石油开采地震勘探4.ppt

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1、,共反射点叠加法：在野外采用多次覆盖的观测方法，在室内处理中，采用水平叠加技术，最终得到水平叠加剖面，这一整套工作称为共反射点叠加法 水平叠加：是将不同接受点收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号，经动校正后叠加起来。水平叠加的作用：这种方法能提高信噪比，改善地震记录质量，特别是压制一种规则干扰波（多次波）效果最好。,第四章 共反射点叠加法,水平叠加利用的不是频率滤波的频谱差异，也不是组合的方向性差异，而是利用动校正后有效波与干扰波之间剩余时差的差异。并且多次叠加在压制随机干扰方面比组合效果更好。,(见书P139),目 录,第一节 共反射点时距曲线方程,第二节 多次反射波特点,第三节 多次

2、叠加的特性,第一节 共反射点时距曲线方程,在野外采用多次覆盖工作方法,如图：,水平界面的共反射点道集和共反点时距曲线,如界面水平，则每次都能接受到来自界面上同一个R点的反射M是R地面上的投影，叫共中心点。R叫D1，D2，D3等道的共反射点；D1，D2，D3等道组成了一个共反射点道集。,在O1，O2，O3等点激发，在D1，D2，D3 等点接受。,满足O1D=D1M，O1M=D1M，,水平界面的共反射点道集和共反点时距曲线,在实际野外生产中，一次激发，多道接受。但我们总可以在许多次激发获得的多张记录上，把地下某个反射点的共反射点道集找出来抽道集。,在O1，O2，O3激发，D1，D2，D3接收，虽然

3、接收的都是来自界面上R点的反射，但D1，D2，D3 各点接受到反射波的传播路程长度不同，因此传播时间T1，T2，T3是不一样的。,如果以炮检距x为横坐标，以波到达各共反射点道的传播时间t为纵坐标，利用（x1，t1），（x2，t2），（x3，t3）等。作出共反射点R的反射波时距曲线的半支，将激发点与接受点互换，又可以得到时距曲线的另外半支。这种曲线叫共反射点时距曲线。,水平界面共反射点时距曲线方程：,X：跑检距,h0：共反射点M处界面的法线深度,v：波速,（1）共反射点时距曲线只反映界面上一个点R的情况；共炮点时距曲线反映的是一段反射界面的情况。,2）物理意义差别：,（2）共炮点时距曲线t0时间

4、反映激发点处反射波的垂直反射时间；共反射点时距曲线t0代表共中心点M处的垂直反射时间。,均匀介质，水平界面情况下共反射点与共炮点反射波时距曲线方程的异同。,1）共反射点时距曲线方程与共炮点反射波时距曲线方程在形式上是一样的，都是双曲线,引入共中心点概念之后，可同时适合于水平界面和倾斜界面的情况。,当界面倾斜时，对称于M点激发和接收所对应的反射点不再是一个点。如图所示，D1，D2，D3不在是共反射点道集，但在室内处理时，仍按水平界面的情况进行。这样做实际上共中心点叠加。,倾斜界面情况下，共反射点（共中心点）时距曲线方程。,推导：,如图：,倾角，OD是倾斜界面，O*D*是OD相对于OD的镜象。而h

5、1，h0，h2分别为O，M，D三点处界面的法线深度。在O点激发，在以M为共中心点的D点接受。,D点接受的反射波时距曲线方程。（共炮点）,则：,（用激发点O处界面法线深度表示）,（余弦定理）,为了找出一般的共中心点时距曲线方程，使方程不 包含h1，而只包含共中心点M处的界面法线深度h0，为此，先要找出h1和h0的关系。,对另一个激发点，激发点处的界面法线深度就要变化，（h1变），方程要变化。,由图：,此方程是以共中心点处界面法线深度h0表示的。倾斜曲面共中心点时距曲线方程。,自激自收时间,炮检距为零（在M点处）的反射时间,式两边平方：,是一条双曲线。,共中心点时距曲线特点：,1、是一条双曲线，以

