地震资料数字处理__第四章_速度分析
地震数据数字处理总结
中国石油大学（北京）《地震数据处理方法》勘查2011级复习重点总结第一章地震数据处理基础1、地震信号的特点：1）实信号2）离散3）有限长4）能量有限5）非周期2、采样定律内容：一个连续信号，如果其最高频率小于尼奎斯特折叠频率，即信号的采样频率大于信号最高频率的两倍，则利用离散采样后的信号可以恢复原始信号。
3、采样定律的应用条件：信号的采样频率大于信号最高频率的两倍，即：最高频率至少要在一个周期内采到两个样点4、采样频率、折叠（尼奎斯特）频率、信号最高频率定义：5、假频的定义：高于尼奎斯特频率的高频成分以尼奎斯特频率为中心向低频方向折叠，形成假的频率成分，称为假频。
6、假频的判断和计算：7、地震信号的频谱特点：1）有限带宽（带限）2）有一定主频（主频越高，分辨能力越强）8、判别相位性质的三种办法：1）相位延迟（不常用）2）能量延迟3）Z变换的多项式求根（根都在单位圆外，为最小相位（延迟）信号）9、一维数字滤波实现方法、具体步骤：1）频率域：实现方法：（以零相位为例，翻译略）具体步骤：a、地震频谱分析：确定分析有效频率范围b、设计滤波器：压制噪声保留有效信号c、地震记录FFT变换：标准化变换长度d、进行滤波运算：振幅谱相乘相位谱相加e、滤波结果IFFT2）时间域：（也叫褶积滤波）实现方法：（以零相位为例，翻译略）具体步骤：a、地震记录频谱分析：确定中心频率、带宽b、设计滤波器：确定滤波算子长度（频带越宽，长度越短）c、确定滤波因子离散值：双边对乘实参数d、进行滤波运算：地震记录与滤波因子褶积10、伪门的定义：对连续的滤波因子用时间采样间隔离散采样后，得到离散的滤波因子，若再按离散的滤波因子计算出与它相应的滤波器的频率特性，这时在频率特性的图形上，除了有同原来连续的滤波因子的频率特性对应的“门”外，还会周期性地重复出现很多“门”，这些门称为“伪门”。
产生“伪门”的原因：由于对滤波因子离散采样。
11、吉布斯现象：当对滤波因子用有限项代替无限项时，在原始信号突变点（间断点）处，通过信号出现的明显的振荡现象。
地震速度分析课程设计
地震速度分析课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解地震波的基本概念，掌握地震波的传播速度及其影响因素。
2. 学生能够掌握地震速度分析的基本原理，了解地震速度在地质勘探和灾害预警中的应用。
3. 学生能够运用地震速度知识解释地震发生的位置、强度和影响范围。
技能目标：1. 学生能够运用地震速度数据分析方法，进行简单的地震速度计算。
2. 学生能够通过实例分析，掌握地震速度图件的解读和绘制。
3. 学生能够运用所学知识，对实际地震事件进行初步的速度分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生关注自然灾害，增强防灾减灾意识，提高社会责任感。
2. 培养学生热爱科学，勇于探索自然现象的精神。
3. 培养学生团队合作意识，提高沟通与协作能力。
本课程针对初高中学生，结合地理、物理等学科知识，以地震速度分析为主题，旨在提高学生的知识水平和实践能力。
课程设计注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践活动，培养其科学思维和问题解决能力。
通过本课程的学习，使学生能够更好地理解地震现象，提高防震减灾意识，为我国地震灾害防治工作做出贡献。
二、教学内容1. 地震波基本概念：地震波分类、传播特点及速度计算公式。
- 教材章节：第一章 地震波与地震勘探2. 地震速度分析原理：速度分析在地震勘探中的应用，速度与地壳结构的关系。
- 教材章节：第二章 地震速度分析3. 地震速度计算方法：实际操作步骤，影响地震速度的因素。
- 教材章节：第三章 地震速度计算与影响因素4. 地震速度图件解读与绘制：速度曲线、速度-时间图件的识别与绘制方法。
- 教材章节：第四章 地震速度图件的解读与绘制5. 实际地震案例分析：分析典型地震事件的速度数据，理解地震速度在灾害预警中的作用。
- 教材章节：第五章 地震案例分析教学内容安排与进度：第一课时：地震波基本概念及传播特点第二课时：地震速度分析原理及计算方法第三课时：地震速度图件解读与绘制第四课时：实际地震案例分析及讨论教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节进行详细讲解，使学生能够逐步掌握地震速度分析的相关知识。
0401地震数据处理简介
第四章 地震数据处理简介
• 地震资料处理基本内容包 括数字滤波、各种校正、 叠加、速度分析、真振幅 恢复、自动偏移和作图等 。
• 实际上资料处理与资料解 释是交互进行的，即资料 处理与解释是不可分割的 ，要交互进行多次处理与 多次解释。右图是地震资
料处理的基本流程。
第四章 地震数据处理简介
第四章 地震数据处理简介
• 这里需要说明的是，对应图 中的每一个环节都可能有多 个程序可供选择，所以实际 的地震资料处理软件都是由 大量程序所组成的，通常都 运行在专门的“地震操作系 统”之下。
• 另外，对于某一目的最佳的 处理流程及参数，可能对另 一目的的处理不是最佳的， 因此处理流程是灵活可变的 ，有些方法可前后调动，或 在流程中可多次调用以适应 各种地震资料处理的特殊需 要。
