地震资料数字处理考试复习提纲PPT课件.pptx
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- 地震 资料 数字 处理 考试 复习 提纲 PPT 课件
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1、地震资料数字处理围绕以下三方面工作:1、高信噪比;2、高分辨率;3、高保真度。提高信噪比的处理:1、原理:利用噪声和信号在时间、空间、频率和其他变换域中的分布差异,设计滤波因子,将噪声进行压制。2022-5-1112、处理顺序 提高信噪比包含消除噪声和增强信号两部分内容。 消除噪声一般在叠前的各种道集上进行,主要针对规则干扰如多次波和面波等, 增强信号一般在叠后剖面上进行,主要针对随机噪声。2022-5-1123、随机噪声 是指没有固定的频率、时间、方向的振幅扰动和震动,其成因大致是来自环境因素、次生因素和仪器因素,其中次生干扰的强度与激发能量有关。 随机噪声在记录上表现为杂乱无章的波形或脉冲
2、,在频率上分布宽而不定,在空间上没有确定的视速度。 随机噪声的随机性与道间距有关,如果道间距减小到一定程度,许多随机噪声表现出道间的相干性,当道距大于随机噪声的相干半径才表现出随机性。2022-5-1134、一维滤波器 频率滤波器是根据信号和噪声在频率分布上的差异而设计时域或频域一维滤波算子。它压制通放带以外的频率成分,保留通放带以内的频率成分。 Gibbs现象是由于频率域的不连续或截断误差引起的,通放带和压制带之间设置过渡带可克服此现象,设计滤波器就是控制过度带的形状和宽度。2022-5-1145、二维滤波器 二维滤波是根据有效信号和相干噪声在视速度分布上的差异,来压制噪声或增强信号。通常用
3、来压制低视速度相干噪声,在f-k平面上占据低频高波数区域。 二维滤波比较容易产生蚯蚓化现象,而且混波相现象明显,在空间采样条件不满足或陡倾角的情况下受到空间假频的影响,一般常用于压制一些规则干扰,如面波和多次波等。2022-5-1156、频率-波数域二维滤波实现步骤:(1)把时间和空间窗口里的数据变换到f-k域;(2)在f-k域,通过外科切除,按径向扇形划分压制区C(乘振幅置零)、过渡区S(乘振幅置0至1变化)、通放区P (乘振幅置1) ;(3)从f-k域反变换到t-x域。2022-5-1167、相干噪声(存在于炮集、道集或共接收点记录上,具有线性同相轴,其视速度与有效波相比有一定差别) 包括
4、面波、侧向反射波、折射反射波和次生的线性干扰等。 线性干扰在时间空间域表现为局部和条带区域的低频率和强振幅,伴随有频散现象,呈现出扫帚状的特点。 面波具有主频低、视速度低和振幅强的特点,面波的频率范围一般低于12Hz,而反射波的有效低频一般高于7Hz。 在面波出现的区域里使高通滤波,既可以保证其他区域的信号不受损害,又能消除面波。2022-5-1178、数字滤波有两个特殊性质:(1)数字滤波由于时域离散化会带来伪门现象,(2)由于频域截断会造成吉卜斯现象。克服办法:(1)伪门的周期为 1/t,t为采样间隔,所以减小t可以消除伪门现象的影响;(2)为减小吉卜斯现象的影响,可使滤波尽可能长些,或频
5、域进行镶边处理。2022-5-1189、奈奎斯特频率和波数tfN21xkN212022-5-1192022-5-11109、 应用数字滤波方法,如何消除地震记录上的规则干扰波和随机干扰波? 地震记录上的规则干扰有面波、多次波、导波、折射波、侧面反射、电缆干扰等,不规则干扰包括环境噪音等。对于规则干扰,可以将信号变换到其他域,针对该域中干扰信号与有效信号的差异,设计相应的滤波器,将规则干扰消除。如面波的特点是低频、低速、能量强,可以在频率域设计高通滤波器加以消除,也可以变换到FK域,根据其低频低速的特点,将其滤掉;对于非规则干扰,可以在某个域中如FX域中将相干的有效信号提取,达到滤掉干扰的目的;
