多次覆盖法PPT课件

1、1 16:07:12地震勘探原理 绪论 第二章 几何地震学 第三章 地震数据采集 第四章 地震勘探组合法 第五章 多次覆盖方法 第六章 地震波速度 第七章 地震勘探资料解释 第八章 几种专门的地震方法第1页/共65页216:07:13本章要点 1、共中心点叠加（道集）、共反射点叠加（道集）概念 。 2、多次覆盖压制多次波的原理。 3、多次覆盖特性曲线及其性质 4、多次覆盖压制随机干扰的原理。 5、影响多次覆盖效果的因素及特征 。第五章 多次覆盖方法第2页/共65页316:07:13第五章 多次覆盖方法 在前面我们介绍了共炮点观测系统，它是对地下在前面我们介绍了共炮点观测系统，它是对地下反射界面

2、只进行一次观测反射界面只进行一次观测( (连续观测连续观测) )，这样得到的剖，这样得到的剖面叫面叫单次覆盖的时间剖面单次覆盖的时间剖面。由于这种剖面信噪比低，。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，把它们进行某种处理后，再相以对界面多观测几次，把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，加，这样不

3、就提高了反射波的能量？因此，6060年代在年代在地震勘探中出现了地震勘探中出现了共反射点多次叠加法共反射点多次叠加法，又称，又称多次覆多次覆盖盖，它是对反射界面上的各个反射点进行多次观测，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，这样得到的剖面叫得到的剖面叫多次覆盖的时间剖面多次覆盖的时间剖面。多次覆盖方法的提出？多次覆盖方法的提出？第3页/共65页416:07:13第五章 多次覆盖方法 多 次 覆 盖 （ 共 反 射 点 法 / 共 深 度 点 法 ） C o m m o n R e f l e c t

4、i o n Po i n t Techniques/ Common Depth Point Techniques 多次覆盖技术的提出主要是为了消除多次波。 野外采用多次覆盖的观测方法，在室内处理中采用水平叠加技术，最终得到水平叠加剖面。第4页/共65页516:07:13第五章 多次覆盖方法 5.1 多次覆盖的一些基本概念 共 中 心 点 叠 加 和 共 反 射 点 叠 加 C o m m o n M i d p o i n t St a c k / C o m m o n Reflection Point Stack 多次覆盖方法是在地面布置一系列具有共同中心点的震源与接收点，震源和接收点各在

5、中心点一侧。各接收点上的纪录道称为共中心点叠加道。 当反射界面水平时，是共反射点叠加；倾斜是，是共中心点叠加。 若叠加道共有n道，叫做n次覆盖，n称为覆盖次数。第5页/共65页616:07:13第五章 多次覆盖方法共反射点道集中炮点和接收点共反射点道集中炮点和接收点倾斜界面时共中心点道集中炮点和接收点倾斜界面时共中心点道集中炮点和接收点第6页/共65页716:07:13第五章 多次覆盖方法 5.1 多次覆盖的一些基本概念 共中心点道集和共反射点道集 Common Midpoint Gather /Common Reflection Point Gather 将共中心点道按炮检距大小排列起来，就

6、是共中心点道集。 共中心点道集中炮检距最短叠加道的炮检距叫做偏移距。11;2,1-;-; -;-xxxxNvsssndvxvNnd 偏移道数偏移距道间距单边激发双边激发炮点距道数记录道数覆盖次数相邻炮点间距第7页/共65页816:07:13第五章 多次覆盖方法单边激发、4次覆盖、24个接收道第8页/共65页916:07:13第五章 多次覆盖方法 5.1 多次覆盖的一些基本概念 水平叠加剖面水平叠加剖面的用途水平叠加剖面的用途 构造解释构造解释 地震偏移地震偏移 求取各种地震参数求取各种地震参数第9页/共65页1016:07:13第五章 多次覆盖方法 5.1 多次覆盖的一些基本概念 水平叠加剖面