• 在野外为了对采集质量进行监控，也需要对所 采集的资料进行简单处理；随着计算机技术的 进步，用于野外监控的处理项目也越来越多。
第四章 地震数据处理简介
第四章 地震数据处理简介
建4井
建4井
Line261线
刘家沟组 底 石千峰组 底 石盒子组底 山西组底
本溪组底
Trace276线
刘家沟组底 石千峰组底
• 所谓预处理就是将原始 野外记录进行初步加工， 以满足计算机及操作系统 中各处理方法的要求，如 野外记录格式、数据编排 形式等，一般与计算机处 理时的要求不同；另外为 提高处理质量及效果也需 对原始记录进行一些初步 处理。
第四章 地震数据处理简介
• 1．解编及道头字形成 • 解编也叫数据重排。地震
•
fTAR(t)= f(t)/G(t)
• 式中fTAR(t)是消去了增益控制对信号的改造后的信号， 这是首先进行的振幅校正处理。
地震勘探之速度分析和静校正
但是，通常认为这两种速度是相等的。
二．速度分析方法 建立在双曲线假设基础之上的常规速度分析方法： 1． t x 法
2 2
反射波时距曲线方程在 t x 平面上表现为线性方程， 是一条直线。
2 2
2 2 因此，从 t x 坐标中的最佳拟合直线可估计出零炮检距上的反射波时
间和该反射波的叠加速度。 2．速度扫描法 该方法是应用一系列常速度值在 CMP 道集作动校正， 并将结果并列 显示，从中选出能使反射波同相轴拉平程度最高的速度作为 NMO 速度。 3．常速叠加（CVS）法 取测线的一小段，用一系列常速度值作叠加处理，不同的速度叠加 成不同的叠加图象，称为 CVS 图象。从 CVS 图象中取出获得最佳叠加 的速度为叠加速度。
第四章 速度分析、动静校正和叠加
本章主要由以下几部分组成： §4.1 概述 §4.2 动校正 §4.3 速度分析 §4.4 静校正 § 4.5 水平叠加
§4.1 概述
叠加是地震常规处理三大核心技术之一，其目的是压制 随机干扰、提高地震信噪比。 与叠加技术相关的研究内容： 速度分析－为叠加提供最佳叠加速度。 动校正－消除炮检距对反射波旅行时的影响。 静校正－消除地表起伏和低降速带的变化对反射波旅行 时的影响。 高质量的动、静校正是获取最佳叠加剖面的基础。 （静校正） 速度分析 动校正 叠加
tNMO t(x) t(0) ，通过方程可计算出 NMO 速度，
NMO 速度一旦估算出来，炮检距对波至时间的影响就能通过校正加以消除，把经过动 校正之后的道集中所有地震道加在一起，就获得特定位置 D 点的 CMP 道集。 双曲线时移校正的数值方法：根据原始 CMP 道集中 A 的振幅值找出动校后道集上
t ( 0), s
0.25 0.5 1 2 4 NMO 值越小。
地震数据处理第四章：动校正及叠加
反射波时距曲线：
（1）共炮点：
2 2 t 2 ( x d 2 2 xd sin ) v
2
当倾角=0时，为水平地层； 当倾角<>0时，时间最小点向 上倾方向偏移，其横向距离为
xm 2d sin
共炮点反射波时距曲线是以炮点位置的法向深度d为参数的 双曲线。
（2）共中心点：
t
2 4 x cos d 2 x 2 cos2 t 02,M ( ) v v2
Δti表示地震波在第i层的垂直 双程旅行时间；
地震波由震源S点出发，到达 反射点D后返回接收点G； 地面中心点M与反射点D在同 一铅垂线上；
炮检距为x。
水平层状介质的反射时间t不能表示为炮检距x的 显函数，可近似展开为：
x t ( x) t (0) 2 c2 x 4 c3 x 6 vrms
NMO
动校正误差来自四个方面： （1）地层、构造或岩性等因素破坏前提假设条件； （2）速度误差引起动校正误差； （3）动校正拉伸量随t0的减小而严重，浅层和远炮 检距的拉伸比较大； （4）离散采样。
第二节 水平叠加
一、水平叠加的原理
设共中心点道集 x (i)(i 1,2,..., M , j 1,2,..., N ) ，其中M为样点 数，N为道集中的道数，各道已经进行了正常时差校正，要 确定一个标准道 y(i)(i 1,2,..., M ) ，使得标准道与各记录道的 差别最小，现讨论如何确定这个标准道。
2 2 2
炮点法向深度ds与中心点法 向深度dm之间的关系：
dm ds x sin / 2
是动校正速度；它表示反 射波的横向视速度，界面 倾斜时，它大于地层速度； 界面水平时，它等于介质 速度。
地震资料处理-速度分析2
4.2.1 速度谱
4.2.1.2 速度谱的显示形式
并列曲线显示时，对于整张图而言， 其纵横轴分别为t0和V；但对每根 曲线而言，局部纵轴又表示幅值A， 各条谱线的幅值坐标零点位置均不 相同(在其相应的t0时间处)。谱线 外的一条曲线称为能量曲线。
能量曲线由各条谱线上的极大值组 成.能量曲线上的相对极值(有时也 称为能量团)常与强反射对应，对速 度谱的合理解释和应用很有价值。
其中的峰值称为能量团，每个能量团均对应着一个强 的反射信息。
4.2.1 速度谱
4.2.1.2 速度谱的显示形式
速度谱更经常的显 示方式为等值线平 面图方式(图6-96) 或速度谱线并列曲 线形式(图6-97)。 等值线平面图是将 三维速度谱图形画 在平面上的显示方 式，由等值线的数 值和变化可以看出A 的变化情况和峰值 位置。
