地球物理數(shù)字處理方法技術(shù)第二部分地震資料預(yù)處理

1、 第二部分第二部分 地震資料處理概述地震資料處理概述 地震資料處理概述n處理的目標(biāo)處理的目標(biāo): :1)1)壓制隨機的和規(guī)則的干擾波，壓制隨機的和規(guī)則的干擾波，2)2)以最大可能的分辨率以最大可能的分辨率在地震剖面上顯示反射波，在地震剖面上顯示反射波，3)3)要提取地震速度、振幅和波形等有用的要提取地震速度、振幅和波形等有用的參數(shù)來幫助解釋。參數(shù)來幫助解釋。n地震資料處理的方法多、系統(tǒng)性強。地震資料處理的方法多、系統(tǒng)性強。一般由野外原始記錄到最終的地一般由野外原始記錄到最終的地震剖面要使用幾十種處理方法和技術(shù)，經(jīng)過幾十個步驟才能完成，這震剖面要使用幾十種處理方法和技術(shù)，經(jīng)過幾十個步驟才能完成，這

2、些方法和處理過程有序的緊密結(jié)合，就形成了地震資料的處理流程。些方法和處理過程有序的緊密結(jié)合，就形成了地震資料的處理流程。用于地震資料處理的軟件系統(tǒng)，稱為地震資料處理系統(tǒng)。用于地震資料處理的軟件系統(tǒng)，稱為地震資料處理系統(tǒng)。n處理分類處理分類: :n按處理按處理功能功能分，可分為預(yù)處理、參數(shù)分析處理、實質(zhì)性處理、及修飾分，可分為預(yù)處理、參數(shù)分析處理、實質(zhì)性處理、及修飾性處理；性處理；n按處理的按處理的順序順序分，可分為疊前處理、疊后處理；分，可分為疊前處理、疊后處理；n按處理的按處理的目標(biāo)目標(biāo)分，可分為常規(guī)處理、特殊處理或構(gòu)造處理、巖性處理分，可分為常規(guī)處理、特殊處理或構(gòu)造處理、巖性處理等等; ;

3、 n下面以第一種分類為例，簡述當(dāng)前多次覆蓋地震資料常規(guī)處理方法下面以第一種分類為例，簡述當(dāng)前多次覆蓋地震資料常規(guī)處理方法和流程和流程: :n一預(yù)處理一預(yù)處理 是指在對數(shù)據(jù)作實質(zhì)性處理之前為滿足計算機和軟件系統(tǒng)以及處是指在對數(shù)據(jù)作實質(zhì)性處理之前為滿足計算機和軟件系統(tǒng)以及處 理方法的要求，對輸入的原始數(shù)據(jù)所必須完成的一些準(zhǔn)備工作。理方法的要求，對輸入的原始數(shù)據(jù)所必須完成的一些準(zhǔn)備工作。n1 1數(shù)據(jù)重排（解編）數(shù)據(jù)重排（解編）: :將按時序分道排列的野外磁帶記錄數(shù)將按時序分道排列的野外磁帶記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成按道分時排列的形式（實質(zhì)上就是矩陣的轉(zhuǎn)置）。野外磁據(jù)轉(zhuǎn)換成按道分時排列的形式（實質(zhì)上就是矩陣的轉(zhuǎn)置

4、）。野外磁帶數(shù)據(jù)是按時序排列的，即依次記下每一道的第一個采樣值，各道帶數(shù)據(jù)是按時序排列的，即依次記下每一道的第一個采樣值，各道記完后，再依次記下各道的第二個采樣值，由此類推，直至結(jié)束。記完后，再依次記下各道的第二個采樣值，由此類推，直至結(jié)束。矩陣表示如下：矩陣表示如下： 地震資料處理概述個采樣點道，每道記錄共有個采樣點振幅值；一張道第表示第其中MNjiAAAAAAAAAAAAAAAAAAAMNNNMMMNMMNN212221212111212222111211n按時分道排列方式使同一道記錄的相鄰采樣值相隔較遠，處理時很按時分道排列方式使同一道記錄的相鄰采樣值相隔較遠，處理時很不方便。因此，需要