7、水平叠加剖面的优点水平叠加剖面的优点 提高信噪比提高信噪比 压制多次波压制多次波 压制随机干扰压制随机干扰第10页/共65页1116:07:13第五章 多次覆盖方法 5.1 多次覆盖的一些基本概念 共反射点时距曲线方程 野外：一次激发，多道接收野外：一次激发，多道接收第11页/共65页1216:07:13第五章 多次覆盖方法 5.1 多次覆盖的一些基本概念 共反射点时距曲线方程M:M:共中心点共中心点 R R：共发射点：共发射点共反射点道集共反射点道集D1,D2,D3,D1,D2,D3,道道一点一点O1O1激发，多道接收激发，多道接收- -可找到可找到D1D1第12页/共65页1316:07:

8、13第五章 多次覆盖方法 5.1 多次覆盖的一些基本概念 共反射点时距曲线方程20241hxvt第13页/共65页1416:07:13 共反射点时距曲线共反射点时距曲线 共炮点时距曲线共炮点时距曲线 只反映界面上一个点只反映界面上一个点 t0是共中心点的垂直时间是共中心点的垂直时间反映的是一段反射界面反映的是一段反射界面 t0是激发点的垂直时间是激发点的垂直时间第14页/共65页1516:07:14第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原理 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(N

9、ormal Moveout Correction)后，存在着剩余时差(Residual Moveout)的差异，来突出(Strengthen)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)第15页/共65页1616:07:14第五章 多次覆盖方法第16页/共65页1716:07:14第17页/共65页1816:07:14第五章 多次覆盖方法海底面海底面多次波多次波第18页/共65页1916:07:14 全程多次波时距曲线方程及其主要特点全程多次波时距曲线方程及其主要特点

10、全程二次多次波全程二次多次波第19页/共65页2016:07:14第20页/共65页2116:07:14 全程二次反射波时距曲线主要特点全程二次反射波时距曲线主要特点22222sin2sinsin2sin4hhxxt 1 双曲线双曲线 2 t0=2h/v=2h.sin2/(v.sin ) =t0.2sin cos /(sin )=2t0cos 2t0 3 =2 第21页/共65页2216:07:14 全程全程m次反射波时距曲线主要特点次反射波时距曲线主要特点 1 t0m mt0 2 m=m 22222sinsinsinsin4hmhxmxt第22页/共65页2316:07:14 多次波的剩余时

11、差多次波的剩余时差 水平叠加方法主要是利用有效波和规则干扰水平叠加方法主要是利用有效波和规则干扰波之间的剩余时差来压制干扰波。波之间的剩余时差来压制干扰波。 凡是不符合上述形式的波，都按上式进行动校正，凡是不符合上述形式的波，都按上式进行动校正，都不一定校到都不一定校到toto，而存在时差，而存在时差00202t)(共中心点道集校正到ttVxt第23页/共65页2416:07:14第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原理 1 多次波的剩余时差 222220022200222002220,:1412-:12dddddddxxtxhttvvt vxhvtxxtttvt vv水平界面

12、均匀介质 共反射点一次波时距曲线方程炮检距；水平界面深度；界面以上介质波速；共中心点上自激自收时间。多次波的时距曲线方程多次波速度第24页/共65页2516:07:14第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原理 1 多次波的剩余时差 2022020220002220-211-2112ddddxttttt vxttttvvtttxttttvv 把一个共反射点道集用一次波正常时差作动校正时，对一次波：对多次波：即多次波各叠加道的时间经正常时差校正后并不等于 ，与 有个差值，称之为剩余时差，以表示：第25页/共65页2616:07:14第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原

13、理 1 多次波的剩余时差 多次波剩余时差概念示意图多次波剩余时差概念示意图第26页/共65页2716:07:14第五章 多次覆盖方法第27页/共65页2816:07:14第五章 多次覆盖方法第28页/共65页2916:07:15第五章 多次覆盖方法第29页/共65页3016:07:15第五章 多次覆盖方法共中心点不是共反射点共中心点不是共反射点第30页/共65页3116:07:15第五章 多次覆盖方法第31页/共65页3216:07:15第五章 多次覆盖方法第32页/共65页3316:07:15第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原理 1 多次波的剩余时差 0 x1x2xixt0

