共反射疊加原理分析

1、2.4 共反射點多次疊加技術(shù),梅恩（Mayce,1962）提出了多次疊加方法。 水平多次疊加法：在野外采用多次覆蓋的觀測方法，并將觀測記錄經(jīng)過動、靜校正、水平疊加等技術(shù)處理后，則可獲得水平疊加剖面，稱這一套野外觀測處理技術(shù)為水平多次疊加法，也稱共中心點（共反射點 ，共深度點）法?？蛇_(dá)到壓制干擾提高信噪比的目的,其優(yōu)點： 只要參數(shù)合理，可使道完全同相疊加； 可以壓制各種干擾波，只要存在剩余時差的波，無論是高速、低速或者多次波； 由于觀測的是同一個地下點，疊加后就不會出現(xiàn)“平均效應(yīng)”，“蚯蚓化”現(xiàn)象； 對個疊加道來說，由于其炮點、檢波點、觀測時間等都不相同，疊加后必然對隨機(jī)干擾的壓制能力增強(qiáng)； 可

2、利用水平疊加資料提取速度、靜校正值，并為偏移疊加奠定基礎(chǔ),2.4 共反射點多次疊加技術(shù),2.4.1 共反射點疊加原理 一、水平界面的共反射點時距曲線 多次覆蓋的觀測方法就是以M為對稱中心. A點為共反射點或共深度點（CRP或CDP） M點為共中心點（CMP）； 為共深度點或共反射點道集，簡稱CDP道集，N為疊加（或者覆蓋次數(shù)） 共深度點的時距曲線為,2.4 共反射點多次疊加技術(shù),與共炮點反射波時距曲線方程形式相似，仍為雙曲線，但兩者反映的地下信息不同 1）共炮點反射波時距曲線反映地下一段界面的信息，而共深度點反映地下一個點的信息。 2）共深度點時距曲線的極小點，始終在中心點M的正上方。即 表示

3、M點的回聲時間，而共炮點時距曲線則表示了炮點的回聲時間。對水平界面來說，由于炮點O和M點深度時一樣的，但對傾斜界面就完全不同了。 3）疊加道的道距是2d，疊加道中第一道檢波器（最小的檢波距離）的距離x1為偏移距,2.4.1 共反射點疊加原理,二、傾斜地層的共中心點時距曲線,當(dāng)界面傾斜時，對稱于M點的激發(fā)點和接收點所對應(yīng)的反射點不再是一個點，而是一個反射面元，因此，這些道集不再是共反射點道集，而是共中心點道集 。 共中心點的時距曲線方程為,2.4.1 共反射點疊加原理,傾斜界面的共中心點時距曲線與水平地層一樣仍是一條雙曲線方程，其頂點在M點的正上方，且有： 傾斜地層的共中心點時距曲線與共炮點的時

4、距曲線進(jìn)行對比，有如下特點： 1、共中心點時距曲線相當(dāng)于在M點放炮在 所獲得的水平地層時距曲線。 2、雙曲線的漸近線的斜率是 ，而不是水平地層的,2.4.1 共反射點疊加原理,3、與共炮點傾斜地層的反射波時距曲線方程相比，有以下不同點,三、動校正及剩余時差 動校正：若將各道由于炮檢距不同而引起的正常時差消除，即將各道的反射時間均校正到中心點的自激自收時間（法線時間），這一過程稱為動校正。 水平疊加：是將雙曲線上各道動校正成等t0的直線后再疊加。 由于來自同一反射點的各道到達(dá)時間（自激自收時間）是相同的，必然是同相，疊加后能量必然達(dá)到最大的增強(qiáng)。再將疊加道放回共中心點的法線深度上，它就能完全反映

5、了來自地下反射點（水平地層）或者（傾斜地層）的反射波,2.4.1 共反射點疊加原理,式中的速度V為疊加速度,水平界面時動校正值的計算,2.4.1 共反射點疊加原理,傾斜界面時動校正值的計算,2.4.1 共反射點疊加原理,動校正的誤差 大排列觀測時常常不能將雙曲線拉成直線。 傾斜地層的動校正值總是小于水平地層，因為，傾斜地層的時距曲線比較平緩。若用求取動校正值，則完全可把傾斜地層的時距曲線拉直。 傾斜地層時，地下并不是共反射點，各反射點偏離中心點。偏離距越大，則意味著多次疊加仍是一段界面的平均效應(yīng)，從而降低了勘探精度,多次波的剩余時差 疊加道的一次反射波，經(jīng)動校正后，無時差，時距曲線為一直線，波