6、过M点的纵轴为对称轴。,2、角的大小只影响曲线的陡缓，与曲线的形状和倾向无关。,简单提一下：,对于水平界面共炮点反射波时距曲线，动校正之后，双曲线 直线。能形象的反映地下界面的形态。,共炮点时距曲线与共反射点时距曲线两者的动校正方法完全一样，只是校正后的资料有不同的特点。,对于共反射点道集来说，动校正之后，来自同一反射点的一次波变成同相的，叠加后得到加强。,界面水平：v均匀介质，双曲线，不能真实的反映地下界面的形态。校正成直线 反射界面形态，便于剖面解释。,共反射点道集中各道，动校正后，每一道都变成在共中心点处自激自收的道，一次反射波传播时间都变成共中心点处的垂直反射时间，可实现同相叠加 能量

7、显著加强。,动校正量，各道x不同，不同。（x）在地层剖面上存在着许多反射界面，在同一张记录上由浅到深的许多反射波。不同深度界面的反射波，不同，不同，（同一道不同 的反射波，动校正值不同）。,水平界面：,动校正：,同一道，校正量不断的变化。,倾斜界面：,当 较小时,动校正后：,倾斜界面的同相轴在动校正后变成一条倾斜直线，正好与倾斜界面的产状对应。,第二节 多次反射波特点,一般多次波包括多次反射波。反射折射波，折射反射波等等。只讨论多次反射波。,1、产生原因：,地表的反射和层间界面之间的的多次反射波被检波器接收。,25,（一）多次反射波（包括虚反射）,1.定义：从震源出发，到达接收点时，在地下界面

8、发生一次以上反射的波。,多次反射波、反射折射波、折射反射波和绕射反射波等统称为多次波,2.多次反射波产生的条件：地下一定有良好的反射界面（存在较大的波阻抗差）,此类界面有：基岩面、不平合面、火成岩、石膏层、岩盐、石灰岩等强反射层，地面、水面等,当反射波传播到地面时，由于地面与空气的分界面（称自由界面）是一个波阻抗差异很明显的界面，所以是一个良好的反射界面。反射波又可能从这个界面反射向下传播；当遇到反射界面时，又可以再次发生反射返回地面形成多次反射波。,在我国各探区都不同程度地存在着多次波。,在有些地区，如果浅、中层存在着良好的反射界面，并产生多次波，这样有可能掩盖了中、深层的一次反射波。,在剖

9、面上多次波较强时，如果在解释中不能正确的把多次波识别出来，就回造成错误的地址解释比如使巨大的断裂带被隐蔽，有利的构造不见了，以及造成沉积加厚的假象等等。,为了提高地震勘探的，压制，识别多次波是一个十分重要的问题。为了识别压制多次波，就要分析多次波产生条件，特点，找出它与一次波差异。,良好的反射界面。反射系数较大的反射界面上发生的多次反射波较强，且能被记录下来。,产生条件：,属这类界面：有基岩面，不整和面，火成岩。（如玄武岩）和其它强反射界面（如石膏层，岩盐，石灰岩等）。,（二）多次波类型,在某一深度的界面发生反射的波在地面又发生反射，向下在同一界面发生反射，来回多次，又称简单多次波。,（）全程

10、多次波：,地震波从某一深度的界面反射回来后，再在地面向下反射，然后又在某一较浅的界面发生反射局部多次波。,（）短程多次反射波：,在几个界面上发生多次反射，多次反射的路径是不对称的，或在一个薄层内受到多次反射。,（）微屈多次波：,进行井中爆炸时，激发能量的一部分向上传播，遇到地面再反射向下，这个波称为虚反射。它与直接由激发点向下传播的地震波相差一个延迟时间；等于波从井底到地面的双程反射时间。,（）虚反射：,33,如图：,倾斜界面，倾角，均匀介质。V，激发，炮点处法线深度为h，点接受。界面上产生的全程二次反射波，x。,主要讨论全程二次波反射波。,35,即求：,全程二次反射波的时距曲线关系。,思路：

