补充3处理流程和水平叠加剖面的形成

地震数据处理地震数据处理过程一般分三个阶段，即预处理、参数提取和分析、资料处理。处理的最终结果是得到供解释用的水平叠加时间剖面或叠加偏移时间剖面。

第一节预处理对原始数据进行初步加工，以满足计算机及操作系统中各处理方法的要求。一、数据解编野外磁带记录数据是按时序排列的，即依次记下每道的第一个采样值，各道记完后，再依次记下各道的第二个采样值，依此类推。

7/6/20231地震数据处理在数据处理中，将按时序排列的形式转换为按道序排列(即第一道的所有数据都排在第二道之前，使同一道数据都排放在一起)这种预处理称为数据解编或重排。二、编辑在浅层地震数据采集中，由于施工现场复杂，外界干扰大，难免出现一些不正常道和共炮点记录，这些记录信噪比低，如果参与叠加处理会严重影响处理效果。在正式处理之前，需要对这些不正常的记录进行编辑处理，例如对信噪比很低的不正常道进行充零处理，发现极性反转的工作道对它们进行改正等。另外，还要显示有代表性的记录并观察初至同相轴，以便进行初至切除。切除是为了消除包括噪声的记录开始局部所存在的高振幅，这样做对防止以后处理时出现的叠加噪声有好处。切除的方法就是用零乘需要切除的记录段。7/6/20232地震数据处理三、抽道集抽道集也叫共深度点选排，是把具有相同炮检距点的记录道排成一组，按共深度点号次序排在一起。抽道集处理后，磁带上记录的次序是以共深度点号〔CDP)为次序的记录，以后所有的处理都将方便地以共深度点格式进行。四、真振幅恢复处理在野外数据采集过程中，为了使来自不同深度信号的能量能够以一定的水平记录在磁带上，数字地震仪采用了增益控制，对浅层信号放大倍数低，深层信号放大倍数高。对经过增益控制的地震记录恢复到地面检波器接收到的振幅值的处理称为增益恢复。7/6/20233地震数据处理数字仪对信号进行增益控制时的增益指数己记录在记录格式的阶码上，因此增益恢复的公式为A=A0/2n，其中A0为记录到的采样值，A为地面检波器接收到的增益控制前的振幅值，n为阶码(即增益指数)。球面扩散是当波离开震源时由于波前扩散造成的振幅衰减，能量发生扩散，波的强度减小，而波场的总能量不变。如果介质是各向同性的，那么能量衰减与传播距离的平方成反比。通常速度都是随深度的增加而增加。7/6/20234地震数据处理非弹性衰减是弹性能量由于摩擦而耗散为热的吸收的结果，波动能量消失。通常地震波振幅随时间呈指数衰减。高频衰减比低频快。除以上三种影响振幅的因素外，还有诸多影响振幅的因素，例如与震源强度和震源耦合有关的影响，检波器灵敏度和检波器耦合及偏移距的影响。对这类影响主要通过地表一致性振幅校正程序，类似于自动剩余静校正来完成。7/6/20235地震数据处理第二节参数提取与分析参数提取与分析的目的是为寻找在常规处理或其他处理中常用的最正确处理参数，以及有用的地震信息，如频谱分析、速度分析、相关分析等。这类数字处理还可为校正与偏移及各种滤波等处理提供速度和频率信息，并可以自成系统处理出相应的成果图件，如频谱、速度谱，通过相关分析进行相关滤波等。7/6/20236地震数据处理一、频谱分析地震勘探所得到的记录中包含有效波和干扰波，这些波之间在频谱特征上存在很大差异。为了解有效波和干扰波的频谱分布范围，需要对随时间变化的地震记录讯号进行傅里叶变换，得到随频率而变化的振幅和相位的函数，〔地震记录的频谱—振幅谱和相位谱〕。对地震波形函数进行傅里叶变换求取频谱的过程叫频谱分析。7/6/20237地震数据处理地震波的一般频谱特征：1．面波频谱的峰值低于有效波，声波频谱峰值偏高，与有效波的频谱范围有较宽的重叠;2．微震干扰波的频带较宽;3．有些规那么干扰波与有效波频谱差异不大，如浅层记录中的外界相干干扰波和屡次波；4．横波与纵波相比频谱峰值低，频带窄;5．高速薄层反射波频谱相对厚层要偏高;6．炸药量激发比小炸药量激发频谱要偏低，小炸药量激发比锤击频谱要宽;7．由于低降速带对高频成分的吸收作用，反射波的频率随着低降速带厚度的增加而降低。当低速带较薄或表层速度较高时，获得的反射波频率较高。7/6/202387/6/20239地震数据处理二、相关分析

