第四章-多次覆盖方法课件

第四章多次覆盖方法第一节共中心点时距曲线方程第二节共中心点叠加原理

第三节多次叠加特性第四节多次叠加的频率响应和统计效应第五节影响叠加效果的因素第六节绕射波叠加效果共中心点叠加原称共深度点叠加，又叫共反射点叠加（CDP叠加）。为了压制视波长很大的干扰波（如多次波），1956年（Mayne）第一个提出现代共深度点叠加方法，目前共中心点叠加方法已成为最基本的反射波法，又称多次覆盖法。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。海底面多次波第四章多次覆盖方法多次覆盖技术的提出主要是为了消除多次波。经过水平叠加处理后的地震剖面称为水平叠加剖面：（1）用途：构造解释、地震偏移、求取各种地震参数（2）优点：提高信噪比、压制多次波、压制随机干扰第一节共中心点时距曲线方程1.1共反射点时距曲线方程1.2共中心点时距曲线方程前面已学共炮点反射波时距曲线，但有实际意义的是共中心点（共反射点）时距曲线。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，震源和接收点各在中心点一侧。各接收点上的纪录道称为共中心点叠加道。（1）当反射界面水平时，是共反射点叠加；（2）倾斜时，是共中心点叠加；（3）若叠加道共有n道，叫做n次覆盖，n称为覆盖次数。第一节共中心点时距曲线方程共反射点叠加共中心点叠加反射点中心点中心点1.1、水平界面的共反射点时距曲线方程第一节共中心点时距曲线方程如果以各个接收点与对应的激发点的距离（称为炮检距）x为横坐标，以波到达各共反射点到的传播时间t为纵坐标，就可以利用x1，x2，x3和t1，t2，t3作出来自共反射点R的反射波时距曲线的半支，这种时距曲线称作共反射点时距曲线。（1）时距曲线h0：共中心点M处界面的法线深度（2）共反射点道集第一节共中心点时距曲线方程野外：一点激发多道接收，得到炮集记录（CSP,炮号-炮检距）抽道集（记录重排）处理：共中心点道集记录（CMP,共中心点号-炮检距）第一节共中心点时距曲线方程共反射点时距曲线反映界面上一个点t0是共中心点的垂直时间

共炮点时距曲线反映一段反射界面t0是激发点的垂直时间（3）共反射点与共炮点时距曲线比较第一节共中心点时距曲线方程1.1共反射点时距曲线方程1.2共中心点时距曲线方程第一节共中心点时距曲线方程1.2、倾斜界面的共中心点时距曲线方程当界面倾斜时，对称于M点激发和接收所对应的反射点不再是一个点，因而这些道也不再是共反射点道，但是在室内处理时仍按水平界面的情况进行，这样做，实质上并不是真正的共反射点叠加，而是共中心点叠加。tom：共中心点M自激自收时间以纵坐标为对称的双曲线

第四章多次覆盖方法第一节共中心点时距曲线方程第二节共中心点叠加原理

第三节多次叠加特性第四节多次叠加的频率响应和统计效应第五节影响叠加效果的因素第六节绕射波叠加效果第二节共中心点叠加原理2.1动校正2.2剩余时差2.3共中心点叠加原理2.1、动校正（1）正常时差第一种定义第二种定义第二节共中心点叠加原理

