第三部分第一章

1、第三部分 地震勘探处理技术,地震资料处理流程 动、静校正及水平叠加处理方法 振幅处理及提高信噪比、分辨率的处理方法 反射地震资料的偏移处理 地震速度参数提取方法 地震资料数字处理进展简介,第一章 地震勘探数据处理概述及处理流程,地震资料处理概述 地震勘探理论反演问题与它的求解 地震资料处理流程,2.1.1 地震资料处理概述,1.概念： 地震勘探数据的处理，一般是指利用地震勘探的基本原理和数字信号处理的方法在计算机上对野外地震勘探所取得的原始地震资料进行一系列的处理，最后得到能反映地下构造形态，并含有岩性信息的地震剖面，以供后阶段的地震资料解释使用。,2.地震资料处理的发展：可分为三个时期： 初

2、期阶段（西方发达国家为60年代，我国为70年代早、中期），使用的计算机多为中、小型机，主要方法有简单的数字滤波，简单的动、静校正，速度谱，水平叠加和几何射线偏移。 成熟阶段（国外为70年代，我国70年代末，80年代初），普遍采用中、大型计算机，发展了专用的计算机程序库，技术方法日趋成熟，数字滤波方面除一、二维滤波、最小平方反滤波外，出现了能提高地震纵向分辨率和有助于地层、岩性勘探的各种反褶积技术；,2.1.1 地震资料处理概述,在成像技术取得了突破性的进展，由水平叠加和几何射线偏移发展波动方程偏移，继克雷尔伯特提出有限差分偏移之后，相继出现了频率波数域波动方程、克希霍夫积分偏移、深度偏移等方法

3、，使水平叠加后时间剖面上的倾斜同相轴、绕射、断面波正确归位，从而增强了地震资料的可信度和可解释性，提高了地震勘探的横向分辨率。 数值校正方面，精度好、效率高的各种自动静校正方法的产生使地形起伏大，表层条件复杂地区地震资料的处理质量得到保证，同时出现的弯线、宽线叠加技术更增加了地震勘探对复杂地形的适应能力。出现了直接寻找油气藏和解决地层岩性问题的新方法，如亮度技术、声阻抗技术、复数道分析技术等等。,2.1.1 地震资料处理概述,深入发展和不断完善阶段（80年代初到至今）， 随着地质任务越来越复杂、精度要求越来高，出现了垂直地震剖面法（地表、地下测量联合进行）； 将滤波、参数反演、叠前偏移融为一体

4、的t-p变换、层析成象方法也开始取得明显效果； 三维静校、三维速度分析、三维偏移的使用更加普遍；人工智能、地震反演技术也在不断的发展； 处理解释逐渐一体化，人机联作自动解释工作站也广为应用。地震资料处理不仅是方法理论，也是一种先进的技术， 据统计：在三维地震勘探的情况下，每勘测1km所获得的原始资料拥有30M位的信息，因此，没有高速度、大容量的巨型机，不可能进行现代的地震资料数字处理。 数字处理的发展使解释向规范化、定量化、自动化方向迈进。,2.1.1 地震资料处理概述,T50,T46X,T46Z,T46S,T46,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,地震勘探的反演问题就是根据野外地震

5、勘探工作获得的时距关系求取地下界面的几何形态、岩性、物性特征等等的问题，它涉及到地震勘探的资料处理及资料解释。 一.求解反演问题的可能性 理想解答是确定所要研究的全部地质介质中地震参数（速度、振幅、频率和吸收特性等）的真正分布。 基本限制条件主要有下列五条： 1.野外观测的资料是建立在有限的介质平面上的：根据野外观测的资料恢复弹性波场来确定所研究介质的地质结构的。但是，只有在包含所研究介质的无限平面上进行观测的条件下可以精确地恢复弹性波场，而实际上这个条件不能满足。,2.在地震勘探中采用离散的观测系统。恢复弹性波场的精度取决于观测的详细程度，因此在地震勘探中采用离散的观测系统以及主要测量弹性波