由以上分析可知，有效波与面波、微震等干扰波在频谱上存在很大差异，利用频率滤波可以压制这些干扰波。但有些波与有效波的频谱重叠较宽，如屡次波、声波等，采用频率滤波不能有效地压制这些波。地震波的相关性是指它们之间的相似程度及其内部联系的紧密程度。地震勘探中相关运算可作为线性滤波的手段，另外相关更多的是用于地震信息的提取，例如自动剩余静校正中用互相关求取道间时差。7/6/202310地震数据处理自相关、互相关与多道相关一道记录自身做相关运算叫自相关；他与另一道记录做相关运算叫互相关。1.自相关函数是偶函数，在时移为零时有极大值，在时移为无穷大时自相关值为零；2.互相关函数在时移为零时不一定取最大值，在时移为无穷大时，两个函数彼此分开，互相关系数为零，在某一时移时取最大值。7/6/202311地震数据处理相关分析的应用1，用互相关求取道间时差；2．用自相关求取地震子波；3．进行相关滤波。7/6/202312地震数据处理三、速度分析速度参数在浅层地震资料的数据处理和解释中是非常重要的参数，例如校正、叠加和偏移都需要知道速度。另外速度参数可提供关于构造和岩、土性质有价值的信息，例如构造探查要了解地下反射界面的分布，实质上是波阻抗参数的地下分布，岩性探查要得到地下岩性的分布，更与各种岩性参数(例如速度、吸收系数、泊松比等)的提取有关。由于地下介质的复杂性，故参数提取是一个十分复杂而艰巨的任务，只能用一些简化的方法和近似的假设条件来求取。7/6/202313地震数据处理速度谱分析所用方法不同，可得到不同定义的速度参数。地震速度分析中普遍采用速度谱分析和速度扫描技术，得到平均速度、均方根速度、层速度等速度参数。7/6/202314地震数据处理7/6/202315地震数据处理第三节数字滤波处理一、数字滤波概述由于野外数据采集过程中不可防止地存在许多干扰，地震有效信息被它们所掩盖，因此必须对资料进行提高信噪比的数字滤波处理。数字滤波是根据有效波和干扰波的频谱特性和视速度特征方面的差异，利用频率滤波和二维视速度滤波来区分它们。由于频率滤波只需对单道数据进行运算，故称为一维频率滤波。根据视速度差异设计的频波域滤波需同时处理多道数据，故又称为二维视速度滤波。7/6/202316地震数据处理二、滤波器的一般特性一个原始信号通过某一装置后变为一个新信号的过程称为滤波。原始信号称为输人，新信号称为输出，该装置那么叫做滤波器。当一个信号输人滤波器后，输人信号中的某些频率成分受到较大的损耗，这种输出和输人信号的相应关系，就是滤波器特性的表达。数字滤波可以在时间域内进行，也可以在频率域内进行。频率域滤波的表示方法是把地震信号分解成各种不同频率成分的信号，让它们通过滤波器，然后观测各种不同频率的信号在振幅和相位上的变化。这种随频率的变化关系称为滤波器的"频率特性"或"频率响应"。7/6/202317地震数据处理三、一维频率滤波所谓一维滤波，是指信号或谱以及滤波因子都是单变量函数的滤波，在浅层地震勘探中，得到的反射波频率成分较高，干扰波的频率成分较低，一般采用高通或带通滤波器处理，而不采用低通滤波处理7/6/202318地震数据处理四、二维视速度滤波(二维滤波)(一)二维滤波的提出在地震勘探中，当有效波和干扰波的频谱成分十分接近，无法用频率滤波来压制干扰，如果有效波和干扰波在视速度差异，那么可进行视速度滤波。这种滤波是一种空间域的滤波。地震波动是时间和空间的函数，既可用振动图形来描述，也可用波剖面来描述，二者之间通过发生内在联系。波数kx的变化既包含了频率f,又包含了视速度v*的变化。7/6/202319地震数据处理一个地震波振动图形是由许多不同频率成分的简谐波组成，而任何一个波剖面可以用无数个波数不同的简谐波剖面之和来表示。对一定类型的波和一种特定的介质，速度v是常数。因此，频率f不同的简谐波，其相应的简谐波剖面的波数k也是不同的。一个地震脉冲波经频率滤波后，组成这个脉冲波的简谐波成分发生了变化，如某些简谐波剖面被滤掉了，因而整个波剖面的形状要发生变化，即进行频率滤波会改变波剖面的形状。另外，波数滤波也会改变振动图的形状，产生频率畸变，使有效波的有用频谱被压制，从而改变振动图形。7/6/202320地震数据处理因此，单独的频率滤波和单独的波数滤波都存在缺乏之处，只有根据二者的内在联系，组成频率-波数域滤波，才能做到在所希望的频率间隔内，视速度为某一范围的有效波得到加强;同时对这个频带内视速度为另一范围的干扰波进行压制。7/6/202321地震数据处理通过原点的几条直线的斜率就是视速度，I区是高速干扰区，II区是有效信号区，III是低速干扰区，f1f2表示有效信号的频率范围。图中有效信号和干扰信号在频率和视速度上可以清楚地区分开来。因此，利用频波域滤波可以压制各种频率、波数的干扰。7/6/202322地震数据处理(二)二维滤波的应用1．二维滤波可以压制与有效波存在视速度差异或存在频谱差异的干扰波。2．二维滤波可在叠加前进行，也可在叠加后进行。叠前二维滤波，可以压制面波、散射波、折射波或电缆振动产生的干扰波。消除记录中的相干干扰波，3．叠前的二维滤波效果好于叠后二维滤波。叠加后进行二维滤波，可以压制从倾斜界面上产生的屡次反射波或侧面波。假设原始记录中低速干扰波比较严重，那么叠后二维滤波效果不会太好。有条件最好在叠加前后分别使用二维滤波。7/6/202323地震数据处理4．二维滤波是多道滤波，使用的滤波道数既影响滤除干扰波的能力，也影响地震记录的横向分辨率。5．记录中的干扰波振幅越强，为滤除该干扰波所使用的滤波道数就应越多。滤波道数越多，产生的横向混波问题就越严重，而横向混波会严重影响记录的横向分辨率，模糊掉一些小断层和局部范围内地层岩性的横向变化。6．工区低视速度干扰波较发育时，应采用野外数据采集和二维滤波相结合的压制方法，组合接收及采用较少的滤波道数进行二维滤波。7/6/202324地震数据处理第四节反滤波处理反滤波即反褶积。即用一个反滤波器与信号进行褶积。由于地层对地震波的高频成分有严重的吸收作用，使得由震源激发的尖脉冲变成有一定延续时间的地震子波。一个地震记录道g(t)可以表示成有一定延续时间的地震子波b(t))和反射系数序列R(t)的褶积。由于反射界面形成的反射波复合叠加在一起，降低了地震记录的垂向分辨率。反滤波的目的是抵消大地滤波作用，使地震子波压缩为震源脉冲的形状，形成理想的地震记录。从而改进垂向分辨率。同时还可以消除短周期鸣震和屡次波等干扰。7/6/202325地震数据处理提高垂直分辨率与提高信噪比的关系1.一般来说，反滤波在提高垂直分辨率的同时会降低信噪比。脉冲反滤波不能区分信号和噪声，只能考虑总的振幅谱。如果记录的干扰没有消除干净，那么残留的干扰会同时得到放大。即经反滤波后噪声的高、低频成分表现出较大的振幅，脉冲反滤波的输出常常出现噪声或尖峰，于是降低了信噪比。2.在进行反滤波之前应当最大限度地压制干扰，在反滤波之后还需进行宽带滤波，以提高信噪比。7/6/202326地震数据处理

