地震勘探原理期末总复习 3 共四部分.docx
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地震勘探原理期末总复习3共四部分
5组合法的缺陷:
1、进行组合是为了利用地震波在传播方向的差异来压制干扰波,但组合本身有一定的频率选择作用。
2、在设计组合方案时,只考虑到有效波和干扰波的传播方向的差异,没有考虑它们在频谱上的差别,组合的这种低通频率特性只能起使有效波畸变的不良作用。
我们不希望组合改变波形,只希望提高信噪比。
因此,对于有效反射波应尽可能通过野外工作方法增大视速度(即减小△t)以获得最佳组合效果。
3、组合实质上是针对某一频率成分的视速度滤波,有效波和干扰波都包括许多不同的频率成分,各种组合方式主要压制比f频率高的成分,压制不了干扰波中比f低的频率成分。
这是组合法不可避免的缺陷。
6随机干扰的压制:
来源可分三类:
1)地面的微震,如风吹草动,人走车行,这类干扰的特点是在震源激发前就已存在。
2)仪器接收或处理过程中的噪音。
3)次生的干扰波,如不均匀体散射等。
特点是无方向性,相位变化无规律。
随机干扰的“统计规律”:
对随机干扰也有较好的压制作用,这种压制作用主要是利用组合的统计特性
组合对随机干扰的统计效应的主要结论:
组内检波器的间距大于该地区的随机干扰的相关半径时,用n个检波器组合后,对垂直入射到地面的有效波振幅增强n倍;对随机干扰振幅只增强n1/2倍。
因此,有效波相对振幅增强n1/2倍
7信噪比
信噪比是有效波与随机干扰相对强弱的对比
由此可知,组合后的信噪比为组合前的信噪比的 倍,即采用n个组合后,有效波对无规则干扰波的信噪比提高了 倍,当n越大时,信噪比提高的越高。
8平均效应
组合的平均效应表现在两个方面:
1)表层的平均效应,当检波器在安置条件上有差异时,包括地形的起伏和表层的低降速带的变化,组合的作用是把它们平均,使反射波受地表条件的变化的影响减少。
2)深层的平均效应,深层的平均效应为当反射界面起伏不平时,因为组合检波器接收的反射波是反射界面上的不同点的反射,组合的作用是将这些反射波平均,使反射界面的起伏变小,尤其在多断层的地区,当组合的总长度过大时,组合的平均效应更明显,可以造成反射波同相轴的畸变。
9组合参数的确定方法和基本原则
组合过程中应考虑如下因素:
1)尽可能使有效波落入通放带,使干扰波落入压制带。
为此,组合距为:
2)适当增加组合数目,但不宜过多
3)既要考虑方向特性,又要兼顾统计效应,组合距应大于随机干扰波的相关半径(地震勘探中相关半径为数十米)
10各种组合形式--面积组合、不等灵敏度组合、平行四边形面积组合、震源组合
第三章地震资料采集方法与技术(多次覆盖技术)
共反射点叠加:
地震勘探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。
这套工作称共反射点叠加法。
原理:
共反射点叠加法实际上是对地下同一反射点作多次观测,将不同接收点接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,使一次反射波加强,而多次反射波和其它类型的干扰波相对削弱,从而提高信噪比,改善地震记录的质量。
(目的,作用)
对压制规则干扰波,尤其是多次波效果最好。
此方法利用了校正后有效波与干扰波之间的剩余时差的差异。
1水平反射面的共反射点的时距曲线