4.2.2 叠加速度的物理意义
(4) 多层倾斜介质情况下，同上分析，这时我们求出 的叠加速度应为多层介质的等效速度Vφ=V/cosφ。若 已知φ，则可求出Vrms。 一般在实际工作中，往往将介质简化为水平层状介质， 认为叠加速度就是均方根速度。在解释工作中应当清 楚它们之间的关系。
4.2.1 速度谱
4.2.1.3 速度谱的应用 (2) 识别多次反射等干扰波。 速度谱中如果在深层出现速度相对较低的谱线， 而t0时间又与速度相近的浅层反射波成倍数关系时， 则可能是多次波。因为一般速度随深度是增大的，出 现了反常现象，要仔细分析其原因。同样，如果在速 度谱中发现过高的能量团，还可能确定其他干扰波和 特殊波。
4.2.2 叠加速度的物理意义
(2) 单倾斜界面均匀介质情况下，反射波时距曲线仍然 是双曲线，但双曲线公式中的速度已不是真速度，而是 等效速度。因此，此时求得的叠加速度即为等效速度。 等效速度Vφ与真速度V之间的关系是Vφ=V/cosφ，故若已 知界面倾角φ,我们仍可以由叠加速度(这时是等效速度) 求出真速度来。 (3) 水平层状介质情况下，经过简化后的反射波时距 曲线仍为双曲线，这时双曲线公式中的速度为均方根 速度，故此时叠加速度即为均方根速度Vrms。
地震资料数字处理技术
X (ω ) = X (ω ) H (ω )
∧
………….. (2-1-9)
四学时
傅氏变换 连续信号傅氏变换
X (ω ) = ∫ x(t ) e
−∞ ∧ +∞ − jωt
dt
1 x(t ) = 2π
∫
+∞ ∧
−∞
X (ω ) e dω
jωt
离散信号傅氏变换：
X Δ ( f ) = Δ ∑ x( n)e
x(n) ≤ M 。
n = −∞
∑ h(n) < ∞
+∞
………………
(2-1-14)
滤波器能量有限输出
这 是 指 如 果 输 入 x(n) 的 能 量
§1.2 地震处理流程
几何扩散校正：通过给数据加一增益恢复函数以 校正波前（球面）扩散对振幅的影响。 建立野外观测系统 ：把所有道的炮点和接收点 位置坐标等测量信息都储存于道头中以保证各道 的正确叠加 。 野外静校正 ：对陆上资料，把所有炮点和接收 点位置均校正到一个公共基准面上以消除高程、 低降速带和井深对旅行时的影响。
剩余静校正
地层断开引起的原因：由于障碍物 的影响没有布校波器
叠后处理
绕射波，滤波后可 直接作解释
偏移处理
顶
前积反射 断点比较清楚
第二章 数字滤波
本章主要回顾和介绍数字滤波器的有关 知识，以及利用干扰波与有效波在频率、 传播方向、速度以及能量等方面的差异进 行干扰波压制或消除，从而突出有效波， 提高地震资料的质量和精度的方法原理。 §２.1 概述（４） §2.2 一维滤波 （６） §2.3 二维滤波 （４）
– 特殊处理（目标处理）：针对不同目的采用
的特殊处理手段。
第四章-动校正及叠加
2
非零炮检距
零炮检距
动校正之后同相轴变胖
第四章 动校正及叠加
第一节 动校正
五、数字动校正方法和动校正拉伸
1
T 2 1 2 2 1 1 T 1 2
1
T
1
T
2
T T
2
x 1000 x 2000
第四章 动校正及叠加
第一节 动校正
一、动校正的概念
x t x t x t 0 t 0 t 0 v
2 2
速度越小、动校正时差越大
上抛
校平 下拉
CMP道集
正确速度
速度偏大
速度偏低
速度误差对动校正的影响
不在整数样点上
第四章 动校正及叠加
第一节 动校正
五、数字动校正方法和动校正拉伸
数字动校正 插值函数：
y x y x it
i 1
N
sin
t
it
不在采样点上
t
it
动校正之后的样点由动校正 之前的样点插值得到
第四章 动校正及叠加
第一节 动校正
五、数字动校正方法和动校正拉伸
动校正拉伸：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
1
1
T
子波将不再保持原来的形态，子波形态 发生相对畸变 。
1
T
2
2
2
x t x t x t 0 t 0 t 0 v
第二节 水平叠加
二、自适应水平叠加
权系数的确定：与标准道相关 确定第j道第i时刻的相关值
地震勘探原理各章节的复习要点(重点)
《地震勘探原理与解释》复习要点第一章绪论（不作为考试内容）第二章地震波运动学理论§2.1 几何地震学基本概念1、掌握基本概念，如地震子波、波面、射线、振动图、波剖面、视速度、视波长、全反射、雷克子波。
2、掌握基本原理，如反射定律、透射定律、Snell定律、惠更斯原理、费马原理等。
3、地震波的分类。
§2.2 常速单界面的反射波特征及时距关系1、基本概念：时距曲线、时距曲面、时间场、自激自收、共激发点、偏移距、初至时间、纵测线、同相轴、正常时差、倾角时差、动校正等。
2、基本原理：虚震源原理、讨论时距曲线的实际意义、直达波时距曲线及方程、反射波时距曲线及方程、反射波时距曲线的主要特点。
§2.3 变速多界面的反射波特征及时距关系1、基本概念：均匀介质、层状介质、连续介质、参数方程、平均速度、射线方程、等时线方程、回折波、最大穿透深度等。
2、基本原理：水平层状介质和连续介质情况下讨论反射波时距曲线的基本思路；水平层状介质和连续介质情况下反射波时距曲线的主要特点。
§2.4 地震折射波运动学1、基本概念：折射波盲区、初至波、续至波、交叉时、信噪比等。