第五节校正和叠加处理一、野外静校正包括井深校正、地形校正、低速带校正。7/6/202327地震数据处理二、动校正1．动校正处理就是把炮检距不同的各道上来自同一界面、同一点的反射波到达时间，校正为共中心点处的回声时间；动校正就是正常时差校正，对于共炮点道集和共深度点道集均可进行；2．目的：实现同相位叠加；3．记录道的动校正量计算7/6/202328地震数据处理4.对于任一道记录来说，深浅层反射波的动校正量不同，浅层波组的动校正量大于深层波组的动校正量。这就是动校正中“动〞的含义。5.动校正方法是将一道中所有样值分为假设干组进行“搬家〞，组内动校正量具有相同的整数倍采样间隔，不同组校正量不同。6.适宜的动校正量取决于动校正速度函数"，当动校正量适宜时，能够把共反射点道集内反射波旅行时间校正为双程垂直旅行时间，实现同相位叠加。图4.5-1表示了动、静校正对一个CDP道集的影响。7/6/2023297/6/202330地震数据处理三、剩余静校正由于低、降速带厚度往往测不准，并有地震波在表层传播时，射线路径是垂直的假设等因素，使得野外一次静校正后不能完全消除表层因素的影响，仍残存着剩余的静校正量。提取表层影响的剩余静校正量并加以校正的过程，称为剩余静校正。剩余静校正量不能由野外实测资料求得，只能用统计方法由地震记录中提取，故也称为自动统计静校正。7/6/202331地震数据处理屡次覆盖工作使得利用统计方法成为可能。统计中总是灵活的改变道集的编排形式，例如：共炮点选排、共检波点选排、和共中心点选排等。剩余静校正量分为长波长〔低频〕和短波长〔高频〕分量两类：短波长是局部范围内低速层变化引起的，对同一共中心道集内各道的反射波到达时间不一，影响同相位叠加；长波长分量是区域性异常，是指相当于一个排列以上范围的低速带变化影响，对一共中心道集内各道的反射波到达时间影响不大，不消除会造成解释误差，对叠加影响不大。7/6/202332地震数据处理四、水平叠加经动、静校正处理以后的地震记录，己将表层不均匀性和炮检距变化的影响消除，成为以规定的基准面为为准、炮检中点自激自收的CDP道集记录，可以进行叠加处理。叠加处理的方法很多，常规叠加公式为:由叠加公式可知，常规叠加是将道集中经动、静校正处理后的各道上序号相同的采样值取算术平均值，组成叠加输出道。每个共中心点道集组成一个叠加输出道。一条测线上所有叠加道的集合，组成直观反映地下构造形态、可供解释用的水平叠加时间剖面。

