共反射點疊加法簡化

什么是共反射點疊加法?在野外采用多次復蓋的觀測方法，在室內(nèi)處理中采用水平疊加技術，最終得到水平疊加剖面，這一整套工作稱為共反射點疊加法。§6共反射點疊加共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!共反射點疊加法現(xiàn)在多次復蓋已成為最基本的野外工作方法，這是地震勘探野外工作的一個重大改進。多次復蓋資料不僅可以經(jīng)過處理得出水平疊加剖面，還可以用于計算速度譜，計算自動靜校正和用于進一步實現(xiàn)各種偏移技術，求取各種地震參數(shù)等等。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!共反射點疊加法水平疊加是將不同接收點收到的來自地下同一反射點的不同激發(fā)點的信號，經(jīng)動校正后疊加起來，這種方法能提高信噪比，改善地震記錄質(zhì)量，特別是壓制一種規(guī)則干擾波(多次波)效果最好。它所利用的不是頻率濾波的頻譜差異，也不是組合的方向性差異，而是利用動校正后有效波與干擾波之間剩余時差的差異。并且，多次疊加在壓制隨機干擾方面比組合效果更好。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!學習內(nèi)容一、共反射點時距曲線方程二、多次反射波的特點三、多次疊加的特性四、多次疊加的相位特性六、多次復蓋參數(shù)的影響五、頻率特性和統(tǒng)計效應七、影響疊加效果的因素共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!共反射點時距曲線方程水平界面的共反射點道集和共反射點時距曲線R叫做D1、D2、D3等道的公共反射點。D1、D2、D3等道組成了一個共反射點道集。當然，實際的野外生產(chǎn)工作中，并不是一次激發(fā)只用一道接收，而是用多道接收。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!共反射點時距曲線方程如果以各個接收點與對應的激發(fā)點的距離(稱為炮檢距)x為橫坐標，以波到達各共反射點道的傳播時間t為縱坐標，就可以利用x1、x2、x3和t1、t2、t3作出來自共反射點R的反射波時距曲線的半支，將激發(fā)點和接收點互換后，又可以得到時距曲線的另外半支。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!共反射點時距曲線方程上式與水平界面的共炮點反射波時距曲線方程在形式上是一樣的。但是應當注意它們在物理意義上的差別。共反射點時距曲線只反映界面上一個點R的情況，而共炮點反射波時距曲線反映的是一段反射界面的情況。在共炮點反射波時距曲線上，t0時間反映激發(fā)點處反射波的垂直反射時間；在共反射點時距曲線上，t0時間代表共中心點M處的垂直反射時間。認清這兩種時距曲線各自的特殊性對以后一些問題的討論是很有幫助的。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!學習內(nèi)容二、多次反射波的特點一、共反射點時距曲線方程三、多次疊加的特性四、多次疊加的相位特性六、多次復蓋參數(shù)的影響五、頻率特性和統(tǒng)計效應七、影響疊加效果的因素共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!共反射點時距曲線方程一般說來多次波還包括多次反射波和反射-折射波、折射-反射波，和繞射-反射波等等。這里只討論多次反射波，并簡稱為多次波。當反射波傳播到地面時，由于地面與空氣的分界面(這個面稱為自由表面)是一個波阻抗差別很明顯的界面，所以是一個良好的反射界面，反射波又可能從這個界面反射向下傳播；當遇到反射界面時，又可以再次發(fā)生反射返回地面，于是就形成了多次反射波。地面反射界面共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!多次反射波的特點為了解決多次波的識別、壓制問題，就要分析多次波產(chǎn)生的條件，特點，找出它與一次反射波之間的差異。產(chǎn)生多次反射波要有良好的反射界面。因為一般反射界面的反射系數(shù)較小，一次反射波的強度比較弱，經(jīng)過多次反射后，多次波就很微弱了。只有在反射系數(shù)較大的反射界面上發(fā)生的多次反射波，才比較強且能被記錄下來、屬于這類界面的有基巖面、不整合面、火成巖(如玄武巖)和其它強反射界面(如石膏層、巖鹽、石灰?guī)r等)。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!多次反射波的特點1．