6、场的一个分量（时间），这些都限制了弹性波场的完全恢复，从而影响对地下地质结构的精确认识。 3.对地震波在地质介质中传播的某些重要特点（速度、吸收特性等）研究不充分。因此，能够充分精确地恢复地震波场好的数学模型难以确定。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,4.地震场的波动性质成为研究地下介质详细程度的自然极限。地震勘探方法分辨能力的极限决定了地震勘测中采用的弹性振动的最小波长，已经证明，当地质体的尺度小于弹性波长时，它在弹性波场中实际上不能表现出来。 5.观测的波动场总是受到某些畸变（噪音）。从而降低了由实测资料提取信息的数量和质量。 以上这些条件限制了反演问题解答的完备性和精度。但在

7、这些限制的范围内，仍可以根据地震观测获得复杂地质体结构的可靠的定量资料。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,反演问题 地震勘探的反演问题分为运动学反演问题和动力学反演问题 运动学反演问题：归结为根据有效波的观测时间恢复地震界面的位置和速度分布。运动学解释仍是主要的，是解决构造地震勘探传统任务的基础。 动力学反演问题：求取振幅、频率、相位、波阻抗和地质介质对弹性的吸收系数等参数。 动力学解释以有效波的强度、形状的定量分析为基础。 由于弹性波传播动力学理论发展不充分，上述参数在地质介质中的分布研究程度较低，记录到的波的动力学特点与岩石弹性参数的关系很复杂等原因，迄今为止在这方面的成果较少

8、。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,二反演问题的适定性及有效的地震地质模型 1.适定性：即待求解的存在性、唯一性和稳定性。 解的存在性分析：存在性由问题的物理方面论证，因为地震波场与实际地质体有密切联系，解应该存在。 非唯一性分析：在复杂的地质介质情况下，地震勘探理论的反演问题数学上不能得到单值的解答，同一个地表波场值可以用多个介质模型来解释，具有非唯一性，即是不适定的，因此，要利用地质、物理、测井等多方面的资料来排除那些不太合理的解答。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,稳定性分析：在野外观测中总会遇到不同的干扰，影响解答的稳定性。在原始数据量一定的条件下，计算得到的待

9、求参数值的稳定性随参数数目的增多而降低，参数数目越少，稳定性越大，所以，处理资料时应合理地简化所用介质模型和波场来减少参数数目，提高解释结果地可靠性。 2.有效的地震地质模型 地质上证明该模型可作为实际地震剖面的正确简化表示，根据它来计算的弹性波场和实际观测的波场比较吻合。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,模型的选择取决于所提出的地质任务、所应用的地震勘探方法、地震剖面的特点以及在这些条件下解反演问题的所用的方法等。比如地震资料处理时所用的介质模型和波形一般由一些简化了的单元构成，如地震层就是介质模型的重要单元，它是上下界面平滑且内部速度变化规律简单的一段剖面。 常用的最简单的地震

10、层模型：层速度为常数的平界面均匀层。 波形的模型：主要是由与标准地震界面对应的、形状和振幅稳定的有效波所构成，并且在处理过程通常假定它们在观测区间内是绝对规则的。 3.此外，还要选择和设计一个在计算上完善的和最优化的计算方案，尤其是在处理有大量原始信息的地震勘探数据的情况下。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,三解反演问题过程的框图,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,任务：具体的地质任务。 事先信息：为解决问题所必须收集的一般资料和局部资料。 一般资料涉及地质结构、深部和表层地震地质条件、波形的特点以及在类似工区的条件下解决类似问题的经验等等。 局部资料是指直接在工作测线上

11、的资料，比如观测系统的参数、地形，低速带测定的结果等。 实测资料：当前的野外地震记录。,解反演问题时，分处理阶段和解释阶段， 所谓处理，狭义的说是为了提取有用的信息而进行的数据变换。 所谓解释，则是对处理结果进行地震-地质解释。解释一般在处理之后，但处理和解释的关系不是单向的，二者是紧密联系的。 解反演问题一般具有多阶性，每个阶段都包含处理和解释。 主要有二个原因：一是以前的资料不充分，二是计算上的复杂程度。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,处理的效果取决于模型结构与实测资料的相似程度。 正确的选择介质模型（如地震界面的特征、速度变化的程度等）和地震记录模型（如干扰波的类型，它们与