2、基本原理：产生折射波的条件；利用折射波法研究地下地层起伏的基本依据；折射波与反射波的主要差异。
3、分析理解：单界面（水平和倾斜）直达波、反射波与折射波时距曲线之间的关系；三层介质情况下折射波的时距曲线及其特点；折射波法在地震勘探中的应用。
§2.5 地震波动力学理论及应用本节不作为考试内容。
第三章地震资料采集方法与技术§3.1 野外工作概述1、掌握基本概念：低(降)速带、频散、群速度、相速度、多次波、虚反射、鸣震、交混回响。
2、掌握基本内容：试验工作内容、生产工作过程、激发条件、接收条件、调查干扰波的方法、干扰波的类型、各种干扰波的主要特点、面波特点、压制面波的方法、海上地震勘探的特点与特殊性、海上特殊干扰波、海上震源等。
地震资料数字处理方法第四章速度分析
第4-1节 第4-2节 第4-3节 第4-4节 第4-5节
各种速度概念及其相互关系 速度分析原理 速度谱 速度扫描 影响速度估计精度的因素
教学大纲要求
地震记录中的速度信息、速度分析基础、速度分析判别准 则、速度谱及速度扫描。
重点：理解反射信号的最佳估计原理、速度分析判别准则， 掌握速度谱与速度扫描的基本思路和制作原理，了解速度 谱的显示方式及有关参数的选择原则
(4-2)
如果取=采样间隔，j=t/为记录的采样点序号,ki =ti/为第 i道反射信号到达时间的采样点序号，则有
fi,j = Sj-ki + ni,j
(4-3)
既然各道的真实信号振幅、形状都相同，只有到达时间不同也
即只有ti或ki不同，为了比较，我们可以将各道的时间原点移 至ti处，也就是说，以信号的初至为时间原点,为此,令
6.等效速度
当地层为倾斜界面时,均匀介质情况下的共中心点时距曲线 公式为:
ti2=t02+ xi2/(v/cos)2
如令
V= v/cos
(4-1-6a) (4-1-6b)
(4-1-6a)就变成与水平界面情况相同的形式：
ti2=t02+ xi2/ V2
(4-1-6c)
显然,这个V是为了使倾斜界面等效于水平界面而引入的一 种速度(即用速度为V的水平层去代替速度为V的倾斜层 的一种等效处理)。
overcorrection undercorrection
前面已知道,动校正量t,也就是正常时差t随速度的改变 而改变—当V偏大时, t偏小,动校不足;而V偏小时, t偏 大,动校过量;只有当V取得合适, t才能计算正确,也才能 把双曲线型的时距曲线校正成水平直线,达到最佳叠加效 果。显然,这个正常时差中隐含着速度信息。试想如果我 们能准确知道反射波的位置,也即是知道动校正公式中的t0, 则可以由
地震资料处理复习总结(第1-6章)
《地震勘探资料处理》第一章～第六章复习要点总结第一章 地震数据处理基础一维谱分析数字地震记录中，每个地震道是一个按一定时间采样间隔排列的时间序列，每一个地震道都可以用一系列具有不同频率、不同振幅、相位的简谐曲线叠加而成。
应用一维傅里叶变换可以得到地震道的各个简谐成分；应用一维傅里叶反变换可以将各个简谐成分合并为原来的地震道序列。
连续函数正反变换公式：dt et x X t i ωω-∞∞-⎰=)()(~ 正变换 ωωπωd e X t x t i ⎰∞∞-=)(~21)( 反变换 通常由傅里叶变换得到的频谱为一个复函数，称为复数谱。
它可以写成指数形式 )()()(|)(~|)(~ωφωφωωωi i e A e X X ==式中)(ωA 为复数的模，称为振幅谱；)(ωϕ为复数的幅角，称为相位谱。
)()()(22ωωωi r X X A +=，)()(tan )(1ωωωφr i X X -=（弧度也可换算为角度）离散情况下和这个差不多（看PPT 和书P2-3）一维傅里叶变换频谱特征：1、一维傅里叶变换的几个基本性质（推导）线性 翻转 共轭 时移 褶积 相关（功率谱），P3-72、Z 变换（推导）3、采样定理 假频 尼奎斯特频率，tf N ∆=21二维谱分析二维傅里叶变换),(k X ω称为二维函数),(t x X 的频——波谱。
其模量|),(|k X ω称为函数),(t x X 的振幅谱。
由),(k X ω这些频率f 与波数k 的简谐成分叠加即可恢复原来的波场函数),(t x X （二维傅里叶反变换）。
如果有效波和干扰波的在f-k 平面上有差异，就可以利用二维频率一波数域滤波将它们分开，达到压制干扰波，提高性噪比的目的。
二维频谱产生空间假频的原因数字滤波在地震勘探中，用数字仪器记录地震波时，为了保持更多的波的特征，通常利用宽频带进行记录，因此在宽频带范围内记录了各种反射波的同时，也记录了各种干扰波。
地震速度分析
速度分析
地震速度参数提取方法
速度——是处理、解释中的重要参数，同时也是代表岩性特征的重 要标志，在岩性解释、油气预测中以及时深转换方面，速度也起着 非常重要的作用。（均方根速度、等效速度、层速度、平均速度等）
速度获取的方法： 1）测井资料（地震测井、声波测井）； 2）岩石样本测定（岩芯、岩样分析）； 3）从地震记录中直接获取； 从地震记录中求取速度统称为速度分析 具有代表性的有：叠加速度分析、偏移速度分析、层速度分析、二 维速度分析、三维速度分析，τ -p域速度分析等。
解得：
ˆ 1 Sl N
l j
i 1
N
N
f i，l ri
l
可取任何值，取
ˆ Sj
1 N
i 1
fi,
j ri
