(完整版)地震数据处理第一章：地震数据处理基础

地震资料数字处理学时：64（理论48，实习16）学分：4（必修课）地震勘探三个环节：地震资料野外采集地震资料数据处理地震资料地质解释地震资料处理提高信噪比提高分辨率提高保真度为目的。地震勘探数字化进展：光点技术模拟记录数字化技术绪论WhyisDoDataprocessing?将不容易解释的原始资料变成容易解释的时间剖面；1.预处理(Preprocessing)(解编,不正常道、炮的处理,抽道集)2.静校正(StaticCorrection)消除表层因素(低降速带厚度、速度变化、地表起伏不平)造成的时差影响;对同一道而言,从浅到深,有相同的校正量,故称静校正。3.速度分析(velocityAnalysis)；

4.动校正(NormalMoveoutCorrection)消除由于炮检距不同引起同一反射波达到时间的差异;5.叠加(Stack)；6.显示叠加剖面(Display)(有波形、变面积、波形+变面积三种显示方式)；从波形可看出波的振幅、周期、频率等动力学特点；从变面积的角度，它又突出了反射层，较直观地反映地下构造形态的特点7.数据滤波和反滤波(FilteringandAntiFiltering)；8.偏移归位处理(MigrationProcessing)偏移：是通过数值计算把地面记录延拓为地下波场的过程，在此过程中，绕射波得到收敛，倾斜界面反射波得到归位，波场干涉得到分解，波前回转现象得到消除，界面折射得以校正(深度偏移)，从而使地层构造、断层分布、断点、尖灭点、边缘、异常体和岩性变化得到清晰成像和准确归位。偏移方法：具有算法多、类别多、变种多、杂交多和应用多的特点。一般而言，有二维/三维、叠前/叠后、时间/深度偏移。成像中的偏移第一章地震数据处理基础本章内容：

第一节一维付里叶变换及其应用

第二节二维付里叶变换及其应用

第三节基本（地质-地球物理）模型及地震数据处理特点周期T：一次全振动所需要的时间；频率f=1/T:

单位时间内全振动的次数。地震波不是简谐波，从振动图中可得到相邻两峰或谷间的时间称为视周期T*，其倒数为视频率f*。

波是质点的振动在介质中的传播。故波动是时间t和空间位置r的函数，即。（1）振动图——固定空间位置，观察r处质点位移随时间变化规律的图形。（一道地震记录=一个振动图）（2）波剖面——固定某时刻，观察质点位移随距离变化规律的图形。从简谐波的波剖面中可以得到:波长：传播一个波的距离波数:—单位距离内传播的波的个数。地震波不是简谐波，从波剖面中可得到相邻两峰或谷间的距离称为视波长，其倒数为视波数。地震波场地震波场时间切片，即波动图一个正弦运动要用频率、振幅和相位才能完整的描述。在计算机中用快速算法实现付里叶变换（FFT）。付里叶变换：

正变换：时域信号分解频域信号；

逆变换：频域信号合成时域信号。

一维付里叶变换

一维付里叶变换

一维付里叶变换

f(t)的振幅谱表示f（t）频率为时简谐成份的振幅值，相位谱表示频率为时简谐成份在t=0时的初始相位。

一维付里叶变换

一维付里叶变换

离散的付氏变换：

振幅谱与相位谱也可以写成离散的形式。时域抽样时域恢复频域周期延拓截取主周期频域恢复频域抽样,即图1.1-2标有星号的时域信号（道)，可用一组具有不同频率、振幅和相位延迟的正弦运动来表示。1.1-3图标有星号的时域信号的振幅谱（下）和相位谱（上）振幅谱上的每一点相当于该频率正弦曲线的峰值振幅。相位谱上的每一点相当于该频率正弦曲线的波峰或波谷相对于t＝0的时间延迟。