再来观测一水平反射层的时距曲线,用O1、O2…Oi表示在测线上不同的位置上激发点,S1、S2…Si表示接收点。
注意激发点和接收点是对称的。
这样就可得到反射界面层上的同一个反射点R。
R称为共反射点;S1、S2…Si称为共反射点叠加道;对应的旅行时为t1、t2…ti;M点称为共中心点,它是R点在地面上的投影。
表达式:
或h—共中心点的法向距离;
v—波在均匀介质中传播的速度;
ti—共反射点叠加道的反射时间;
t0--共中心点M的垂直反射时间。
共反射点与共炮点时距曲线的特点(区别)异同点:
同:
在水平界面上,共反射点与共炮点的时距曲线一样,但物理意义不同。
异:
1)共反射点时距曲线只反映界面上一个点R的情况,而共炮点反射波时距曲线反映的是一段反射界面的情况。
2)地震勘探中习惯把x=0时的反射波传播时间叫做t0,即t0=2h0/V。
在共炮点反射波时距曲线上,这个t0反映的是激发点O处反射波的垂直反射时间(也叫做回声时间),在共反射点时距曲线上,t0时间代表共中心点M处的垂直反射时间。
3)动校正的区别:
共反射点时距曲线的动校正量,是各叠加道的反射时间相对于共中心点M的垂直反射时间之差。
动校正后,各叠加道的时间都换算成M点的t0时间。
共炮点反射波时距曲线的动校正量,是各道的反射时间与炮点O的垂直反射时间之差。
各记录道的反射波,又是来自炮点与记录道之间中点的反射。
所以,动校正后,各记录道的时间,相当于记录道与炮点中点处的t0时间。
2倾斜界面的共中心点时距曲线:
当界面倾斜时,对称于M点激发和接收的反射点不再集中于R点,而是分布在一个范围之内。
但激发、接收和叠加仍然与水平层一样,对称于M点进行。
对于倾斜界面,这些叠加道不再是共反射点道,而是共中心点道集。
它们的叠加不是共反射点道集叠加,而是共中心点道集叠加,也可以叫共反射段叠加。
引入共中心点道的概念,可以适应不同产状的地层。
特点:
此方程就是以共中心点M处法线深度h0表示的倾斜界面共中心点时距曲线方程,t0表示炮检距为零(M点处)时的反射时间,即自激自收时间。
倾斜界面的共中心点时距曲线是一条对称于t轴的双曲线,且与水平界面共反射点的时距曲线方程的形式完全相同。
(补充一些概念):
共反射点--在多次覆盖采集方法中,在测线上不同位置O1、O2、O3…On点激发,在对应的点S1、S2、S3…Sn接收到水平反射界面上同一反射点R的反射,R点称为共反射点(CRP)。
共反射点在地面上的投影为M,称M为共中心点(CMP)。
在水平反射界面上,共反射点(CRP)也称共深度点(CDP),S1、S2、S3…Sn各接收道称为共反射点叠加道或共深度点叠加道,其集合称为共深度点叠加道集,简称CDP道集。
在倾斜反射界面上没有共深度点。
3多次反射波时距曲线
多次波:
地震波遇到波阻抗面时,除产生一次反射外,还产生一些往来于分界面之间几次反射的波,这种波称为多次反射波。
产生多次波的条件:
有良好的反射界面。
因为其反射系数较大,发生的多次反射才能形成较强的多次波并记录下来。
多次反射波一般分为下面几种:
1)全程多次反射波
在某一深层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。
2)短程多次反射波,
地震波从某一深部界面反射回来后,再在地面向下反射,然后又在某一个较浅的界面发生反射。
每次与地面反射。
3)微屈多次反射波