说明：反射信号 和后平均。
Sj
的最佳估计信号
ˆ Sj
就是按 r 规律求
i
ˆ 验证： S j S j
？
f i , j ri S j ni , j ri
1 N 1 N ˆ S j f i , j ri ( S j ni , j ri ) N i 1 N i 1
1 N 1 N S j ni , j ri N i 1 N i 1
ˆ Sj Sj
叠加速度分析
3、速度分析判别准则 1）最小误差能量判别准则(对前Q式二项式展开和整理得)
对单层模型反射波：
对水平多层反射波： 对倾斜多层反射波：
Va Vl V aVσ Va V
x t0 v1 v2 v3
t
3
叠加速度分析
地震资料的多准则速度分析方法
地震资料的多准则速度分析方法谢俊法;孙成禹;王兴谋;李红梅;林美言【摘要】速度分析是地震数据处理中至关重要的一环,常规速度分析方法中,给定一系列相同间隔的速度进行扫描,以叠加能量或相似系数等作为速度分析的准则制作速度谱.速度谱的能量团通常在正确的动校正速度附近存在一定的发散,从而影响速度的拾取.通过对方差为准则的速度分析方法进行分析和研究,认为方差对同相轴的相干性比较敏感,因此,方差速度谱具有较高的精度.拾取方差速度谱中最小方差数值对应的扫描速度为动校正速度,然而实际资料处理时,由于精度太高,最小方差数值对应的区域太小,不利于速度的拾取.为此笔者提出了以方差倒数、叠加能量和相似系数三者的乘积为目标函数的多准则速度分析方法.噪声会对方差产生影响,然而噪声只是提高方差的整体数值,不会改变方差的相对大小关系,因此地震数据含有一定噪声时本文方法仍然适用.通过模型数据和实际资料的处理,验证了本方法的正确性和实用性.%Velocity analysis is a key procedure of the seismic data processing,the conventional velocity analysis method scans with a series of given velocities with the same interval,and makes velocity spectrum based on the criteria of stacking power,semblance coefficient and so on.The energy groups of conventional velocity spectrum are usually divergent at the right NMO correction velocity,which affects the velocity pick up.A variance velocity method is studied and its velocity spectrum has higher precision since variance is relatively sensitive to the coherence of the events.The scanning velocity corresponding to the minimum values of the covariance velocity spectrum is picked up as the NMO correction velocity.However,due to the high precision,the area corresponding to theminimum variance value is too small in actual data processing,which is unfavorable for velocity pick up.In view of such a situation,the authors proposed a multi-criteria velocity analysis method regarding the production of variance,stacking power and semblance coefficient as the objective function.Noise will affect the variance by increasing its overall value but does not change its relative value relation.This method can also be applied to the seismic data with certain noise consequently.The authors have proved the correctness and effectiveness of the method by model data and actual data processing.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】8页(P513-520)【关键词】地震资料处理;速度分析;叠加速度谱;相似系数;方差【作者】谢俊法;孙成禹;王兴谋;李红梅;林美言【作者单位】中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州 730020;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580;中石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营 257022;中石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营 257022;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580【正文语种】中文【中图分类】P631.4地震波速度是地震资料处理解释中最重要的参数之一，它贯穿于地震数据处理和解释的整个过程。
