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1、第二部分第二部分 第四章第四章 动校正及叠加第一节第一节 动校正动校正第二第二节节 水平叠加水平叠加第三节第三节 剩余时差及叠加特性 小结小结 作业作业动校正和叠加是地震数据处理的基本内容。叠加的目的 压制干扰，提高地震数据的信噪比。动校正的目的 消除炮检距对反射波旅行时的影响，校平共深度点反射波时距曲线的轨迹，增强利用叠加技术压制干扰的能力，减小叠加过程引起的反射波同相轴畸变。基本概念基本概念4.1动校正动校正由于零炮检距自激自收反射波与地下构造有着更直接的对应关系，因此需要将非零炮检距上的反射波旅行时校正到零炮检距的自激自收旅行时。基本概念基本概念4.1动校正动校正22()()(0)(0)
2、()(0)xt xt xtttv2222()(0)xtxtv水平层状介质，时距曲线满足非零炮检距与零炮检距旅行时之差正常时差122222()(0)1()(0)(0)1(0)1()(0)2(0)2(0)xt xtttvxxtttvtv 由炮检距引起的非零炮检距与零炮检距的反射时间之差称为正常时差。在相同的地震道上，正常时差是反射时间的函数，不同的反射时间，正常时差的大小不同，因此正常时差又称动态时差。将不同炮检距的反射时间校正到零炮检距反射时间的过程称为动校正。动校正“动”的概念主要体现在同一地震道上不同反射时间的动校正量不同。动校正量是反射时间（反射界面深度)、炮检距和地层速度的函数，动校正量
3、随炮检距递增，随反射深度和速度递减。基本概念基本概念4.1动校正动校正原始道集正确速度速度偏大速度偏小如果动校正采用的速度高于正确速度，计算得到的动校正量偏小，动校正后的同向轴下拉，称为校正不足或欠校正；反之如果动校正采用的速度低于正确速度，计算得到的动校正量偏大，动校正后的同向轴上抛，称为校正过量或过校正。水平层状介质情况下，共深度点反射波时距曲线不再是标准的双曲线。Tank和Koehler1969)将反射时间t与炮检距x的关系近似展开为 4.1动校正动校正水平层状介质的动校正水平层状介质的动校正22246232()(0)rmsxtxtC xC xv2211(0)Nrmsiiivvtt当排列
4、较短，炮检距小于反射点深度的情况下，截断的高次项得到2222()(0)rmsxtxtv共中心点(CMP)道集也不再严格等价于共深度点(CDP)道集或共反射点(CRP)道集，此时CMP道集中的反射波不再来自于地下同一反射点。Levin（1971)由导出了地层具有倾角时的反射波时距曲线方程三维情况下 4.1动校正动校正单一倾斜层的动校正单一倾斜层的动校正222()(0)()/cosxtxtv/cosNMOvvsinsincos/cosNMOvv222222()(0)1 sincosxtxtv（）任意倾斜层状介质的情况下，中心点M自激自收的反射点与炮检距为x的反射点D不再是第N个界面上的同一反射点，
5、共中心点道集中的反射波来自于一段界面的反射而不再是同一点的反射。Hubral和Krey(1980)导出了下面的反射波时距方程 4.1动校正动校正任意倾斜层状介质动校正任意倾斜层状介质动校正2222()(0)()HNMOxtxtTxv212222110cos1()(0)coscosiNkNMOiiikkvvtt2222()(0)NMOxtxtv地层倾角不大，接收排列较小时数字地震记录是离散采样的，设地震记录的采样率为 ，采样个数为N，炮检距为x的地震记录为 ，动校正速度为 。要计算动校正后地震记录上的第k个点 ，应该有 4.1动校正动校正数字动校正方法数字动校正方法t()xy i t(1,2,)