6、形相同，疊加后能量加強(qiáng)： 剩余時差：對于各種干擾波，由于正常時差不同于一次反射波時差，采用一次波的動校正后，必然不能將干擾波曲線校正為直線，它們與t0仍存在一定的時差。 多次疊加法：主要是利用有效波（如一次波）和干擾波動校正時差的差值，即剩余時差來壓制干擾波的,動校正后一次波、多次波示意圖,2.4.1 共反射點疊加原理,多次波：由于比同時間的存在的一次波速度低，時距曲線曲率大，經(jīng)一次波的動校正后，存在剩余時差，時差曲線為拋物線，疊加后互相消弱。 剩余時差：與炮檢距、多次波的速度有關(guān) 剩余時差越大的多次波越容易被壓制掉,2.4.1 共反射點疊加原理,多次疊加特性：就是研究疊加前后有效波和干擾波的

7、頻譜（或波形）的變化規(guī)律，從而確定如何選擇有關(guān)參數(shù)，以便更有效地增強(qiáng)一次波，使干擾波得到最大限度的削弱。 一、疊加特性的基本公式 假設(shè)： 各接收點上一次波道和多次波的頻譜是相同的，只存在時間的差異。 野外是n次覆蓋，故每個CDP道集內(nèi)有n道。 共中心點(M)的波函數(shù)用f(t)表示，它的頻譜用g(iw)表示。經(jīng)過動校正后的剩余時差用tk表示,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,水平疊加后的總輸出(t)為： 其頻譜為： 輸入信號f(t)，其頻譜為g(iw)，經(jīng)過K(iw)濾波器后，輸出信號為F(t)，其頻譜為G(iw)。多次疊加相當(dāng)于一個線性濾波器。(iw)為濾波因子,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,

8、只有剩余時差tk=0的波才使振幅譜K(w)= n 。這表明tk=0的波經(jīng)n次疊加后能量增強(qiáng)n倍。 而tk=0的波，由于K(w)n ，n次疊加后，能量不能增強(qiáng)n倍，受到削弱。且tk越大則K(w)越小，削弱也越厲害,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,濾波因子分析,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,歸一化的疊加特性公式,它反映了各道剩余時差tk在諧波周期中所占的比例,上式對各種頻率的諧波都是適用的，k不同，各個諧波的剩余時差tk是不同的，所計算的P(a)曲線也是不同的。 實際計算時，只有固定某一頻率求解P(a) ，才能得出P(a)與觀測系統(tǒng)，剩余時差之間的關(guān)系。 該式在形式上與組合檢波法的組合特性公式相

9、似，但相鄰道的組合時差是固定的，而各道的剩余時差卻是變化的,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,二、疊加特性曲線分析 1、疊加特性曲線的制作,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,以n,為參數(shù)，可制作P(a)-a水平疊加曲線。 例如：f=20-50Hz,q=(12-18)*10-9,x =20-100m, 則a=0.1x10-3-9.0 x10-3,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,2、疊加特性曲線的特征點分析 從圖中可看出,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,三、多次疊加頻率特性和相位特性 1、多次疊加頻率特性 當(dāng)tk=0時，P(w)=1。 P(w)是與f無關(guān)的常數(shù)。即對無剩余時差的波（如一次波）沒有頻率濾

10、波的作用， 當(dāng)tk=0時，對有剩余時差的波具有濾波作用，相當(dāng)于低通濾波。 在通放帶內(nèi)，是一個低通濾波器。即存在剩余時差的波，疊加后低頻信號得到加強(qiáng)。而且隨著x的減小，低通濾波器的頻帶變寬，頻率升高。 x 越大，則頻率越低的波得到加強(qiáng)。 壓制帶基本是一個帶阻濾波器，即進(jìn)入該區(qū)的波疊加后，基本受到削弱。并且，隨著x的減小，帶阻濾波器的頻帶變寬，頻率升高。 x 越小，則頻率越高的波將得到壓制,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,2、多次疊加相位特性 當(dāng)tk=0時，(w)=0。 即疊加波形的相位與共中心點道集內(nèi)各道波形的相位一致。 當(dāng)tk=0時， 則(w)=0。表明各道集內(nèi)各道之間存在相位差，即各道的到達(dá)

11、時間仍不一致。疊加后必然受到削弱，疊加波形也將會受到畸變（如圖，同相軸發(fā)生相位錯動,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,在一個疊加段內(nèi)，n次覆蓋可分為n個小段，每個小段又有N/n個CDP點（N為接收道數(shù)）。這些點之間存在相位錯動（相位差） 。 各疊加小段內(nèi)，各道錯開的大小隨觀測系統(tǒng)，波的特點不同而異。一般疊加n次數(shù)小，N大，則錯動就大；反之，n越大，N越小，則錯動（相位差）也就越小。 因此，當(dāng)n增得很大時，多次波得振幅雖然大大地壓縮了，但同相性也增強(qiáng)了。即增強(qiáng)了多次波同相軸的連續(xù)性。所以，高疊加次數(shù)時，應(yīng)注意有否多次波剩余同相軸,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,四、多次疊加的統(tǒng)計效應(yīng) 1、組合法和

