静校正消除地表起伏和低降速带的变化对反射波旅行时的影响。 高质量的动静校正是获取最佳叠加剖面的基础。高质量的动静校正是获取最佳叠加剖面的基础。 速度是叠加的关键参数。关

2、于速度的测量方法：声波测井的速度是叠加的关键参数。关于速度的测量方法：声波测井的直接测量法；地震勘探数据的间接测量法。直接测量法；地震勘探数据的间接测量法。 地震勘探中有关速度的概念：层速度、平均速度、均方根地震勘探中有关速度的概念：层速度、平均速度、均方根（rms）速度、瞬时速度、相速度、群速度、动校正速度、瞬时速度、相速度、群速度、动校正（NMO）速度、叠加速度和偏移速度等。速度、叠加速度和偏移速度等。 本章讨论根据地震数据来估测速度的方法。 估测速度需要共本章讨论根据地震数据来估测速度的方法。 估测速度需要共中心点中心点（CMP）记录所提供的非零炮检距数据。利用估测出）记录所提供的非零炮

3、检距数据。利用估测出来的速度校正非零炮检距时差，把记录到的数据体（在中心点来的速度校正非零炮检距时差，把记录到的数据体（在中心点-炮检距炮检距-时间坐标中）压缩为叠加剖面。时间坐标中）压缩为叠加剖面。 一动校正速度一动校正速度 定义：为校正正常时差所用的速度称为动校正速度。定义：为校正正常时差所用的速度称为动校正速度。 1单个水平反射层：单个水平反射层：NMO 速度等于该反射层上部介质的速度。速度等于该反射层上部介质的速度。 2单个倾斜反射层：单个倾斜反射层：NMO 速度等于该反射层上部介质速度除以反射速度等于该反射层上部介质速度除以反射层倾角的余弦。若考虑三维空间倾斜反射层，还需考虑方位角因

4、素。层倾角的余弦。若考虑三维空间倾斜反射层，还需考虑方位角因素。 3多层水平反射层：小炮检距时，某个水平反射层的多层水平反射层：小炮检距时，某个水平反射层的 NMO 速度等于该速度等于该反射层上覆介质的反射层上覆介质的 rms 速度。速度。 4多层任意倾斜反射层：只要倾角不大，分布不广，仍可用双曲线近似。多层任意倾斜反射层：只要倾角不大，分布不广，仍可用双曲线近似。 NMO 速度与叠加速度的差别：速度与叠加速度的差别：NMO 速度是依据小排列双曲线形状分布速度是依据小排列双曲线形状分布旅行时间（旅行时间（Taner 和和 Koehler,1969; Al-Chalabi,1973） ；而叠加速

5、度则是依照；而叠加速度则是依照与整个排列长度数据拟合最好的双曲线。与整个排列长度数据拟合最好的双曲线。 但但是是在实际在实际应用应用中中通常认为这两种速度是相等的。通常认为这两种速度是相等的。 二速度分析方法二速度分析方法 建立在双曲线假设基础之上的常规速度分析方法：建立在双曲线假设基础之上的常规速度分析方法： 122xt 法法 22xt 平面上的反射波双曲线时距方程为线性方程。 因此， 从平面上的反射波双曲线时距方程为线性方程。 因此， 从22xt 坐标中的最佳拟合直线可估计出零炮检距上的反射波时间和该反射的叠加坐标中的最佳拟合直线可估计出零炮检距上的反射波时间和该反射的叠加速度。速度。 2

6、速度扫描法速度扫描法 该方法是应用一系列常速度值在该方法是应用一系列常速度值在 CMP 道集作动校正，并将结果并列道集作动校正，并将结果并列显示，从中选出能使反射波同相轴拉平程度最高的速度作为显示，从中选出能使反射波同相轴拉平程度最高的速度作为 NMO 速度。速度。 3常速叠加（常速叠加（CVS）法）法 取测线的一小段，用一系列常速度值作叠加处理，不同的速度叠加成取测线的一小段，用一系列常速度值作叠加处理，不同的速度叠加成不同的叠加图象，称为不同的叠加图象，称为 CVS 图象。从图象。从 CVS 图象中取出获得最佳叠加的速图象中取出获得最佳叠加的速度为叠加速度。度为叠加速度。 三静校正三静校正

7、 地表起伏和地表起伏和/或近地表速度的变化所造成的静态时移会使水平层状介或近地表速度的变化所造成的静态时移会使水平层状介质中的反射波时距曲线偏离双曲线。对这种时移所作的校正称为静校正。质中的反射波时距曲线偏离双曲线。对这种时移所作的校正称为静校正。 1野外静校正：在野外对估计出来的风化层和高程变化所做的初步野外静校正：在野外对估计出来的风化层和高程变化所做的初步校正称为野外静校正。校正称为野外静校正。 2剩余静校正：野外静校正后，在地震数据中仍然残留有各种剩余剩余静校正：野外静校正后，在地震数据中仍然残留有各种剩余静态时移， 通常在叠前必须估计出这类剩余静态时移值， 并在静态时移， 通常在叠前

8、必须估计出这类剩余静态时移值， 并在 CMP 道集道集中加以校正。这种校正称为剩余静校正。中加以校正。这种校正称为剩余静校正。 区域速度函数或速度分析区域速度函数或速度分析初步初步 NMO 动校动校估计剩余静校正量，估计剩余静校正量，进行剩余静校正进行剩余静校正重新进行速度分析（提高所拾重新进行速度分析（提高所拾取的速度质量）取的速度质量）叠叠加加剩余静校正剩余静校正。这是一个多次迭代过程。这是一个多次迭代过程。 四水平叠加四水平叠加 水平叠加是将水平叠加是将 CMP 道集记录经道集记录经 NMO 动校后叠加起来， 目的是压制动校后叠加起来， 目的是压制随机噪音，提高地震信噪比。随机噪音，提高