时间延迟也可表示为相位延迟（时间延迟/时间周期）也可以用振幅谱和相位谱来表示：图1.1-4图1.1-2的部分放大图，以便更好地从一个频率到另一个频率勾划相位曲线的趋势。用正峰P所显示的趋势与图1.1－3中的相位谱比较频率(Hz)时间(s)相位定义为负的相位延迟。这样，一个负时延相当于一个正相位值。图I-12经六家处理公司处理的同一条地震测线。（数据由BritishPetroleumDevelopment.Ltd:CarlesExplorationLtd;ClydePetroleumPlc;GoalPetroleumPlc;PremierConsolidatedOilfieldsPlc;andTricentrolOilCorporationLtd提供）模拟与数字信号

一道地震信号是一个连续的时间函数。在地震记录中，连续（模拟）的地震信号在时间域按照固定的比例取样，叫做采样间隔。典型采样间隔范围在1到4ms，高分辨率要求采样间隔小到0.25ms。一般地说，给定采样间隔

，则可恢复的最高频率为尼奎斯特（Niquist）频率。公式如下：图1.1-5显示了一个时间上的连续信号，可以精确记录的离散采样点表示图上，一个离散时间函数称作一个时间序列。图1.1-5底部的曲线试图重建原始连续信号，就像顶部的曲线所示。注意重建的信号比原始信号细节上有所改变。这些细节相应于高频成分，在采样时丢失了。

如果选择更小的采样间隔，重建的信号将能更精确地代表原始信号。一个极端的情况就是采样间隔为零，这时将能确切地表示连续信号图1.1－5（a）连续模拟信号；（b）数字信号；（c）重建的模拟信号；连续模拟信号数字化后会失去尼奎斯特频率以上的频率（数据由Rothman提供，1981）假频图1.1－6一个时间序列以2ms采样，其尼奎斯特频率为250Hz，以4ms和8ms重采样频带限为125Hz和62.5Hz。注意当采样间隔较大时丢失了高频信息图1.1－725Hz，2ms采样的正弦波在用4ms和8ms重采样时保持不变采样率=2ms振幅谱图1.1－875Hz，2ms采样的正弦波当用4ms重采样时保持不变，而用8ms重采样时变成50Hz的正弦波。后者就是正弦波的假频采样率=2ms振幅谱图1.1－8为75Hz正弦曲线，2ms和4ms采样结果相同。可是以8ms重采样时改变了信号，使它变成一个较低频的正弦波。这个重采样信号在振幅谱上看到的频率是50Hz。8ms采样的Niquist频率是62.5Hz，真实信号的频率是75Hz，在重采样后，频率为75Hz的信号在谱上折叠回来了，以50Hz的假频显示。原始信号中高于与采样间隔相当的折叠频率的那些频率在信号数字化的振幅谱中被折叠回去了。一个连续信号用过大的采样得到的离散序列实际上包含有连续信号中高频成分的贡献。这些高频成分折叠到离散时间序列中去显示出较低的频率。这个现象是由连续信号采样不足引起的，称作假频。相位条件分析一个具有零相位谱的信号。图1.1-11显示了频率范围从接近于1～32Hz的正弦波。所有这些正弦波都有零相位延迟，峰值振幅在t＝0处对齐。在图1.1-11中用星号标明的道上的时间域信号是用将所有这些正弦信号叠加形成的，这个总和是一次逆付里叶变换。这个时间域信号，称作子波。一个子波常常是一个短小的信号，亦即是有限延续的信号。它有起始时间和终了时间，在这两点间的能量是有限的。上面提到的这种子波是对称于t＝0的，并在t＝0处有一振幅的正峰值，这种子波称为零相位的。事实上这种子波是用有相等峰值振幅的许多零相位正弦波合成的。图1.1－11几个没有相位延迟但峰值振幅相同的正弦波的总和产生一个带限对称子波，表示在右边一道上(由星号标出)，这是一个零相位非对称子波时间（s）频率（Hz）图1.1—12表示给在图1.l-11中的各正弦波一个线性相位移所产生的结果。线性相位移在频率域定义为：代表常数，代表角频率，也是一个时间频率，以为周期这个子波(由星号标明，如图1.1-12)时间位移为－0.2s，但它的波形不变。这样，一个线性相位移等同于一个常数时移。图1.1－12与图1.1－11中相同的正弦波成分，但有-0.2s的常数时移。叠加后产生一个带限对称的子波，以右边一道表示(由星号标出)。这个子波与图1.1-11中的相同，只是有-0.2s的时移。这个时移与被叠加的各频率成分的线性相位谱有关时间（s）（6）检波器组合图形分析—（组合前上、后下噪声变化）组合前、后共接收点剖面及频谱图40-84Hz40-70Hz第一章地震数据处理基础本章内容：