地震资料数字处理方法
地震资料数字处理方法The method for seismic data processing张白林更多资料：/h/user.php?uid=1078354141&fixed=ishare地震资料数字处理的目的、任务和特点利用数字计算机对野外地震勘探所获得的原始资料进行加工.改造,以期得到高质量的.可靠的地震信息,为下一步资料解释提供可靠的依据和有关的地质信息.特点:借助于计算机或数字化设备根本目的:提高信噪比、提高分辨率、提供岩性参数无论方法多么先进,技术如何发展,地震资料数字处理的根本目的仍然是:提高信噪比.提高分辨率.提供岩性参数第一章数字滤波第1-1节数字滤波基础第1-2节二维滤波第1-3节二维滤波的实现组成一个复杂振动的所有简谐振动成份的振幅、初相位与频率关系的总和。
信号按随时间变化的特点理的过程。
反射波与面波、声波和微震等干扰波，在频谱上有明显差别，故利用这种差别，可进行频率滤波，以便减少干扰波的能量，提高信噪比。
(或波形)进行加工、改造的过程。
不同类型的波具有不同的频率分布范围,,去掉干扰波,保留有效波,最终达到提高信噪比的目的;对信号的频谱进行修正的过程.方法:物理频率滤波：利用电子元器件的组合对信号频谱进行改造的过程；数字频率滤波：利用数学手段,在计算机上对信号的频谱成分进行修正的过程.其目的:压制干扰信号,突出有效信号,也即是提高信噪比.数字频率滤波的实现:①时域褶积: x(t)*h(t)= y(t)②频域乘积: X(f)•H(f) = Y(f)地震资料数字滤波的关键是选择恰当的滤波器，也即确定h(t)或H(f)。
实现数字滤波的步骤⑴时域①根据工区内有效波和干扰波的频谱分布情况设计滤波器的频率特性H(f)；②由H(f)作傅氏反变换，得到h(t)；③褶积：y(t)=x(t)﹡h(t)，其中x(t)是待处理的地震道，y(t)是滤波后的地震道。
类似地，也可得到频率域实现滤波的相应步骤。
地震资料处理—速度分析1
4.2.1 速度谱
4.2.1.1 叠加速度谱的基本原理和制作方法 (1) 叠加速度谱的基本原理 用一系列速度值逐个对记录校正，叠加计算后，将叠 加能量A∑与试验速度V的关系画成一条曲线，这条曲 线就称为速度谱线[图(e)]。
通过检查速度谱线上叠加能量 的大小可以将正确的速度挑选 出来，如图(e)中，Vm速度所 对应的叠加能量A∑最大，则 Vm就是我们所要求的对应t0 反射波的叠加速度。这就是叠 加速度谱制作的原理。
用多次覆盖资料提取速度信息的基本的方 法是速度谱法和速度扫描法。但为了加快计 算速度，提高精度和适应解决不同地质问题 的需要，人们研制了各种速度分析方法，如： 自适应速度分析、连续速度分析、偏移速度 分析、三维速度分析等。由于学时有限，我 们仅对速度谱、速度扫描两种主要方法进行 讨论。
4.2.1 速度谱 4.2.2 叠加速度的物理意义
从Φ v—V曲线上看到,当V＝Vｍ 时,Φ Vｍ值最大。即：V＝Vｍ时, 把曲线校正成水平直线,Vｍ是最 合适的动校正速度(叠加速度)
还可看到：V<Vm时,Δ tx过大,校 正后曲线向下弯曲,叠加能量较 小。当V>Vm时,Δ tx过小,校正后 曲线向上弯曲,叠加能量也较小。
V
V1
0
V2
V2
V1
0
V2
V1 V 2
V
4.2.1 速度谱
4.2.1.1 叠加速度谱的基本原理和制作方法 (2) 叠加速度谱的制作方法(制作步骤)
再选一个速度值V2=V1+Δ V,重复上面步 骤，计算出叠加能量Φ V2。
即V 1 V 1
V V V 2 1
V1
V Vn
Vn
《地震资料数字处理》复习精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《地震资料数字处理》复习地震资料数字处理围绕以下三方面工作：1、提高信噪比；2、提高分辨率；3、提高保真度。
一、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。
2、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。
3、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，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。
4、一维滤波器（伪门、Gibbs现象）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。