9、地震信噪比。 注意：叠加和偏移所要求的速度未必相同。注意：叠加和偏移所要求的速度未必相同。 叠加速度与倾角有关，而偏移速度与倾角无关。叠加速度与倾角有关，而偏移速度与倾角无关。 单个水平地层的动校正单个水平地层的动校正 共中心点道集共中心点道集地震波旅行时方程地震波旅行时方程为为（Pythagoras 理论理论） ： 2222)0()(vxtxt （4.2.1） 式中，式中，x 是震源与接收点之间的距离（偏移距） ，是震源与接收点之间的距离（偏移距） ，v 是反射界是反射界面以上介质的速度，而面以上介质的速度，而 t（0）是沿垂直路径是沿垂直路径 MD 的双程旅行的双程旅行时。时。注意深度点对

10、地面的投影，沿着反射层正交线，与中心注意深度点对地面的投影，沿着反射层正交线，与中心点点 M 重合。重合。这只有当反射层是水平的情况才如此。这只有当反射层是水平的情况才如此。 右图右图2是一个共中心点道集（是一个共中心点道集（CMP），），也代表一个共深度点道集（也代表一个共深度点道集（CDP）（在这个（在这个CMP道集中的所有道包含道集中的所有道包含来自同一深度点的反射。）图中偏移来自同一深度点的反射。）图中偏移距范围为距范围为03150m，道距，道距50m。反射。反射层以上的介质速度为层以上的介质速度为2264m/s。在给定偏移距上的双程旅行时在给定偏移距上的双程旅行时 t（x）与零偏双程

11、时之间的差称作动态时差与零偏双程时之间的差称作动态时差 NMO。 NMO 速度一旦估算出来，炮检距对波至时间的影响就能校正。速度一旦估算出来，炮检距对波至时间的影响就能校正。 双曲线时移校正双曲线时移校正的的数值方法数值方法：根据：根据原原始始 CMP 道集中道集中 A 的振幅值找出动校后道集上的振幅值找出动校后道集上A的振幅值。的振幅值。 给定给定 t（0） 、x 和和NMOv值根据方程（值根据方程（4.2.1）算出）算出 t（x） 。假定是假定是 1003ms，如果采样间，如果采样间隔为隔为 4ms，那么该时间就等于第，那么该时间就等于第 250.75 个采样点。个采样点。因此，必须采取相

12、邻的整数序样点因此，必须采取相邻的整数序样点上的振幅值通过内插或上的振幅值通过内插或抽样定理来计算该时刻的振幅。抽样定理来计算该时刻的振幅。 NMO 动校值的计算：动校值的计算： 1)0(1)0()0()(212tvxttxttNMONMO 表表4-1 不同炮检距不同炮检距 x的的NMO值和已知速度的零炮检距双程时间值和已知速度的零炮检距双程时间 stNMO, st),0( smvNMO/, mx,1000 mx,2000 0.25 0.5 1 2 4 2000 2500 3000 3500 4000 0.309 0.140 0.054 0.020 0.008 0.780 0.443 0.20

13、1 0.080 0.031 不同速度对均匀介质水平面反射的动校正：不同速度对均匀介质水平面反射的动校正： 如果所用速度高于介质速度（如果所用速度高于介质速度（2264m/s） ，双曲线不能完全拉平，称为欠校正。） ，双曲线不能完全拉平，称为欠校正。 所用速度低于介质速度，双曲线上翘，称为过校正。所用速度低于介质速度，双曲线上翘，称为过校正。 传统速度分析的基础传统速度分析的基础:采用方程（采用方程（4.2.2）对）对 CMP 道集通过一系列常速度进行道集通过一系列常速度进行动校试验，使该道集的反射曲线拉得最平的速度就是叠前最佳动校正速度。动校试验，使该道集的反射曲线拉得最平的速度就是叠前最佳动

14、校正速度。 1)0(1)0()0()(212tvxttxttNMONMO二水平层状介质的动校正二水平层状介质的动校正 对于常速层状介质， 地震射线从震源对于常速层状介质， 地震射线从震源 S 至深度点至深度点 D 然后返回接收点然后返回接收点 R，地面，地面中点在中点在 M, 炮检距为炮检距为 x。旅行时方程可表示为（。旅行时方程可表示为（Taner，Koehler，1969） ：） ： 63422102)(xCxCxCCxt （4.2.3） 式中式中322120,1),0(CCvCtCrms 是地层厚度和层速度的复杂函数。是地层厚度和层速度的复杂函数。深度点深度点D 的均方根速度定义为：的均

15、方根速度定义为：Niiirmstvtv122)0()0(1（4.2.4） 此处此处it为第为第 i 层的双程旅行时间：层的双程旅行时间：ikktt1)0(。 若排列近似为小排列（炮检距小于深度）若排列近似为小排列（炮检距小于深度） 则方程（则方程（4.2.3）中的级数可省略为：）中的级数可省略为： 2222)0()(rmsvxtxt （4.2.5） 比较（比较（4.2.1）和）和（4.2.5） ，可见对于水平层状介质，若小排列近似关系成立，可见对于水平层状介质，若小排列近似关系成立，NMO 动校速度等于均方根速度。动校速度等于均方根速度。 浅层同相轴浅层同相轴t（0）=0.8s和和t（0）=1