第一节一维付里叶变换及其应用

第二节二维付里叶变换及其应用

第三节基本（地质-地球物理）模型及地震数据处理特点1、二维付氏变换

对于二元函数：满足：存在，则：——正变换——反变换式中：

2、空间采样与假频

与时间采样存在的尼奎斯特频率相同，空间采样存在尼奎斯特波数当波数上图是6个零炮检距地震记录，道间距25m，信号频率12Hz简谐信号，相邻道倾斜时差分别为：0、3、6、9、12、15ms/道。下图是记录信号的频-波谱振幅，可见，同一频率的地震信号随着同相轴倾角增大，振幅谱中波数增大。右图是6个零炮检距地震记录，道间距25m，信号频率12、24、36、48、60、72Hz的简谐信号叠加而成，可以看出：随着同相轴倾角增大，振幅谱中波数增大，视速度变缓。随着频率增大，波数也增大。3、二维数字滤波

对于系统响应为：时间--空间域褶积公式：

带通扇形滤波系统响应函数如下：

原始炮集记录频率—波数图空间假频切除直达波折射波后原始炮集记录及频率—波数图直达波、折射波（含部分有效波）记录及频率—波数图空间假频直达波和折射波对应的波数大于抽样波数，即道间距不适合对直达波和折射波进行空间抽样，应该再小一些。InputDataBeforeF-KFanFilteringOutputDataAfterF-KFanFiltering(AcceptZoneof-3to+3Ms/trace)AfterBeforeReplaceFKWeightingwithFKFanFilteringInthisexercise,youwillreplaceFKWeightingwithFKFanFilterandtestthedipcontrolfeaturethisoptionprovides.1.PressButton3ontheFKWeightingProcess,andselectDataEnhancement➛FKFanFilter.2.ClickonFKFanFilterParameters.YoureceivetheFKFanFilterdialogbox.Line127WithFKFanFilterAppliedLine127WithFKFilterApplied,NoDipPassedNewparameters1.NowtryapplyingFKFanFilterwith:•Maximumdipof20ms/trace.•MinimumDipof1ms/trace.•RejecttoggledON.•SymmetricDipsturnedON.2.ClickonOKandRuntoaccepttheparametersandstartthejob.3.Whenthejobisfinished,theresultsdisplayontherightscreenandshouldlooksimilartothis.Line127第一章地震数据处理基础本章内容：

第一节一维付里叶变换及其应用

第二节二维付里叶变换及其应用

第三节基本（地质-地球物理）模型及地震数据处理特点第二章预处理及真振幅恢复第一节预处理

一、数据解编

二、道编辑

三、野外观测系统定义第二节真振幅恢复

一、波前扩散能量补偿

二、地层吸收能量补偿（一）SEG_Y文件结构：IEEEFloatingPointFormat(1)IEEE实数格式：(2)IBM实数格式：Where:sisthesignbit=0(+)/1(-)

eistheexponent=(p+bias)fisthefraction.bias=127(IEEE)or64(IBM)1、数据格式:准格尔盆地腹部石东1井西石东1井西区新疆石油管理局处理类型:偏移处理系统:FOCUS4.3采样间隔2ms,记录长度6000ms2、（textheader）40行说明信息实例：client:客户3、ReelHeaderorbinaryheader(400bytes):字号字节号说明101-04jobidnumbe205-08linenumber,onelineperreel309-12Reelnumber413-14numberoftracesinarecord415-16numberofauxiliarytracesinarecord517-18sampleintervalinmicrosecforthisreel519-20sampleintervalinmicrosecfororiginalfieldrecording621-22numberofsamplespertraceforthisreel623-24numberofsamplespertracefororoginalfield

recording725-26Datasampleformatcode:1=floatingpoint,4bytes;

