地震勘探原理 第4章多次覆盖.ppt

1、2020/7/27,1,第 四 章 共反射点多次叠加法 (多次覆盖) Chapter 4 Common Reflect Point Multi Stack/Multifold,2020/7/27,2,本章讨论主要内容：,多次覆盖(Multifold)定义 多次覆盖方法的提出？ 多次覆盖目的? 多次覆盖方法的理论基础是什么？(叠加原理？) 多次覆盖方法的叠加过程、效果如何？,2020/7/27,3,1。Multifold method Introduce:,又称： 水平多次叠加(Multiple Horizontal Stacking) 共反射点叠加(Common Reflection Stac

2、k (CRP) 共深度点叠加(Common Depth Point Stack (CDP),2020/7/27,4,：,2。多次覆盖(Multifold)定义： 即对地下同一反射点，进行重复多次观测(Multi Observe)(多次采集Multi Sample)。 3。多次覆盖目的：突出反射波，压制干扰波，提高资料的信噪比。 它是提高资料信噪比的另一种方法，主要是压制多次波，也是目前野外最常用的一种方法。 Purpose is: Raise Data Ratio Signal to Noise, Main Suppress Multi Reflection,2020/7/27,5,所谓多次覆

3、盖(Multifold)：即对地下同一反射点，进行重复多次观测(Multi Observe)(多次采集Multi sample)，目的是突出反射波，压制干扰波，提高信噪比。 它的理论基础是什么？它的叠加过程、效果如何？这就是我们在这一章中主要要讨论的问题。,2020/7/27,6,多次覆盖方法的提出？,在前面我们介绍了共炮点观测系统，它是对地下反射界面只进行一次观测(连续观测)，这样得到的剖面叫单次覆盖的时间剖面。由于这种剖面信噪比低，往往不能满足解决地质问题的需要，很难准确提供钻井的位置。为了提高资料的精度，人们就设想既然对界面观测一次信噪比不高，能量不强。那我们是否可以对界面多观测几次，把

4、它们进行某种处理后，再相加，这样不就提高了反射波的能量？因此，60年代在地震勘探中出现了共反射点多次叠加法，又称多次覆盖，它是对反射界面上的各个反射点进行多次观测，然后进行动校正，再把校正后的波动信号相加，这样得到的剖面叫多次覆盖的时间剖面。,2020/7/27,7,第一节 共反射点多次叠加原理 Common Reflect Point Multi Stack Principle,1。叠加原理(Stack Principle)：它是利用有效波(Signal)(一次反射波)和干扰波(Noise)(多次反射波)经正常时差校正(Normal Moveout Correction)后，存在着剩余时差(

5、Residual Moveout)的差异，来突出(Strenghten)有效波(一次反射波)，压制干扰波(Suppress Noise)(多次波)，提高资料信噪比的(Raise Data Ratio Signal to Noise (S/N),2020/7/27,8,分析(Analysis):,1共反射点时距曲线(Common Reflect Point Time Distance Curve)：(双曲线hyperbola)由于各接收点炮检距不同-即各道之间存在着正常时差(Exist in Normal Moveout)。,2020/7/27,9,2叠加之前，必须进行动校正。Data Must

6、 Are Corrected of Normal Moveout before Stack.,由于各接收点旅行时不同，所以叠加前必须进行动校正(校正到共中心点M处的反射时间)，这样才可达到同相叠加，否则，叠加后能量将变弱(非同相叠加)。,2020/7/27,10,3动校正时将产生两种情况(结果)：Two Results (1)正常时差正好被校正掉，双曲线变成直线(t=t0直线)，不存在相位差(剩余时差)，叠加为同相叠加，结果振幅增强(一次反射波)。 (2)正常时差校正不完全，双曲线变成曲线(不是直线)，各道间仍有相位差(存在剩余时差Exist in Residual Moveout)，叠加为不

7、同相叠加，结果振幅变小(多次波，随机干扰)。 4共反射点叠加法就是利用了这个特点,2020/7/27,11,第二节 共反射点多次叠加的叠加效应Passage 2 Common Reflect Multi Stack Effect,一张原始的地震记录上除了有一次反射波外，还记录有各种各样的波 ，当对原始记录做过正常时差校正后，共反射道集上的一次反射波在理想情况下应同相排齐，即剩余时差为0，而其它各种波的剩余时差则各不相同，因此，多次覆盖对一次反射波和多次波等规则干扰波及不规则干扰波的叠加效应是不同的，下面我们就分别讨论这几种波的叠加效应。,2020/7/27,12,一水平界面一次反射波的叠加效应

