第五章(野外)

1、成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 地震勘探原理地震勘探原理主讲主讲: :文晓涛文晓涛成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术本章内容：本章内容：1、概述、概述2、共反射点叠加原理、共反射点叠加原理3、共反射点叠加效应、共反射点叠加效应4、影响叠加效果的因素、影响叠加效果的因素5、共反射点水平叠加观测系统的设计和施工特点。、共反射点水平叠加观测系统的设计和施工特点。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术梅恩（Mayce,1962

2、）提出了多次叠加方法。水平多次叠加法：在野外采用多次覆盖的观测方法，并将观测记录经过动、静校正、水平叠加等技术处理后，则可获得水平叠加剖面，称这一套野外观测处理技术为水平多次叠加法，也称共中心点（共反射点 ，共深度点）法。可达到压制干扰提高信噪比的目的。是地震勘探的一项重要突破。概述：成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术其优点其优点：只要参数合理，可使道完全同相叠加；只要参数合理，可使道完全同相叠加；可以压制各种干扰波，只要存在剩余时差的可以压制各种干扰波，只要存在剩余时差的波，无论是高速、低速或者多次波；波，无论是高速、低速或

3、者多次波；由于观测的是同一个地下点，叠加后就不会由于观测的是同一个地下点，叠加后就不会出现出现“平均效应平均效应”，“蚯蚓化蚯蚓化”现象；现象；对个叠加道来说，由于其炮点、检波点、对个叠加道来说，由于其炮点、检波点、观测时间等都不相同，叠加后必然对随机干观测时间等都不相同，叠加后必然对随机干扰的压制能力增强；扰的压制能力增强；可利用水平叠加资料提取速度、静校正值，可利用水平叠加资料提取速度、静校正值，并为偏移叠加奠定基础。并为偏移叠加奠定基础。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术一、共反射点叠加原理一、共反射点叠加原理1、水平界

4、面的共反射点时距曲线水平界面的共反射点时距曲线多次覆盖的观测方法就是以多次覆盖的观测方法就是以M为对称中心为对称中心.A点为共反射点或共深度点点为共反射点或共深度点（CRP或或CDP）M点为共中心点（点为共中心点（CMP）；）；为共深度点或共反为共深度点或共反射点道集，简称射点道集，简称CDP道集，道集，N为为叠加（或者覆盖次数）叠加（或者覆盖次数）共深度点的时距曲线为：共深度点的时距曲线为：nssss、3212241iixhVt1x3x2x1x2x3xd2do0t1t2t3t共反射点时距曲线nssss、321123oooon、 MA成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探

5、原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术与共炮点反射波时距曲线方程形式相似，仍为双与共炮点反射波时距曲线方程形式相似，仍为双曲线，但两者反映的地下信息不同曲线，但两者反映的地下信息不同共炮点反射波时距曲线反映地下一段界面的共炮点反射波时距曲线反映地下一段界面的信息，而共深度点反映地下一个点的信息。信息，而共深度点反映地下一个点的信息。共深度点时距曲线的极小点，始终在中心点共深度点时距曲线的极小点，始终在中心点M的正上方。即的正上方。即 表示表示M点的回声时间，而共炮点点的回声时间，而共炮点时距曲线则表示了炮点的回声时间。对水平界面时距曲线则表示了炮点的回声时间。对水平界面来说，由于炮点来说，

6、由于炮点O和和M点深度时一样的，但对倾点深度时一样的，但对倾斜界面就完全不同了。斜界面就完全不同了。叠加道的道距是叠加道的道距是2d，叠加道中第一道检波器，叠加道中第一道检波器（最小的检波距离）的距离（最小的检波距离）的距离x1为偏移距。为偏移距。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术2、倾斜地层的共中心点时距曲线当界面倾斜时，对称于M点的激发点和接收点所对应的反射点不再是一个点，而是一个反射面元，因此，这些道集不再是共反射点道集，而是共中心点道集 。共中心点的时距曲线方程为：12cos22222)2()cos(2222OMOMO

7、MhxVhtVhxVSOt或321123SSSMOOOMRRR123oMt倾斜地层的共中心点道集M 2O2S2S x成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 sin21xhhOM2OM22224hcosx2SSxcosSOSSSOSOSSO2 OMOMhhSSMM知：由的回声时间。为共中心点为倾斜界面的等效速度令Mt,VVxtV2htcosVVcos4OM222OMOMOM22222VxVhVSOtOM成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术倾斜界面的共中心点时距曲线与水平地层一样仍是一条双曲线方