全程多次波在某一深層界面發(fā)生反射的波在地面又發(fā)生反射，向下在同一界面發(fā)生反射，來回多次。又稱簡單多次波。地面反射界面共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!多次反射波的特點3．微屈多次波在幾個界面上發(fā)生多次反射，多次反射的路徑是不對稱的；或在一個薄層內(nèi)受到多次反射。(兩類多次波并沒有很嚴格的差別)。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!典型多次反射波剖面共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!多次反射波的特點二、全程多次波的時距曲線方程及其主要特點。在幾種類型多次波中，我們以全程多次波為代表進行討論。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!多次反射波的特點三、多次波的剩余時差在本章開始已明確指出，水平疊加方法主要是利用有效波與規(guī)則干擾波之間剩余時差的差異，來壓制規(guī)則干擾波的。多次波是水平疊加能有效地壓制的一種規(guī)則干擾波，這里對多次波剩余時差專門討論一下。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!多次反射波的特點上式所表示的動校正規(guī)律只適合于它的共反射點時距曲線方程是以下形式的波式中，h是水平界面的深度；xi是各道炮檢距；V是覆蓋層的波速。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!多次反射波的特點某個波按水平界面一次反射波作動校正后的反射時間與共中心點處的tom之差稱為剩余時差。剩余時差t0m作動校正后的反射時間共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!多次反射波的特點④在共中心點道集記錄上，傾斜界面反射波同相軸經(jīng)動校正后很接近一條水平直線(因為動校正有誤差，如果嚴格按傾斜界面動校正公式進行校正，也會成為一條直線)，經(jīng)過疊加后變?yōu)橐坏溃从骋恍《谓缑?不是一個點)的情況。認真體會上述幾種情況的特點對理解剩余時差概念是很有幫助的。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!明確了剩余時差的含意，下面具體分析多次波的剩余時差的變化規(guī)律。如圖所示，到達D點的波中，有較深界面P上的R點來的一次波，有較淺的d界面來的多次波(圖上畫了二次)。d界面的多次波的路程相當于由等效果面d’上的反射點Rd來的反射波。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!多次反射波的特點一次波的旅行時為：為了使多次波剩余時差簡單明確，用二項式展開，略去高次項，得：共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!多次反射波的特點q是與炮檢距無關的系數(shù)：q稱為多次波剩余時差系數(shù)。于是：共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!3)為克服多次波在地震勘探的各個階段都采取了相應的措施。在野外采集階段采用多次復蓋的方法就是為了進一步在水平疊加中壓制多次波提供原始材料；在處理中除水平疊加外，還有其它一些方法專門發(fā)現(xiàn)并消除多次波；在解釋階段，解釋人員還要在地震剖面上通過對比分析進一步檢查，去偽存真，識別多次波，避免作出錯誤的解釋。多次反射波的特點共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!討論多次疊加的特性就是討論疊加前后有效波和干擾波將發(fā)生什么變化？如何選擇有關的參數(shù)才能使有效波最大限度的加強，干擾波最大限度被削弱。討論這些問題的思路仍然是把疊加當作一個線性時不變系統(tǒng)，從分析信號在疊加前后頻譜的變化，進而導出有關的公式。多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!多次疊加的特性如果某個波的振動函數(shù)是f(t)(炮檢距為0的道)，它的頻譜是g(jω)，經(jīng)按一次波動校正后各道的剩余時差是δt1，δt2，δt3…δtn。經(jīng)動校正后各道波形分別是f(t-δt1)，f(t-δt2)，f(t-δt3)…f(t-δtn)。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!