6、叠加也是一种有效的去除非规则干扰的滤波方法。2022-5-1111地震资料数字处理的一般流程地震资料数字处理的一般流程(1)观测系统定义; (2)预处理(道编辑、振幅恢复); (3)反褶积、静校正; (4)速度分析; (5)动校正、水平叠加; (6)剩余静校正;(7)偏移; (8)“(4)至(6)步”需要多次重复。2022-5-1112常用的预处理方法有哪些?答:预处理为把野外采集的数据磁带转换成处理系统所能接受的共中心点(CMP)道集带所涉及的全部处理过程。预处理一般包括数据解编、格式转换、编辑、几何扩散校正、建立野外观测系统、抽道集、和野外静校正等 。2022-5-1113反褶积:1、基本
7、假设:(1)地下地层是水平层状介质;(2)地震波是垂直入射,垂直反射的平面波;(3)地震子波在传播过程中保持不变;(4)噪声n(t)=0(5)地震子波是已知的;(6)反射系数具有白色分布特征;(7)地震子波具有最小相位特征。2022-5-1114预测反褶积应用中算子长度、预测步长和白噪系数的影响。更长的算子使谱进一步白化,使它进一步靠拢尖脉冲响应谱,但增到一定算子长度后,更长的算子不能改善结果。为了选择算子长度,理想的情况是应用未知地震子波的自相关。 随着预测步长增加,输出谱的宽度愈来愈窄。在理想的无噪音条件下,预测反褶积对输出的分辨率可通过调节预测步长来控制。单位预测步长意味着最高的分辨率,
8、而较大的预测步长意味着较小的分辨率。脉冲反褶积应用于野外资料得到的结果常常是不理想的,因为它提高了资料中的高频噪音。非单位预测步长的最大优势是压制谱的高频端,并保持了输入资料的总体谱形。 随着预白百分比的增加,谱的宽度都减小。预白使谱变窄而不怎么改变谱的平坦特征;而较大的预测步长使谱变窄并改变它的形状,使它看起来更像输入地震子波的谱。预白得到一个限带输出。但是与改变预测步长相比,它的影响较不易控制。通过改变预测步长,我们对输出带宽有了一定的了解,它与预测步长有关。2022-5-11152、预测反褶积的基本假设:(1)反射系数具有白色分布特征;(2)地震子波具有最小相位特征。其他相位子波不具有可
9、预测性。3、预测反褶积为何能压缩子波?预测反褶积基本原理是从实际记录中减去了可预测部分。由于在预测步长之后的子波延续部分被减掉,所以子波得到了压缩。1、预测反褶积原理:根据已知的过去数值和当前数值,设计一个预测算子(因子),对已知信息进行处理来获得未来时刻的预测数值。2022-5-11164、预测反褶积为何能压制多次波?设计预测步长等于多次波双程旅行时,根据先到达的一次反射波预测并减去跟随其后多次波,便可得到压制多次波后的地震记录。5、地震子波的求取方法(1)自相关法(2)多项式求根法(3)利用测井资料求子波(4)对数分解法2022-5-11176、地震子波的相位类型及特征(1)零相位(线性相
10、位的特殊情况,时域偶函数,非因果信号)(2)最小相位(最小能量延迟信号,能量集中在首部)(3)最大相位(最大能量延迟信号,能量集中在尾部)(4)混合相位(能量集中在中部)7、最小平方反褶积的基本原理 一般反褶积,要求地震子波是最小相位的(求最小相位子波的约束条件简单);最小平方反褶积,对子波相位无要求。2022-5-1118四、动校正及水平叠加1、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。2022-5-11192、水平叠加处理的作用及存在的问题(1)作用:是把多次覆盖资料压缩成单次覆盖资
11、料,增强有效信号,压制噪声,提高地震记录的信噪比。(2)问题:当动校正存在剩余时差时,水平叠加降低了分辨率;界面倾斜时,CMP道集是反射段信息,即反射点是分散的。当倾角越大,炮检距越大,界面越深,反射点偏离中心点越大;当地下构造复杂、横向速度变化剧烈时,不同地层的反射波场和绕射波场相互重叠和干涉,CMP道集中的波场十分复杂。复杂的传播路径使反射同相轴严重偏离双曲线形态;叠加剖面的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。2022-5-11203、叠加特性(1)振幅平均作用:CMP中各道具有不同的炮检距和入射角,因为反射系数随入射角而变化,所以,反射波振幅随之变化,叠加=不同入射角