12、有效波在运动学和动力学特征上的差别等） 正确的给出处理时所用的参数（如视速度或与有效速度的范围、有效波和干扰波的频谱成分、它们的强度比等），可保证模型和野外资料的一致。 许多参数的精度事先是难以获得的，要在分析实测资料的过程中逐步获得，因此，在分阶段求解反演问题的过程中可以用反馈的办法在迭代循环中进行处理和解释，逐步弄清复杂的地质情况。 此外，解释人员要允许某些处理结果的多值性，从中选择最合理的方案。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,计算的复杂性是分阶段求解的另一个原因。 联立求解多个参数要比逐个求解参数的精度高，例如，沿测线观测来自多个地震界面的一系列的反射波时距曲线时，如果对这

13、些反射波时距曲线一起进行处理，同时确定所有界面的形态和所有层的层速度，得到的结果应该是最精确的，但是，这样的算法十分复杂，甚至在大型的现代计算机上实现这样的算法也是十分困难的。 把求解反演问题的过程分成一系列连贯的阶段，以获得较全面的解答。以建立能够适应于处理大批量的野外地震资料的生产性的设计方案，例如在上述的例子中，求解运动学反演问题时，可沿剖面自上而下逐次分层估计层速度和地震界面，在每次移动时都考虑上一次所得的结果，直到移动至最后一层为止。,2.1.2 地震勘探理论反演问题与它的求解,2.1.3 地震资料处理流程,处理的目标: 1)压制随机和规则干扰波， 2)以最大可能的分辨率在地震剖面上

14、显示反射波， 3)要测定地震速度、振幅、频率、相位、衰减系数和波形等有用的参数来帮助解释。 地震资料处理的方法多、系统性强。 由野外原始记录到最终地震剖面需要几十种处理方法技术，几十个步骤才能完成。这些方法和处理过程有序的紧密结合，就形成了地震资料的处理流程。 用于地震资料处理的软件系统，称为地震资料处理系统（比如CGG处理系统，OMERGA处理软件等等）。,处理分类: 按处理功能分，可分为预处理、参数分析处理、实质性处理、及修饰性处理； 按处理的顺序分，可分为叠前处理、叠后处理； 按处理的目标分，可分为常规处理、特殊处理或构造处理、岩性处理等;,2.1.3 地震资料处理流程,下面以第一种分类

15、为例，简述当前多次覆盖地震资料常规处理方法和流程: 一预处理 是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，对野外采集的地震数据所必须完成的一些准备工作，包括：解编、编辑、振幅恢复、抽道集等等。 1、增益恢复及解编 目的：将野外磁带上记录的数据变成适合计算机处理的数据。 数字信号记录过程简介 动态范围：浅层反射信号的最大子样脉冲与深层反射信号的最大子样脉冲幅度的差别。,2.1.3 地震资料处理流程,2.1.3 地震资料处理流程,地震反射信号是很微弱的，只有几微伏几百毫伏，而数字地震仪对子样脉冲进行数模转换时，要求子样脉冲幅度必须在一定的电压幅度范围（如SDZ-751仪要

16、求在1.6-6.4伏范围内）。 在地震仪中采用自动增益控制。动态放大（幅度大的放大倍数小，幅度小的放大倍数大）。且用阶码G和尾数Q组成数字Q*2G，表示一个放大后的子样脉冲幅度。 阶码G：代表每个子样脉冲的放大倍数，并以3位或多位的二进制数记录在野外磁带上，子样脉冲最大可放大2G=214 尾数Q：地震仪把在一定幅度范围内，放大的子样脉冲转换为14位或多位二进制数，作为原子样脉冲的尾数，记录在野外磁带上。 数字地震仪将检波器接收的地面点真振幅无丢失地记录。,2.1.3 地震资料处理流程,2.1.3 地震资料处理流程,野外磁带的记录格式有多种（A，B，C，D）等多种，常见的是B格式。数字地震仪的记