8、程，其顶点在M点的正上方，且有：倾斜地层的共中心点时距曲线与共炮点的时距曲线进行对比，有如下特点：共中心点时距曲线相当于在M点放炮在 所获得的水平地层时距曲线。VVhhOM速度深度,成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术双曲线的渐近线的斜率是 ，而不是水平地层的 。与共炮点倾斜地层的反射波时距曲线方程相比，有以下不同点：V1V1在地层的上倾方向；距曲线的极小点的正上方，而共炮点时中心极小点在是关于中心点对称的，）共中心点的时距曲线）缓；共炮点的时距曲线要平故共中心点时距曲线比），时，（只有）由于MtttVVVVOM3;201min

9、0成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术3、动校正及剩余时差动校正及剩余时差相关概念：相关概念： 动校正：若将各道由于动校正：若将各道由于炮检距不同炮检距不同而引起的正常时差而引起的正常时差消除，即将各道的反射时间均校正到中心点的自激自消除，即将各道的反射时间均校正到中心点的自激自收时间（法线时间），这一过程称为动校正。收时间（法线时间），这一过程称为动校正。水平叠加：是将双曲线上各道动校正成等水平叠加：是将双曲线上各道动校正成等t0的直线后再的直线后再叠加。叠加。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地

10、震勘探原理 由于来自同一反射点的各道到达时间（自激自收由于来自同一反射点的各道到达时间（自激自收时间）是相同的，必然是同相，叠加后能量必然时间）是相同的，必然是同相，叠加后能量必然达到最大的增强。再将叠加道放回共中心点的达到最大的增强。再将叠加道放回共中心点的法线深度上，它就能完全反映了来自地下反射点法线深度上，它就能完全反映了来自地下反射点（水平地层）或者（水平地层）或者（倾斜地层）的反射波。（倾斜地层）的反射波。5、共反射点多次叠加技术成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术),3,2,1(212181211)11(410220

11、40442022020220202020220nitVxVtxhxtVxtVxttVxtttVxthxVtttiiiiiii时可忽略高次项当水平界面时动校正值的计算式中的速度V为叠加速度成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术OMiOMOMiOMOMtVxthxtttt2222/122cos2cos1倾斜界面时动校正值的计算倾斜界面时动校正值的计算成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术动校正的误差：动校正的误差：大排列观测时常常不能将双曲线拉成直线。大排列观测时常常不能

12、将双曲线拉成直线。倾斜地层的动校正值总是小于水平地层，因为，倾斜地层的动校正值总是小于水平地层，因为，倾斜地层的时距曲线比较平缓。若用求取动校正倾斜地层的时距曲线比较平缓。若用求取动校正值，则完全可把倾斜地层的时距曲线拉直。值，则完全可把倾斜地层的时距曲线拉直。倾斜地层时，地下并不是共反射点，各反射点倾斜地层时，地下并不是共反射点，各反射点偏离中心点。偏离距越大，则意味着多次叠加仍偏离中心点。偏离距越大，则意味着多次叠加仍是一段界面的平均效应，从而降低了勘探精度。是一段界面的平均效应，从而降低了勘探精度。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 离散距讨论：

13、离散距讨论：010000200003000040000500006000070000020406080100系列12sin82sin82122OMiOMihxxrhxr各个反射点的分散度：偏移距离：5、共反射点多次叠加技术成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术 叠加道的一次反射波，经动校正后，无时差，时距曲线为一直线，波形相同，叠加后能量加强：0仍存在一定的时差。多次叠加法：主要是利用有效波（如一次波）和干扰波动校正时差的差值，即剩余时差来压制干扰波的。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理

14、5、共反射点多次叠加技术+动校正后一次波、多次波示意图动校正后一次波、多次波示意图多次波多次波：由于比同时间的存在的一次波速度低，由于比同时间的存在的一次波速度低，时距曲线曲率大，经一次波的动校正后，存在剩时距曲线曲率大，经一次波的动校正后，存在剩余时差，时差曲线为抛物线，叠加后互相消弱。余时差，时差曲线为抛物线，叠加后互相消弱。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术多次波的剩余时差：多次波的剩余时差：与炮检距、多次波的速度有关与炮检距、多次波的速度有关讨论讨论:1、剩余时差与、剩余时差与 成正比成正比2、剩余时差与、剩余时差与

15、成反比成反比3、剩余时差越大的多次波越容易被压制掉。、剩余时差越大的多次波越容易被压制掉。)11(212202VVtqqqxtdd为剩余时差系数；其中2x0t成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术多次叠加特性：就是研究叠加前后有效波和干扰波的频谱（或波形）的变化规律，从而确定如何选择有关参数，以便更有效地增强一次波，使干扰波得到最大限度的削弱。1、叠加特性的基本公式假设：各接收点上一次波道和多次波的频谱是相同的，只存在时间的差异。野外是n次覆盖，故每个C

