地球物理数字处理方法技术第二部分地震资料预处理

1、 第二部分第二部分 地震资料处理概述地震资料处理概述 地震资料处理概述n处理的目标处理的目标: :1)1)压制随机的和规则的干扰波，压制随机的和规则的干扰波，2)2)以最大可能的分辨率以最大可能的分辨率在地震剖面上显示反射波，在地震剖面上显示反射波，3)3)要提取地震速度、振幅和波形等有用的要提取地震速度、振幅和波形等有用的参数来帮助解释。参数来帮助解释。n地震资料处理的方法多、系统性强。地震资料处理的方法多、系统性强。一般由野外原始记录到最终的地一般由野外原始记录到最终的地震剖面要使用几十种处理方法和技术，经过几十个步骤才能完成，这震剖面要使用几十种处理方法和技术，经过几十个步骤才能完成，这

2、些方法和处理过程有序的紧密结合，就形成了地震资料的处理流程。些方法和处理过程有序的紧密结合，就形成了地震资料的处理流程。用于地震资料处理的软件系统，称为地震资料处理系统。用于地震资料处理的软件系统，称为地震资料处理系统。n处理分类处理分类: :n按处理按处理功能功能分，可分为预处理、参数分析处理、实质性处理、及修饰分，可分为预处理、参数分析处理、实质性处理、及修饰性处理；性处理；n按处理的按处理的顺序顺序分，可分为叠前处理、叠后处理；分，可分为叠前处理、叠后处理；n按处理的按处理的目标目标分，可分为常规处理、特殊处理或构造处理、岩性处理分，可分为常规处理、特殊处理或构造处理、岩性处理等等; ;

3、 n下面以第一种分类为例，简述当前多次覆盖地震资料常规处理方法下面以第一种分类为例，简述当前多次覆盖地震资料常规处理方法和流程和流程: :n一预处理一预处理 是指在对数据作实质性处理之前为满足计算机和软件系统以及处是指在对数据作实质性处理之前为满足计算机和软件系统以及处 理方法的要求，对输入的原始数据所必须完成的一些准备工作。理方法的要求，对输入的原始数据所必须完成的一些准备工作。n1 1数据重排（解编）数据重排（解编）: :将按时序分道排列的野外磁带记录数将按时序分道排列的野外磁带记录数据转换成按道分时排列的形式（实质上就是矩阵的转置）。野外磁据转换成按道分时排列的形式（实质上就是矩阵的转置

4、）。野外磁带数据是按时序排列的，即依次记下每一道的第一个采样值，各道带数据是按时序排列的，即依次记下每一道的第一个采样值，各道记完后，再依次记下各道的第二个采样值，由此类推，直至结束。记完后，再依次记下各道的第二个采样值，由此类推，直至结束。矩阵表示如下：矩阵表示如下： 地震资料处理概述个采样点道，每道记录共有个采样点振幅值；一张道第表示第其中MNjiAAAAAAAAAAAAAAAAAAAMNNNMMMNMMNN212221212111212222111211n按时分道排列方式使同一道记录的相邻采样值相隔较远，处理时很按时分道排列方式使同一道记录的相邻采样值相隔较远，处理时很不方便。因此，需要

5、将数据排列转换成按道分时的形式，使同一道不方便。因此，需要将数据排列转换成按道分时的形式，使同一道采样数据放在一起。即将上述矩阵转置。对可控震源的资料，解编采样数据放在一起。即将上述矩阵转置。对可控震源的资料，解编之前还要检验可控震源的扫描长度和频谱。之前还要检验可控震源的扫描长度和频谱。 2 2建立道头字：建立道头字：在每一个记录道前端留有一定的存储单元，用在每一个记录道前端留有一定的存储单元，用于存储与该道有关的野外参数和处理参数，如该记录所在的测线号、于存储与该道有关的野外参数和处理参数，如该记录所在的测线号、炮号、道号、共深度点号、炮检距、检波距、记录的起止时间、采炮号、道号、共深度点