17、录格式: 符号位F表示离散振幅值的正负。 增益恢复 增益恢复：即把经过增益控制的地震记录恢复到地面检波器接收到的真振幅值的处理过程。 地面检波器接收时刻的真振幅离散值A为：, 数据重排（解编） 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：,2.1.3 地震资料处理流程,2建立道头字 每个记录道前端留有一定的存储单元（道头字），用于存储与该道有关的野外参数和处理参数，如该记录的测线号、炮号、道号、CDP号、炮检距、道间距

18、、起止时间、采样间隔、记录长度、滤波参数等等，另外留有一些空白单元，可根据需要填写。 道头字的个数是由所使用的地震处理系统规定的。 3.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； 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。 对于个别不正常工作的道和数据明显很大的野值，则可以将它们充零。,2.1.3 地震资料处理流程,4抽道集： 将解编以后按道排列的记录道中符合某种规律的不同记录挑选出来，重新排列在一起，构成一个新的记录道集，称为抽道集。 实质上仍是一种数据的重排，是以一道为一个单位进行重排； 目前常用的有： 共反射

19、点（中心点）道集、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。,2.1.3 地震资料处理流程,2.1.3 地震资料处理流程,叠加段：若排列上的接收道总数为48道，那么从满覆盖次数的第一个CDP点起，连续取48个CDP点所反映的剖面段长度称为一个叠加段；一个叠加段内，n次覆盖可分为n个叠加小段，每个叠加小段又有N/n个CDP点（N为接收道数）。 满一个叠加段应有的放炮点数：p=2n-1，其中，p为炮点数；n为覆盖次数。 剖面长度是叠加段的整数倍；若剖面长度为S则有： 完成此剖面所需要的放炮点数为： 例：排列上接收道数为N=24，则叠加段长度为24，若剖面长度为叠加段长度的整数

20、倍m=10，则剖面长度S和放炮数mp:,2.1.3 地震资料处理流程,共反射点道集记录中共反射点选道公式：,jCDP16的各炮记录如下表：,抽道时，遵循的规律： 1）对每一个共反射点jCDP需要相邻n炮的记录，从中抽取共反射点jCDP的n道记录； 2）当jCDP能被N整除时，叠加段序号进一； 3）当共反射点序号jCDP能被N/n整除时，应新读入一炮记录。 道号计算：设N=24道，n=6；L=1。求第一叠加段内第5个共反射点号，第6炮的道号： iR=(24-24/6+5)-(6-1)24/6=25-20=5 即第6炮第5道。,2.1.3 地震资料处理流程,6切除 目的：对记录中不希望保留的部分进

21、行充零处理，包括初至切除和动校正拉伸（远端）切除。 初至切除：消除包括噪声的记录开始部分存在的高振幅，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。 动校正拉伸切除：为了避免在动校正时波形拉伸而作的切除，波形拉伸影响叠加效果，对浅层远炮检距影响尤其厉害，因此，又称远道切除。 方法：初至切除的方法很多，常用零乘需要切除的记录段的采样值或者用某种切除函数与记录相乘来实现。,2.1.3 地震资料处理流程,7初步静、动校正和初步叠加,初至线性函数切除示意图,先对原始记录观察确定出切除范围，定出最近炮检距 的切除时间 和最远炮检距

22、函数 切除时间 ，中间炮检距各道采用线性内插方法确定切除时间线 ，使切除部分 为零，其余部分为1，构成直线切除函数。,二分析性处理 分析性处理目的：在所选的地震层位上进行试验，求取和确定最佳参数，分析性处理包含有： 1.速度分析 速度在地震资料处理中是一个很重要的参数，主要用于动、静校正、偏移处理、岩性对比等等中。 一般把从地震记录中求取最佳速度参数称为速度分析； 速度分析方法很多，有叠加速度分析、偏移速度分析和层速度分析等。,2.1.3 地震资料处理流程,2.静校正分析 静校正的目的：消除由于测线高程、低速带厚度、低速带速度的变化而产生的影响，以便确定观测到的反射波波至时间是在没有低速层的基