NormalMovement第一种定义：在水平界面情况下，对界面上某点以炮检距χ进行观测得到的反射波旅行时与以零炮检距（自激自收）进行观测得到的反射波旅行时之差。这纯粹是因为炮检距不为零引起的时差。第二种定义：在水平界面情况下，各观测点的反射波旅行时相对于炮点的反射波旅行时之差。这纯粹是由于炮检距不为零而引起的时差。正常时差的定量计算第二节共中心点叠加原理正常时差的特点1、各点正常时差不同；2、当V,t0一定时，正常时差与X成正比，对同一个反射界面来说，随X增大，正常时差增大；3、当X一定时，正常时差与t0成反比，t0增大，时差减小；对地面同一检波器来说，接收到的深层反射界面的正常时差比浅层的小；所以，浅层时距曲线陡，深层时距曲线缓。上机实验-4模型厚度h=500m，v=3000m/s。设炮点坐标为0m，检波点从-2000m~2000m，道间距为20m。（1）绘制各道正常时差。（2）修改模型厚度及速度，观测正常时差曲线变化规律。第二节共中心点叠加原理（2）动校正-正常时差校正正常时差校正（NMO—NormalMoveOut）：动校正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经正常时差校正后，校正为共中心点处的自激自收（回声）时间，以保证在叠加时它们能实现同相叠加，形成反射波能量突出的叠加道（相当于自激自收的记录道）。第二节共中心点叠加原理（2）动校正-正常时差校正第二节共中心点叠加原理第二节共中心点叠加原理2.1动校正2.2剩余时差2.3共中心点叠加原理动校正规律只适合于它的共反射点时距曲线是形式的波，而来自倾斜层的反射波、多次波、绕射波等，仍按一次水平界面反射波动校公式进行动校正，则道集内各道之波的旅行时不一定都能校正为共中点的垂直反射时间tom而可能还存在一个时差。剩余时差：把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的tom之差叫剩余时差。（1）剩余时差定义：剩余时差：正常时差第二节共中心点叠加原理2.2、剩余时差（2）多次波剩余时差大小第二节共中心点叠加原理（3）多次波剩余时差参数令q：多次波剩余时差参数

（1）一般，速度随深度增加，Vd＜V，td＞t，所以大多为正，动校正后表现为校正不足，剩余时差随x的加大而增大。（2）与炮检距x的平方成正比；（3）与to有关，因为q随to而变，而V、Vd在一定的地区也随to而变，总的来说是to的函数。

第二节共中心点叠加原理第二节共中心点叠加原理2.1动校正2.2剩余时差2.3共中心点叠加原理第二节共中心点叠加原理动校正后的CDP道集及其叠加结果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共反射点叠加原理示意图（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ResidualMoveout)，叠加为不同相叠加，结果振幅变小(多次波)。（3）对于随机干扰，由于其出现带有随机性，共中心点各道叠加时能互相抵消一部分，因而多次叠加也能使随机干扰相对削弱。第四章多次覆盖方法第一节共中心点时距曲线方程第二节共中心点叠加原理

第三节多次叠加特性第四节多次叠加的频率响应和统计效应第五节影响叠加效果的因素第六节绕射波叠加效果第三节多次叠加特性3.1多次叠加的特性函数3.2多次波叠加特性3.3观测系统对叠加特性曲线的影响3.4选择观测系统的原则和步骤第三节多次叠加特性3.1、多次叠加的特性函数第三节多次叠加特性第三节多次叠加特性第三节多次叠加特性3.1多次叠加的特性函数3.2多次波叠加特性3.3观测系统对叠加特性曲线的影响3.4选择观测系统的原则和步骤第三节多次叠加特性3.2、多次波叠加特性第三节多次叠加特性第三节多次叠加特性u=8;“偏移距”n=6;“覆盖次数”v=2;“炮间距”a=0:0.0001:0.009;“单位叠加参量”fori=1:length(a)sum1=0;sum2=0;forj=1:nK=(u+(j-1)*2*v)^2;sum1=sum1+cos(2*pi*K*a(i));sum2=sum2+sin(2*pi*K*a(i));end