2=fixedpoint,4bytes3=fixedpoint,2bytes;4=fixedpointwithgaincode,4bytes727-28Datasampleformatcode:字号字节号说明829-30Tracesortingcode:1=asrecorded(noparticularsorting)(炮集)2=CDPensemble(CMP道集)3=singlefoldcontinuousprofile(单次覆盖连续剖面)4=horizontallystacked（水平叠加）831-32verticalsumcode:(垂直叠加代码)1=nosum;2=twosum...;N=Nsum933-3435-36startingsweepfrequency(起始扫描频率)endingsweepfrequency(终止扫描频率)1037-3839-40sweeplengthinms(以毫秒为单位的扫描长度)sweeptypecode:(扫描类型码)1=linear;2=parabolic;3=exponential4=somethingelse(线型,抛物线型,指数型)1141-4243-44tracenumberofsweepchannel(扫描辅助道数)sweeptracetaperlengthatstartiftapers.1245-4647-48sweeptracetaperattheend(扫描类型码)sweeptracetapertypecode:(扫描斜坡类型码)1=linear;2=cos-squared;3=other字号字节号说明1349-5051-52correlateddatatracescode,1=no2=yesbinarygainrecoveredcode,1=yes2=no1453-54amplituderecoverymethod:1=none;2=sphericaldivergence(球面扩散);3=AGC(自动增益补偿)1455-56Measurementsystem:1=meters;2=feet(fortraceoffsetinformation).1557-60impulsesignalpolaritycode.(脉冲信号极性码)1=increaseinpressureorupwardgeophonecasemovementgivesnegativenumber2=oppositeto1(检波器向上运动为负数）~~vibepolaritycode(振荡极性码)(signallags信号延迟)1=337.5-22.5degrees;2=22.5-67.5degrees3=67.5-112.5degrees;4=112.5-157.5degrees5=157.5-202.5;6=202.5-247.5;7=247.5-292.5;8=292.5-337.5100397-400

4、TraceHeader(240bytes):线内道顺序号

卷内道顺序号

原始的野外记录号原始野外记录中的道号炮点号

CDP号

CDP道集内的道序号道识别码l=地震数据；2=死道；3=无效道(空道）;4=爆炸信号；5=井口道；6＝扫描道；7＝计时信号；垂直叠加道数水平叠加道数数据类型：1=生产；2=试验炮点到接收点的距离(如果排列与激发前进方向相反取负值)(分米)接收点的地面高程。高于海平面为正，低于海平面为负(cm)炮点的地面高程(cm)炮井深度(正数，cm)接收点基准面高程(cm)炮点基准面高程(cm)炮点的水深(cm)接收点的水深(cm)41一68字节中高程和深度的比例因子=l，土10，土100，土1000或者土10000。如果为正，乘以因子；如果为负，则除以因子73—88字节中坐标的比例因子=1，土10，土100，土1000

土10000。如果为正，乘以因子；如果为负，则除以因子炮点坐标—X（分米）

炮点坐标—Y（分米）

接收点坐标—X（分米）

接收点坐标—Y（分米）

（如果坐标单位是弧度·秒；X值代表径度，Y值代表纬度；正值代表格林威治子午线东或者赤道北的秒数。负值则为西或者南的秒数）坐标单位；

1=长度(米或者英尺)；

2=弧度·秒接收点下风化层速度（低速带速度，m/S）接收点下次风化层速度（降速带速度，M/S）震源处的井口时间（ms）接收点处的井口时间（ms）炮点的野外一次静校正值（ms）接收点的野外一次静校正值（ms）总野外一次静校正量(若未用静校时为零，ms)延迟时间—A，以ms表示时间延迟—B，以ms表示延迟记录时间，以ms表示起始切除时间（ms）

结束切除时间（ms）

本道的采样点数本道的采样间隔，以us表示野外仪器的增益类型仪器增益常数仪器起始增益(db)

相关码：1＝没有相关；2＝相关滤假频的频率滤假频的陡度陷波频率(如果使用)陷波陡度低截频率(如果使用)扫描类型：1＝线性；2＝抛物线；3＝指数；起始扫描频率扫描道终了斜坡长度，以ms表示斜坡类型：1＝线性；2＝COS²；3＝其他扫描道起始斜坡长度，以ms表示扫描长度，以ms表示