16、.2s只是在大炮检距处有少许差别，通过省略只是在大炮检距处有少许差别，通过省略高阶项，可用小排列双曲线近似求出水平层反射时间。高阶项，可用小排列双曲线近似求出水平层反射时间。三三动动校校拉拉伸伸动动校校正正结结果果出出现现频频率率畸畸变变，同同相相轴轴移移向向低低频频。 主主周周期期为为T的的波波形形经经NMO动动校校之之后后拉拉伸伸为为T，拉拉伸伸量量为为： )0( ttffNMO （4.2.6） 其其中中f 是是主主频频，f是是所所引引起起的的频频率率变变化化，NMOt由由方方程程（4.2.2）给给出出。 影影响响：大大炮炮检检距距上上波波形形拉拉伸伸将将严严重重损损害害浅浅层层同同相相轴

17、轴叠叠加加效效果果 解解决决办办法法：切切除除 表表 4-2 NMO 拉伸拉伸 ff% st),0( smvNMO/, mx1000 mx2000 0.25 0.5 1 2 4 2000 2500 3000 3500 4000 123 28 5 1 0.2 312 89 20 4 0.8 表表 4-2 列出用表列出用表 4-1 中速度关系所导致的动校拉伸，用频率变化百分比表示。中速度关系所导致的动校拉伸，用频率变化百分比表示。可见拉伸主要限于浅层和大炮检距，譬可见拉伸主要限于浅层和大炮检距，譬如一个如一个st25. 0)0(，主频，主频 30Hz，炮，炮检距检距 2000m 处的同相轴，经处的

18、同相轴，经 NMO 动校后，主频移到了近动校后，主频移到了近 10Hz。 切除切除量量：拉伸量拉伸量 50%100%以上以上，在不造成质量下降的情况下尽量多保留在不造成质量下降的情况下尽量多保留CMP 道参与叠加，通常要兼顾信噪比（道参与叠加，通常要兼顾信噪比（S/N）和切除，采取折中）和切除，采取折中。 未切除时，未切除时，CMP的浅层部分可见一个低频的拉伸带的浅层部分可见一个低频的拉伸带 最佳切除选择法：采用逐步叠加，根最佳切除选择法：采用逐步叠加，根据波形变化选择切除的方法。叠加次据波形变化选择切除的方法。叠加次数是向近炮点方向逐步增加。数是向近炮点方向逐步增加。 切除太多是危险的，因为

19、大炮检距是切除太多是危险的，因为大炮检距是有效压制多次波所必需的数据。有效压制多次波所必需的数据。四单个倾斜地层的动校正四单个倾斜地层的动校正对于倾斜层，中点对于倾斜层，中点M不再是不再是深度点深度点D在地表的投影。在地表的投影。CDP道集和道集和CMP道集只有在水平层状地层时才等价，在地道集只有在水平层状地层时才等价，在地下界面倾斜或速度横向变化时，这两种道下界面倾斜或速度横向变化时，这两种道集不相同。集不相同。对于道集中的炮对于道集中的炮-检对来说，检对来说，不论界面是否倾斜，中点不论界面是否倾斜，中点M总是共中心点，总是共中心点，但所记录的倾斜反射层但所记录的倾斜反射层CMP道集中的每道

20、集中的每一炮一炮-检对，它所反映的地下深度点检对，它所反映的地下深度点D则不则不相同。相同。Levin（1971）由图）由图4-13的的几何关系导出具有几何关系导出具有倾角地层的时间方程倾角地层的时间方程如下：如下： （4.2.7）22222cos)0()(vxtxt倾斜地层反射波同相轴作正确叠加所要求的动校速度倾斜地层反射波同相轴作正确叠加所要求的动校速度比其上覆介质速度大比其上覆介质速度大 。cosvvNMO四单个倾斜地层的动校正四单个倾斜地层的动校正Levin把该结论推广到三维（把该结论推广到三维（3-D）空间倾斜界面，）空间倾斜界面，NMO速度不仅依速度不仅依赖界面倾角，而且依赖炮赖界

21、面倾角，而且依赖炮-检布排方位：检布排方位： （4.2.9）方位角是实际剖面方向与构造倾向的夹角（图方位角是实际剖面方向与构造倾向的夹角（图4-14），视倾角的定义），视倾角的定义为：为：（4.2.10） 由此定义重写（由此定义重写（4.2.8）式的）式的NMO速度：速度： （4.2.11）该式与适用二维（该式与适用二维（2-D）界面几何关系的（）界面几何关系的（4.2.8）式形式相同，但式）式形式相同，但式（4.2.8）中所用的是真倾角，而（）中所用的是真倾角，而（4.2.11）式中所用的是视倾角。）式中所用的是视倾角。 2122)cossin1 ( vvNMOcossinsincosvvN

22、MO当倾角不超过当倾角不超过16o时，时，速度比几乎不变；倾角速度比几乎不变；倾角为为16o时，叠加速度与时，叠加速度与真实速度相差真实速度相差4%。 总之，不论总之，不论2-D或或3-D，倾斜层的，倾斜层的NMO速度速度跟倾角有关。高速水平地层跟低速倾斜层在跟倾角有关。高速水平地层跟低速倾斜层在炮检距时差上可以完全相同炮检距时差上可以完全相同 l五任意倾斜层状介质的动校正五任意倾斜层状介质的动校正 4.2.4 4.2.54.2.8图图示示几几个个任任意意倾倾斜斜地地层层的的 2-D 界界面面反反射射路路径径几几何何关关系系: 应应看看到到 CMP 射射线线是是由由中中点点 M 以以该该倾倾斜

23、斜界界面面的的法法射射入入射射到到D，不不是是D点点。零零炮炮检检距距时时间间是是 M 到到D的的双双程程时时间间。Hubral 和和 kery（1980）求求出出沿沿 SDG 路路程程旅旅行行时时间间： 高高阶阶项项 2222)0()(NMOvxtxt （4.2.12） NiikkkiiNMOtvtv1112202)coscos()0(cos)0(1 (4.2.13) 式式中中角角度度由由图图 4-18 定定义义，对对单单一一倾倾斜斜层层，方方程程（4.2.13）简简化化为为方方程程（4.2.8） 。进进而而，对对于于水水平平层层状状地地层层，方方程程（4.2.13）又又可可简简化化为为方方

