地震数据处理第二章：预处理及真振幅恢复

① Average trace energy ② Average first break （初至波）energy ③ Average pre-first break （前初至）energy ④ Average pre-first break frequency ⑤ Spikiness（脉冲）: the ratio of maximum magnitude sample to trace signal amplitude ⑥ Dominant frequency（主频） based on a count of zero crossings within a signal window ⑦ Frequency deviation（频率偏差） based on statistical scatter（离散 ） of frequency estimates ⑧ Estimated trace energy decay rate（能量衰减率）, in db.
i 1
代入上式，得
v1 Dd 2 vrms t
式中 t—垂直入射的反射波旅行时； v1—第一层介质的速度； vrms—旅行时t的均方根速度。
第二节 真振幅恢复
二、地层吸收能量补偿
岩层并非完全弹性，地震波传播时，部分弹性能量转化为 热能被消耗，使地震波振幅产生衰减，此现象称为吸收。
1、均匀介质的吸收
dz
sin 1 p v1
对以上两式分别求导，可得到:
z dx v( z ) 2 dz 3 0 dp [1 p 2v 2 ( z )] 2
dp cos1 d1 v1
由上述2式得到：
d1 v1 dx 2 cos1 1 v( z ) [1 p 2v 2 ( z )]
3 2
2
3 4 5 6 7 8
卷内道序号
FFID & ILN 道号 震源点号 CMP号 & XLN CMP集内道号
(字节5 ~ 8)
(字节9 ~12) (字节13~16) (字节17~20) (字节21~24) (字节25~28)
卷头信息
(共400字节)
第一道的道头 信息(共240字节) 第一道的地震 数据
炮线 13326
V
总覆盖次数： 80 6 单线覆盖次数： 80
V
10 m 20 m
共中心线 13327
1 2 3
13328
240
241
480
共中心线13329
炮线13330
V
V
L： 40 m
dy : 60m
481 720 721 960
共中心线 13331
13332
20 m
道距： 20 m 共中心线 13333
环境 噪声 50Hz 折射波 声波 机械 振动
面波
•Trace Kill Using Trace Statistics
Trace Statistics calculates up to eight different statistics within a specified window on each input trace.
A A Dd
2、层状介质的波前扩散
波前面不是球面；衰减规律与均匀介质衰减规律不同。
假设地下有n层，hi、vi为第i层的厚度 和速度。由S 发出的地震波SP在第n层 底面反射后，到达接收点G，入射角θs， 反射波出射角θr，炮检距x。与SP相邻 取一射线SP’，入射角增量δθs，炮检距 增量δx。 若用Ai表示入射波在震源附近半径为r 的球面上的振幅，Ar为接收点G处波前 面上的振幅，Si为入射线SP和SP’绕通 过震源的铅直线旋转、距离震源半径r 的球面上的环形面积，Sr为反射线绕 通过震源的铅直线旋转、在反射波波 前所夹的环形面积。由于通过Si的能量 将全部流过Sr（不考虑其他能量损失），地 震波振幅与其能量所流过面积的平方 根成反比，得到：
R file 埋深 静校Βιβλιοθήκη Baidu量 Li n e Li n e
Line
Lin e
线号
接收点桩号
L i n e 检波器
Line X坐标
Line 高程
S file
可控震源 L i n e
Line
Lin e 炮点桩号
Line X、Y坐标
炮线号
X file
FFID 磁带号
炮线号
炮点桩号
接收线号
起止桩号
起止道号
2、层状介质的吸收
设地下有n层水平层状介质，第i层的品质因子为Qi，速 度Vi，传播时间ti。则地震波通过第i层时，该层的吸收 因子为：
Dai e
ti
f
Qi
当地震波相继通过 n 层时，整个地层的吸收因子为：
Da Dai e
i 1
n
f

ti Q i 1 i
n
引入等效的品质因子 Qeff
Ar tan 1 1 Dd Ai x x
Dd为从震源到达炮检距x的接收点的反射波、由波前扩散
形成的振幅衰减因子。
考虑速度是随深度变化的函数v(z)，对任意一条射线，其反 射波出射点到炮点的距离为：
x 2 0
P为射线参数
z
pv( z ) [1 p v ( z )]
2 2 1 2
(常为IBM浮点格式)
7
道识别码： (字节29~30) 1=地震数据；2=死道；3=空道 4 =爆炸信号；5 井口道；~ 垂直叠加道数： (字节31~32)
第二道的道头 信息(共240字节) 第二道的地震 数据
(常为IBM浮点格式) …… END Of File (EOF)
8
9
水平叠加道数 ： (字节33~34) 数据类型码： (字节35~36) 1=生产；2=试验
地震波振幅随r增大，呈指数衰减。
A A0e
式中
r
A0 — 初始振幅；
— 介质吸收系数；
r— 传播距离。
由岩层吸收引起的振幅衰减因子为：
A Dd e r e t A0
式中 t—地震波传播 r 距离的旅行时； β—介质的衰减系数。
v
实际处理中常用品质因子Q来描述地震波的衰减，其意义是地 震波传播一个波长λ，原能量E与所耗能量ΔE之比，即
Ar Si Ai Sr
由图2-5知： Si 2 r 2 s sin s
Sr 2 xx cosr
因此，得到：
Ar Si r 2 sin s s Ai Sr x cosrx
如果震源和接收点都在第一层介质中，由于各层都是水平 的，则θs=θr=θ1，取r=1单位距离，得到
SEG_Y 格式：
40行说名信息
(80字符/行,共3200 字节)
1
卷头(4字节/字,共100字） :
任务号（4字节)
道头(4字节/字,共60字）:
1 测线内道序号 (字节1 ~ 4)
2
3 4 5 6
测线号（4字节)
卷号（4字节) 道数/炮或总道数 采样间隔\采样间隔us 样点数/道 数据格式码：1—浮点（4字节) 2—定点（4字节） 3—定点（2字节） 记录类型码：0—叠后道 1—炮集 2—CDP道集 备用 计量系统代码：1——米 2——英尺 备用 备用
t
i 1 n
n
i
ti i 1 Qi
则上式写成如下形式：
Da e