11、,作一个等效界面，使这个等效界面的一次反射波相当于原来界面上的全程二次反射波。,用等效界面的法线深度，倾角，v。写出一次反射波时距曲线方程。,找出等效界面号数、与原界面参数 的关系。代回到等效界面一次反射波时距曲线方程。可得到原界面的全程二次反射波方程了。,）等效界面做法：,延长，延长，交于一点，连，则 就是等效界面。,现证明：,的一次反射波，相当于上的全程二次反射波。,证明：,是 界面上从到的一次反射波。,即 是 界面上从到的一次反射波。,2）等效界面上一次反射波时距曲线方程,3）找出 与 与 关系,已知：,得全程二次反射波的时距曲线方程：,特点：,是一条双曲线。,全程二次反射波的垂直反射时

12、间是同一界面一次反射波 的 倍。当 较小时，。这是一个常用的识别近于水平界面的多次波的重要标志。,等效界面的倾角 全程二次反射波的等效界面的倾角 是一次反射界面倾角 的2倍。称倾角标志。由全程二次反射波时距曲线方程推广到全程 次反射波时距曲线方程。,等效界面深度：,等效界面倾角：,两种反射波 时间关系：,当 较小时，,当界面倾斜时，多次波的次数 不能是任意的。,指出：,当 次，从运动学角度来说，从动力学的角度考虑，次数也不可能太多，因为在多次反射过程中，能量会逐渐减弱。,剩余时差：,把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的 之差，称为剩余时差。,是水平叠加能有效压制的一种

13、规则干扰波。,水平叠加主要是利用有效波与规则干扰波之间剩余时差的差异来压制干扰的。,多次波：,下面讨论一下，多次波的剩余时差：,水平界面动校正量,凡时距曲线不符合 的任何其它形状的波，包括倾斜层的反射波，多次反射波，绕射波等等。如按 进行动校正，则道集内各道的波的旅行时不一定都能校正为共中心点的垂直反射时间，而可能存在一个时差，这个时差叫剩余时差。,设任何其它形式波的旅行时，正常时差，一次波的旅行时，正常时差为。,剩余时差：,或,将 作纵坐标，作横坐标，可以画出剩余时差曲线。可形象的反映出某个波的剩余时差随炮检距的变化规律。具体分析一下多次波的剩余时差的变化规律。,O点放炮，D点同时接收到来自

14、P界面上的R点来的一次波和d界面上的多次波（二次）。,如图：,来自d界面上的反射波相当于等效界面d上的反射点RD来的一次反射波。,一次波,一次旅行时：,用幂级数展开，略去高次项,多次波(全程二次波)旅行时：,如果,一般 大多为正,(同时接收到这两个波),多次波的剩余时差：,随x的加大而增大。,动校正后表现为校正不足。,令：,多次波剩余时差系数,多次波剩余时差特点：,1.是一条抛物线。,3.表现为动校正不足。同相轴向t增大的方向弯曲。,2.与 时间成反比，与 成正比。,令：,第三节 多次叠加的特性,前后变化-叠加前后有效波和干扰波将发生什么变化?,讨论多次叠加的特性就是讨论：,把叠加当作一个线性

15、时不变系统，分析信号在叠加前后频谱的变化，导出有关公式。,思路：,提高信噪比-如何选择相关参数使有效波最大限度的加强,干扰波最大限度的被削弱。,设经过n次覆盖，得到一共反射点道集，道集内有n道，各道炮检距为 并设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，只是到达时间不同。,基本假设：,地震波为平面简谐波。,各道波的波形和能量相同，只是剩余时差不同。,设炮检距为0 的道波的振动函数，,按一次波动校正后各道的剩余时差是,动校正后各道波形分别是,水平叠加后输出：,输出信号谱为：,令,水平叠加的滤波因子,多次叠加相当于一个线性滤波器,多次叠加对波形的改造作用可以由 反映出来。是 的函数，是一