5、將數(shù)據(jù)排列轉(zhuǎn)換成按道分時的形式，使同一道不方便。因此，需要將數(shù)據(jù)排列轉(zhuǎn)換成按道分時的形式，使同一道采樣數(shù)據(jù)放在一起。即將上述矩陣轉(zhuǎn)置。對可控震源的資料，解編采樣數(shù)據(jù)放在一起。即將上述矩陣轉(zhuǎn)置。對可控震源的資料，解編之前還要檢驗可控震源的掃描長度和頻譜。之前還要檢驗可控震源的掃描長度和頻譜。 2 2建立道頭字：建立道頭字：在每一個記錄道前端留有一定的存儲單元，用在每一個記錄道前端留有一定的存儲單元，用于存儲與該道有關(guān)的野外參數(shù)和處理參數(shù)，如該記錄所在的測線號、于存儲與該道有關(guān)的野外參數(shù)和處理參數(shù)，如該記錄所在的測線號、炮號、道號、共深度點號、炮檢距、檢波距、記錄的起止時間、采炮號、道號、共深度點

6、號、炮檢距、檢波距、記錄的起止時間、采樣間隔、記錄長度、濾波參數(shù)樣間隔、記錄長度、濾波參數(shù)。存有這些說明信息的存儲單元稱。存有這些說明信息的存儲單元稱為道頭字，它可供數(shù)據(jù)處理時查閱。為道頭字，它可供數(shù)據(jù)處理時查閱。 3 3道編輯（對不正常道、炮的處理）：道編輯（對不正常道、炮的處理）：對空炮、空道、廢對空炮、空道、廢炮、廢道，可用相鄰道（炮）上的數(shù)據(jù)代替，或取相鄰兩道（炮）炮、廢道，可用相鄰道（炮）上的數(shù)據(jù)代替，或取相鄰兩道（炮）的平均值，或全部充零。對極性反轉(zhuǎn)的道，可乘一負號加以改正。的平均值，或全部充零。對極性反轉(zhuǎn)的道，可乘一負號加以改正。對于個別不正常工作的道和數(shù)據(jù)明顯很大的野值，則可以

7、將它們充對于個別不正常工作的道和數(shù)據(jù)明顯很大的野值，則可以將它們充零。零。 地震資料處理概述 4 4抽道集：抽道集：實質(zhì)上仍是一種數(shù)據(jù)的重排，它是以一道為一個單位進行重排，稱為抽道集或共中心點選排。為了方便疊加和計算速度譜，一般按觀測系統(tǒng)抽取各個共中心點道集共中心點道集放在一起，另外，還可以按共接收點、共炮點、共炮檢距抽取。道集抽取的規(guī)律與觀測系統(tǒng)有關(guān)。 共反射點道集記錄的選取公式： 地震資料處理概述；個個共共反反射射點點疊疊加加道道組組成成 由由 一一個個疊疊加加段段l l為為小小疊疊加加段段的的序序號號，; ;3 3. . . . . . . . . .為為炮炮號號，i i取取1 1，2

8、2，S Si i； 序序號號為為小小疊疊加加段段內(nèi)內(nèi)共共反反射射點點C CD DP Pj j數(shù)數(shù)；N N為為疊疊加加次次數(shù)數(shù)或或覆覆蓋蓋次次， 為為一一個個排排列列的的道道數(shù)數(shù)MM MNMlijNMMRSCDP)( 地震資料處理概述 共炮記錄共炮記錄 地震資料處理概述共共CMPCMP記錄記錄5.5.增益恢復(fù)：增益恢復(fù)：增益恢復(fù)即是把經(jīng)過增益控制的地震記錄恢復(fù)到地面檢波器接收到的真振幅值的處理過程。 數(shù)字地震儀采用了自動增益控制，使記錄淺層的放大倍數(shù)比深層低，它將每個子樣脈沖的放大倍數(shù)以4位二進制數(shù)記錄在野外磁帶上,作為這個子樣脈沖的階碼G,子樣脈沖可放大 ,經(jīng)過放大后的子樣幅度都進入了1.6-