14、t1t2tiOiO2O1O1S2SiMRx1x2xit0t1t1t2tiV图 6 . 1 4 5 共 反 射 点 时 距 曲 线共反射点时距曲线共反射点时距曲线(Common Reflect (Common Reflect Point Time Distance Curve)Point Time Distance Curve)：( (双曲双曲线线hyperbola)hyperbola)由于各接收点炮检距不由于各接收点炮检距不同同-即各道之间存在着正常时差即各道之间存在着正常时差(Exist in Normal Moveout)(Exist in Normal Moveout)。第33页/共65

15、页3416:07:15第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原理 1 多次波的剩余时差 由于各接收点旅行时不同，所以叠加由于各接收点旅行时不同，所以叠加前必须进行动校正前必须进行动校正( (校正到共中心点校正到共中心点M M处的反射时间处的反射时间) )，这样才可达到同相叠，这样才可达到同相叠加，否则，叠加后能量将变弱加，否则，叠加后能量将变弱( (非同相非同相叠加叠加) )。txxt叠加动校正(a) 一次反射波得到加强xtxt(b) 多次反射波得到削弱图6.145 共反射点叠加原理示意图第34页/共65页3516:07:15第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原理

16、1 多次波的剩余时差 动校正时将产生两种情况动校正时将产生两种情况( (结果结果) )：Two ResultsTwo Results(1)(1)正常时差正好被校正掉，双曲线变成直线正常时差正好被校正掉，双曲线变成直线(t=t0(t=t0直线直线) )，不存在相位差，不存在相位差( (剩余剩余时差时差) )，叠加为同相叠加，结果振幅增强，叠加为同相叠加，结果振幅增强( (一次反射波一次反射波) )。(2)(2)正常时差校正不完全，双曲线变成曲线正常时差校正不完全，双曲线变成曲线( (不是直线不是直线) )，各道间仍有相位差，各道间仍有相位差( (存存在剩余时差在剩余时差Exist in Resi

17、dual Moveout)Exist in Residual Moveout)，叠加为不同相叠加，结果振幅变小，叠加为不同相叠加，结果振幅变小( (多次波，随机干扰多次波，随机干扰) )。注意注意：共反射点叠加法就是利用了这个特点：共反射点叠加法就是利用了这个特点第35页/共65页3616:07:15第五章 多次覆盖方法 5.2 多次覆盖压制多次波的原理 2 多次波的剩余时差特点(Character) 1、剩余时差是二次曲线(抛物线)； 2、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。222

18、0112dxttvv第36页/共65页3716:07:15第五章 多次覆盖方法 5.3 多次叠加的特性 多次叠加的特性： 1211220 ( )() ( )() f tg jwtttnf tf ttf tf tt某个波的振动函数是（炮检距为 的道），它的频谱是，经按一次波动校正后各道的剩余时差是，。121020 ( ) ( )() ( )() iijtjtf tf ttFTf tegjwf tegjw 进行变换：0( )()ijtif tegjw第37页/共65页3816:07:15第五章 多次覆盖方法1200( )( )()()()()()()()()()iiijw tjw tjw tjw

19、tiF tf tG jwG jwg iw eeG jwgjweK jweK jwK jwK jwnwt化简得：记：多次叠加相当于一个线性滤波器。就是这个滤波器的特性，多次叠加对波形的改造作用可以由反映出来。我们可以看到，因子与原来信号的类型和波的到达时间无关，它只是叠加次数 、频率 和剩余时差的函数。112211()( )()cossin ( )cossinnniiiinniiiiK jwK wK jww tjw tK ww tw t多次叠加滤波特性是一个复数，它的模是多次叠加的振幅特性， 第38页/共65页3916:07:15第五章 多次覆盖方法 ,0( )nn0( )n0n( )P w(

20、)1 P wniiitK wtK wtK wK w从上式可以看出 对反射波来说 最理想的情况是它的剩余时差，则。表明叠加后反射波增强了 倍。对于其他的波来说，一定小于 ，这样叠加对于干扰波就起到相对削弱的作用。显然，振幅特性曲线在处有最大值，其数值等于叠加次数 。为了便于对比分析不同叠加次数的叠加效果，令除以叠加次数得到叠加特性 2211cossinnnniiiiw tw t第39页/共65页4016:07:15第五章 多次覆盖方法 221122220221 cos2sin2112iiiiiinniiiiiiidiitw tf tTtaTiaP waanxtqxtVVtqaT 由于 令 式中：