23、准面上进行的； 每道野外静校正的时差由野外测量求得，或是通过井口测量或是折射勘探求得。 目前静校正有很多方法，如一次静校正、剩余静校正，折射静校正、层析静校正，各种静校正都有适宜的条件和解决问题的能力。 静校正分析：通过试验的手段选取最佳静校正效果的静校正方法。,2.1.3 地震资料处理流程,3.滤波参数分析 数字滤波是地震资料处理中提高信噪比的重要手段； 目的：选定能使有效波加强的合适的滤波参数。 最佳参数：根据地震资料特征（如反射层的能量、连续性、频率、信号的陡度、分辨率、背景噪声等），选择滤波因子的最佳时宽、带宽（通频带）及截频，确定是否用时变滤波及用几个时变滤波因子合适等。,2.1.3

24、 地震资料处理流程,4.反滤波分析 反滤波的核心是确定最佳的反滤波因子； 反滤波因子与地震子波紧密相关，因此，反滤波分析实质是地震子波分析，即求取地震子波。 最佳的反滤波器是使相干噪声（诸如多次波）减到最小，使反射同相轴分辨率最高。 最佳滤波因子参数：表示为每道所用的滤波因子的长度、数值及最佳的相关时窗等。,2.1.3 地震资料处理流程,5.匀变分析 目的：为了减小远炮检距处的噪声，增大叠加剖面的信噪比。 方法：根据各道的切除部分来设计匀变函数，切除部分随炮检距增大而增大。 把匀变函数应用于共深度点的各道并将各道叠加，再把用不同匀变函数处理后的叠加剖面进行比较，就可得最佳的匀变函数。,2.1.

25、3 地震资料处理流程,三实质性处理(即基本处理) 目的：使地震记录中地震波的时间、波形、振幅均发生变化，最终得到能反映地下地层结构的地震剖面。主要的处理方法包括： 1.真振幅恢复处理 目的：只保留与反射强度有关的相对振幅。需要作增益恢复、球迷扩散、非弹性衰减等的校正。 球面扩散：由于波前扩展造成的振幅衰减，振幅A与传播距离成r反比，A=1/r=1/Vt,V是界面上覆介质的平均速度,t是反射的记录时间。 球面扩散作校正方法：需要用时变函数Vt乘以数据，如用分贝表示，则以Vt的分贝数与数据的分贝数相加。,2.1.3 地震资料处理流程,非弹性衰减：即弹性能量由于磨擦而耗散为热能的吸收结果.吸收的多少

26、与岩石的弹性性质有关，用表示。 为非弹性衰减系数或吸收系数=f/QV, 非弹性衰减校正方法：用函数 乘以数据，或者把.V.t的分贝值与数据值相加。 实际工作中，由于波传播的距离与波在地层中传播的速度有关，而且地层的吸收系数也很难确定，一般采用较好的，经过增益恢复后的多张记录A，采用 来拟合一条指数曲线，与多张实际地震记录相吻合，然后，用这条指数衰减曲线来同时恢复波前发散和吸收。恢复时，只要将增益恢复后的采样值乘以这条曲线的倒数即可。,2.1.3 地震资料处理流程,2.1.3 地震资料处理流程,增益及吸收衰减和恢复曲线,2.提高信噪比的处理方法 压制干扰、只保留有地质意义的有效波的方法； 常规方

27、法：一、二维数字滤波； 其他方法：有f-k域去噪、CT变换去噪、小波变换去噪、波场延拓去噪等均有较好的去噪效果。,2.1.3 地震资料处理流程,3.提高纵向分辨率的处理方法 由于大地滤波作用，炸药震源发出的尖脉冲变成低能量和有相移的宽脉冲，从而导致反射波时间分辨率减低； 提高纵向分辨率主要通过反滤波来实现，它把反射信号恢复到原来的形状或是恢复为任意预先规定形状。 根据对地震记录不同的近似假设，反滤波方法可分为很多种，具有代表性的方法有：脉冲反滤波、子波反滤波、谱白化反滤波、最小平方反滤波、预测反滤波、同态反滤波、最大、最小反滤波以及小波变换反滤波等，另外，进几年发展起来的AVA多项式拟合也有较