16、DP道集内有n道。共中心点(M)的波函数用f(t)表示，它的频谱用g(iw)表示。经过动校正后的剩余时差用tk表示。二、共反射点叠加效应二、共反射点叠加效应成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术 水平叠加后的总输出水平叠加后的总输出(t)(t)为：为： 其频谱为：其频谱为： 输入信号输入信号f(t)f(t)，其频谱为，其频谱为g(g(iwiw) )，经过，经过K(K(i iw w) )滤波器后，输滤波器后，输出信号为出信号为F(t)F(t)，其频谱为，其频谱为G(G(iwiw) )。多次叠加相当于一个线。多次叠加相当于一个线性滤波

17、器。性滤波器。( (iwiw) )为滤波因子。为滤波因子。), 2 , 1)()()(1nkttfttftFknkk数（为动校正后各道的波函)()(K)(K)()(11iwgiweiweiwgiwGnktiwnktiwkk令成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术2121111sincos)()(sincos)(nkknkknkknkknktiwtwtwiwKwktwtweiwKk其振幅谱为：成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 只有剩余时差tk=0的波才使振幅谱K(w)= n 。这表明tk=

18、0的波经n次叠加后能量增强n倍。而tk的波，由于K(w)n ，n次叠加后，能量不能增强n倍，受到削弱。且tk越大则K(w)越小，削弱也越厉害。5、共反射点多次叠加技术归一化的叠加特性公式：kkkkkknkknkkTttftwTttwtwnnwkwP222sincos1)()(2121则令k成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 21212222221212sin2cos1)(;,2sin2cos1)(nkxnkxxxkkknkknkkkkkkKKnaPKxfqKxfqxxxfqnaP的量是一个与观测系统有关平方表示了炮检距内道数的为单位叠加参数；5、共反射

19、点多次叠加技术成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术上式对各种频率的谐波都是适用的上式对各种频率的谐波都是适用的，k k不同，不同，各个谐波的剩余时差各个谐波的剩余时差ttk k是不同的，所计算的是不同的，所计算的P(a)P(a)曲线也是不同的。曲线也是不同的。实际计算时，实际计算时，只有固定某一频率求解只有固定某一频率求解P(a)P(a) ，才，才能得出能得出P(a)P(a)与观测系统，剩余时差之间的关系。与观测系统，剩余时差之间的关系。该式在形式上与组合检波法的组合特性公式相该式在形式上与组合检波法的组合特性公式相似，但相邻道

20、的组合时差是固定的，而各道的剩似，但相邻道的组合时差是固定的，而各道的剩余时差却是变化的。余时差却是变化的。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术3、叠加特性曲线分析叠加特性曲线的制作nknkxkkknPnNkxdxxxdkxxdxdkxxk1212212111) 1(22sin) 1(22cos1)(2) 1(2) 1(2K;2) 1(单边放炮中，数。则为相邻炮间距中的道代表偏移距中的道数；令为相邻炮的间距。是第一道的炮间距成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术 以

21、n,为参数，可制作P(a)-a水平叠加曲线。 例如：f=20-50Hz,q=(12-18)*10-9,x =20-100m, 则a=0.1x10-3-9.0 x10-3成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术叠加特性曲线的特征点分析从图中可看出：；，否则压制效果会变差要防止干扰波进入此带值带，增大，会进入二次极大）：过了压制带后，当、出现二次极值带（即使干扰波落入压制区处，应适当缩小排列，压制带左移到时，的左边，即在、当第一极小点位置；即、压制带内有极大值，多次波压制效果越好。越大，压制线越低，对且为压制临界点；，曲线的交点所对应的

22、的直线为压制线，它与、压制带：以的范围称为通放带；，时，、通放带：当幅值；的一次波有最大的叠加即时，、当26541)(310707. 0)(120, 1)(013mcmcmnccnPPktP成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术 4、多次叠加频率特性、多次叠加频率特性当当tk=0时，时，P(w)=1。 P(w)是与是与f无关的常数。即无关的常数。即对无剩余对无剩余时差的波（如一次波）没有频率滤波的作用，时差的波（如一次波）没有频率滤波的作用，当当tk0时，对有剩余时差的波具有滤波作用，相当于低通对有剩余时差的波具有滤波作用，相当于

23、低通滤波。滤波。在通放带内，是一个低通滤波器。即在通放带内，是一个低通滤波器。即存在剩余时差的波，叠加后低频信号得到加强。而且随着x的减小，低通滤波器的频带变宽，频率升高。 x 越大，则频率越低的波得到加强。压制带基本是一个带阻滤波器，即进入该区的波叠加后，基本受到削弱。并且，随着x的减小，带阻滤波器的频带变宽，频率升高。 x 越小，则频率越高的波将得到压制。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术n 5、多次叠加相位特性、多次叠加相位特性当当tk=0时，