9、6.4伏的電壓范圍內(nèi), 數(shù)字地震儀又將1.6-6.4伏的幅度范圍內(nèi)的子樣轉(zhuǎn)換為14位二進制小數(shù),作為原子樣的尾數(shù)Q,記錄在野外磁帶上。 用階碼和尾數(shù)組成的數(shù)字 ,就表示一個放大后的子樣脈沖幅度，符號位F表示離散振幅值的正負。數(shù)字地震儀的記錄格式: 增益恢復(fù)： A為地面檢波器接收時刻的真振幅離散值 地震資料處理概述 階符階符 階碼階碼(G) 符號（符號（F） 尾數(shù)（尾數(shù)（Q)GQ 21422GGQA2/ 6 6初至切除：初至切除：是為了消除包括噪聲的記錄開始部分所存在的高振幅，地震記錄上的初至波主要包括直達波、面波、聲波、淺層折射波直達波、面波、聲波、淺層折射波等，它們能量強且具有一定的延續(xù)時間

10、，對緊跟而來的淺層反射波有干涉和破壞作用，另外，動校正后會引起波形畸變，對淺層影響尤其厲害，因此，需要對這些強能量的初至波和動校正畸變進行“切除”，即用零乘需要切除的記錄段的采樣值，初至切除的方法很多，可根據(jù)具體情況選用。為了使切除段的末端不出現(xiàn)令人誤解的峰值，一般用從零到一逐漸變化的勻變函數(shù)去乘被切除的數(shù)據(jù)。 7 7初步靜、動校正和初步疊加：初步靜、動校正和初步疊加： 最后所得的剖面也是初步的。 地震資料處理概述 地震資料處理概述 圖 初至拾取示意圖 地震資料處理概述濾波不完全濾波不完全n二分析性處理二分析性處理n分析性處理是在所選的地震層位上進行試驗，求取和確定最佳參數(shù)，可能的分析性處理包

11、含有：n1.1.速度分析：速度分析：速度在地震資料處理中是一個很重要的參數(shù)，速度函數(shù)除用于動、靜校正動、靜校正外還用于偏移處理、巖性對比偏移處理、巖性對比等。一般把從地震記錄中求取速度稱為速度分析速度分析，速度分析方法很多，可分為疊加速度疊加速度分析、偏移速度分析和層速度分析分析、偏移速度分析和層速度分析等。n2.2.靜校正分析：靜校正分析：靜校正是為了消除由于測線高程、低速帶厚度、低速帶速度的變化而產(chǎn)生的影響，以便確定當(dāng)所有觀測是在沒有低速層的基準(zhǔn)面上進行觀測到的反射波波至?xí)r間。每道的靜校正的時差由野外測量求得，或是通過井口測量或是折射勘探求得。目前靜校正有很多方法，如一次靜校正、剩余靜校正

12、，折射靜校正、層析靜校正，一次靜校正、剩余靜校正，折射靜校正、層析靜校正，各種靜校正都有適宜的條件和解決問題的能力。它也是通過試驗的手段選取最佳靜校正效果的靜校正方法。 地震資料處理概述n3.3.濾波參數(shù)分析：濾波參數(shù)分析：數(shù)字濾波是地震資料處理中提高信噪比的重要手段，根據(jù)資料特征（如能量、連續(xù)性、信號的陡度、分辨率、背景如能量、連續(xù)性、信號的陡度、分辨率、背景噪聲等噪聲等）選定能使有效波加強的合適的濾波參數(shù)是濾波參數(shù)分析的目的。這種分析提供了濾波器的最佳時變段數(shù)及通頻帶最佳時變段數(shù)及通頻帶。n4.4.反濾波分析：反濾波分析：反濾波的核心是確定最佳的反濾波因子反濾波因子，而反濾波因子又與地震子