P(i)=sqrt(sum1^2+sum2^2)/n;end第三节多次叠加特性1.通放带：a1=0.707，a<a12.压制带：低值区，平均值为1/n，ac<a<ac′，即波落入压制带就能得到最好的压制。在压制带内的极值成为三次极值P3，P3越大，压制效果越差。3.二次极值带：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，应增加覆盖次数，以降低二次极值。第三节多次叠加特性3.1多次叠加的特性函数3.2多次波叠加特性3.3观测系统对叠加特性曲线的影响3.4选择观测系统的原则和步骤第三节多次叠加特性3.3、观测系统对叠加特性曲线的影响（1）△X的选择qP(q)qP(q)qP(q)qP(q)qP(q)qP(q)从图可以看出：ΔX增大，通过带变窄，压制带左移，有利于与一次波速度相近的多次波；ΔX过小，起不到压制多次波的效果。ΔX过大，动校正不准时，使一次波受到压制；同时，出现空间假频。第三节多次叠加特性3.3、观测系统对叠加特性曲线的影响（2）X1的选择从上图中可以看出：随着最小炮检距的增加，通过带变窄，压制区极值变小,压制多次波效果好。但排列加长,远道动校正后易产生崎变,同时得不到浅层信息。qP(q)qP(q)qP(q)第三节多次叠加特性3.3、观测系统对叠加特性曲线的影响（3）n的选择从图中可以看出：随着覆盖次数的增加，通放带边界和压制带左边界变化不大，但压制带右边界在右移，即压制带变宽，所以这对压制与反射波速度差异较大的多次波有利，对速度差异较小的多次波，仍需用加大道间距或增大偏移的办法，来增大它的剩余时差，以提高分辨率。第三节多次叠加特性3.1多次叠加的特性函数3.2多次波叠加特性3.3观测系统对叠加特性曲线的影响3.4选择观测系统的原则和步骤第三节多次叠加特性3.4、选择观测系统的原则和步骤（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或双边端点放跑的观测系统来进行工作。（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效的必要条件。（3）经济原则。在保证地质任务，保证资料质量的前提下，应尽可能用低覆盖次数、大道间距、大排列来有效地完成任务。第三节多次叠加特性例：计算多次波的叠加参量，分析用不同的观测系统压制多次波的效果。已知：（1）在某工区试验多次覆盖水平叠加效果时，曾采用下列三种观测系统：24道接收，道间距50米，检波器排列长度为23*50=1150米，六次覆盖，炮点距离100米，炮点偏移距有三种：0；400；600米，这三种观测系统习惯记作：0-0-1150；0-400-1550；0-600-1750；（2）地震资料中有两组多次波和一次波，其参数如下：第一组：t0=1.0s，V多=1900m/s，T=30ms第二组：t0=2.0s，V多=2500m/s，T=30ms对应的一次反射波为：第一组：t0=1.0s，V有效=2100m/s第二组：t0=2.0s，V有效=2800m/s问题：（1）绘制三种观测系统的叠加振幅特性曲线（2）分析三种观测系统对这两组多次波的效果有什么不同，何种较好（3）能进一步修改观测系统，提高叠加效果吗？第三节多次叠加特性1.首先确定三种观测系统的参数如下：观测系统覆盖次数偏移距炮间距1232.然后计算两组多次波的单位叠加参量a第三节多次叠加特性3.按照三种观测系统画出对应的叠加特性曲线偏移距0偏移距400偏移距600观测系统P（0.002）P（0.0007）10.32520.8171320.201190.5055530.118610.33312可以看出观测系统3是最好的。第三节多次叠加特性4.还可以改变参数，使得多次波落入压制带观测系统P（0.002）P（0.0007）40.188340.1990150.0937930.05197结论：选择适当的观测系统参数，在前期干扰波调查的前提下（即调查工区的多次波剩余时差系数q），尽量使得多次波落入压制带，得到最大的压制。第四章多次覆盖方法第一节共中心点时距曲线方程第二节共中心点叠加原理

第三节多次叠加特性第四节多次叠加的频率响应和统计效应第五节影响叠加效果的因素第六节绕射波叠加效果第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.1多次叠加的振幅频率特性4.2多次叠加的相位频率特性4.3多次迭加的统计效应第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.1、多次叠加的振幅频率特性多次叠加具有频率滤波作用，它将造成地震波的畸变。多次覆盖的振幅频率特性当偏移距，覆盖次数，道间距增大时，多次覆盖的频率滤波作用加强。由于不同频率的谐波分量放大倍数不同，因此多次覆盖后的地震波波形发生畸变。偏移距，覆盖次数，道间距越大，频率滤波作用越强，波形畸变越严重。以下依次说明。第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.1、多次叠加的振幅频率特性道间距对振幅频率特性的影响对上图分析可知，对某个给定的多次波来说（即给定值），其不同频率的谐波分量处于横轴上不同位置；有的处在通放带，有的对应曲线峰值，有的对应极小值等。因而叠加后振幅谱的放大倍数不同。而曲线的通放带部分在坐标原点附近。即曲线具有低通频率滤波的性质。对低频谐波分量，多次覆盖具有较大放大能力，对高频分量一般放大能力低，且起伏变化。（1）道间距第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.1、多次叠加的振幅频率特性偏移道数对振幅频率特性的影响上图是n=4，ν=3，偏移道数不同的曲线，由图可见，当偏移距增大时通放带明显变窄，通放带以外曲线起伏变大。（2）偏移距第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.1、多次叠加的振幅频率特性覆盖次数增大时通放带变窄，同时通放带以外曲线起伏变小。但覆盖次数增大引起通放带的变化没有偏移距引起的变化明显。（3）覆盖次数覆盖次数对振幅频率特性的影响第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.1多次叠加的振幅频率特性4.2多次叠加的相位频率特性4.3多次迭加的统计效应第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.2、多次叠加的相位频率特性不同频率的谐波分量叠加后相位移不同，这个相位既是频率的函数也是各叠加道剩余时差的函数，只要各叠加道剩余时差不为零，这个相位移就存在，并随w而变。滤波特性相位特性第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.2、多次叠加的相位频率特性