8、 Horizontal Interface a Reflection Stack Effect,1共反射点时距曲线：(双曲线) (CRP T-X Curve) Is Hyperbola,2动校正(Normal Moveout correction),由于各接收点旅行时不同，所以叠加前必须进行动校正(校正到共中心点M处的反射时间)。,2020/7/27,13,(1)正常时差t(Normal Moveout)： 正常时差t与炮检距x，波速v，和共中心点处垂直反射时间t0有关。当速度V和t0一定时，正常时差t随炮检距x增大而增大。 (2)正常时差校正(Normal Moveout Correctio

9、n)： 把共反射点各叠加道的旅行时间减去它的正常时差，叫做正常时差校正，也称为动校正。 ti- t,2020/7/27,14,(3)剩余时差(Residual Moveout)：动校正后的时间与t0时间之差。即： t=(tx-t)-t0=t0-t0=0 在理想情况下，一次反射波剩余时差为0。即时距曲线经正常时差校正后，成为直线(t=t0),各道之间反射波时间相等，无剩余时差(相位差)，叠加为同相叠加(same Phase Stack),2020/7/27,15,3叠加效应(Stack Effect),一次反射波的叠加效应(a Reflection Stack Effect)：多次覆盖(Mult

10、ifold)对于一次反射波来说，相当于不同位置相同时间波的同相叠加，叠加后能量增强。 这就回答了为什么多次覆盖能突出一次反射波，提高资料信噪比。,2020/7/27,16,动校正，叠加整个过程可用图表示,2020/7/27,17,二 水平界面多次反射波叠加效应Horizontal Interface Multi Reflection Stack Effect,1方程(多次波时距曲线方程) (Multi Reflection T-X Equation) 多次波时距曲线方程形式与一次反射波时距曲线方程一样，都是双曲线。但曲线的弯曲度不同。 td=(x2+td02v2)1/2/V 多次波时距曲线方程

11、 t=(x2+t02v2)1/2/V 一次波时距曲线方程,2020/7/27,18,结论1(Conclusion 1)：,多次波时距曲线比具有相同t0时间的一次波曲线弯曲。即t0时间相等，但二次波曲线在一次波曲线的上方。,2020/7/27,19,2动校正 (Normal Moveout Correction ) (1)剩余时差(Residual Moveout) 由于多次波比一次波时距曲线弯曲(陡)(各点的td(xi)t(xi),所以，如果这时仍按一次波速度对多次波进行动校正(正常时差校正)，就会出现校正不足的现象，即多次波时距曲线拉不平，校正后曲线仍向上弯曲，即出现了剩余时差。 剩余时差定

12、义(Residual Moveout)：多次波经动校正后的时间与t0时间之差值。用td 表示。 td =(td -t)-t0=t0-X2/(2. t0 .Vd2)- t0 =X2 (1/Vd2-1/V2)/(2. t0 )=q.X2 其中： q=(1/Vd2-1/V2)/(2. t0 ),2020/7/27,20,(2)剩余时差特点(Character),a.剩余时差是二次曲线(抛物线); td =X2 (1/Vd2-1/V2)/(2.t0) b.剩余时差与X2成正比，即各叠加道剩余时差是不同的，叠加时为不同相叠加，总有一部分能量抵消，所以，叠加后能量总振幅小于单个能量振幅，从而压制了多次波。

13、,2020/7/27,21,3.多次波叠加效应(Stack Effect),对多次波的叠加，相当于不同位置，不同时间波的不同相叠加，叠加后，能量相互抵消，压制了多次波。 这也从反面说明了多次覆盖方法为什么可以压制多次波，提高资料信噪比,2020/7/27,22,3。水平多次叠加方法的原理(物理实质):(Horizontal Multi Stack Principle),利用一次反射波经动校正后，存在着剩余时差的差异，来达到突出一次反射波和压制多次波，从而提高地震资料的信噪比的目的的。 这也是多次覆盖方法能提高地震资料信噪比的原因。,2020/7/27,23,总 结：,一次反射波(动校正后)剩余