24、程程（4.2.4） 。只只要要倾倾斜斜平平缓缓，而而且且是是小小排排列列，就就能能利利用用双双曲曲线线近近似似表表示示旅旅行行时时间间方方程程方方程程（4.2.5） ，并并且且所所需需的的 NMO 动动校校速速度度近近似似等等于于均均方方根根速速度度方方程程（4.2.4）。 Niiirmstvtv122)0()0(1 cosvvNMO 2222)0()(rmsvxtxt 表表 4-3 各种地层模型的各种地层模型的 NMO 速度速度 模模 型型 NMO 速度速度 单个水平层单个水平层 反射界面以上介质的速度反射界面以上介质的速度 水平层状地层水平层状地层 由小排列给出的均方根速度函数由小排列给出

25、的均方根速度函数 单个倾斜层单个倾斜层 界面以上介质速度被除以倾角的余弦界面以上介质速度被除以倾角的余弦 多个任意倾斜层多个任意倾斜层 由小排列、小倾角定义的均方根速度函由小排列、小倾角定义的均方根速度函数数 在小排列和小倾角规定下，它们的在小排列和小倾角规定下，它们的 NMO 时间都近时间都近似符合双曲线，并由下式确定：似符合双曲线，并由下式确定： 2222)0()(NMOvxtxt （4.2.14） 双曲线的双曲线的 NMO 速度应同叠加速度不同，叠加速度是速度应同叠加速度不同，叠加速度是能对能对 CMP 道集作最佳叠加的速度，利用双曲线形状来道集作最佳叠加的速度，利用双曲线形状来确定出最

26、佳确定出最佳的叠加轨迹：的叠加轨迹： 2222)0()(stststvxtxt （4.2.15） 这里的这里的stv是该排列范围上与是该排列范围上与 CMP 道集时间曲线最接近的某条双曲线的速度， 该双道集时间曲线最接近的某条双曲线的速度， 该双曲线未必是方程（曲线未必是方程（4.2.14）所定义的小排列双曲线。）所定义的小排列双曲线。 这类叠加速度这类叠加速度stv与与 NMO 动校速度动校速度NMOv的差别称为排列长度偏离（的差别称为排列长度偏离（Alchalabi,1973; Hubral 和和 Krey,1980） 。从方程（） 。从方程（4.2.14）和（）和（4.2.15）可）可见

27、，排列越短，最佳叠加双曲见，排列越短，最佳叠加双曲一22xt 法法 动校时间差是由地震数据确定速度的基础。用所得速度作动校正，使动校时间差是由地震数据确定速度的基础。用所得速度作动校正，使 CMP 道集在叠前对齐。道集在叠前对齐。 方程（方程（4.2.15） 在在22)(xxt平面上描述出一条直线，直线的斜率为平面上描述出一条直线，直线的斜率为vst，截距为，截距为)0( t。 表表 4-4 由图由图 4-20 合成模型所估算的叠加速合成模型所估算的叠加速度与实测均方根速度度与实测均方根速度 st),0( 叠加速度叠加速度smxt/),(22 实测均方根实测均方根速度速度,sm/ 0.4 0.

28、8 1.2 1.6 2000 2264 2519 2828 2000 2264 2533 2806 212122121122212212221111221222021)()(t 22-4kkvkxtvtvkvtvtkxvktxvktxtkvxvxtkvxtnnnRRRRRRR下层：上层：切线斜率方程：的证明关于二速度扫描二速度扫描 对对 CMP 道集用常速扫描是另一种速度分析道集用常速扫描是另一种速度分析技术。技术。 图图 4-23 有一个有一个 CMP 道集， 用一系列常速道集， 用一系列常速度，从度，从 5000ft/s 到到 13600ft/s，重复对道集作，重复对道集作 NMO 校正，

29、每校正一次得一张图象，并把它们校正，每校正一次得一张图象，并把它们并置在一起。并置在一起。现在来考察同相轴现在来考察同相轴 A 的的 NMO，看到采用小速度时它获得过校正，采用大速度，看到采用小速度时它获得过校正，采用大速度时则获得欠校正，在采用时则获得欠校正，在采用 8300ft/s 时，时，NMO 校正使同相轴为水平，因此校正使同相轴为水平，因此 8300ft/s 为同相轴为同相轴A 的叠加速度。的叠加速度。同相轴同相轴 B 在相应在相应 8900ft/s 的速度时校正到水平。的速度时校正到水平。通过这种方法，我们求出通过这种方法，我们求出适合于该道集的适合于该道集的 NMO 动校速度函数

30、。动校速度函数。 三常速叠加法三常速叠加法(CVS) 主要原理：根据一系列常速度形成的叠加数据中叠加同相轴的振幅和连续性来估测叠加速主要原理：根据一系列常速度形成的叠加数据中叠加同相轴的振幅和连续性来估测叠加速度。度。 实现方法：选择实现方法：选择 24 个个 CMP 道集（典型的范围是道集（典型的范围是 2448CMP, 但也有整条测线的） ，给定某但也有整条测线的） ，给定某一叠加速度，得到一叠加速度，得到 24 个经个经 NMO 校正后的叠加道，形成一段常速叠加剖面。改变速度得到校正后的叠加道，形成一段常速叠加剖面。改变速度得到一系列叠加段，排列起来形成常速度叠加图象。按时间对所研究同相