ft
Qeff
3、地层吸收补偿
地层吸收对振幅的影响与频率有关，频率越高， 振幅衰减越严重。 地层吸收不仅衰减振幅，而且对地震波产生低 通滤波，其振幅谱为：
A( f ) e
ti
f
Q
若把低通滤波器看成是最小相位系统，对振幅谱作 Hilbert变换，可得到相位谱为：
A E 1 Q 2 2 2 2 2 E A0 - A 1 - e -2
2 0
将上式展开，舍去高次项，得品质因子与吸收系数的关系为
f Q v
v f
由品质因子表示的衰减因子为：
t
f
Q
Dd e r e t e
可见在非完全弹性介质中，地震波的高频成分比低频成 分衰减得要快。

z
0
dz
波前扩散因子为：
2 z v tan v ( z ) 1 Dd 1 dz 3 2 x cos1 0 [1 p 2 v 2 ( z )] 2
1 1 2
水平层状介质情况下的波前扩散因子为：
tan 2 n h sin i i 1 Dd 3 i 1 cos 2 x i
任意时刻t的波前面能量密度，相对单位距离处 能量密度而言，与距离平方成反比。
由于地震波振幅与能量密度的平方根成正比，因 而得任意t时刻的地震波振幅A与离开震源单位距 离处的振幅A0之比Dd为：
A 1 1 Dd A0 r vt
均匀介质中波前扩散引起的振幅衰减因子称为波 前扩散因子。
波前扩散补偿：
第二章 预处理及真振幅恢复
第一节 预处理
一、数据解编 二、道编辑 三、野外观测系统定义 第二节 真振幅恢复
一、波前扩散能量补偿 二、地层吸收能量补偿
第一节 预处理
一、数据解编
（1）野外数据格式：
① ② SEG-D 时序
（2）解编：将时序变为道序
（3）解编后数据格式：SEG—Y
地震资料数字处理输入/输出均为SEG-Y
9~ 13
14 …
100
19 ~ 22 60
X坐标(字节73-76 or 81-84）经度 Y坐标(字节77-80 or 85-88）纬度 ~ (字节237~240)
第一节 预处理
二、道编辑（Trace Editing） 去废炮、废道、极性反转、异常值剔除
•可以在定义观测系统之后，利用统计方法进行道编辑。
dx： 10 m
10 m
Sy ： 40m
炮线13334
CMP面元尺寸： dx dy 10m 60m
V ΔSx ： 60 m
V
Basemap
第二节 真振幅恢复
包括：波前扩散能量补偿， 地层吸收能量补偿， 地表一致性能量调整。
地震记录的振幅不仅与反射界面的反射系数有关，还与地震波 的激发、传播和接收等因素有关。
1、均匀介质的波前扩散 在均匀介质中，波前面是以震源为中心的球面。 能量密度：
E E e 2 2 2 4r 4v t
（1）
式中，E为总能量；r为球面半径，即传播距离； v为传播速度；t传播时间。
设单位距离r=1处的波前能量密度为：
E e0 4
则两式之比为：
（2）
e 1 1 2 2 e0 r (vt )
1

1 2
当地震波沿垂直界面方向入射时，
1 i 0；则：p 0, cosi 1
即零炮检距的层状介质波前扩散因子：
Dd
将均方根速度
v1 2 hi vi
i 1 n

v1
2 t v i i i 1 n
vrms
2 t v i i i 1 n
n
ti
( f ) H（ln A( f )) -
ft
Q
H( f )
于是低通滤波器的频谱 D( f , t ) 为：
D( f , t ) A( f )e
j ( f )
激发条件：井深、药量、药包形状、岩性、藕合关系等。 接收条件：根据干扰波特性（频率、波长、传播方向、强度） 设计不同的接收参数（检波器类型、数量、串并连方式、组合 图形）。 波前扩散、地层吸收、散射、透射损失、微曲多次波、入射角 的变化、波的干涉和噪声。
一、波前扩散能量补偿
目的：尽可能对地震波能量的衰减和畸变进行补偿和校正 激发地震波，总能量是一定的，波前面随传播 距离r增加，不断扩张，单位面积的能量密度不 断减少；地震波振幅随r增大，不断减小，称为 波前扩散。
如：TRC_AMPL: 0 - 6e27 AMPDECAY: -190 - +80 db/sec FRQ_PEAK: 26 - 125 Hz
第一节 预处理
三、野外观测系统定义—最基础、最重要的工作。 将炮点坐标（x,y,z）、井深、检波点坐标（x,y,z）、 埋深、Inline，cross-line、等信息写入道头，以便 抽取各种道集（共炮点、共接收点、共中心点、共 偏移距） 要用到的资料：采集班报、测量资料、低速带资料、 观测系统、静校正数据、SPS文件等资料。 SPS文件中的部分数据：
•在ProMax中可用如下方法进行道编辑： •Trace Kill Using Trace Statistics（道统计/道估计） •Trace Kill Percentages Using Ensemble Statistics（道集统计）
不合格记录
合格记录
同一个点不同井深的两炮记录
记录上存在的干扰波