5、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。
6、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。
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遗憾的是,准确拾取反射信号是一件很困难的事,目前无法办 到，因此我们只能利用多次覆盖资料信息量大的特点从统 计的角度出发，由计算机利用多道统计平均的思想来估计 一个反射信号，这就是我们的第二个问题。
二.反射信号的最佳估计 反射信号的最佳估计
所谓最佳估计,就是设有一个估计信号，让它与多道记录上的 真实反射信号之间的误差平方和为最小。.这样得到的估计 信号就称作在最小平方意义下的最佳估计信号。在地震资 料数字处理中，就是用这个最佳估计信号代替真信号来提 取速度参数的。
overcorrection
undercorrection
前面已知道,动校正量∆t,也就是正常时差∆t随速度的改变 而改变—当V偏大时, ∆t偏小,动校不足;而V偏小时, ∆t偏 大,动校过量;只有当V取得合适, ∆t才能计算正确,也才能 把双曲线型的时距曲线校正成水平直线,达到最佳叠加效 果。显然,这个正常时差中隐含着速度信息。试想如果我 们能准确知道反射波的位置,也即是知道动校正公式中的t0, 则可以由 =[t (4∆ti=[t02 + xi2/Va2]½ - t0 = ti-t0 (4-1) 获得正常时差,从而求出Va. 速度分析的基本思想:根据正常时差中包含速度信息这 一事实,如能从记录中准确地拾取反射信号,得到正常时差, 就能求出速度参数。
从某种意义上讲,参数提取是地震资料数字处理中最重要的 一个环节。首先,所有处理方法都只有在事先提供准确参数 的前提下才能得到好的处理效果。例如:动静校正,必须要知 道速度；数字滤波,必须要了解有效波和干扰波的频谱(视速 度)或频率-波数谱分布情况；而反褶积,则应知道大地滤波作 用,即地层吸收情况、子波形态等.因此,正确地提取参数是各 项处理工作得以顺利进行的前提和保证; , 其次,更重要的还在于获得与地震有关的物性参数的地下分布 情况本身就是地震勘探的最终目的。构造勘探需要了解地下 反射界面的分布,实质上就是波阻抗参数的地下分布;岩性勘 探需要得到地下岩性的详细情况,则更与各种岩性参数(如速 度、吸收系数、泊松比等)的提取息息相关。 由此可见,参数提取在地震资料处理中的重要性,而且随着勘探 程度越来越高,种种重要性也就越来越明显。
可以证明,在满足以下两个假设条件的前提下，根据多道平均 思想得到的最佳估计信号Ŝ(t)就正好是多道记录上按精确的 正常时差曲线进行动校正后各道的叠加道，它正好等于各道 的真实反射信号S(t)。这里的假设条件是： ①道集内各道上真实反射信号的形状和振幅都相同,只有到达 道集内各道上真实反射信号的形状和振幅都相同, 道集内各道上真实反射信号的形状和振幅都相同 时间t 不同; 时间txi不同 ②各道的噪声在道内或道间的均值为零。 各道的噪声在道内或道间的均值为零。 各道的噪声在道内或道间的均值为零 由这两个假设条件可以知道，道集内各道的反射信号Si(t)均相 同= S(t) ，仅是到达时间不同，也就是说存在正常时差；而 由此也可知道，能否得到多道信号的最佳估计Ŝ(t)，不仅与 反射信号本身有关，也与各道的正常时差有关。
CDP道集记录达到最佳叠加效果的速度. CDP道集记录达到最佳叠加效果的速度. 道集记录达到最佳叠加效果的速度
二.各种速度之间的关系
根据上述速度公式和概念,可 以总结出如下关系: 1.在水平层状介质情况下,炮 检距为零时的射线速度即为 平均速度; 2.炮检距无穷大时的射线速度 等于水平层状介质中最高速 度层的速度; 3.均方根速度是构成等效均匀 层的最佳射线速度,即在诸多 射线速度中,等于均方根速度 的那一个正是按最佳估计理 论得出的最佳等效值;
4.均方根速度(RMS速度—root mean square velocity)
由于实际地层并非是均匀的,而是连续的或成层的,波的传播路径也不是一条 直线,而是一条折射线。按照费马原理,波沿最小传播时间路径传播,这时 得到的时距曲线并不是一条双曲线。但为了统一起见,人们往往不管介质 是何种情况,都采用双曲线公式计算动校正量。也就是说,把反射波时距 曲线总是看成双曲线,而均方根速度就是在把不同介质情况下的时距曲线 都等效于双曲线时所引入的一个速度概念:
当然,参数提取是一项十分复杂而艰巨的任务,大多数物性参数的提取方法还 不够成熟,还在探索之中。我们这门课也仅在本章介绍最常用、最重要、 也是发展最成熟的速度参数提取,也只能介绍常规速度分析方法. 最早求取速度参数的手段只有地震测井、声波测井及由观测到的时距曲线 计算速度及作速度段等。前两种方法必须要有深井,后两种方法精度太低 而被淘汰。随着多次覆盖技术和数字处理技术的应用和发展,出现了对多 次覆盖资料进行数字处理以求取速度信息的速度分析方法,它不但能获得 叠加速度.均方根速度.层速度等速度信息,还可以借助于速度分析资料的 解释得到其它一些有用的信息。 速度分析:利用多次覆盖记录中反射波到达时间与传播速度的关系从记录中 利用多次覆盖记录中反射波到达时间与传播速度的关系从记录中 提取速度参数的数值分析方法. 提取速度参数的数值分析方法 目的:为动静校正、水平叠加、偏移等提供速度参数。 为动静校正、水平叠加、偏移等提供速度参数。