多次疊加的特性這個公式表明，多次疊加相當于一個線性濾波器。K(jω)就是這個濾波器的特性，多次疊加對波形的改造作用可以由K(jω)反映出來。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!可以看出，對反射波來說，最理想的情況是它的剩余時差δti=0,則K(ω)=n。表明疊加后反射波增強了n倍。對于其它δti≠0的波來說，K(ω)一定小于n，這樣疊加對于干擾波就起到相對削弱的作用。多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!在這里需要明確兩點：1)疊加特性公式雖然從脈沖波f(t)導出，但經(jīng)過付立葉變換后，其結論只適用于(不同頻率的)諧波，因為只有固定某一頻率，才能得出疊加特性P(ω)同觀測系統(tǒng)、波的剩余時差之間的明確的關系。2)為了既考慮到諧波的頻率這一因素而又要把公式作適當?shù)暮喕员阌谟懻摲治?。一般來說，把P(ω)看成參數(shù)n和變量ωδti的函數(shù)比較合適。下面就按這種考慮作一些簡化和變換。多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!二、多次波的疊加特性前面已經(jīng)導出了多次波剩余時差的變化規(guī)律；在離散情況下可改寫成：一般情況下，速度剖面中速度隨深度而增加，也即對t0相同的一次波和多次波，一次波速度V大于多次波速度Vd。故q為正數(shù)，δti≥0。多次波剩余時差曲線為一上升拋物線。多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!由于多次波的剩余時差δti和疊加參量ai均按拋物線規(guī)律變化，可以利用這一特點，將它的疊加參量變化為觀測系統(tǒng)的參數(shù)以及“單位疊加參量”的函數(shù)。這樣疊加特性曲線就有了實用意義和對比標準了。為此，對疊加參量作如下變換:多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!即炮檢距所相當?shù)牡篱g距數(shù)的平方。它是一個與觀測系統(tǒng)參數(shù)有關的量。利用可以進一步把疊加參量表示為多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!為此，引入下列符號：x1是道集內(nèi)道的炮檢距(即偏移距)；d是炮點的移動距離;μ=x1/Δx是代表偏移距的道間距數(shù);υ=d/Δx代表炮點移動距離的道間距數(shù)。i是該道在道集中按炮檢距由小到大排列時的順序號。于是可得：多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!多次疊加的特性下圖就是一條實際計算出的多次波疊加特性曲線。下面以這條曲線為例分析多次波疊加特性曲線的一些特點。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!多次疊加的特性2．壓制帶從整條曲線來看，有一個P(a)的低值區(qū)。我們用P=1/n作為此區(qū)的平均值，它與曲線的交點為ac和ac’。即當波的a落入[ac，ac’]區(qū)間時，就能得到最好的壓制。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!多次疊加的特性3．二次極值帶過了壓制帶之后a再增大就迅速進入二次極值帶(a>a2)。當干擾波的值落入二次極值帶時，壓制效果就會不好。因此選擇參數(shù)時就使干擾波不落入二次極值帶。具體地說就是道間距不能過大，在必須使用大道間距時，應增加復蓋次數(shù)，以降低二次極值帶的P(a)值。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!多次疊加的特性綜上所述，特性曲線上共有六個特征點值得注意，即a1，ac，am，a3，ac’和a2，其中又以a1，ac和am三個點最重要。對每一條疊加特性曲線，抓住了這六個點，就等于掌握了此曲線所代表的觀測系統(tǒng)的疊加特性了。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!三、脈沖波的多次疊加特性上面的公式只適用于簡諧波，實際的地震波是脈沖波，兩者的多次疊加特性有什么差別呢?經(jīng)過討論，可得出主要結論：脈沖波的多次迭加特性曲線不存在二次通放帶，在過渡帶之后就是壓制帶，在壓制帶與通過帶之間的部分也是過渡帶。下圖對簡諧波與脈沖波的疊加特性曲線進行了比較。多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!