地震勘探数据处理

五地震勘探数据处理第一节 地震资料处理概述第二节 预处理第三节 水平叠加第四节 反褶积第五节 偏移地震资料采集地震资料处理

地震资料解释连接野外采集和资料解释的关键环节。1、什么是地震资料处理所谓地震资料处理，就是利用数字计算机对野外地震勘探所获得的原始资料进行加工、改造，以期得到高质量的、可靠的地震信息，为下一步资料解释提供直观的、可靠的依据和有关的地质信息。第一节地震资料处理概述2、为什么要进行地震资料处理野外地震资料中包含着有关地下构造和岩性的信息，但这些信息是叠加在干扰背景上且被一些外界因素所扭曲，信息之间往往是互相交织的，不宜直接用于地质解释。因此，需要对野外采集的地震资料进行室内处理。野外地震记录地震资料处理处理后地震记录3、地震处理三个基本阶段（1）预处理：将野外采集数据转换成适合计算机处理的格式，并对数据作相应编辑和校正。（2）常规处理：对地震数据作基本处理运算，包括反褶积、叠加和偏移三大技术；（3）特殊处理（目标处理）：针对不同目的采用的特殊处理手段。反褶积、叠加和偏移成像对地震数据的作用：反褶积：沿时间坐标轴作用，通过压缩地震子波提高地震时间分辨率。叠加：沿偏移距坐标轴作用，把非零偏移距的数据体压缩成一个零偏移距的时间平面（对CMP道集正常时差校正后叠加所

得），从而压制噪声以提高信噪比。偏移成像：空间反褶积过程，能改善空间分辨率和保真度。通过对叠后资料沿中心点轴作偏移，使倾斜同相轴归位置、绕射波收敛，从而实现反射界面的空间归位和恢复波场特征和反射率。CMPMigration偏移归位0t

Decon

反褶积第二节预处理预处理概念：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。预处理的主要内容：数据解编道编辑增益恢复抽道集初至切除1．数据解编（重排）: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。矩阵表示如下：1

1

1211

22

2

21

2

NMAM

AM

A1

A2

1

2

N

N

N N

A1

A1

A1

A1

A2

AMA A2

A2A A2

AM

N

A

AM

其中A表示第i道第j个采样点振幅值；一张记录共有N道，每道M个采样点显然,这种重排在数学上就是一简单的矩阵转置。2．道编辑（对不正常道、炮的处理）：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）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。4．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。5．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、浅层折射波等，它们能量强且具有一定的延续时间，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”。第三节

水平叠加(stacking)在地震资料数字处理中,水平叠加是常规处理方法中最基本、最必要的一环。叠前：（静校正、动校正）叠加：（常规、自适应）叠后：（道内均衡、道间均衡）水平叠加第一部分 叠前（1）动校正处理（消除炮检距引起的时差）（2）静校正处理（消除地表因素引起的时差）在地震记录上，反射波的到达时间中除自激自收时间外，还包含了由炮检距不同引起的正常时差和表层不均匀性（还有倾角时差）引起的时差，为了使反射波到达时间尽可能直观、精确地反映地下构造形态，必须将这些时差从观测时间中去掉，只留下自激自收时间，这个过程称为反射时间的校正。动、静校正慨述静校正动校正静校正处理一．静校正的概述几何地震学的理论的假设条件：地面水平，地表介质均匀实际在野外观测时，表层因素往往与假设条件并不一致，主要存在：①地形起伏，爆炸井深的不同，使爆炸点和接收点不一定位于同一个水平面上。②低、降速带的厚度变化和速度的横向变化。这些因素会引起反射波到达时间增长或缩短，导致观测到的反射波时距曲线不再是一条双曲线而畸变为非双曲线。对此曲线进行动校正不可能将它校平，若是共炮点记录，就得不到正确反映地下构造形态的一次覆盖时间剖面，若是共反射点记录，则达不到同相叠加，直接影响到多次水平叠加效果，速度参数和岩性参数的提取。基本思想：人为选定一个静校正基准面，一般在地表与低速带底界面的中部。将所有炮点和检波点都校正到该基准面上，用低速带层以下的速度代替低速带的速度，从而去掉表层因素的影响，以满足地表水平、表层介质均匀的假设条件。包括：井深校正、地形校正、低速带校正。野外(一次)静校正量计算示意图1.基准面；2.地形线3.基岩顶面4.反射界面O—炮点Sj—接收点用计算机进行处理时，只需将各炮点和检波点的高程、低速带厚度、速度等资料送入处理程序，程序按公式自动算出相应的静校正量。野外静校正前共偏移距显示野外静校正后共偏移距显示加权叠加技术反射信不同，加改善不同炮检距号的信噪比采用加权叠叠加效果。D99-545