16、个复数。,是这个滤波器的特性。,幅角：多次叠加的相位特性。,由,它的模 为多次叠加振幅特性。,振幅特性：,对于反射波，最理想情况：，叠加后反射波振幅增加n倍。,对一其它的 的波，叠加起到相对削弱作用。,当 时，振幅特性曲线为最大值。为了便于对此分析不同叠加次数的叠加结果，将特性曲线作一变换。,水平叠加特性：,令，称为叠加特性，式中 n为 叠加次数,叠加特性公式虽然是从脉冲波 导出，但经傅立叶变换后，其结论只适用于（不同频率的）谐波。因为只有固定某一频率，才能得出 同观测系统、波的剩余时差 之间的明确关系。,一般把 次数n和变量 的函数作一变换：,说明：,令,式中：,i：是道集内各叠加道的顺序。

17、,：叫各叠加道参量。,可理解为各道的剩余时差所占谐波周期的比数。,上式对各种波都是普遍适用的，但各种波的 变化规律不同，因而叠加参量 的变化规律也不同。,离散情况下,多次波剩余时差：,一般情况下,多次波剩余时差曲线为一上升抛物线。,多次波的叠加参量 的变化规律表示为一上升的抛物线，系数。,对 相同的一次波和多次波。,对于多次波：,对某一频率而言（T一定），,由于多次波的 均按抛物线规律变化，利用这一特点，将 变化为观测系统以及“单位叠加参量”的函数。,：道间距,令：单位叠加参量，相当于炮检距等于一个道间距时的叠加参量。,令：炮检距所相当的道间距数的平方。,它是一个与观测系统参数有关的量。,代入

18、 公式：,多次波的叠加特性方程,这个公式给出了 与 和 的关系。,下面找出 与观测系统具体参数关系。,：偏移距（第一道的炮检距）,：炮点的移动距离,：偏移距的道间距数,为了便于用此公式指导野外观测系统的设计，要找出 与观测系统的具体参数的关系：,：炮点移动距离道间距数,：该道在道集内按炮检距由小到大排列时的顺序号。,则：,以观测系统为参数的叠加特性方程。,有了 算出多次波的叠加特性曲线。,结合工区的参数 的变化范围和单位叠加参量，计算出多次波的叠加特性曲线。,(炮检距所相当的道间距数的平方),图5-3-1 一条典型的多次波叠加特性曲线,下图是观测系统的覆盖次数 n=4，炮点移动的道间距数=3,

19、偏移距移动的道间距数=12的多次波叠加特性曲线。,通放带 对应于一个，在通放带内叠加后的信号得到加强。,特点：,压制带。与曲线交于（与曲线的交点）2点，波落入压制带内叠加信能得到最好的压制。,压制带宽度：,在压制带内有极大值，其最大值称为三次极值，能说明压制量的大小。（导致）：（a）偏离平均压制量 越高，压制效果可能不好。,（b）在 的右边（或左边），当 较小时，出现 的第一个极小点。,如，压制带可以左移到 处。这时排列长度可适当缩小。,：偏移距的道间距数,二次极值带，过了压制带后，进入二次极值带。,当干扰波落入二次极值带时，压制的效果不好。因此，选择参数时，使干扰波不落入二次极值带。（不能过

20、大）。,曲线越陡。（大）,曲线越陡。,值小。特性曲线在二次极值带的值越小。,以 最重要。,特性曲线上共用6个特征点：,一般 以 为变量。主要是为了便于分析和对比不同的观测系统的叠加特性曲线。,在实际中，可根据需要使用其它分量作为变量 利用相应公式，对横坐标进行换算。,1、脉冲波的多次叠加特性曲线不存在二次通放带。,上面公式只适用于简谐波。地震波实际上是脉冲波。,脉冲波叠加特性曲线结论：,2、在通放带与压制带之间为过渡带。,77,第六节 多次覆盖参数对叠加效果的影响 及其选择原则 正确地选择多次覆盖参数，对于利用叠加效应压制多次波、加强一次反射波具有重要作用，为了找出指导正确选择参数的原则，就要