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。
4)虚反射
井中爆炸激发时,地震波的一部分向上传播,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时间延迟τ,τ等于波从井底到地面的双程旅行时。
4全程多次反射波时距曲线
推导思路:
1.做出一个等效界面,使这个等效界面的一次反射波相当于原来界面的全程多次反射波;
2.用等效界面的法线深度h’、倾角φ′写出它的一次反射波的时距曲线;
3.求出等效界面的参数h'、φ′与原来的界面参数h、φ的关系,再代回到等效界面一次反射波时距曲线方程,就可得到原界面的全程多次反射波方程。
在爆炸点处,x=0,有
在倾角较小情况下。
cosφ→1,t0′≈2t0,说明在记录上,全程多次波的自激自收时间,近似等于一次波的自激自收时间的2倍,这是一个常用的识别近于水平界面的多次波的重要标志。
不能多次反射的原因:
1)界面倾斜时多次波的次数不能很多,因为等效界面的倾角mφ不能大于90°。
2)从动力学来看,由于多次波反射过程中,能量逐渐减弱,次数也不可能很多。
5共反射点的正常时差和剩余正常时差
共反射点道集内正常时差
各道记录的是来自同一反射点的反射波,因道集内各接收道的炮检距不同,其反射波存在时间差。
以M点自激自收时间t0作为基准时间,可得各道反射波到达相对于中心道t0的时间差,其值为
从各道反射波到达时间中减去正常时差,则共反射点道集时距曲线变成一条t=t0的直线,这一过程称为正常时差校正或动校正。
动校正的作用(效果):
经动校正后,共反射点道集中各反射波不仅波形相似,且没有相位差,此时进行叠加,反射波将得到加强。
剩余正常时差:
剩余正常时差--由于未能完全将正常时差消除而剩下来的那一小部分正常时差。
即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t0之差叫剩余时差。
6多次波的剩余正常时差
重要假设:
多次波等效界面D’和一次反射波界面P有同一个t0,P界面要比等效界面D’深。
因为,一次反射波,在D界面以上以速度vD传播,在D界面以下以速度vP传播,vP>vD,一次反射波的等效速度v>vD,
对于P界面的一次反射波旅行时可以用等效速度(平均速度)v来表示
D界面的多次波可看成等效界面处的一次反射旅行时
多次波的剩余时差δtD为
由于v>vD,所以tD>t,δtD>0,动校正后表现为校正不足,其剩余时差随炮检距的增大而增大。
令则
q称为多次波的剩余时差系数。
可见多次波的剩余时差是按抛物线规律变化的,并与炮检距x的平方成正比,也与t0有关成反比,而VD、V在一定的地区也随t0而变,总的说来q是t0的函数。
7共反射点多次叠加的叠加效应
多次叠加的特性:
叠加前后有效波和干扰波的变化。
水平叠加方法主要是利用有效波与规则干扰波之间的剩余时差的差异,来压制规则干扰波
(1)通放带
当P(a)
称区间[0,a1]为通放带,
在通放带内,各种波都得到加强,因此应使一次反射波进人通放带内,则要求反射波的a满足:
0≤aS≤a1
(2)压制带
[ac,ac′]为压制带,ac,ac′称为压制带边界,压制带宽度Δa=ac′-ac
在压制带内,各种波都得到很好的压制。
为使多次波得到最好的压制,则要求多次波的叠加参量满足:
ac≤ad≤ac′
6.统计效应
Why?
n次叠加的统计效果要比n个检波器组合的好?