一般情况下一次波，，而且随w而变化，因此一般情况下一次波也有相位畸变，然而实际剩余时差很小，这个相位畸变也就不大，一次波波形畸变也就不是很严重。多次波经过叠加后受到削弱，但并不能彻底消除，还会有剩余的能量存在，这种剩余能量仍会以同相轴的形式出现。覆盖次数n越大，多次剩余能量同相轴的连续性越好，这当然不是我们所希望的。多次波剩余能量同相轴特点在地震勘探中：（1）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。（2）对于干扰波，振幅特性数值小（最好为0），相位特性最好是无规律，使干扰波不以同相轴形式出现。第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.2、多次叠加的相位频率特性一般地说，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。因此应当注意当覆盖次数增加到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。叠加相位特性示意图第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.1多次叠加的振幅频率特性4.2多次叠加的相位频率特性4.3多次叠加的统计效应第四节多次叠加的频率响应和统计效应4.3、多次叠加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中各叠加道的随机干扰独立性更强。第四章多次覆盖方法第一节共中心点时距曲线方程第二节共中心点叠加原理

第三节多次叠加特性第四节多次叠加的频率响应和统计效应第五节影响叠加效果的因素第六节绕射波叠加效果第五节影响叠加效果的因素5.1动校正速度不准确的影响5.2地层倾斜对叠加效果的影响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。第五节影响叠加效果的因素5.1、动校正速度不准确的影响1.速度准确→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→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→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。4.如果速度=多次波多速度，多次波不是受到压制而是增强了第五节影响叠加效果的因素对速度精度要求（1）叠加次数越高，接收间隔越大时，通放带越窄，这时对动校正速度要求精度越高。否则一次波可能进入压制带。（2）界面越深的反射波，即大的反射波速度误差的影响越小。反之，对浅层速度误差影响大。（3）随着道间距的增加，由速度误差引起的叠加参量也与波的频率成正比，频率越高，也越大，速度误差就越可能使一次波落入压制带，因此速度误差较大时，有压制高频成分的作用。第五节影响叠加效果的因素5.1动校正速度不准确的影响5.2地层倾斜对叠加效果的影响第五节影响叠加效果的因素5.2、地层倾斜对叠加效果的影响1．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，随着炮检距增大，反射点要向界面上倾方向偏移。因此，这时共地面中心点的接收道反映的不再是一个公共反射点，而是一个反射段。这时的水平叠加实际上是共中心点叠加，而不是共反射点叠加。所以，叠加并不是完全同相叠加，达不到平界面时一次反射波的叠加效果。R1R2R3R4h4h3h1O1O2O3D4O4MD3D1D2界面倾斜界面的共中心点道集第五节影响叠加效果的因素5.2、地层倾斜对叠加效果的影响倾角越大，炮检距越大，反射点偏移越大，界面越深，偏移越小。xh0φRM’12000300010056220001000100170320001000150250430001000100385第五节影响叠加效果的因素5.2、地层倾斜对叠加效果的影响2．用平界面的动校正量进行动校正，造成校正不准。进行动校正时，用平界面时的动校正量进行校正，所以，这时存在着一个由于地层倾角造成的剩余时差。倾斜层的剩余时差总是负的，倾斜层的动校正量总是比水平层的要小，对倾斜层的一次波来说总是校正过量。第五节影响叠加效果的因素5.2、地层倾斜对叠加效果的影响倾斜层剩余时差系数

剩余时差曲线是一条