12、的反射波振幅的平均,也=各道波形的平均。(2)统计压制作用:随机噪声受到相对压制,信噪比提高 倍,n为叠加道数或覆盖次数。(3)时差衰减作用:多次波和干扰波存在时差,叠加具有压制作用。若时差较小或振幅较强,叠后仍然可见。(4)频率滤波作用:有效波残留时差导致相位移动、波形畸变和振幅衰减,主要表现为高频损失。n2022-5-1121五、速度分析(速度谱和速度扫描)叠加速度是使反射波达到同相叠加的速度。速度谱是一个二维函数,它的自变量为反射波双程旅行时和反射波速度,函数值为叠加能量或相关系数。其图纵轴为时间,横轴为速度,函数值用等值线和颜色表示。按速度谱的函数值可分为叠加速度谱和相关速度谱。 设反
13、射波振幅为 ,x是炮检距,t(x,v)是试验速度对应的双程时,共中心点叠加振幅为),(,vxtxaxvxtxvtas),(,2022-5-11221、速度谱计算步骤:(1)选择计算速度谱的地面控制点及相邻面元个数;(2)确定参考曲线和试验速度范围及速度增量;(3)按选定的准则计算速度谱;(4)解释速度谱。2、均方根速度: 在地表水平、多层水平均匀介质情况下,当排列长度小于目的层深度时,反射波时距曲线近似双曲线,此时叠加速度也就是均方根速度。2022-5-11233、影响速度分析的因素(1)炮检距分布)炮检距分布(2)叠加次数)叠加次数(3)信噪比)信噪比(4)切除)切除(5)速度采样密度)速度
14、采样密度(6)时窗宽度)时窗宽度(7)相干属性的选择)相干属性的选择(8)近地表异常)近地表异常(9)数据的频谱宽度等)数据的频谱宽度等2022-5-11244、影响速度谱的因素:(1)排列长度,缺少近炮检距道会引起速度误差;缺少远炮检距道会降低速度的分辨率。(2)覆盖次数,参与计算的样本越多,对提高速度谱分辨率有利,从统计角度看,覆盖次数越高,压制随机干扰的效果越好,但增加了勘探成本。不增加成本,则用相邻几个CMP道集计算速度谱。(3)信噪比,在低信噪比区,先去噪,再作速度分析。(4)地层构造(复杂,在相同位置和相同时间上会有多个反射波,速度具有多值性)、静校正时差、波形一致性、振幅均衡、带
15、宽、切除,时窗长度(短,统计效果差,长,含两个以上的反射波,谱质量降低),速度间隔和速度范围对速度分均有影响。2022-5-11254、速度扫描: 采用一系列速度对CMP道集进行时差校正,得到对应的道集剖面,正确的速度使反射波同相轴平直;偏低的速度导致校正过度(同相轴上翘);偏高的速度导致校正不足(同相轴下弯)。2022-5-1126 5、 速度及其分布直接影响反射波时间、振幅和波形三个主要特征。 反射波记录里包含速度分布信息,通过分析反射波特征,测量速度参数,建立速度模型,根据速度模型重建地下地层结构。因此,速度模型反映了地质构造、地震记录、地层成像之间的关系。6、辅助速度分析包括(1)道集
16、监控道集监控(2)常常速扫描叠加速扫描叠加(3)变速扫描叠加变速扫描叠加(4)速度剖速度剖面显示和调整面显示和调整(5)速度平面显示和调整速度平面显示和调整(6)沿层速度分析沿层速度分析2022-5-11272022-5-1128CDP道集速度正确同相轴校直速度偏大校正不足速度偏小校正过量2022-5-11296、偏移速度分析: 反射波里包含速度信息,利用偏移方法求取偏移速度如同利用叠加过程计算叠加速度,其中只有方式上的不同,没有本质上的差别;根据成像结果修正速度模型,通过速度模型改善偏移效果,是一个相辅相成的过程。7、 叠加速度是关于反射波的(多值)参数。偏移速度是关于反射层的单值参数,避免
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