13、波地震子波緊密相關(guān)，因此，反濾波分析實質(zhì)是地震子波分析，即求取地震子波求取地震子波。最佳的濾波器是使諸如多次波這樣的相干噪聲減到最小，使反射同相軸分辨率反射同相軸分辨率最高。這些最佳濾波器表示為每道所用的濾波器的長度和數(shù)值濾波器的長度和數(shù)值。 地震資料處理概述n三實質(zhì)性處理三實質(zhì)性處理( (即基本處理即基本處理) )n 經(jīng)實質(zhì)性處理后，地震記錄中的地震波的時間、波形、振幅時間、波形、振幅均要發(fā)生變化，最終得到能反映地下地層結(jié)構(gòu)的地震剖面。主要的處理方法包括：n1.1.振幅恢復(fù)處理：振幅恢復(fù)處理：力求只保留與反射強度有關(guān)的相對振幅。需要作增益恢復(fù)、球面擴散、非彈性衰減增益恢復(fù)、球面擴散、非彈性衰

14、減等的校正。n球面擴散球面擴散是波離開震源傳播時由于波前擴展造成的振幅衰減，振幅A與傳播距離成r反比，A=1/r=1/Vt,V是界面上覆介質(zhì)的平均速度平均速度,t是反射的記錄時間。所以，對球面擴散作校正需要用時變函數(shù)時變函數(shù)Vt乘以數(shù)據(jù)。 n非彈性衰減非彈性衰減是彈性能量由于磨擦而耗散為熱能的吸收的結(jié)果. n 為非彈性衰減系數(shù)或吸收系數(shù)吸收系數(shù)=f/QV,所以，用函數(shù) 乘以數(shù)據(jù)，真振幅恢復(fù)處理完成。 地震資料處理概述，VtreeAVten2.2.提高信噪比的處理方法：提高信噪比的處理方法：地震資料處理過程很大程度上就是壓制干擾、只保留有地質(zhì)意義的有效波有地質(zhì)意義的有效波的過程，至今已發(fā)展了很多

15、種提高信噪比的處理方法，除常規(guī)的一、二維數(shù)字濾波一、二維數(shù)字濾波外，目前常用的有f-kf-k域域去噪、CT變換去噪、小波變換去噪、波場延拓去噪、f-xf-x去噪、 -p-p去噪等均有較好的去噪效果。n3.3.提高縱向分辨率的處理方法：提高縱向分辨率的處理方法：我們知道，炸藥震源發(fā)出的脈沖信號由于大地濾波作用而退化成低能量和有相移低能量和有相移的寬脈沖，從而導(dǎo)致反射波時間分辨率減低，目前，提高縱向分辨率主要靠反濾波來實現(xiàn)，它可以把觀測的反射信號恢復(fù)到原來的形狀或是恢復(fù)為任意預(yù)先規(guī)定形狀。根據(jù)對地震記錄不同的近似假設(shè)，反濾波方法又可分為很多種，具有代表性的方法有：脈沖反濾波、子波反濾波子波反濾波、

16、譜白化反濾波譜白化反濾波、最最小平方反濾波、預(yù)測反濾波、同態(tài)反濾波小平方反濾波、預(yù)測反濾波、同態(tài)反濾波、最大、最小反濾波以及小波變換反濾波等，另外，近幾年發(fā)展起來的AVA多項式擬合也有較好的提高分辨率的作用。 地震資料處理概述n4.4.動、靜校正及疊加：動、靜校正及疊加：動、靜校正主要是消除由于炮檢距不同而消除由于炮檢距不同而引起的正常時差和表層起伏及低速帶引起的時差引起的正常時差和表層起伏及低速帶引起的時差，能使共反射點反射波具有相同的反射時間，實現(xiàn)水平同相疊加，得到水平疊加剖面。n5.5.提高橫向分辨率的處理方法：提高橫向分辨率的處理方法：偏移可看成是從已知的地震響應(yīng)恢復(fù)真實地質(zhì)結(jié)構(gòu)的逆變