1》、多次叠加的叠加次数n比组合法的多。
2》、对于组合是同一次激发,由n个检波器接收到的信号的叠加,检波器接收到的随机干扰是由同一震源在同一时间产生的。
而多次叠加中一个共反射点道集的各道,是在各次激发时分别接收到的,因而记录下的随机干扰是由震源在不同时间、不同地点激发,不同时间、不同地点接收的,多次叠加中各道的随机干扰更符合“互不相关”的条件。
因此,多次叠加的统计效果比组合的好。
7.组合与多次叠加的关系(区别):
1)组合把地震波看成是按平面波传播,组合的时差规律是线性关系,而叠加先对地震道进行动校正,动校正后的时差规律一般不是线性的,如多次波弱余时差为一抛物线,δti=xi2q。
即剩余时差与炮检距的平方成正比。
2)地震道所得的反射点不同,组合是共炮点叠加,多次叠加是共反射点叠加,组合是一个反射段上来的波,而多次叠加是一个公共反射点上的波。
3)组合压制干扰波主要是根据反射波和干扰波的视速度不同,它能压制视速度较低的面波干扰等,但不能压制与反射波视速度相近的多次波,多次叠加压制干扰波,靠动校正后剩余时差不同,对多次波有很好的压制作用,对随机干扰,多次叠加比组合的压制效果要好。
8多次覆盖参数对叠加特性的影响
1)道间距Δx的影响:
道间距增大,有利压制与一次速度相近的多次波。
因为:
随着道间距的增大,通放带的宽度变窄、变陡;压制带范围左移,也就是说,随着道间距的增大,有利于压制与一次波速度相近的多次波,
另一方面,若道间距太大,反射波就可能落入压制带。
因此,不能认为道间距是越大越好。
2)偏移距的影响:
偏移距的增加能很好的压制与一次波速度相近的多次波。
但若偏移距过大,不利于浅层反射,所以不能认为偏移距越大越好。
3)覆盖次数的影响:
覆盖次数越大,对压制与反射波速度差异较大的多次波有利。
增大覆盖次数,在多次波残余振幅减小的同时,时间剖面上的同相性却增强了,同时降低工作效率。
9选择多次叠加参数具体原则
1)根据地质情况、地质任务和干扰波的特点来选择观测系统
2)必须保证有效波处于通放带,干扰波进入压制带。
3)经济的原则。
在保证地质任务,质量的前提下,应尽量采用低覆盖次数,大道间距,大排列,以便以较小的工作量就能有效完成地质任务。
10影响叠加效果的因素:
(动校正速度的影响,倾斜地层界面倾角的影响)
1》动校正速度(叠加速度)的影晌
1)对一次波的影响
设一次反射波的实际速度为v,正常时差为:
如果选取的动校正速度为va,动校正量为:
由于va与v有差别,所以动校正后一次波不会校正到x/2处的t0,而是与t0有一剩余时差为:
是由于速度误差而引起的称速度误差剩余时差系数,它与t0有关。
当一次波也存在剩余时差时,叠加后一次波将不会增强n倍。
由于剩余时差δtv是x2的函数,叠加效果完全与多次波的叠加效果相似。
如果δtv>0,则动校正速度大于一次波的实际速度,将产生动校正不足;如果δtv<0,则动校正速度小于一次波的实际速度,将产生动校正过量。
2)对多次波的影响
动校正速度的正确与否,直接影响多次波的叠加效果,动校正速度大于一次波速度,使一次波校正不足,对于多次波,则使剩余时差增大,就可以使多次波进人压制带更有利于压制多次波。
相反当动校正速度小于一次波速度,使一次波校正过量,多次波剩余时差减小,到一定程度多次波可能进人通放带而不受压制。
例子:
12次复盖的道集,记录上有一次波,也有多次波。
当速度合适,动校正后一次波同相轴拉平,多次波有剩余时差,同相轴仍为双曲线,方向与原来相同。
当速度过大,一次波也出现剩余时差,同相轴校正不足,多次波剩余时差加大。
当速度过小,动校正量过大,一次波同相轴校正过量。
2》界面倾角对反射波叠加的影响
当地面倾斜时,对水平叠加效果的影响可归结为:
共反射点的分散和把倾斜界面当水平界面计算动校正量造成的校正不准的影响。
11不同观测系统或地质条件对速度的要求
1)叠加次数越高,接收间隔越大时,通放带越窄,对动校正速度精度要求越高。
否则,一次波就可能进入压制带。
2)界面深度越深的反射波受速度误差的影响越小;反之,对浅层影响较大。
3)随着道间距的增大,偏移距的增大,由速度误差引起的叠加参量av增大,通放带变窄,允许的最大速度差就要减小,速度的精度越高。
4)反射波频率越高,av越大,速度差就可能使一次波落人压制带。
因此,速度误差较大时,叠加就有压制高频成分的作用,使反射波的主频变低。