共反射點時距曲線方程在野外采用多次復蓋工作方法時，如圖，在O1、O2、03、……等點激發(fā)，在D1、D2、D3……等點接收(滿足O1M=D1M；O2M=D2M；O3M=D3M…)。如果界面水平，則每次都能接收到來自界面上同一個R點的反射。M是R在地面的投影，叫共中心點。水平界面的共反射點道集和共反射點時距曲線共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!共反射點時距曲線方程但我們總可以在許多次激發(fā)獲得的多張記錄上，把地下某個反射點的共反射點找出來。應當注意，在O1、O2、O3等點激發(fā)，在D1、D2、D3等點接收，雖然接收到的都是來自界面上R點的反射，但是D1、D2、D3各點接收到反射波的傳播路程長度不同，因此傳播時間t1、t2、t3是不一樣的。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!共反射點時距曲線方程這種時距曲線叫做共反射點時距曲線。很容易看出，水平界面的共反射點時距曲線方程是式中x是各道炮檢距，h0是共中心點M處界面的法線深度，V是界面上部均勻介質(zhì)的波速。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!共反射點時距曲線方程當界面傾斜時，對稱于M點激發(fā)和接收所對應的反射點不再是一個點，如圖所示，因而這些道也不再是共反射點道。但是在室內(nèi)處理時仍按水平界面的情況進行。這樣做，實質(zhì)上并不是真正的共反射點疊加，而是共中心點疊加。引入共中心點的概念之后，可以同時適合于水平界面和傾斜界面的情況。傾斜界面的共中心點道集共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!多次反射波的特點一、多次反射波的產(chǎn)生及類型在地震勘探中習慣把繞射波、斷面反射波，彎曲界面反射波稱為異常波。有時人們也把多次反射波當作一種異常波，但因為多次反射波與上述幾種異常波還有差別，那些異常波除有干擾的一面外，還有可以被利用的一面，而多次反射波則只是一種干擾，所以把它單獨列出，以示區(qū)別對待。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!多次反射波的特點在我國各探區(qū)都不同程度地存在多次波，如蘇北地區(qū)、玉門地區(qū)，和濟陽凹陷的某些地區(qū)多次波非常嚴重。如果淺、中層存在良好的反射界面并產(chǎn)生多次波，就有可能掩蓋了中、深層的一次反射波。在剖面上多次波較強時，如果在解釋中不能正確地把多次波識別出來，就會造成錯誤的地質(zhì)解釋。例如使巨大的斷裂帶被隱蔽，有利的構造不見了，以及造成沉積加厚的假象等等。所以為了提高地震勘探的水平，壓制、識別多次波是一個十分重要的問題。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!多次反射波的特點多次波的類型一般分為下面幾種：共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!多次反射波的特點2．短程多次波地震波從某一深部界面反射回來后，再在地面向下反射，然后又在某一個較淺的界面發(fā)生反射。又稱局部多次波。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!多次反射波的特點4．虛反射進行井中爆炸激發(fā)時，激發(fā)能量的一部分向上傳播，遇到地面再反射向下。這個波稱為虛反射，它與直接由激發(fā)點向下傳播的地震波相差一個延遲時間τ，τ等于波從井底到地面的雙程傳播時間。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!多次反射波的特點在深水海域(水深420米)進行地震勘探時記錄到的海底多次波共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!多次反射波的特點全程二次反射波的特點：