24、时，(w)=0。 即叠加波形的相位与共中心点道即叠加波形的相位与共中心点道集内各道波形的相位一致。集内各道波形的相位一致。当当tk0时， 则(w)0。表明各道集内各道之间存在相。表明各道集内各道之间存在相位差，即各道的到达时间仍不一致。叠加后必然受到削位差，即各道的到达时间仍不一致。叠加后必然受到削弱，叠加波形也将会受到畸变（如图，同相轴发生相位弱，叠加波形也将会受到畸变（如图，同相轴发生相位错动）。错动）。nkkxnkkxnkknkkkkKKtgtwtwtgw1111112cos2sincossin)(成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点

25、多次叠加技术 在一个叠加段内，在一个叠加段内，n n次覆盖可分为次覆盖可分为n n个小段，每个小段个小段，每个小段又有又有N/nN/n个个CDPCDP点（点（N N为接收道数）。这些点之间存在为接收道数）。这些点之间存在相位错动（相位差）相位错动（相位差） 。 各叠加小段内，各道错开的大小随观测系统，波的特各叠加小段内，各道错开的大小随观测系统，波的特点不同而异。点不同而异。一般叠加一般叠加n n次数小，次数小，N N大，则错动就大；大，则错动就大；反之，反之，n n越大，越大，N N越小，则错动（相位差）也就越小。越小，则错动（相位差）也就越小。 因此，当因此，当n n增得很大时，多次波得振

26、幅虽然大大地压增得很大时，多次波得振幅虽然大大地压缩了，但同相性也增强了。即增强了多次波同相轴的缩了，但同相性也增强了。即增强了多次波同相轴的连续性。所以，连续性。所以，高叠加次数时，应注意有否多次波剩高叠加次数时，应注意有否多次波剩余同相轴。余同相轴。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术6、多次叠加的统计效应 组合法和多次叠加的统计效应在数学上遵循同样的公式；当道集内各道炮检距的差值大于相关半径时，则各道的随机干扰就是互不相关的。n次覆盖后，随机干扰只增强了 倍，有效波则增强了n倍。n次叠加的统计效果比n个检波器组合效果好；（

27、因为野外工作方法不同）。由于多次叠加中的n道都是来自不同炮点的不同接收点，并且，接收间距大，其接收时间差异较大。而组合法则是来自同一炮点的不同接收点，并且各接收点的间距小，其接收时间也很相近。显然，多次叠加的随机性好于组合法。n成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术四、影响叠加效果的因素四、影响叠加效果的因素1、道间距、道间距x的影响的影响 随着道间距随着道间距xx的增大，通放的增大，通放带变窄、变陡，压制带向左带变窄、变陡，压制带向左移。有利于压制与一次波速移。有利于压制与一次波速度相近的多次波等干扰波。度相近的多次波等干扰波。

28、 但但xx也不宜过大，过大，不也不宜过大，过大，不仅影响波的同相位对比，而仅影响波的同相位对比，而且会使一次波产生剩余时差且会使一次波产生剩余时差受到压制。受到压制。 xx过小，过小，q q值在很大范围内值在很大范围内都处于通放带，这时不利于都处于通放带，这时不利于压制多次波。压制多次波。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术 2、偏移距、偏移距x0的影响的影响 偏移距越大，通放带变窄偏移距越大，通放带变窄，分辨率越高，有利于压，分辨率越高，有利于压制与有效波速度相近的规制与有效波速度相近的规则干扰波。则干扰波。 但也不宜过大，太

29、大，会但也不宜过大，太大，会使某些规则干扰波进入二使某些规则干扰波进入二次极值区，影响压制干扰次极值区，影响压制干扰波的效果，另外也会损失波的效果，另外也会损失浅层有效波；浅层有效波；成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、共反射点多次叠加技术 3、叠加次数、叠加次数n n越大，压制线越低，对多越大，压制线越低，对多次波的压制效果越好。同次波的压制效果越好。同时，时，n越大，越大，a1,ac的位置变的位置变化不大化不大。压制带变宽。压制带变宽。 N越大，通放带变窄，在高越大，通放带变窄，在高覆盖次数时，对尚存在一覆盖次数时，对尚存在一定剩余时差的有效波是不定剩余时差的有效波是不利的。利的。4、叠加速度对叠加效果的影响过大，校正量偏小；过小，校正量过大，均存在时差。成都理工大学教学课件成都理工大学教学课件地震勘探原理地震勘探原理地震勘探原理 5、界面倾角对叠加效果的影响、界面倾角对叠加效果的影响 当地层倾斜时，仍按水平多次覆盖观测系统进行观测当地层倾斜时，仍按水平多次覆盖观测系统进行观测，仅满足，仅满足CMP，不满足，不满足 CDP和和CRP；反射点分散在界；反射点分散在界面一定范围，并与界面的倾角有关：面一定范围，并与界面的倾角有关： 存在倾角时差；因此，若用水平叠加方法处理倾