6、iN()v i t(1,2,)iN0()y k t0()()xy k ty222()()xk tvk t时间T并未落在动校正前地震记录的离散采样点上，离散地震记录并不包含该时刻的采样值。它需要利用内插或按照采样定理恢复出来。1sin()()()()Nxxii ttyy i ti tt 地震记录上的子波由若干离散点组成，在动校正过程中，各个离散点动校正量不同，动校正之后的子波将不再保持原来的形态，子波形态发生相对畸变。把数字动校正造成的波形拉伸称为动校正拉伸。动校正拉伸动校正拉伸4.1动校正动校正21T111 212211(T）（）12()T TT 222 22()2(0)xt xtv为了定量地
7、表示动校正拉伸，引入了拉伸系数的概念为了更好地体现拉伸对子波频率的影响，下面讨论动校正前后子波主频的相对变化，以及拉伸系数与动校正量和反射时间的关系。子波起始时刻与终止时刻的时距曲线分别为整理合并后当子波在零炮检距的反射时间远大于子波延续时间T时，得到子波拉伸与动校正量的关系 动校正拉伸动校正拉伸4.1动校正动校正TTTTT222112()xv222112()()xTTTv1()NMOtTTT1NMOtTT以子波的主频表示子波的延续时间有现在以我们习惯的变量代替子波在零炮检距的起始反射时间，得到以子波波形的相对变化、子波主频的变化和反射时间的相对变化表示的拉伸系数反射深度越浅，炮检距越大，动校
8、正拉伸越严重，子波的主频向低频转移也随之严重。动校正拉伸引起波形畸变，破坏了动校正后共中心点道集上同相轴的相关性，降低了共中心点叠加的质量，其对叠加结果的纵向分辨率尤为有害。目前，实际地震资料处理中普遍采用的克服动校正拉伸的方法是外切除。动校正拉伸动校正拉伸4.1动校正动校正1mTf21mmTff 0mNMOmftTTft 动校正拉伸动校正拉伸4.1动校正动校正拉伸率大于某个百分比的地震数据进行切除后的道集有共中心点地震道集 ，其中M为采样个数，N为道集中的地震道数，地震道已经进行了正常时差校正，要确定一个标准道 ，使得标准道与各记录道的差别最小。利用最小平方原理，计算任意地震道与标准道的误差
9、平方和对于多道记录，总的误差平方和及其偏导数标准道就是N道叠加的平均基本原理基本原理4.2水平叠加(1,2,1,2,)iM jN()jx i()y i21()()MjiQjx iy i2111()()NNMjjjiQQjx iy i()0Qyi11()()NjNjyixi 常规叠加方法中参加叠加各道的加权系数是相等的，而且各道的加权系数不随时间变化，加权系数都为1。实际上，参加叠加的各个地震道的质量是有差别的，当共深度点道集中各个地震道的品质差异较大时，等权叠加不会取得理想的叠加效果。如果使质量好的地震道参与叠加的成分多，质量差的地震道参加叠加的成分少，质量很差的地震道不参与叠加，这样叠加效果
10、将会得到改善，这就是自适应叠加的基木思想。根据地震记录道的在空间和时间上质量的差异来控制它们参与叠加的成分，这可以通过对每个地震道上随时间乘以不同的加权系数来达到。用最小平方法原理去确定加权系数。要对地震道进行加权，必须有一个标准，即将任意道加权之后和这个标准道接近。首先找到标准道，再计算加权系数。自适应水平叠加自适应水平叠加4.2水平叠加1)标准道的形成 标准道较好地反映叠加剖面特征的地震道，它可以是普通叠加道，可以是相邻几个共深度点道集的叠加，也可以是在叠加剖面上进行了信号增强处理后的自适应叠加道集对应的叠加道。2)求加权系数 自适应水平叠加自适应水平叠加4.2水平叠加00/220/2()