31、轴产生最佳叠加响应的一系列叠加段，排列起来形成常速度叠加图象。按时间对所研究同相轴产生最佳叠加响应的原则选择速度。原则选择速度。 注意：深部同相轴速度估计分辨率有所降低，原因是注意：深部同相轴速度估计分辨率有所降低，原因是 NMO 时差随深度迅速减小。时差随深度迅速减小。 四速度谱四速度谱 如图所示： 从某一速度例如如图所示： 从某一速度例如 2000m/s 到某一速度例如到某一速度例如 4300m/s 的各种速度反复对的各种速度反复对 CMP道集进行道集进行 NMO 校正和叠加，把每一种速度所得的叠加结果并排显示在速度校正和叠加，把每一种速度所得的叠加结果并排显示在速度-双程零炮检距双程零炮

32、检距时间平面中，称此为速度谱（时间平面中，称此为速度谱（Taner 和和 Koehler，1969） 。） 。 在速度为在速度为3000m/s时获得了最大时获得了最大叠加振幅，该速度应是输入叠加振幅，该速度应是输入CMP道集中该同相轴的叠加速道集中该同相轴的叠加速度。速度谱上的那些低振幅水度。速度谱上的那些低振幅水平轨迹是小炮检距分量的叠加，平轨迹是小炮检距分量的叠加，高振幅区域是全部炮检距分量高振幅区域是全部炮检距分量叠加结果（叠加结果（Sherwood和和Poe,1972）,因此必须保留长炮因此必须保留长炮检距数据以保证分辨率。检距数据以保证分辨率。 2700、2800和和3000m/s分

33、别对应分别对应浅、中、深三种同相轴。速度谱浅、中、深三种同相轴。速度谱不仅能提供叠加速度不仅能提供叠加速度,而且可以区而且可以区分反射波和多次波。分反射波和多次波。 速度分析的目的是通过双曲线轨迹对整个速度分析的目的是通过双曲线轨迹对整个 CMP 道集选出使信号具有最佳相干性的速度。道集选出使信号具有最佳相干性的速度。 叠加相干性除了叠加振幅（前面的例子）表示外，还可用其他不同的相干性测量方法：叠加相干性除了叠加振幅（前面的例子）表示外，还可用其他不同的相干性测量方法： l 叠后振幅：叠后振幅： Miititfs1)(, （4.3.1） )(, itif为第为第 i 道双程时间为道双程时间为)

34、(it的振幅，的振幅，M 为为 CMP 道集总道数，道集总道数，)(it由旅行时双曲线确定：由旅行时双曲线确定： 21222)0()(stivxtit （4.3.2） 定义归一化叠加振幅：定义归一化叠加振幅： iititfsNS)(, （4.3.3） NS的范围是的范围是10 NS。 l 叠叠后后振振幅幅： l 互互相相关关求求和和： 非非归归一一化化互互相相关关求求和和：沿沿着着试试验验叠叠加加双双曲曲线线采采用用一一个个时时窗窗对对CMP道道集集非非归归一一化化互互相相关关求求和和 tMiitittMiitiMiitifsffCC12)(,212)(,21)(,2121 （4.3.4） C

35、C可可解解释释为为输输出出叠叠加加能能量量和和输输入入能能量量之之差差的的一一半半。 归归一一化化互互相相关关求求和和：CC的的归归一一化化形形式式是是速速度度谱谱计计算算中中常常用用的的另另一一属属性性： tMkkMitkitkititikitkiitiffffMMNCC1112)(,2)(,)(,)(,21) 1(2 l 归一化的能量互相关求和归一化的能量互相关求和 归一化的能量互相关求和表达式为：归一化的能量互相关求和表达式为： tMiitifCCMECC12)(,)1(2 （4.3.6） ECC的范围是的范围是 111 ECCM。 归一化的输入归一化的输入/输出能量比，即相似性为：输出

36、能量比，即相似性为： tMiitittfsMNE12)(,21 （4.3.7） NE和和ECC的关系：的关系：)1(11 NEMMECC （4.3.8） NE的范围是的范围是10 NE。 表表 4-5 由式（由式（4.3.9）表示的二次叠加特例的相干属性测量值）表示的二次叠加特例的相干属性测量值 属性属性 5 . 0a 5 . 0a 叠加振幅叠加振幅式（式（4.3.1） )(5 . 1tf )(5 . 0tf NS 相干性相干性式（式（4.3.3） 1 0.333 非归一化互相关求和非归一化互相关求和 CC式（式（4.3.4） ttf)(5 . 02 ttf)(5 . 02 归一化互相关求和归

37、一化互相关求和 NCC式（式（4.3.5） 1 1 能量归一化互相关求和能量归一化互相关求和 ECC式 （式 （4.3.6） 0.8 -0.8 相似性相似性 NE式（式（4.3.7） 0.9 0.1 叠加振幅对极性很敏感，非归一化互相关在速度谱上起到突出强反叠加振幅对极性很敏感，非归一化互相关在速度谱上起到突出强反射的作用，而归一化互相关或归一化能量互相关则起到加强速度谱射的作用，而归一化互相关或归一化能量互相关则起到加强速度谱中的弱反射。正如式（中的弱反射。正如式（4.3.8）所示，相似性跟偏置的归一化能量互）所示，相似性跟偏置的归一化能量互相关求和相差无几。相关求和相差无几。速度谱通常速度

38、谱通常用用图图 4-28 中的两种显示形式，由时窗排列图或等值线图形式选取速度。中的两种显示形式，由时窗排列图或等值线图形式选取速度。虽然时窗排列图也用的较普遍，但多数人偏爱使用等值线图。虽然时窗排列图也用的较普遍，但多数人偏爱使用等值线图。 另一种有助于拾取速度的量值是每一时窗的最大相干值，将它以时间函数形式并排另一种有助于拾取速度的量值是每一时窗的最大相干值，将它以时间函数形式并排在速度谱边上，如图在速度谱边上，如图 4-28 所示。所示。 五影响速度估算的因素五影响速度估算的因素 下述因素会限制地震资料速度估算的精度和分辨率下述因素会限制地震资料速度估算的精度和分辨率伊尔马滋伊尔马滋（Y