21、细致地分析各种参数对叠加效果的影响，在实际生产工作中，这些参数主要指道间距，偏移距x1，覆盖次数n等。前面已讨论过，当参数n、v、不同时，叠加特性曲线的特征点1、c和c也会不同，这就是说偏移距X1，道间距和覆盖次数n不同时，叠加特性曲线的形状就不一样，下面分析这几个参数对叠加特性曲线的影响，总结出一些指导多次覆盖参数选择的原则。,78,一、道间距的选择：以q为自变量，以x为参量，画出几个P(q)曲线。结论：x 通放带越窄，压制带左移，所以增加x有利于压制与有效波速度相近的规则干扰波，从这一角度看取大些好。x太大的不利影响：太大，动校正引起波形畸变大。太大，排列太长，当动校正速度不准时，有效波容

22、易被落入压制带。,多次覆盖参数的选择原则,79,80,81,二、偏移距X1的选择 通过画图可知：X1，压制带向左移，有利于压制速度与有效波相近的干扰波，所以在深层勘探时，用大偏移此效果好。当然，偏移距很大时，特别是在接收道数也较多，道间距也较大的条件下，会使远离激发点的一些道因炮检距太大而产生一些问题。如浅层折射对浅层反射的干涉，动校正量太大造成浅层动校正引起的畸变严重，有时不得不用切除的办法处理，损失了许多浅层有效波信息。,82,83,三、覆盖次数n的选择 从图上可以看出，在压制带（c，c）范围内，P（）的平均值近于1/n，就这方面而言，叠加次数越多，对于干扰波的压制越好，同时，覆盖次数n的

23、加大，1，c的位置变化不大，压制带变宽，这说明对压制与反射波速度差异较大的多次波有利，对速度差异较小的多次波，仍需用加大道间距或增大偏移距的办法，来增大它的剩余时差，以提高分辨率。,84,n=3;=4;=12,n=12;=4;=12,85,合理选择多次覆盖观测系统对多次叠加的效果往往起着决定性的作用。应当根据工作任务，工区的地质条件和仪器装备的特点恰当地选择有关参数。关于这些参数对叠加效果的影响，上面已进行了讨论，这里再具体谈谈选择观测系统的原则和步骤。,四、选择观测系统的原则和步骤,86,具体：若工区内断裂发育，多次波的干扰又不太严重，则应以中间放炮或较短排列的单边或双边端点放炮的观测系统来

24、进行工作。因为这时观测结果的精度最大（由于排列短、动校正误差小、地下反射点的密度也增加，精度就较高）。在多次波干扰严重的地区，为了压制多次波，突出一次波，应当采用偏移距较大的单边放炮长排列观测系统。从叠加特性曲线知，对于浅层需选较小偏移距的观测系统，对于深层应选偏移距大的观测系统。,1.选择观测系统的原则,（1）要根据地下地质情况，地质任务和干扰波的特点来选择观测系统的形式。,87,（2）必须确保有效波处于通放带，干扰波落入压制带。这是多次覆盖是否有效的必要条件。,（3）经济原则。在保证地质任务，保证资料质量的前提下，应尽可能用低覆盖次数，大道间距、大排列，以便用较小工作量就能有效地完成地质任

25、务。,（4）进行必要的实验,88,然而在实际工作中，这些条件不可能完全满足。例如一次波和多次波的动校正速度选择得不完全正确，反射界面不是水平的，而有一定的倾角等，为了保证多次叠加的质量，取得好的实际效果，需要分析这些因素的影响，估计可能造成的后果，找出减少或避免这些不利因素影响的办法，在这里只谈谈动校正速度参数不准以及地层倾斜两个因素对叠加效果的影响。,第五节 影响叠加效果的因素,以上几节的讨论，假设反射界面是水平的，同时也认为动校正速度选取正确，动校正量的计算也是正确的，因而能实现真正的共反射点叠加。,89,（3）如果V选V真，则一次反射波校正不足，多次反射波更加校正不足。,一、动校正速度不