结束扫描频率高截频率(如果使用)低截频率陡度高截频率陡度数据记录的年日时(24小时制)分秒时间代码：1＝当地时间；2＝格林威治时间道加权因子

覆盖开关位置1处的检波器串（道）号在原始野外记录中第一道的检波器串号在原始野外记录中最后一道的检波器串号缺口大小(覆盖滚动的总道数)；改为：（=1，单边激发；=2，中间激发。）在测线的开始或者结束处的覆盖斜坡位置：1＝在后面（下行）；2＝在前面（上行）；40行说名信息(80字符/行,共3200字节)卷头信息(共400字节)第一道的道头信息(共240字节)第一道的地震数据(常为IBM浮点格式)第二道的道头信息(共240字节)第二道的地震数据(常为IBM浮点格式)1任务号（4字节)2测线号（4字节)3卷号（4字节)4道数/炮或总道数5采样间隔\采样间隔us6样点数/道7数据格式码：1—浮点（4字节)2—定点（4字节）

3—定点（2字节）8记录类型码：0—叠后道

1—炮集

2—CDP道集9~13备用14计量系统代码：1——米

2——英尺…备用100备用SEG_Y格式：卷头(4字节/字,共100字）:1测线内道序号(字节1~4)2卷内道序号(字节5~8)3FFID&ILN

(字节9~12)4道号&XLN(字节13~16)5震源点号(字节17~20)6CMP号&XLN

(字节21~24)7CMP集内道号(字节25~28)8道识别码：(字节29~30)1=地震数据；2=死道；3=空道

4=爆炸信号；5井口道；~垂直叠加道数：(字节31~32)9水平叠加道数：(字节33~34)数据类型码：(字节35~36)1=生产；2=试验19~22X坐标(字节73-76or81-84）经度Y坐标(字节77-80or85-88）纬度60~(字节237~240)道头(4字节/字,共60字）:……ENDOfFile(EOF)（二）SPSformatShellprocessingsupportformatforland3DsurveysFirstfileReceiverFile:（接收点文件）“PointRecords”withdetailsofreceivergroupsorpermanentmarkers.SecondFileSourceFile:（震源文件）“PointRecords”withdetailsofshotpoints(powersource).ThirdFileCross-ReferenceFile:（前后参照文件）“RelationRecord”specifyingforeachshotpointitsrecordnumberandtherelationbetweenrecordingchannelnumbersandreceivergroups.Headerrecordspecification水听器用于接收声学信号用于地震数据采集，海底浅层剖面和侧扫声呐探测RfileLine线号Line接收点桩号Line检波器Line埋深LineX坐标Line高程SfileLine炮线号Line炮点桩号Line可控震源LineX、Y坐标XfileFFID炮线号炮点桩号起止道号接收线号起止桩号磁带号在不同的CMP道集中偏移距是不同的。[抽道集例子]<1>4008600800100012001400<2>4509650850105012501450<3>50010700900110013001500<4>55011750950115013501550<5>4008600800100012001400例1：宽线（小三维）例子：2L3S480R单线观测方式：4830-50-20-50-4830接收道数：480X2=960道道间距：20米;线间距：40米;炮间距：40米;炮排距：60米.覆盖次数：80次x6=480次最小炮间距：50米；最大炮间距：4830米VVVVVV（1）覆盖次数：∵炮排距：60m,道间距：20m,放一排炮后排列向前滚动60/20=3道，∴纵向覆盖次数为横向覆盖次数为：总覆盖次数为：（2）面元尺寸：共中心线距（线数33-27=6，每线间距为10m）:60m道间距为20m,一半为10m.面元尺寸：60mX10m（3）CMP道集的形成一、求组内距（随机噪声的相关半径）图1共接收点（中心点）道集剖面图背景噪声1、方法原理：由图1可知，红色三角区域为背景噪声（即随机干扰），从第26炮开始接收到背景噪声直至第240炮止。从红色三角区域中沿方阵排列某一方向抽取第i炮至第j炮(设共有j-i+1=n炮)地震记录，求各炮某方向某时刻的自相关函数，找出自相关函数第一零交叉点，统计n炮，出现次数最多的零交叉点即为相关半径=组内距。2、实例沿图2方向抽取第120炮至第200炮（共81炮）地震道记录，每炮有41道记录，取300ms处（也可取其它时刻）背景振幅值，求各炮这41个值的自相关函数，并找出第一零交叉点（自相关函数主极值宽度与随机干扰的视波长有关），统计81炮，出现次最多的零交叉点，即为所求。图2方形排列图相关半径m次数2034418524613748597101111123131随机噪声直达波或折射波图3第120炮，第21行1~41列地震剖面相关半径m次数2037417523610758393102113124132141150161直达波随机噪声图4第120炮，第21列1~41行地震剖面相关半径m次数2143384175362728191101110121131背景噪声直达波或折射波图5第120炮，450方向地震剖面Chalk白垩统flatspot平点GeophysicalDataProcessingFundamentalsAmplitudeScalingTraceEqualizationMethodology•themeanofallamplitudes(absolutevalues)inthetimegate•theRMSofallamplitudesinthetimegate.Line127With250msAGCAppliedLine127WithWholeTraceAGCLine127With50msAGCAppliedLine127With250msAGCAppliedEnvelopeScalingMethodologyForeachtraceintheinputdata,theprogram:•computestheamplitudeenvelope(reflectionstrength)•appliesalow-passfiltertoremovehigh-frequenciesfromtheenvelope•divideseachamplitudevalueontheoriginaltracebythecorrespondingvalueonthefilteredenvelope.Line127ReflectionStrength•SetLowPassto0Hz•SetHighPassto3Hz•SetLowCutto0Hz•SetHighCutto6HzSetthebandpassparametersasfollows:Line127ReflectionStrength0-3Hz.Line127WithEnvelopeScaling(3-6)AppliedLine127With250msAGCAppliedLine127WithEnvelopeScaling(5-10)AppliedLine127WithEnvelopeScaling(3-6)AppliedLine110beforeTime-VariantScalingLine110afterTime-VariantScaling.DeconvolutionInPostStackyoucanchoosefromfivemethodsofdeconvolutiontomodifytheamplitudespectrumorphasespectrumofyourdata.Byincreasingdataresolutionand/orremoving