39、ilmaz）,1993： （1）排列长度：缺乏大炮检距信息意味着缺乏辨别速度所需要的重要时差；但大炮检）排列长度：缺乏大炮检距信息意味着缺乏辨别速度所需要的重要时差；但大炮检距区域的资料有拉伸问题。距区域的资料有拉伸问题。 （2）叠加次数：叠加）叠加次数：叠加 32 次甚至次甚至 16 次对速度谱没有影响，但再低使峰值发生严重位移。次对速度谱没有影响，但再低使峰值发生严重位移。 （3）S/N 比：存在高幅随机噪音时也可识别有效信号，但比：存在高幅随机噪音时也可识别有效信号，但 S/N 不高时精度要受限制。不高时精度要受限制。 （4）切除：会减少浅层叠加次数）切除：会减少浅层叠加次数,导致切除带

40、位置的同相轴振幅减弱，它对速度谱有副导致切除带位置的同相轴振幅减弱，它对速度谱有副作用；校正方法是用切除带中有效叠加次数比例乘叠加振幅来实现作用；校正方法是用切除带中有效叠加次数比例乘叠加振幅来实现。 （5）时窗宽度：太小，工作量大；太大，缺乏时间分辨率。一般为信号主周期的一半）时窗宽度：太小，工作量大；太大，缺乏时间分辨率。一般为信号主周期的一半到一倍之间，约为到一倍之间，约为 20 到到 40ms。注意浅层周期短，深层周期长。注意浅层周期短，深层周期长。 （6）速度采样密度：扫描范围应包含一次反射波速度；速度间隔太大会降低分辨率。）速度采样密度：扫描范围应包含一次反射波速度；速度间隔太大会

41、降低分辨率。 （7）相干属性量的选择；）相干属性量的选择； （8）对双曲性正常时差的偏离度；）对双曲性正常时差的偏离度； （9）数据的频谱宽度。）数据的频谱宽度。 改改善善速速度度谱谱分分析析的的方方法法： l 数数据据重重新新采采样样（重重新新按按时时间间分分样样） 。 l 带带通通滤滤波波和和自自动动增增益益控控制制（AGC）改改善善互互相相关关处处理理。 l 在在分分析析时时利利用用几几个个相相邻邻 CMP 道道集集：一一种种是是道道集集相相加加求求和和，再再计计算算速速度度谱谱；另另一一种种是是先先算算出出每每一一个个道道集集的的速速度度谱谱，再再进进行行谱谱相相加加。前前者者节节省省

42、机机时时但但未未考考虑虑构构造造倾倾角角影影响响。 l 速速度度谱谱矩矩阵阵作作平平滑滑。 l 工工区区的的工工作作经经验验有有助助于于选选择择正正确确的的一一次次反反射射波波叠叠加加速速度度。 六层速度分析六层速度分析 沿着某个有用层次连续追踪分析速度，称为层速度分析（沿着某个有用层次连续追踪分析速度，称为层速度分析（HVA） 。） 。 基本原理基本原理:沿双曲线分布的时窗算出相干值， 表示出各沿双曲线分布的时窗算出相干值， 表示出各 CMP 位置的位置的速度函数。叠加剖面上有构造间断的地方，则按断层分开的区段来作速度函数。叠加剖面上有构造间断的地方，则按断层分开的区段来作HVA。 层速度分

43、析是沿着所选定的关键层逐个提取层速度分析是沿着所选定的关键层逐个提取 CMP 位置上速度信息位置上速度信息的有效方法；的有效方法；能改善叠加剖面的质量，以备作叠后深度偏移。能改善叠加剖面的质量，以备作叠后深度偏移。 注意：注意：HVA 建立在双曲线动校原理之上，而需作深度偏移的资料建立在双曲线动校原理之上，而需作深度偏移的资料往往具有复杂的动校形态，因而往往具有复杂的动校形态，因而 HVA 受到影响。但无论如何，实际受到影响。但无论如何，实际中中 HVA 确实能提供出标志层详细的速度横向变化情况。确实能提供出标志层详细的速度横向变化情况。 一、定义：一、定义： 消除近地表不规则所造成时差， 使

44、反射波时距曲线恢复为双曲线的过程称为静校正。消除近地表不规则所造成时差， 使反射波时距曲线恢复为双曲线的过程称为静校正。 野外静校往往不包括地形突变、风化基底和风化速度的影响，这些影响必需通过剩野外静校往往不包括地形突变、风化基底和风化速度的影响，这些影响必需通过剩余静校正加以消除。余静校正加以消除。 二、剩余静校正量的影响：二、剩余静校正量的影响： 严重降低速度谱分析的质量。严重降低速度谱分析的质量。 导致错误的叠加剖面，形成暗点和假构造。导致错误的叠加剖面，形成暗点和假构造。 一般在野外静校正的基础上作NMO，再作剩余静校正，然后重做速度分析，更新速度提取。剩余静校正通常用于陆上资料，但在

45、特定情况下对海上资料也产生重大改进。一自动统计静校正方法（静校正思路一）一自动统计静校正方法（静校正思路一） 1 1假设条件和特点假设条件和特点 1 1）假设：假设： （1 1）同一炮点在低速带中入射的时间与入射角无关，即可认为在低速同一炮点在低速带中入射的时间与入射角无关，即可认为在低速带中都是垂直入射的。带中都是垂直入射的。 （2 2）炮点（或接收点）由于地形起伏及低速带变化所引起的静校正量时）炮点（或接收点）由于地形起伏及低速带变化所引起的静校正量时差是随机的，其均值为零。差是随机的，其均值为零。 以点假设在一定条件下符合实际以点假设在一定条件下符合实际 情况的。例如，在低速带剧烈变化的