26、准确的影响,（1）如果V选=V真，则一次反射波动校正后叠加后加强。而对多次反射波，则VdV真，校正不足，叠加后削弱。,（2）如果V选V真，则一次反射波校正过量，多次波有可能校正合适。,图5-7-1 用不同速度进行动校正对一次波和多次波的影响,90,二、地层倾余对叠加效果的影响,当地层倾斜时，对水平叠加效果的影响可归结为两个方面：,（1）共反射点分散的影响,（2）把倾斜界面当作水平界面计算动校正量造成的校正不准确的影响。,91,1.共反射点分散的影响,当反射界面倾斜时，各叠加道的反射信号并非来自同一反射点，随着炮检距增大，反射点要向界面上倾方向偏移。因此，这时地面共中心点的接收道反映的不再是一个

27、公共反射点，而是一个反射段。这时的水平叠加实际上是共中心点叠加，而不是共反射点叠加，为此具体分析一下共反射点分散的情况。,92,从图上看了在O点激发，在S点接收到的反射是来自界面上的R点，而不是OS中点M下面的M点。我们就用实际反射点偏离中心点的距离 来定量地表示共反射点分散程度。下面找出r与界面倾角 的关系。而因此得（相似）于是有,93,94,由上式可以看出，倾角越大，炮检距越大时，反射点偏移越大；界面越深，偏移越小。,95,2、地层倾斜时动校正剩余时差对叠加效果的影响,倾斜界面共中心点时距曲线方程,动校正量：,对上式右边第一项幂级数展开略去高效项得倾斜地层的动校正量,进行动校正时，无论是水

28、平还是倾斜地层都是按照水平校正公式计算动校正量，这样地层倾斜时存在剩余时差,96,倾斜层的剩余时差总是负的，也就是说在同一个t1(炮点处的自激自收时间）时，倾斜层的动校正量总是比和水平层的要小，对倾斜层的一次反射波来说总是校正过量。,O,97,总结：当界面倾斜时，若仍按水平界面的情形进行共反射点叠加，则会出现一系列的问题：,（1）存在倾斜界面的动校正剩余时差，一次波叠加后得不到应有的加强。,（2）即使动校正方法正确，但由于倾斜界面上各叠加道的反射点偏移和分散校正后的各叠加道，共t1值不同，存在相对时差，因而会降低叠加质量。,（3）共中心点道集叠加，反映的不是界面上的一个点，而反射的是系列反射点

29、组合的一个反射段的平均效应。,（4）共中心点道集叠加的结果将“共反射点”定在共中心点的正下方，沿地层的下倾方向偏移了界面的真实位置。当界面形态复杂时，在地层隆起部位，界面出现空白区，在地层凹陷部位，界面出现交叉现象，严重歪曲地质构造的形态。,98,在界面倾角不大时叠加偏移在界面倾角较大时偏移叠加,可以用处理中的偏移方法进行解决,99,零偏移距剖面,100,相位移偏移后的剖面,101,THE END,102,野外数字地震仪的接收道数,，偏移距,，道间距,，覆盖次数为,（1）每放一炮，炮点和排列分别向前移动了多少米？计算该观测系统的最大炮检距。（2）请写出满足12次覆盖的第三个共反射点的道集分别有原来的那些道组成？（3）如地下有一水平界面，该界面产生一个全程二次反射波，其波速，,，,，同,的有效波，,计算第二个共反射点道集中炮检距最大的所在道的动校正量，并定性画出动校正后二次反射波同相轴的形态。,，单边放炮时，试问：,习题,