14、时差为0 ，波形对齐，同相叠加，振幅增强。 多次波(动校正后)剩余时差不为0，波形对不齐，不同相叠加，振幅减弱。,2020/7/27,24,2020/7/27,25,三 倾斜界面一次反射波的叠加效应Dip Interface A Reflection Stack Effect,1.不存在一个共反射点(只有一个共中心点) (Not Exist a Common Reflect Point,only Exist a Common Middle Point),2020/7/27,26,不存在一个共反射点(只有一个共中心点),当界面倾斜时，虽然炮点和接收点仍以共地面点对称布置，但此时反射点分散在一般界

15、面上，即不存在一个共反射点，而只存在一个共中心点,2020/7/27,27,2.时距曲线方程(Time Distance Curve Equation),t=(t02+X2/V2)1/2 =t0 + X2/(2.t0.V2) V=V/cos,2020/7/27,28,3.结论(Conclusion)：,具有相同t0时间的倾斜界面，一次反射波时距曲线比水平界面一次反射波时距曲线缓。此时，如果对倾斜界面的共中心点时距曲线仍按水平界面一次反射波时距曲线的动校正量进行动校正，必然会出现校正过量的现象，出现负的剩余时差，即剩余时差曲线是下弯的曲线。,2020/7/27,29,2020/7/27,30,4

16、. 剩余时差(Residual Moveout),剩余时差：为倾斜界面共中心点时距曲线与具有相同t0时间的水平界面的反射波t 之差。 t=(t-ti)=(t0+ X2/(2.t0.V2)-(t0+ X2/(2.t0.V2) =X2(1/ V2-1/V2)/(2.t0) = X2 (cos2-1) /2.t0.V2=q.X2 其中：q=- sin2/(2. t0.V2) 剩余时差曲线也是二次曲线(抛物线),2020/7/27,31,5.叠加效应(Stack Effect),倾斜界面的叠加效应比较复杂，从剩余时差与X2 、等关系中可知： A如果岩层倾斜较小，小于15度，叠加后总能量是加强的； B如

17、果使道距X很小，则反射点分散就小，叠加后能量加强； C在工作中可通过反射波资料先求出等效速度，用等效速度作动校正，则剩余时差为0 ，叠加后，同相叠加，能量增强。 所以，对倾斜界面来说，经多次覆盖后，其叠加效果好坏，关健与具体的条件(X，)有关，但总得来说，叠加后还是加强的。,2020/7/27,32,四 随机噪声的叠加效应,共反射点叠加法，另一个重要的作用就是压制随机干扰，且压制随机干扰的效果优于组合法。压制随机干扰的原理与组合法相同。利用的是叠加的统计效应。,2020/7/27,33,第三节 影响共反射点叠加效果的因素分析Passage 3 Factors Analysis Affect C

18、ommon Reflect Point Stack Effect,一 动校正速度误差对叠加效果的影响 Error of Normal Moveout Correction to Stack Effect Affect 二 界面倾斜对叠加效果的影响 Dip Angle of Interface to Stack Effect Affect,2020/7/27,34,一 动校正速度误差对叠加效果的影响 Error of Normal Moveout Correction to Stack Effect Affect,由前分析可知，叠加效果好坏，关健是动校正量求得是否准确(动校正速度是否准确)。tn

19、=x2/(2.t0.v2) 1.速度准确求出的动校正量准确动校正后剩余时差为0叠加为同相叠加叠加后，能量增强。 2.速度偏大求出的动校正量偏小动校正后(校正不足) 剩余时差大于0叠加为不同相叠加叠加后能量减弱。 3.速度偏小求出的动校正量偏大动校正后(校正过量) 剩余时差小于0叠加为不同相叠加叠加后能量减弱。 如果速度=多次波多速度，将使多次波不是受到压制而是增强了,2020/7/27,35,2020/7/27,36,二 界面倾斜对叠加效果的影响 Dip Angle of Interface to Stack Effect Affect,当界面倾斜时，对水平叠加效果的影响主要在两个方面。 1共

20、反射点分散 (Common Reflect Point Scatter/Disperse) 2用水平界面的动校正量进行动校正，造成校正不准。,2020/7/27,37,2界面倾角对反射波叠加的影响,当地面倾斜时，对水平叠加效果的影响可归结为共反射点的分散和把倾斜界面当水平界面计算动校正量造成的校正不准的影响。 (1)界面倾斜时动校正的剩余时差 倾斜界而共中心点的时距曲线方程 式中h0为共中心点M处界面的法线深度，设t0=2h0/v为M处的自激自收时间，动校正量为：,2020/7/27,38,二项式展开得： 实际中我们进行动校正时，不管地层是水平还是倾斜，都用水平界面动校正公式计算动校正量进行校