Vσ=Vrms = {∑vi2ti/ ∑ ti}½ ∑
(4-1-4)
即各层层速度对垂直传播时间的均方根值。由(4-1-4)式可以看出,均方根速 度也相当于用一个速度为Vσ的均匀介质去代替第n层以上全部上伏地层 的一种等效处理。由于实际上它是用双曲线时距关系代替水平层状介质 的非双曲线时距关系对应的速度,所以这种等效处理的适用范围就是水 平层状介质时距曲线接近双曲线的那个范围(范围有多大?).它与平均速 度的不同之处在于考虑了不均匀介质的“折射”效应,因此运用范围应 大一些。
4.均方根速度总是大于平均速度; 5.在水平层状介质情况下,炮检距不很大时,叠加速度就是均 在水平层状介质情况下,炮检距不很大时, 在水平层状介质情况下 方根速度: Va = Vσ 方根速度: 6.在(均匀介质)倾斜界面情况下, Va = Vϕ 另外,可以利用Dix公式,由均方根速度求得层速度（需要满足 什么条件？）。
简化,从数学上讲主要就是取平均,从物理上说就是取等效 层,即用均匀介质去等效非均匀介质。一般来说,岩性的纵 向变化总是比横向变化快,所以我们主要考虑纵向上的平 均。 2.层速度(interval velocity) 按照地层物性,将地下介质分成若干厚度在几十米以上的地 震反射层,并认为地下介质是由若干个彼此平行的地震层 所组成,将每一地震层都看作均匀介质,取其中各个薄互层 真速度的平均就是层速度；它接近于其中包含的大量薄 平行层的真速度。层速度可以由地震测井获得 Vi=∆H/∆t (4-1-2) ∆ ∆ 显然,层厚度∆H越小, Vi就越接近于真速度.由声波测井求得 的层速度∆H可以很小(0.3~1m),这时的速度与岩性关系更 密切。
6.等效速度 当地层为倾斜界面时,均匀介质情况下的共中心点时距曲线 公式为: /(v/cosϕ ti2=t02+ xi2/(v/cosϕ)2 如令 Vϕ= v/cosϕ v/cosϕ ti2=t02+ xi2/ Vϕ2 (4-1-6a) (4-1-6b) (4-1-6c)
(4-1-6a)就变成与水平界面情况相同的形式： 显然,这个Vϕ是为了使倾斜界面等效于水平界面而引入的一 V 为了使倾斜界面等效于水平界面而引入的一 种速度(即用速度为Vϕ的水平层去代替速度为V的倾斜层 种速度 V 的一种等效处理)。
一.地震记录中的速度信息
在前面介绍动校正的概念时我们就已知道,∆t= ∆t(x,t0,v), 即多次覆盖方法所获得的多道记录中的正常时差中隐含 着速度信息.因为速度总是与传播距离及传播时间相关联 的,而地震记录中含有地震波到达地面不同位置的旅行时 间，因此从这些记录的传播时间差入手,就可能求得地震 波的传播速度。
2000 2550 3109 3211 3640
2000 2500 3000 3125 3500
2000 3000.8 3999.1 3499.2 5000.6
均方根速度比平均速度大,用它求出的层速度与真实值相 差很小
第4-2节 速度分析原理 节
前面已提到,所谓速度分析,就是利用多次覆盖的地震记录,根据 多道记录中反射波的到达时间与传播速度的关系,从地震记 录中提取速度信息。这一分析方法是由计算机通过编程自动 完成的。因此,我们首先应了解两个问题:①是地震记录中哪 些量与速度信息有关；②是要自动拾取速度信息必须依靠的 判别准则。只有知道了地震记录中哪些量与速度有关,才能 去求取它，找到与速度的内在联系；而只有有了判别准则， 才能知道所求的是否就是我们所需要的真实的速度信息。
例：各种速度的比较
Layer Interval Thickness(m) Velocity (m/s) RMS Velocity Average (m/s) Velocity (m/s) Vi (Dix Formula)
200 300 400 350 500
2000 3000 4000 3500 5000
3.平均速度(average velocity) 一组水平层状介质中,某一层以上介质的平均速度就是地震波 地震波 垂直穿过该层介质以上各层的总厚度与总的传播时间之比. 垂直穿过该层介质以上各层的总厚度与总的传播时间之比. 即对于第n层介质以上地层的平均速度,有 V=∑ V=∑hi/ ∑ti = ∑hi /[∑hi/vi] ∑ 如采用直射线假设,上述公式可以叙述为： 在水平层状介质中,波沿直线传播所走的总路程与所需的总时 在水平层状介质中, 间之比。 间之比 按时间平均. 由此可知,平均速度是把各层的速度加起来按时间平均. 按时间平均 (4-1-3)
复习) 第4-1节 各种速度概念及其相互关系 复习 节 各种速度概念及其相互关系(复习
一.各种速度概念
1..真速度 是无限小体积的岩石的固有性质,波以真速度走过无限小体积 的岩石.其定义可用 V=ds/dt (4-1-1) 表示,它是真正反映岩性的一种速度,由于地下介质情况的复杂, 它的值目前还很难求得,必须做不同形式的简化,这就引出了 一系列的速度概念。 实验室岩石样品测定,可以获得各种岩石的真实速度,但那毕竟 只是一个点的速度值,对野外生产不具有任何指导意义,只有 参考价值。