常规叠加剖面D99-545加权叠加剖面动校正动校正前后反射时距曲线当地面水平，反射界面为平面，界面内介质均匀的情况下，反射

时距曲线为一条双曲线，图示。

它不能直接反映地下界面的起伏情况只有在激发点处接收的t0时间，才能直观地反映界面的真深度。其它各点接受到的反射波旅行时间，除了与界面真深度有关外，还包括由炮检距不同引起的正常时差。如能除掉正常时差，则每个接受点就好象是自激自收点了。时距曲线可变成处处都是t0的直线，即与界面产状完全一致了，见图(b)。波形拉伸畸变示意图显然，波间隔：t1t2＜to1to2所以，动校正总是将反射波波形拉伸。从而使反射波视周期增大、视频率降低。这种情况称为动校正的波形拉伸畸变（或波形畸变）。在浅震勘探中，由动校正引起的波形拉伸畸变较严重，尤其在大炮检距的接收点上。因此，在动校正后应进行浅层切除，将波形畸变严重部分充零，以免这些波形参与叠加，影响时间剖面的质量。对浅层畸变大的波形切除示意图图示：

A(t)－某记录道动校正前的记录，

A′(t)－动校正后的记录。由于所获得的野外地震记录或水平叠加剖面上，往

往出现一道内浅、中、深层的反射能量或是道与道

之间的反射能量差异过大，如不对此进行处理，势

必影响叠加效果或显示效果(能量弱的显示不出来)。为此，应进行一些能量均衡处理。至于这种处理是

放在叠加前还是叠加后。则应根据具体情况选择。

这种能量均衡处理又叫做振幅平衡。生产现场运用的振幅平衡处理主要有两种：道内动平衡和道间均衡。道内均衡与道间均衡1.道内均衡基本思想：把记录道内能量强的部分乘上一个相对小的数(权),能量弱的部分乘上一个大的比例因子,使强波和弱波的振幅控制在一定的动态范围内。2.道间均衡这里的道均衡是针对道与道之间能量差异较大而进行的一项处理。造成道间能量不均衡的原因很多,如:地震记录上反射波能量随炮检距的加大而发生变化、激发和接收条件的差异等等。这种能量不均衡在进行共深度点叠加时，会因为道集内各道能量的不均衡而形成不等灵敏度叠加，最终影响叠加效果。为了改善叠加剖面的质量，往往必须在叠加前进行道间均衡处理。道间均衡的做法与前面的动平衡类似,也是能量强的乘上一个小权,能量弱的乘上一个大权,其权系数也是取平均振幅的倒数，所不同是,这里的能量强、弱是针对道与道之间的差异来说的，因此对每一道来说，权系数是一常数。但这时权系数的求取就不是针对每一道而言了，而是对若干道求平均振幅。原始单炮记录振幅均衡后单炮记录速度分析速度参数在反射法数据处理至关重要。影响地震时间剖面的质量；最终影响到地质解释的精度影响层速度及平均速度的计算精度。目的：第一：为水平叠加、偏移等提供处理的速度参数；第二：为时深转换提供平均速度。速度分析常采用：速度谱分析，速度扫描。几种速度和时深转换真速度层速度平均速度均方根速度速度的用途地震勘探的各个环节都要用到速度信息野外采集：设计观测系统，确定组合检波形式资料处理：动、静校正，滤波，偏移…资料解释：速度资料对地震勘探的各个环节都会产生影响，最终影响解释的精度，因此提取、分析、利用速度是地震资料解释的重要环节。时深转换经水平叠加后，剖面已变成与地质构造特征相对应t0时间剖面。下步工作就是将其转化为深度剖面。时深转换处理的一个重要因素是转换速度。速度的变化对于深度的转换是很敏感的，处理时使用的转换速度应尽可能接近地层的真实速度。地震测井是准确求取时深转换速度的最好办法，从地震测井中可得到地层的平均速度和层速度数据。若没有地震测井时，可用均方根速度（叠加速度或等效速度）求取层速度和平均速度。则到第n层地层界面的深度H为nit

i

VH

=i

=

1或02H

=

1

t

V式中：Vi－地层的层速度，ti－该地层的单程旅行时间；t0－所求深度处的回声时间，－平均速度。V速度谱：利用某范围内的各种速度反复对地震数据进行动校正和叠加，再把每一种速度所得的叠加结果并置在速度和时间平面中，称为速度谱。用多次覆盖资料计算速度谱原理图反褶积一、数字滤波器1.滤波器的概念滤波:一个原始信号通过某一装置后变为一个新信号的过程。原始信号――输入;新信号――输出;装置――滤波器。据滤波器定义：易理解大地就相当于一个滤波器，它吸收了信号中的高频成分，只让低频成分通过，对波形进行了改造，这个过程就是滤波。就大地滤波过程来说：激发地震波――输入信号，用