6、号、炮检距、检波距、记录的起止时间、采样间隔、记录长度、滤波参数样间隔、记录长度、滤波参数。存有这些说明信息的存储单元称。存有这些说明信息的存储单元称为道头字，它可供数据处理时查阅。为道头字，它可供数据处理时查阅。 3 3道编辑（对不正常道、炮的处理）：道编辑（对不正常道、炮的处理）：对空炮、空道、废对空炮、空道、废炮、废道，可用相邻道（炮）上的数据代替，或取相邻两道（炮）炮、废道，可用相邻道（炮）上的数据代替，或取相邻两道（炮）的平均值，或全部充零。对极性反转的道，可乘一负号加以改正。的平均值，或全部充零。对极性反转的道，可乘一负号加以改正。对于个别不正常工作的道和数据明显很大的野值，则可以

7、将它们充对于个别不正常工作的道和数据明显很大的野值，则可以将它们充零。零。 地震资料处理概述 4 4抽道集：抽道集：实质上仍是一种数据的重排，它是以一道为一个单位进行重排，称为抽道集或共中心点选排。为了方便叠加和计算速度谱，一般按观测系统抽取各个共中心点道集共中心点道集放在一起，另外，还可以按共接收点、共炮点、共炮检距抽取。道集抽取的规律与观测系统有关。 共反射点道集记录的选取公式： 地震资料处理概述；个个共共反反射射点点叠叠加加道道组组成成 由由 一一个个叠叠加加段段l l为为小小叠叠加加段段的的序序号号，; ;3 3. . . . . . . . . .为为炮炮号号，i i取取1 1，2

8、2，S Si i； 序序号号为为小小叠叠加加段段内内共共反反射射点点C CD DP Pj j数数；N N为为叠叠加加次次数数或或覆覆盖盖次次， 为为一一个个排排列列的的道道数数MM MNMlijNMMRSCDP)( 地震资料处理概述 共炮记录共炮记录 地震资料处理概述共共CMPCMP记录记录5.5.增益恢复：增益恢复：增益恢复即是把经过增益控制的地震记录恢复到地面检波器接收到的真振幅值的处理过程。 数字地震仪采用了自动增益控制，使记录浅层的放大倍数比深层低，它将每个子样脉冲的放大倍数以4位二进制数记录在野外磁带上,作为这个子样脉冲的阶码G,子样脉冲可放大 ,经过放大后的子样幅度都进入了1.6-

9、6.4伏的电压范围内, 数字地震仪又将1.6-6.4伏的幅度范围内的子样转换为14位二进制小数,作为原子样的尾数Q,记录在野外磁带上。 用阶码和尾数组成的数字 ,就表示一个放大后的子样脉冲幅度，符号位F表示离散振幅值的正负。数字地震仪的记录格式: 增益恢复： A为地面检波器接收时刻的真振幅离散值 地震资料处理概述 阶符阶符 阶码阶码(G) 符号（符号（F） 尾数（尾数（Q)GQ 21422GGQA2/ 6 6初至切除：初至切除：是为了消除包括噪声的记录开始部分所存在的高振幅，地震记录上的初至波主要包括直达波、面波、声波、浅层折射波直达波、面波、声波、浅层折射波等，它们能量强且具有一定的延续时间

10、，对紧跟而来的浅层反射波有干涉和破坏作用，另外，动校正后会引起波形畸变，对浅层影响尤其厉害，因此，需要对这些强能量的初至波和动校正畸变进行“切除”，即用零乘需要切除的记录段的采样值，初至切除的方法很多，可根据具体情况选用。为了使切除段的末端不出现令人误解的峰值，一般用从零到一逐渐变化的匀变函数去乘被切除的数据。 7 7初步静、动校正和初步叠加：初步静、动校正和初步叠加： 最后所得的剖面也是初步的。 地震资料处理概述 地震资料处理概述 图 初至拾取示意图 地震资料处理概述滤波不完全滤波不完全n二分析性处理二分析性处理n分析性处理是在所选的地震层位上进行试验，求取和确定最佳参数，可能的分析性处理包