17、換處理。如果地下的反射界面傾斜、繞射點或其它的地質(zhì)情況，就會使反射點偏離原位，從而造成諸多假象，因此，就不能正確反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。在地震勘探中偏移就是把記錄上偏移就是把記錄上的每個反射點移到其本來位置的處理。的每個反射點移到其本來位置的處理。偏移處理是提高橫向分辨率提高橫向分辨率的主要手段。偏移處理方法很多，包括時間偏移和深度偏移；二維偏移與三維偏移；疊前偏移與疊后偏移；射線偏移與波動方程偏移。偏移可使波場歸位，提高地震剖面的橫向分辨率提高地震剖面的橫向分辨率。n6.6.參數(shù)反演處理：參數(shù)反演處理：參數(shù)反演屬特殊處理，如波阻抗反演波阻抗反演、速度反演、及三瞬反演三瞬反演、屬性反演屬性反演等稱為

18、特殊處理，它可提取一些與地層巖性及油氣有關(guān)的參數(shù)。 地震資料處理概述n四修飾性處理四修飾性處理 地震資料經(jīng)過一系列處理后形成了水平疊加剖面或偏移剖面。地震資料經(jīng)過一系列處理后形成了水平疊加剖面或偏移剖面。為了使最終剖面上的面貌更為清晰，層次分明，波組特征突出或能為了使最終剖面上的面貌更為清晰，層次分明，波組特征突出或能量均衡，背景干凈，或為了使時間、空間幅值相近量均衡，背景干凈，或為了使時間、空間幅值相近，便于顯示在一張圖上，還需要對剖面作進一步的修飾性處理。其目的是修飾剖面的面貌，并非對資料進行實質(zhì)性處理。修飾性處理程序視各個地區(qū)地震地質(zhì)條件和地震剖面的特點而不同確定，所以，在使用時應(yīng)小心，

19、以免人為地制造假象。 修飾性處理主要有：修飾性處理主要有： 振幅平衡和相干加強振幅平衡和相干加強 地震資料處理概述n1 1振幅平衡振幅平衡：野外原始地震記錄或經(jīng)疊加、偏移剖面上，有時出現(xiàn)淺、中、深層反射波的能量差異較大或者道與道之間能量不均衡淺、中、深層反射波的能量差異較大或者道與道之間能量不均衡的現(xiàn)象，如果不處理，就會不利于顯示或影響疊加效果。因此，需進行振幅平衡處理。根據(jù)具體情況，它可以在疊前或疊后疊前或疊后進行，若僅從修飾性處理的角度討論，振幅平衡主要在剖面或記錄顯示前使用。n振幅平衡主要包括道內(nèi)平衡和道間平衡道內(nèi)平衡和道間平衡。 道內(nèi)平衡：道內(nèi)平衡：（道內(nèi)動態(tài)平衡）（道內(nèi)動態(tài)平衡）：由

20、于地震記錄淺、中、深層能量差異太大（深層能量弱、淺層能量強），而顯示儀又有一定的動態(tài)范圍，故會給信息輸出顯示造成困難，即使存在著動態(tài)范圍相當(dāng)大的顯示儀勉強將這些信息顯示出來，深層的波形也根本看不清，因此，需要平衡道內(nèi)的能量。 地震資料處理概述 道內(nèi)動態(tài)平衡的基本思路：道內(nèi)動態(tài)平衡的基本思路： 是把各道中的能量強的波相對壓縮一定比例，能量弱的波相對增是把各道中的能量強的波相對壓縮一定比例，能量弱的波相對增大一定的比例，使強波和弱波的振幅控制在一定的動態(tài)范圍內(nèi)。大一定的比例，使強波和弱波的振幅控制在一定的動態(tài)范圍內(nèi)。具體地就是將一道記錄的振幅值在不同時間段內(nèi)乘以不同的權(quán)系數(shù)，能量強的時間段上權(quán)系數(shù)小，能量弱的時間段上權(quán)系數(shù)大，這樣強波和弱波之間的能量相對差異大為減少，振幅就控制在一定的動態(tài)范圍內(nèi)。Fj=C*fj/Wj,Fj為均衡后的振幅值，fj為待均衡的振幅值，C為道內(nèi)平衡系數(shù)，1/Wj為加權(quán)系數(shù)（j為采樣序號），這個加權(quán)系數(shù)是在沿地震記錄道滑動的時窗內(nèi)計算的，時窗中心每次