時間標志傾角標志這些結論可推廣到全程m次反射波共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!多次反射波的特點在第三章介紹動校正基本概念時已談到，應用水平均勻介質(zhì)條件下反射波的動校正公式計算動校正量，并對道集中各道進行動校正，就能把同相軸校成水平直線，校正為共中心點的t0時間。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!多次反射波的特點凡是時距曲線不符合上式規(guī)律的任何其它形式的波，包括來自傾斜層的反射波，多次反射波，繞射波等，如果仍按上式進行動校正(在實際工作中正是這樣做的，不管什么波都當作水平界面均勻介質(zhì)的一次反射波進行動校正)，則道集內(nèi)各道的波的旅行時不一定都能校正為共中心點的垂直反射時間t0，而可能還存在一個時差。把某個波按水平界面一次反射波作動校正后的反射時間與共中心點處的tom之差稱為剩余時差。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!多次反射波的特點還可以更具體地把幾種情況列出進行比較：①在共炮點的記錄上，來自水平界面的一次反射波同相軸經(jīng)動校正后變?yōu)橐粭l水平直線，它反映了一段界面。②在共反射點道集上，來自水平界面的一次反射波同相軸經(jīng)動校正后變?yōu)橐粭l水平直線，經(jīng)疊加后變?yōu)橐坏?，只反映界面上一個反射點的情況。③在共炮點記錄上，傾斜界面的反射波同相軸經(jīng)動校正后是一條傾斜的直線。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!如任何其它形式波的旅行時為tr，正常時差為△tr，一次波的旅行時為t，正常時差為△t，則剩余時差為:將剩余時差作縱坐標，xi作橫坐標，就可以畫出剩余時差曲線，它可以形象地反映出某個波的剩余時差隨炮檢距的變化規(guī)律。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!多次反射波的特點我們假設這兩個波有相同的t0。這樣一次波對應的界面一定深一些，多次波對應的界面淺些，因為波速隨深度而變化的總趨勢是增大的。下面的討論就是以這樣的假設為前提的。現(xiàn)在討論多次波剩余時差與有關參數(shù)的關系。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!多次反射波的特點多次波的旅行時為：一般情況下，速度隨深度增加，Vd<V，td>t，所以剩余時差大多為正。動校正后表現(xiàn)為校正不足，一次剖面上剩余時差隨x的加大而增大。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!多次反射波的特點在本節(jié)最后，再簡單提及關于多次波的一些問題。1)多次波除全程多次波外，其它的多次波如短程多次波和微屈多次波，它們的時距曲線方程，剩余時差變化規(guī)律等都比較復雜，它們的識別也是比較困難的問題。2)虛反射以及海洋地震勘探中在海水層內(nèi)發(fā)生的多次波，專門稱為交混回響或鳴震，是兩種比較特殊的多次波。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!學習內(nèi)容三、多次疊加的特性一、共反射點時距曲線方程二、多次反射波的特點四、多次疊加的相位特性六、多次復蓋參數(shù)的影響五、頻率特性和統(tǒng)計效應七、影響疊加效果的因素共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!一、基本公式設經(jīng)過n次復蓋工作得到一共反射點道集，道集內(nèi)有n道；各道炮檢距為x1、x2、x3…xn。并設在各道接收到的一次波和多次波在波形和能量上都是相同的，只是存在到達時間的差別。多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!因子K(jω)與原來信號的類型和波的到達時間無關，它只是疊加次數(shù)n、頻率ω和剩余時差δti的函數(shù)。多次疊加濾波特性K(jω)是一個復數(shù)，它的模K(ω)是多次疊加的振幅特性，它的幅角φ(ω)是多次疊加的相位特性。先討論振幅特性，由上式可得：多次疊加的特性共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!顯然，振幅特性曲線在δti=0處有最大值，其數(shù)值等于疊加次數(shù)n。為了便于對比分析不同疊加次數(shù)的疊加效果，把特性曲線坐標作一變換，即令K(ω)除以疊加次數(shù)，得疊加特性:多次疊加的特性(5—3—7)共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!多次疊加的特性由于令式中i是道集內(nèi)各疊加道的順序，ai叫做各疊加道參量?？衫斫鉃楦鞯赖氖Ｓ鄷r差所占諧波周期的比數(shù)。代入(5-3-7)，有這個式子對各種波都是普遍適用的，但各種波的變化規(guī)律不同。共反射點疊加法簡化共69頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!根據(jù)多次波剩余時差的規(guī)律，可得出多次波的疊加參量。