11、含有：n1.1.速度分析：速度分析：速度在地震资料处理中是一个很重要的参数，速度函数除用于动、静校正动、静校正外还用于偏移处理、岩性对比偏移处理、岩性对比等。一般把从地震记录中求取速度称为速度分析速度分析，速度分析方法很多，可分为叠加速度叠加速度分析、偏移速度分析和层速度分析分析、偏移速度分析和层速度分析等。n2.2.静校正分析：静校正分析：静校正是为了消除由于测线高程、低速带厚度、低速带速度的变化而产生的影响，以便确定当所有观测是在没有低速层的基准面上进行观测到的反射波波至时间。每道的静校正的时差由野外测量求得，或是通过井口测量或是折射勘探求得。目前静校正有很多方法，如一次静校正、剩余静校正

12、，折射静校正、层析静校正，一次静校正、剩余静校正，折射静校正、层析静校正，各种静校正都有适宜的条件和解决问题的能力。它也是通过试验的手段选取最佳静校正效果的静校正方法。 地震资料处理概述n3.3.滤波参数分析：滤波参数分析：数字滤波是地震资料处理中提高信噪比的重要手段，根据资料特征（如能量、连续性、信号的陡度、分辨率、背景如能量、连续性、信号的陡度、分辨率、背景噪声等噪声等）选定能使有效波加强的合适的滤波参数是滤波参数分析的目的。这种分析提供了滤波器的最佳时变段数及通频带最佳时变段数及通频带。n4.4.反滤波分析：反滤波分析：反滤波的核心是确定最佳的反滤波因子反滤波因子，而反滤波因子又与地震子

13、波地震子波紧密相关，因此，反滤波分析实质是地震子波分析，即求取地震子波求取地震子波。最佳的滤波器是使诸如多次波这样的相干噪声减到最小，使反射同相轴分辨率反射同相轴分辨率最高。这些最佳滤波器表示为每道所用的滤波器的长度和数值滤波器的长度和数值。 地震资料处理概述n三实质性处理三实质性处理( (即基本处理即基本处理) )n 经实质性处理后，地震记录中的地震波的时间、波形、振幅时间、波形、振幅均要发生变化，最终得到能反映地下地层结构的地震剖面。主要的处理方法包括：n1.1.振幅恢复处理：振幅恢复处理：力求只保留与反射强度有关的相对振幅。需要作增益恢复、球面扩散、非弹性衰减增益恢复、球面扩散、非弹性衰

14、减等的校正。n球面扩散球面扩散是波离开震源传播时由于波前扩展造成的振幅衰减，振幅A与传播距离成r反比，A=1/r=1/Vt,V是界面上覆介质的平均速度平均速度,t是反射的记录时间。所以，对球面扩散作校正需要用时变函数时变函数Vt乘以数据。 n非弹性衰减非弹性衰减是弹性能量由于磨擦而耗散为热能的吸收的结果. n 为非弹性衰减系数或吸收系数吸收系数=f/QV,所以，用函数 乘以数据，真振幅恢复处理完成。 地震资料处理概述，VtreeAVten2.2.提高信噪比的处理方法：提高信噪比的处理方法：地震资料处理过程很大程度上就是压制干扰、只保留有地质意义的有效波有地质意义的有效波的过程，至今已发展了很多

15、种提高信噪比的处理方法，除常规的一、二维数字滤波一、二维数字滤波外，目前常用的有f-kf-k域域去噪、CT变换去噪、小波变换去噪、波场延拓去噪、f-xf-x去噪、 -p-p去噪等均有较好的去噪效果。n3.3.提高纵向分辨率的处理方法：提高纵向分辨率的处理方法：我们知道，炸药震源发出的脉冲信号由于大地滤波作用而退化成低能量和有相移低能量和有相移的宽脉冲，从而导致反射波时间分辨率减低，目前，提高纵向分辨率主要靠反滤波来实现，它可以把观测的反射信号恢复到原来的形状或是恢复为任意预先规定形状。根据对地震记录不同的近似假设，反滤波方法又可分为很多种，具有代表性的方法有：脉冲反滤波、子波反滤波子波反滤波、