21、正，这样就不能把倾斜界面共中心点道集拉成直线，剩余时差为： 式中t0为共中心点处的自激自收时间，在共中心点时距曲线中是不变的。实际进行动校正量t的计算是根据水平界面共炮点时距曲线动校正公式进行计算的，即,2020/7/27,39,式中t0为炮点上的自激自收时间，它与t0关系为： 代入剩余时差公式得：,2020/7/27,40,式中q叫倾斜层剩余时差系数，所以时差曲线也是一条抛物线。如果对倾斜界面按水平界面的动校正量进行校正，则存在剩余时差，不能实现同相位叠加，影响叠加的效果，尤其倾角大时叠加效果更差。,当,则,又,2020/7/27,41,倾斜界面的反射波剩余时差系数q总是负值，剩余时差也总是

22、负值，也即对于同一个t0 ，倾斜界面的动校正量总比水平层小，对倾斜界面的一次波总是校正过量，校正后波同相轴与波的初至波方向相反。 对多次波，一般情况下，多次波总是校正不足，正好与倾斜界面校正后反射同相轴相反，这为鉴别多次波和倾斜层反射提供了一个重要的标准。 对于其叠加特性曲线，完全可以用与研究多次波叠加特性曲线的相同的方法研究界面倾角对反射波叠加特性的影响。 对于倾角较大的层状介质或陡构造地层，其真正实现共反射点叠加需用偏移叠加方法。,2020/7/27,42,(2)倾斜界面的共反射点分散,当反射界面倾斜时，各叠加道的反射信号并非来自同一反射点，随着炮检距的增大，反射点要向界面上倾方向偏移，因

23、此，共中心点道集反映的不是一个共反射点，而是一个反射段，水平叠加不是共反射点叠加，而是共中心点叠加，反射段的大小与界面的倾角及埋深、观测系统有关。,2020/7/27,43,共反射点的分散程度,地下反射界面的倾角为，Oi放炮，Si接收，炮检距为xi，共中心点为M，在Si点接收到的反射来自于R，而不是来自于M下的M点。用ri=RM来定量表示共反射点的分散程度。,2020/7/27,44,将第n个叠加道(i=n)与第一个(i=1)叠加道反射点的偏离距之差称为共反射点的离散距： 由公式可知，离散距与观测系统、界面深度、界面倾角密切相关。倾角越大，炮检距越大，离散距越大，界面埋深越深，离散距越小。,2

24、020/7/27,45,叠加速度,为使倾斜反射层的反射波能有好的叠加效果，在水平处理中首先用速度谱方法获得每个反射波的“叠加速度”。 叠加速度是一个能使道集内的倾斜层反射波有最佳叠加效果的速度(它不会等于倾斜层上部的均匀覆盖介质的速度，应比此速度大)。 用叠加速度，再用水平层动校正公式计算动校正量，正好把道集内的倾斜层反射波同相轴校成水平直线。获得最好的叠加效果。,2020/7/27,46,第四节 影响叠加效果的因素,前面的讨论，是在假设反射界面水平，动校正速度是准确的，动校正量也是准确的。在这些情况下，反射波的剩余时差为零，所以反射波叠加后加强。然而，实际中，这些条件一般不可能完全满足。如界面不水平、动校正速度不准确，这些都会影响叠加的效果。,2020/7/27,47,、动校正速度(叠加速度)的影晌,1）对一次波的影响 设一次反射波的实际速度为v，正常时差为： 如果选取的动校正速度为va，动校正量为： 由于va与v有差别，所以动校正后一次波不会校正到x/2处的t0 ，而是与t0有一剩余时差为：,是由于速度误差而引起的称速度误差剩余时差系数，它与t0有关。,2020/7/27,48,当一次波也存在剩余时差时，叠加后一次波将不会增强n倍。由于剩余时差tv是x2的函数，叠加效果完全与多次波的叠加效果相似。如果tv0，则动校正速度大于一次波的实际速度，将产生动校正不足；如果tv，