multiplereflectionenergy,deconvolutioncanimprovedataqualityforinterpretation.Line127WithoutPost-StackProcessingApplied•SetDeconvolutionTypetoMinimumPhasePredictive•UseanOperatorLength(ms)of250•SetthePredictionDistance(ms)to96•LetWhiteNoise(percent)be.1,thedefault•UseonetimegatewithaStartTime(ms)of700andanInterval(ms)of400.PredictiveDeconvolutionProcessingParameterOptionsandTimeGatedesignforDeconvolutionLine127With96msPredictiveDeconvolutionLine127WithoutPost-StackProcessingAppliedLine127With12msPredictiveDeconvolutionLine127With24msPredictiveDeconvolutionPowerSpectrumfromline127withnodecon.Powerspectrumofline127afterminimumphasepredictivedeconvolutionwitha36msgapPowerSpectrumfromline127withnodecon.Powerspectrumofline127afterminimumphasepredictivedeconvolutionwitha24msgapPowerSpectrumfromline127withnodecon.Powerspectrumofline127afterpredictivedeconvolutionwitha4msgap.Thisisanundesirableresult!•Use.1%WhiteNoise•Use1%WhiteNoise•Use10%WhiteNoise•Use.1%WhiteNoisewithZeroPhaseSpikingDeconvolutionType•Allotherparametersremainthesame.SpikingDeconvolutionProcessingLine127ZeroPhaseSpikingDeconvolution.Line127MinimumPhaseSpikingDeconvolution.Line127PowerSpectrumBeforeSpikingDeconvolutionLine127PowerSpectrumAfterSpikingDeconvolution,10%NoiseLine127ZeroPhaseSpikingDeconvolution.Line127MinimumPhaseSpikingDeconvolution.Line127PowerSpectrumAfterSpikingDeconvolution,1%NoiseLine127PowerSpectrumAfterSpikingDeconvolution-.1%NoisePhaseCorrection(NoWhitening)•TheDeconvolutionTypeisPhaseCorrectionOn