46、地区。情况的。例如，在低速带剧烈变化的地区。 采用某种方法一定要考虑到实际条件。采用某种方法一定要考虑到实际条件。 tx基准面或准基准面2 2）几个特点几个特点 （1 1）某个记录道的静校正量包括激发点静校正量和接收点静校正量。设）某个记录道的静校正量包括激发点静校正量和接收点静校正量。设某道的静校正量是某道的静校正量是，激发点和接收点静校正量分别是，激发点和接收点静校正量分别是S S和和R R ，则有，则有 = =S S+ +R R （4.4.1） 如果提取静校正量时是求绝对静校正量，要分别求出如果提取静校正量时是求绝对静校正量，要分别求出S S和和R R 。如果仅提。如果仅提取相对静校正量

47、，只要求出取相对静校正量，只要求出即可。即可。 （2）同一点放炮，多道接收，各道炮点静校正量相同，接收点的静校正）同一点放炮，多道接收，各道炮点静校正量相同，接收点的静校正量不同。量不同。 （3 3） 同） 同一接收点接收多个炮点的记录， 这些记录的炮点静校正量不相同一接收点接收多个炮点的记录， 这些记录的炮点静校正量不相同 ，但接收点静校正量相同。但接收点静校正量相同。 将同一炮各道的静校正量相加平均后得到某炮点S的绝对静校正量。将属于同一接收点各道的静校正量相加平均后得到该地面点R的绝对静校正量。设某道总校正量用设某道总校正量用j j（j=1, 2, 3, 24）表示，各激发点和接收点的静

48、）表示，各激发点和接收点的静校正量分别用校正量分别用S jS j （j=1, 2, 3, 24） 和和R jR j （j=1, 2, 3, 24）表示，）表示，对于属于同一炮点对于属于同一炮点 S 的各道记录则有的各道记录则有 第第 S 炮第一道总校正量炮第一道总校正量 1 1 = =S S+ +R 1R 1 第第 S 炮第二道总校正量炮第二道总校正量 2 2 = =S S+ +R 2R 2 第第 S 炮第二十四道总校正量炮第二十四道总校正量 24 24 = =S S+ +R 24R 24 以上各道是在同一炮点放炮，炮点静校正量相同，都是S。但接收点位置不同，所以接收点的静校正量分别是R 1

49、,R 2 ,R 3 ,R 24 。 将以上将以上 24 道的总校正量相加再平均，即道的总校正量相加再平均，即 241241241241241241241241jRjSjRjjSjj （4.4.2） 241241241241jRjSjj （4.4.2） 令令 241241jj （4.4.3） 在低速带变化剧烈地区，241241jRj是由一些或正或负的项相加平均的结果，根据上面假设（根据上面假设（2 2） ，241241jRj应趋于零 241241jRj0 （4.4.5） 所以最后得所以最后得S （4.4.6） （4.4.6）式表示，将属于同一炮的各道的时差（或这些道的静校正量）相加平）式表示，将

50、属于同一炮的各道的时差（或这些道的静校正量）相加平均后得到了炮点的静校正量。这样就求出了某炮点均后得到了炮点的静校正量。这样就求出了某炮点 S 的绝对静校正量的绝对静校正量S。 例如， 对例如， 对 6 次覆盖，次覆盖， 24 道记录， 同一地面位置道记录， 同一地面位置 12 次重复接收 （图次重复接收 （图 4 4- -4848） 。） 。第一炮第一道静校正量第一炮第一道静校正量 1 1 = =S 1S 1+ +R 1R 1 第二炮第三道静校正量第二炮第三道静校正量 2 2 = =S 2S 2+ +R 3R 3 第十二炮第二十二道静校正量第十二炮第二十二道静校正量 12 12 = =S 1

51、2S 12+ +R 23R 23 根据上面同样的道理，将根据上面同样的道理，将 12 道静校正量相加，道静校正量相加， AjSjjjRjSjjj 121121)12(121121121121121121 （4.4.7） AjSjjjRjSjjj 121121)12(121121121121121121 （4.4.7） 令令 121121jj （4.4.8） 根据假设（根据假设（2）有：）有： 121121jSj 0 （4.4.10） 所以，最后有所以，最后有 A （4.4.11） （4.4.11）式表示属于同一地面位置点接收的各记录道的时差（或静校正）式表示属于同一地面位置点接收的各记录道的时

52、差（或静校正量） 相加量） 相加平均后得到该地面位置点的静校正量， 这样就求出了某接收点平均后得到该地面位置点的静校正量， 这样就求出了某接收点R的绝对静校正量。的绝对静校正量。 1）共深度点道集内求取相对静校正量）共深度点道集内求取相对静校正量 这个方法是在共深度点道集内相对于参考道（或叫主道）用互相关法求取相对这个方法是在共深度点道集内相对于参考道（或叫主道）用互相关法求取相对静校正量， 并将各道相对参考道进行静校正， 以改善共深度点道集的叠加效果。静校正量， 并将各道相对参考道进行静校正， 以改善共深度点道集的叠加效果。 具体步骤：具体步骤： （1 1） 形成参考道形成参考道目的是把共深

53、度点道集的各记录道对齐目的是把共深度点道集的各记录道对齐 设设 xj（t）表示每个地震道的振幅，）表示每个地震道的振幅，j 表示共深度点道集内各道的序号，叠表示共深度点道集内各道的序号，叠加结果用加结果用 y（t）表示，则有）表示，则有 )(1)(1txNtyNjj （4.4.12） 此处此处 N 是覆盖次数是覆盖次数,设设 k 是振幅抽样序号，是振幅抽样序号，K 是振幅抽样个数。是振幅抽样个数。 )(1)(1kxNkyNjj k=1, 2, , K （4.4.13） y（k）就是参考道。）就是参考道。 说明： 这里说明： 这里 N 道地震记录涉及到道地震记录涉及到 2N 个地面位置点， 其静