X(t)

表示；大地―滤波器，用H(t)表示；地表的波动――输出信号，用

Xˆ

(t)

表示。数字滤波：原始资料――输入信号X

(t)；处理技术

――滤波器

H

(t)

；处理结果

――输出

Xˆ

(t

)

。实际资料滤波处理滤波处理前滤波处理后大地滤波器δ(t)b(t)1t大地滤波器b(t)t

b(t)=δ(t)*b(t)b(t)δ(t)1t反大地滤波器a(t)t

δ(t)=b(t)*a(t)放炮激发的过程是瞬间的，可近似成δ(t)。但实际记录到的地震子波并不是δ(t)，而是延续时间为60—100ms的脉冲波，这就使纵向分辨率降低。地震中把这个过程叫大地的滤波作用。假如能找到反大地滤波因子a(t)，让a(t)与子波进行褶积得δ(t)，分辨率就会提高。(1)地震子波如图所示，大地对震源脉冲有吸收作用，它相当于一个低通滤波器，使尖脉冲变成了具有一定延续时间的波形，称此为地震子波b(t)。地震子波的形成图二、反褶积1.反射波地震记录的形成反褶积也叫反滤波，是滤波的一种逆过程。它可看成是地层吸收滤波器的脉冲响应。地震子波一般为1～2个周期，延续时间为20～40ms。(2)理想的地震记录设震源为δ(t)脉冲，它在地层中传播只受到反射界面的影响，不考虑地层的吸收，这实际上也是一种滤波过程，可表示为反射器

R

(

t

)

fi

Rˆ

(

t

)d

(

t

)

fi滤波器的滤波因子为R(t)，输出仍为尖脉冲。如图所示，假设地下有N个反射界面，反射系数依次为R1、R2、……RN,这时在地面某点接收的地震记录为+

RNdt-NRˆ(t)

=

R1dt-1

+

R2dt-2

+理想的地震记录图t

t

-

t=Nt

=

1R

d从上式可见，理想地震记录：每一项都为一个单位脉冲；脉冲大小反映界面反射系数的大小；脉冲极性反映界面反射系数的极性；脉冲个数反映反射界面的个数；脉冲之间的时差反映地层的厚度。(3)实际的地震记录实际上，由于吸收作用，尖脉冲会变成一定延续时间的地震子波。地震子波到达地面同一接收点时将不能分开，相互叠加，形成复波，如图所示。实际的地震记录图由图知，地面某点接收的地震记录为：NR

bRˆ(t)

=

R1bt

-1

+

R2bt

-2

+ +

RN

bt

-N

=t=1t

t

-t写成褶积形式为X

(t)

=

d

(t)

*

R(t)

*b(t)]=

R(t)

*b(t)上式表明：实际震记录是反射系数与地震子波的褶积。2.反滤波的实现反滤波：从实际反射记录中去掉大地滤波器的作用，使之变为理想的地震记录。反褶积过程X

(t)

*a(t)

=

R(t)

*b(t)

*a(t)

=

R(t)目的：压缩地震波时间长度，提高分辨率。关键：设计反滤波因子a(t)

，确定地震子波

b(t)。反褶积过程可用图所示。b(t)

*a(t)

=

d(t)X

(t)－实际的反射地震记录。式中：反滤波:地震记录x(t)反子波a(t)反射系数R(t)地质模型V1╳V2V3V4ttt反褶积前后的单炮对比反褶积之后的叠加剖面反褶积之前的叠加剖面反褶积后(右)，压缩了地震子波，分辨率明显提高1.水平叠加剖面存在的问题偏移1)在界面倾斜情况下,我们按共中心点关系进行抽道集、动校正、水平叠加。实际上是

共中心点叠加而不是真正的共反射点叠加，这会降低横向分辨能力。2）叠加剖面总是把界面上反射点的位置显示在地面共中心点下方的铅垂线上。当地层水平时，这种显示方式与实际情况是吻合的；当地层倾斜时，反射点位置就偏离了共中心点下方的铅垂线（对于单次覆盖剖面，反射点并不位于炮-检中点的正下方）—存在偏移现象。2、偏移现象的几何解释:对于倾斜反射界面上的A”点,