28、好的提高分辨率的作用。,2.1.3 地震资料处理流程,4.动、静校正及叠加 动、静校正主要是消除由于炮检距不同而引起的正常时差和表层起伏及低速带引起的时差，能使共反射点反射波具有相同的反射时间，实现水平同相叠加，得到水平叠加剖面。 5.参数反演处理：参数反演属特殊处理，如波阻抗反演、速度反演、及三瞬反演、属性反演等称为特殊处理，它可提取一些与地层岩性及油气的参数。,2.1.3 地震资料处理流程,6.提高横向分辨率的处理方法 偏移处理可使波场归位，是提高横向分辨率的主要手段 偏移处理：就是从已知的地震响应恢复真实地质结构的逆变换处理，是把记录上的每个反射点移到其本来位置的处理。 如果地下的反射界

29、面倾斜、存在绕射点或其他的地质情况，会使反射点偏离原位，从而造成诸多假象，不能正确反映地下地质结构。 偏移处理方法很多，包括时间偏移和深度偏移；二维偏移与三维偏移；叠前偏移与叠后偏移；射线偏移与波动方程偏移。,2.1.3 地震资料处理流程,四修饰性处理 地震资料经过一系列处理后形成了水平叠加剖面或偏移剖面。 修饰性处理目的：修饰剖面的面貌，使最终剖面上的面貌更为清晰，层次分明，波组特征突出或能量均衡，背景干净，或为了使时间、空间幅值相近，便于显示在一张图上。 修饰性处理：并非对资料进行实质性处理。 修饰性处理程序因各个地区地震地质条件和地震剖面的特点而不同。所以，在使用时应小心，以免人为地制造

30、假象。,2.1.3 地震资料处理流程,修饰性处理主要有：振幅平衡和相干加强 1振幅平衡： 野外原始地震记录或水平叠加、偏移剖面上，有时出现浅、中、深层反射波的能量差异较大或者道与道之间能量不均衡的现象； 如果不处理，就会不利于显示或影响叠加效果。因此，需进行振幅平衡处理。 根据具体情况，它可以在叠前或叠后进行，若仅从修饰性处理的角度讨论，振幅平衡主要在剖面或记录显示前使用。,2.1.3 地震资料处理流程,振幅平衡主要包括道内平衡和道间平 道内平衡（道内动态平衡） 地震记录浅、中、深层能量差异太大（深层能量弱、浅层能量强），而显示仪又有一定的动态范围，故会给信息输出显示造成困难。因此，需要平衡道

31、内的能量。 道内动态平衡的基本思路：是把各道中的能量强的波相对压缩一定比例，能量弱的波相对增大一定的比例，使强波和弱波的振幅控制在一定的动态范围内。,2.1.3 地震资料处理流程,方法：将一道记录的振幅值在不同时间段内乘以不同的权系数，能量强的时间段乘上权系数小，能量弱的时间段乘上权系数大，这样，强波和弱波之间的能量相对差异大为减少，振幅就控制在一定的动态范围内。 Fj=C*fj*Wj, Fj为均衡后的振幅值，fj为待均衡的振幅值，C为道内平衡系数，Wj为加权系数（j为采样序号）， Wj=1/Ej ； 加权系数是在沿地震记录道滑动的时窗内计算的，时窗中心每次移动一个采样间隔，Wj是一个与某个时段内的平均振幅值成反比例的序列。,2.1.3 地震资料处理流程,设待均衡的记录全长为N，把它平分为K段，每个小段的长度为2M（为采样间隔），记为2M=N/K取整，Ej为每个时段的平均振幅，有： 从整道记录看，对振幅小的时段，取较小的Wj值，以增大Fj的值，对振幅大的时段，取较大的Wj值，以缩小Fj的值。 相邻记录交界处，动平衡后记录振幅发生错动，若刚好有一个反射波，则动平衡后，会产生