54、校正量有正有负，个地面位置点， 其静校正量有正有负，满足假设条件（满足假设条件（2） ，叠加后初步消除了一部分静校正量，可作为参考道。） ，叠加后初步消除了一部分静校正量，可作为参考道。 （2）互相关方法求取共深度点道集内各道的相对静校正量）互相关方法求取共深度点道集内各道的相对静校正量 在选定时窗内计算共深度点道集中各道和参考道的互相关，求出静校在选定时窗内计算共深度点道集中各道和参考道的互相关，求出静校正量。正量。 互相关公式：互相关公式： iTTiixyyxr21)(，M ，210 （4.4.14） M 为最大静校正量；为最大静校正量；T1、T2表示时窗起始和终了时间；表示时窗起始和终了

55、时间；T2-T1为为时窗长度。时窗长度。 用（用（4.4.14）式编制程序可求取相关函数曲线。相关函数曲线的极）式编制程序可求取相关函数曲线。相关函数曲线的极大值对应的大值对应的值值k便是此道的相对静校正量。对共深度点道集内的各道便是此道的相对静校正量。对共深度点道集内的各道均用上述互相关方法求取均用上述互相关方法求取k值，各道用对应的值，各道用对应的k值作静校正。值作静校正。 注意：这时求出的静校正量是炮点和接收点相对静校正量相加的结果，注意：这时求出的静校正量是炮点和接收点相对静校正量相加的结果，不是单个的炮点或接收点的静校正量的绝对值。不是单个的炮点或接收点的静校正量的绝对值。 （3）参

56、考道加工）参考道加工 l 用以上方法将共深度点道集内各记录道调齐以后，叠加效果得到提高。用以上方法将共深度点道集内各记录道调齐以后，叠加效果得到提高。 l 但是，由于各深度点道集的参考道不一样，在各深度点之间同相轴对不齐。但是，由于各深度点道集的参考道不一样，在各深度点之间同相轴对不齐。 l 用参考道加工的方法使各参考道一致起来，主要方法有组合、混波、三道用参考道加工的方法使各参考道一致起来，主要方法有组合、混波、三道相位均匀化或者扇形滤波等。相位均匀化或者扇形滤波等。 2）用互相关方法求炮点和接收点的绝对静校正量）用互相关方法求炮点和接收点的绝对静校正量 （1） 方法原理方法原理 炮点静校正

57、量的求取：求出炮集中各道的相对静校正量，再用来求取此炮点的炮点静校正量的求取：求出炮集中各道的相对静校正量，再用来求取此炮点的绝对静校正量。绝对静校正量。 以以 24 道记录为例，用道记录为例，用 xj示某炮示某炮 S 的各道记录（的各道记录（j=1, 2, , 24） ，对应） ，对应 24 个共个共深度点， 用深度点， 用jx表示该炮第表示该炮第 j 道所在共深度点道集各道叠加的结果。 对六次覆盖有：道所在共深度点道集各道叠加的结果。 对六次覆盖有： jx=61njnx （j=1, 2, 3, , 24） （4.4.15） 式中式中 n 表示覆盖次数序号（表示覆盖次数序号（n=1, 2,

58、, 6） 。将每个共深度点道集六道中与） 。将每个共深度点道集六道中与 S 炮无关炮无关的其余五道叠加起来，再与的其余五道叠加起来，再与 S 炮有关的道作互相关，互相关公式如下：炮有关的道作互相关，互相关公式如下： )(jjjjxxxr （j=1, 2, 3, , 24） （4.4.16） 式中，式中，rj表示相关值，表示相关值，是相关符号。是相关符号。 由此可得由此可得 24 个相关值个相关值 r1 , r2 ,r24 。令令 yj=jjxx， 式（式（4.4.16）可写成：）可写成： jjjyxr （j=1, 2, 3, , 24） 显然显然 yj=jjxx相当于前面的参考道。相当于前面的

59、参考道。 jjjyxr （j=1, 2, 3, , 24） 相关函数相关函数 rj（）具体）具体表示为：表示为：kjTkkjjyxr,0,)( （4.4.17） 式中式中 T 表示相关时窗长度，表示相关时窗长度，k 表示时窗中抽样序号。再将表示时窗中抽样序号。再将 24 个相关函数相加得到个相关函数相加得到总的相关函数总的相关函数 R（） ：） ： kjjTkkjjjyxrR,2410,241)()( （4.4.18） （1620， 或或 3240，） 用（用（4.4.18）式编制程序算出）式编制程序算出 R（）值以后，以）值以后，以为横坐标，为横坐标，R（）为纵坐）为纵坐标作图，得到一条标作

60、图，得到一条 R（）的相关函数曲线（图）的相关函数曲线（图 4-51） 。相关函数曲线极大值对应） 。相关函数曲线极大值对应的的时间就是第时间就是第 S 炮的炮点静校正量炮的炮点静校正量S S 。 接收点静校正量：首先求取某接收点接收点静校正量：首先求取某接收点 R 所记录各道的相对静校正量，再求取此所记录各道的相对静校正量，再求取此接收点的绝对静校正量。方法同上。接收点的绝对静校正量。方法同上。 （2）方法步骤：）方法步骤： 由于静校正量的不精确，需多次叠代，故整个步骤是一个大的循环过程：由于静校正量的不精确，需多次叠代，故整个步骤是一个大的循环过程： 先求全测线上的各炮点静校正量。并保存静