7/6/202333地震数据处理第六节偏移归位处理偏移归位处理是将各个地震数据元素归位到产生这些波形的反射层或绕射点相应位置。在地震勘探初期人们就认识到，只有将地震数据偏移之后才能得到真实的构造图像。目前使用最广泛的是叠后偏移，即对共中心点水平叠加时间剖面进行偏移。在这种近似于自激自收的时间剖面上，各个地震道代表了地面接收点接收到的沿反射界面法线传播的地震波，进行解释时，把它们垂直地显示在地面接收点的正下方。7/6/202334地震数据处理在未偏移剖面上，一个反射层的倾角为，那么从E点正下方C点产生的反射波是在A点观测到的，它显示在C’点;D点的反射波是在B点观测到的，将其显示在B’点，很显然，这种显示方式对于水平反射界面来说，地质界面上反射点位置与水平叠加时间剖面上显示的反射点位置都在接收点的正下方，两者位置没有发生偏移。但当界面倾斜时，由于地质剖面上的反射点位置并不在接收点正下方，空间位置发生了偏移。真正的反射点在其视位置的上倾界面方向，例如图4·6-1中，反射层的视位置是C’D’，真实位置在CD。7/6/2023357/6/202336地震数据处理另外，凹陷产生的回转波，背斜产生的发散波，及断层棱角点产生的绕射波等都严重影响了地震记录的横向分辨率。因此必须对水平叠加时间剖面进行偏移归位处理，将水平叠加时间剖面上的同相轴从最初不正确的共中心点位置校正到正确位置，分解干预波，收敛绕射波，改善时间剖面的横向分辨率。偏移方法：有限差分法波动方程偏移频率域波动方程偏移克希霍夫积分法偏移绕射扫描叠加偏移7/6/202337数据输入3D予处理折射波静校正区域异常压制、面波压制、分频隋机噪音压制几何扩散振幅补偿、三维地表一致性振幅补偿线性动校正、绘制观测系统、共中心点位置图野外测量数据检查、初至拉平、与高程静校正效果对比效果分析：去噪前后对比效果分析：补偿前后对比俞氏子波反褶积、预测反褶积（单道）组合零相位反褶积隋机噪音衰减时变滤波、增益偏移时变滤波、增益频谱分析是交互速度分析初叠加剩余静校正迭代否叠加剩余静校正量小于0.5ms?7/6/2023387/6/202339单炮记录

7/6/202340地震数据处理原始单炮球面扩散补偿后单炮偏移距方向振幅补偿后单炮7/6/202341地震数据处理补偿前剖面球面扩散补偿后剖面偏移距方向补偿后剖面通过合理的振幅补偿，能量到达均衡7/6/202342地震数据处理压制低频干扰前压制低频干扰后7/6/202343叠加速度拾取图7/6/202344地震数据处理屡次波衰减前速度谱屡次波衰减后速度谱7/6/202345地震数据处理反褶积前后的单炮比照7/6/202346地震数据处理反褶积前后的剖面比照7/6/202347叠加剖面偏移剖面7/6/202348地震数据处理二、水平叠加剖面的形成1一道记录面貌的形成地震子波：爆炸产生的脉冲信号，当传播一距离后波形开始稳定，这时的地震被称为地地震子波。地震子波在继续传播过程中，其振幅会因各种原因而衰减，但波形的变化却可以认为是很小的。在一定条件下可以看成不变。地震子波在向下传播过程中，遇到波阻按分界面就会发生反射和透射，最后地震子波以从地下各个反射界面反射回来，这些反射回来的地震子波在波形上严格讲是有差异的。近似地可以认为一样，并且这些反射子波在振幅上有大有小〔主要决定于反射界面的反射参数的绝对值〕，极性有正有负〔决定于反射参数是正或负〕，到达时间有先有后〔决定于反射界面的深度和波速〕。7/6/202349地震数据处理地下地层的落层对于记录面貌的形成也有影响。假设地震波的延续时间为△t，而穿越岩层的往返时间为△τ此时1〕当岩层较厚，即△τ＞△t时，同一接收点收到的来自界面R1和R2的两上反射波可分开，