21、 是道集内各叠加道的顺序， 叫各叠加道参量，则有：因为多次波剩余时差 即 2/ixTq T对某一频率而言，多次波的叠加参量的变化规律为一上升的抛物线，其系数为。第40页/共65页4116:07:15第五章 多次覆盖方法 222222211 1 cossiniiiixiixinnxiiiqxxqaxxTxTx qaTxKxaaKP waKan式中是道间距。令 称之为单位叠加参量，即当炮检距等于一个道间距时的叠加参量。又令 ， 即炮检距所相当的道间距数的平方。这时 则2 xixiKKa 表示多次波叠加效应与和 的关系。第41页/共65页4216:07:15第五章 多次覆盖方法1. 通放带：通放带：

22、a1=0.707，aa12. 压制带：低值区，平均值为压制带：低值区，平均值为1/n，acaac，即波落入压制带就能得到最即波落入压制带就能得到最好的压制。好的压制。在压制带内的极值成为三次极值在压制带内的极值成为三次极值P3， P3越大，压制效果越差。越大，压制效果越差。3. 二次极值带：在压制带二次极值带：在压制带之后有一个二次极值带，当干扰波落入二次极值带，压制效果就会不好。因此选择参数之后有一个二次极值带，当干扰波落入二次极值带，压制效果就会不好。因此选择参数时就使干扰波不落入二次极值带。也就是说道间距不能过大，在必须使用大道间距时，时就使干扰波不落入二次极值带。也就是说道间距不能过大

23、，在必须使用大道间距时，应增加覆盖次数，以降低二次极值。应增加覆盖次数，以降低二次极值。第42页/共65页4316:07:15第五章 多次覆盖方法第43页/共65页4416:07:15第五章 多次覆盖方法 5.4 多次叠加的相位特性 在地震勘探中讨论各种系统的特性时，主要讨论系统的振幅特性，因为它关系到对有效波加强程度和对干扰波压制的程度。而相位特性的重要性小些。 在地震勘探中，对有效波，振幅特性数值大，相位特性最好为0或某个已知的定值。对于干扰波，振幅特性数值小（最好为0），相位特性一般无特殊要求，但最好是无规律，使干扰波不以同相轴形式出现。001 w一个系统的相位特性是指某一个频率为，相位

24、为的简谐信号通过系统后它的相位所发生的变化。如变为。第44页/共65页4516:07:15第五章 多次覆盖方法 5.4 叠加的相位特性：第45页/共65页4616:07:15第五章 多次覆盖方法 5.4 叠加的相位特性：第46页/共65页4716:07:15第五章 多次覆盖方法 5.4 叠加的相位特性：第47页/共65页4816:07:15第五章 多次覆盖方法 111111 ()cossinsinarctancossin2arctancos2,0,0,nniiiiniiniinxiinxiiK jww tjw tw tww taKwaKw由得叠加的相位特性 即 对一次反射波 剩余时差为 叠加后

25、的相位移即叠加波形0Mt的相位与共中心点上波形的相位一致,即时间与 一致,而与观测系统无关。第48页/共65页4916:07:15第五章 多次覆盖方法 5.4 叠加的相位特性： 多次波经过叠加被削弱，但不能被消除，即还会有残余的波形存在，这种残余波形仍会以同相轴的形式出现，但在同一叠加段内分成了几段互相错开。多分开的段数和错开的相位差与观测系统及波形的特点有关。第49页/共65页5016:07:15第五章 多次覆盖方法一般地说，各小段错开的相位差随观测系统及波的特点而变。叠加次数越少，一般地说，各小段错开的相位差随观测系统及波的特点而变。叠加次数越少，相位差越大；反之，叠加次数越大，相位差越小