11、()()tTjjjt tTQx t w ty t0000/2/20/2/2()()()()()tTjt tTjtTjjt tTy t x tw tx t x t0()0jjQwt3）地震道加权：用求出的加权系数对地震道进行加权，得到加权后的地震道4)对加权后的地震记录进行叠加，得到自适应加权叠加的地震道自适应水平叠加自适应水平叠加4.2水平叠加()()()jjjr tx t w t11()()NjNjs tr t不同于一次反射波的各种规则干扰波都有自己的正常时差，即使一次反射波的正常时差在水平界面和倾斜界面的情况下也不相同。当采用一次波的正常时差公式进行动校正之后，除了一次反射波之外，其他类型
12、的波仍存在一定量的时差，我们将这种经过动校正后残留的时差叫做剩余时差。以全程多次反射波为例，它的时距曲线方程及剩余时差为剩余时差系数满足剩余时差与炮检距的平方成正比，其轨迹近似为抛物线形态。各叠加道的剩余时差不同，叠加后多次反射被削弱。水平叠加是利用各种波剩余时差的不同来压制干扰波的一种方法。它能较好地压制多次反射波。基本概念基本概念4.3剩余时差及叠加特性22202ddxttv22202112()dxdtvvtqx2201112()dtvvq 设反射点到达地面共中心点的一次反射信号为 ，对应的频谱为 ，在共反射点道集内，第i道相对于自激自收记录的延迟时间为 ，用 表示，对应的频谱 ，这里，也
13、是炮检距 处一次反射的正常时差。对于有效波 对于多次波 多次波叠加后的频谱与自激自收信号的频谱的区别在于前者增加了一个因子该因子称为叠加特性函数。叠加特性函数与滤波器的频率特性相似。水平叠加也属于滤波范畴，也有振幅特性和相位特性。叠加特性4.3剩余时差及叠加特性()gkt()kf tt()()kitkggekxkt()f t1()()()nkF tf tnf t1()()nddkkF tf tt1()()dknitdkGge()()Gng1()dknitkKe如果地震反射的同相轴完全校平,叠加后输出信号增强了n倍。如果由于速度误差等原因，反射波经过动校正后存在剩余时差,叠加能量没有得到应有的增
14、强。为了表示叠加后多次波相对于一次波的压制程度，由叠加后多次波的振幅与一次波的振幅之比来衡量叠加效果。叠加特性4.3剩余时差及叠加特性2211()|()|(cos)(sin)nnAdkdkkkKKtt22111()(cos)(sin)nnkkkkPttn为便于分析和计算，令 称为叠加参量，它表示各个叠加道剩余时差所占谐波周期的比数，是决定叠加效应的主要因素。叠加振幅特性改写为令其中叠加特性4.3剩余时差及叠加特性222ktkkkTtf t 22111()(cos2)(sin2)nnkkkkPn2222kkktxqxkkTTxx fqy22111()(cos2)(sin2)nnkkkkPyynk
15、2x fq 22/kkyxx111sin 2()tancos 2nkknkkyy叠加振幅特性分区(1)通放带(2)压制带(3)二次极值带对于具有剩余时差的地震波，水平叠加具有明显的低通滤波作用，并且随着道间距和叠加次数的增加，通放带向低频移动。当反射同相轴完全校平时，叠加对信号的相位没有改变。对于多次波或没有完全校平的一次波，叠加不但削弱了其能量，叠加后地震子波的相位也发生了变化。叠加特性4.3剩余时差及叠加特性水平叠加的主要作用是压制噪声，它在提高地震记录信噪比方面发挥了重耍作用。在高分辨率地震数据处理、复杂构造地震数据处理和以寻找岩性圈闭为日标的地震数据处理中，水平叠加存在着诸多问题：（1）当存在剩余时差时，水平叠加降低地层信号的分辨率（2）倾斜界面情况下，共中心点道集不再是共反射点道集（3）复杂构造情况下，反射波时距曲线不再是双曲线（4）叠加剖面振幅是不同入射角反射振幅的平均，不等于零炮检距反射振幅利用叠加记录进行波阻抗反演不可避免地产生误差，甚至假象。叠加特性4.3剩余时差及叠加特性作业 P115,1-8
地震数据采集与处理：第二部分 第四章 动校正及叠加