16、谱白化反滤波谱白化反滤波、最最小平方反滤波、预测反滤波、同态反滤波小平方反滤波、预测反滤波、同态反滤波、最大、最小反滤波以及小波变换反滤波等，另外，近几年发展起来的AVA多项式拟合也有较好的提高分辨率的作用。 地震资料处理概述n4.4.动、静校正及叠加：动、静校正及叠加：动、静校正主要是消除由于炮检距不同而消除由于炮检距不同而引起的正常时差和表层起伏及低速带引起的时差引起的正常时差和表层起伏及低速带引起的时差，能使共反射点反射波具有相同的反射时间，实现水平同相叠加，得到水平叠加剖面。n5.5.提高横向分辨率的处理方法：提高横向分辨率的处理方法：偏移可看成是从已知的地震响应恢复真实地质结构的逆变

17、换处理。如果地下的反射界面倾斜、绕射点或其它的地质情况，就会使反射点偏离原位，从而造成诸多假象，因此，就不能正确反映地下地质结构。在地震勘探中偏移就是把记录上偏移就是把记录上的每个反射点移到其本来位置的处理。的每个反射点移到其本来位置的处理。偏移处理是提高横向分辨率提高横向分辨率的主要手段。偏移处理方法很多，包括时间偏移和深度偏移；二维偏移与三维偏移；叠前偏移与叠后偏移；射线偏移与波动方程偏移。偏移可使波场归位，提高地震剖面的横向分辨率提高地震剖面的横向分辨率。n6.6.参数反演处理：参数反演处理：参数反演属特殊处理，如波阻抗反演波阻抗反演、速度反演、及三瞬反演三瞬反演、属性反演属性反演等称为

18、特殊处理，它可提取一些与地层岩性及油气有关的参数。 地震资料处理概述n四修饰性处理四修饰性处理 地震资料经过一系列处理后形成了水平叠加剖面或偏移剖面。地震资料经过一系列处理后形成了水平叠加剖面或偏移剖面。为了使最终剖面上的面貌更为清晰，层次分明，波组特征突出或能为了使最终剖面上的面貌更为清晰，层次分明，波组特征突出或能量均衡，背景干净，或为了使时间、空间幅值相近量均衡，背景干净，或为了使时间、空间幅值相近，便于显示在一张图上，还需要对剖面作进一步的修饰性处理。其目的是修饰剖面的面貌，并非对资料进行实质性处理。修饰性处理程序视各个地区地震地质条件和地震剖面的特点而不同确定，所以，在使用时应小心，

19、以免人为地制造假象。 修饰性处理主要有：修饰性处理主要有： 振幅平衡和相干加强振幅平衡和相干加强 地震资料处理概述n1 1振幅平衡振幅平衡：野外原始地震记录或经叠加、偏移剖面上，有时出现浅、中、深层反射波的能量差异较大或者道与道之间能量不均衡浅、中、深层反射波的能量差异较大或者道与道之间能量不均衡的现象，如果不处理，就会不利于显示或影响叠加效果。因此，需进行振幅平衡处理。根据具体情况，它可以在叠前或叠后叠前或叠后进行，若仅从修饰性处理的角度讨论，振幅平衡主要在剖面或记录显示前使用。n振幅平衡主要包括道内平衡和道间平衡道内平衡和道间平衡。 道内平衡：道内平衡：（道内动态平衡）（道内动态平衡）：由

20、于地震记录浅、中、深层能量差异太大（深层能量弱、浅层能量强），而显示仪又有一定的动态范围，故会给信息输出显示造成困难，即使存在着动态范围相当大的显示仪勉强将这些信息显示出来，深层的波形也根本看不清，因此，需要平衡道内的能量。 地震资料处理概述 道内动态平衡的基本思路：道内动态平衡的基本思路： 是把各道中的能量强的波相对压缩一定比例，能量弱的波相对增是把各道中的能量强的波相对压缩一定比例，能量弱的波相对增大一定的比例，使强波和弱波的振幅控制在一定的动态范围内。大一定的比例，使强波和弱波的振幅控制在一定的动态范围内。具体地就是将一道记录的振幅值在不同时间段内乘以不同的权系数，能量强的时间段上权系数小，能量弱的时间段上权系数大，这样强波和弱波之间的能量相对差异大为减少，振幅就控制在一定的动态范围内。Fj=C*fj/Wj,Fj为均衡后的振幅值，fj为待均衡的振幅值，C为道内平衡系数，1/Wj为加权系数（j为采样序号），这个加权系数是在沿地震记录道滑动的时窗内计算的，时窗中心每次