26、。因此应当注意当覆盖次数相位差越大；反之，叠加次数越大，相位差越小。因此应当注意当覆盖次数增加到增加到12次甚至更大时，多次波振幅虽然大大减小了，但同相性却增加了。次甚至更大时，多次波振幅虽然大大减小了，但同相性却增加了。第50页/共65页5116:07:15第五章 多次覆盖方法 5.4 叠加的相位特性： 1：一次波，相位为零，与中心点相位一致，对水平层，同相轴变成直线。 2：多次波，需根据观测系统用不同的参数来计算相位特性曲线，定性说明：多次波叠加后，受到压制，但不能消除，有残余波形存在，分成若干段，相互错开。第51页/共65页5216:07:15第五章 多次覆盖方法 5.5 多次叠加的频率

27、特和统计效应 叠加的频率特性：1 1：多次叠加对多次波起低通滤波作用；：多次叠加对多次波起低通滤波作用；2：q一定时一定时，x减小减小，f1、fm、fc增大增大， x增大增大，f1、fm、fc减小；减小；第52页/共65页5316:07:15第五章 多次覆盖方法 多次覆盖的统计效应 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。 当覆盖次数n足够大，对随机干扰只增强 倍，而有效波增强n倍，因此，多次覆盖后信噪比提高为原来的 倍。注意： n次覆盖的统计效应要比n个检波器组合的好。因为多次覆盖时共中心点道集

28、中各叠加道的随机干扰独立性更强。nn第53页/共65页5416:07:15第五章 多次覆盖方法 5.6 多次覆盖观测系统参数选择 1、X的选择 X X增大，通过带变窄，压制带增大，通过带变窄，压制带左移，有利于与一次波速度相左移，有利于与一次波速度相近的多次波；近的多次波； X X过小，起不到过小，起不到压制多次波的效果。压制多次波的效果。 X X过大，动校正不准时，使一过大，动校正不准时，使一次波受到压制；同时，出现空次波受到压制；同时，出现空间假频。间假频。第54页/共65页5516:07:15第五章 多次覆盖方法 5.6 多次覆盖观测系统参数选择 2、X1的选择X1增大的优点:通过带变窄

29、,压制区极值变小,压制多次波效果好。缺点:排列加长,远道动校正后易产生崎变,同时得不到浅层信息。第55页/共65页5616:07:15第五章 多次覆盖方法 5.6 多次覆盖观测系统参数选择 3、n的选择 优点：压制多次波效果好 缺点：对动校正速度精度要求高第56页/共65页5716:07:15第五章 多次覆盖方法 5.6 多次覆盖观测系统参数选择 4、选择观测系统的原则1 1）根据地下地质情况、地质任务和干扰波的特点来选择观测系统。若工区）根据地下地质情况、地质任务和干扰波的特点来选择观测系统。若工区内断裂发育、多次波的干扰不太严重，则应以中间放跑或较短排列的单边内断裂发育、多次波的干扰不太严

30、重，则应以中间放跑或较短排列的单边或双边端点放跑的观测系统来进行工作。或双边端点放跑的观测系统来进行工作。2 2）必须确保有效波处于通放带，干扰波落入压制带，这是多次覆盖是否有）必须确保有效波处于通放带，干扰波落入压制带，这是多次覆盖是否有效的必要条件。效的必要条件。3 3）经济原则。在保证地质任务，保证资料质量的前提下，应尽可能用低覆）经济原则。在保证地质任务，保证资料质量的前提下，应尽可能用低覆盖次数、大道间距、大排列来有效地完成任务。盖次数、大道间距、大排列来有效地完成任务。第57页/共65页5816:07:15第五章 多次覆盖方法 5 . 7 影 响 叠 加 效 果 的 一 些 因 素

31、 Factors Analysis Affect Common Reflect Point Stack Effect 共反射点多次覆盖效果的好坏取决于动静校正后一次波是否能同相叠加，多次波等干扰波是否非同相叠加。 动校正速度选取不准确的影响 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=x2/(2t0v2) 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。第58页/共65页5916:07:15第五章 多次覆盖方法 5. 7 影响多次覆盖效果的一些因素 动校正速度选取不准确的影响 2.速度偏大