12、多次疊加的統(tǒng)計效應(yīng)在數(shù)學(xué)上遵循同樣的公式；當(dāng)?shù)兰瘍?nèi)各道炮檢距的差值大于相關(guān)半徑時，則各道的隨機(jī)干擾就是互不相關(guān)的。n次覆蓋后，隨機(jī)干擾只增強(qiáng)了 倍，有效波則增強(qiáng)了n倍。 2、n次疊加的統(tǒng)計效果比n個檢波器組合效果好；（因為野外工作方法不同）。由于多次疊加中的n道都是來自不同炮點的不同接收點，并且，接收間距大，其接收時間差異較大。而組合法則是來自同一炮點的不同接收點，并且各接收點的間距小，其接收時間也很相近。顯然，多次疊加的隨機(jī)性好于組合法,2.4. 共反射點疊加效應(yīng)分析,一、道間距x的影響 隨著道間距x的增大，通放帶變窄、變陡，壓制帶向左移。有利于壓制與一次波速度相近的多次波等干擾波， 但x也

13、不宜過大，過大，不僅影響波的同相位對比，而且會使一次波產(chǎn)生剩余時差受到壓制。 x過小，q值在很大范圍內(nèi)都處于通放帶，這時不利于壓制多次波,2.4.影響疊加效果的參數(shù)及因數(shù),2、偏移距x0的影響 偏移距越大，通放帶變窄，分辨率越高，有利于壓制與有效波速度相近的規(guī)則干擾波。 但也不宜過大，太大，會使某些規(guī)則干擾波進(jìn)入二次極值區(qū)，影響壓制干擾波的效果，另外也會損失淺層有效波,3、疊加次數(shù)n n越大，壓制線越低，對多次波的壓制效果越好。同時，n越大，a1,ac的位置變化不大。壓制帶變寬。 N越大，通放帶變窄，在高覆蓋次數(shù)時，對尚存在一定剩余時差的有效波是不利的,4、疊加速度對疊加效果的影響 過大，校正

14、量偏??；過小，校正量過大，均存在時差,5、界面傾角對疊加效果的影響 當(dāng)?shù)貙觾A斜時，仍按水平多次覆蓋觀測系統(tǒng)進(jìn)行觀測，僅滿足CMP，不滿足 CDP和CRP；反射點分散在界面一定范圍，并與界面的傾角有關(guān)： 存在傾角時差；因此，若用水平疊加方法處理傾斜地層，必然影響疊加的實際效果； 必須進(jìn)行傾斜地層的動校正,一、多次疊加的觀測系統(tǒng) 中心點道集內(nèi)相鄰兩道之間的道數(shù)M： 如6次覆蓋，24道接收，每隔4道一定是同一個共中心點。 在觀測系統(tǒng)中，n次疊加一定需要n次放炮才能形成共中心點。 滿一個疊加段應(yīng)有的放炮數(shù)： 如24道接收，6次覆蓋滿第一個疊加段需要放11炮,2.4.4共反射點水平疊加觀測系統(tǒng)的設(shè)計,剖

15、面長度總是小于測線長度。剖面長度是疊加段的整數(shù)倍，若剖面長度為S則有： 為完成此剖面所需要的放炮點數(shù)為,2.4.4共反射點水平疊加觀測系統(tǒng)的設(shè)計,2.5 地震勘探野外工作技術(shù),2.5.1 試驗工作 1、試驗工作的基本原則： 要了解前人工作的資料和經(jīng)驗，再擬定試驗方案； 試驗點的布置要具有代表性，應(yīng)在典型的地質(zhì)現(xiàn)象上； 試驗工作必須從簡單到復(fù)雜，保持單一因素變化的原則，即在研究某一因素時，其他的試驗因素應(yīng)保持不變,2、試驗工作的內(nèi)容 1）干擾波調(diào)查； 2）地震地質(zhì)條件調(diào)查； 3）選擇最佳的激發(fā)條件； 4）選擇最佳的接收條件； 5）地震儀器因素的選擇； 采樣間隔的選擇；采樣率決定了高截頻率； 固定

16、增益的選擇；與外界噪音背景有密切關(guān)系；噪音太強(qiáng)，增益要小些； 濾波低截頻的選擇；要用寬頻帶，才能得到從淺到深的各層有效波； 回放因素的選擇；起始增益為3036dB。回放濾波一般用1080Hz,2.5.2 野外數(shù)據(jù)采集工作,1）地震測量工作； 陸地勘探通常使用經(jīng)緯儀、電子測距和全球定位系統(tǒng)(GPS)來定向和測高程，海洋勘探主要使用無線定位系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 2）鉆井工作； 3）激發(fā)工作； 4）地震儀器組的工作,2.5.3 野外表層低速帶測定,1、微地震速度測井 在井中直接測量地震波傳播的平均速度和層速度的方法。 方法：在井口激發(fā)，在井中不同深度用測井檢波器接收，得到透過波傳播時間t與觀測深度Z的垂直時間曲線t(Z,平均速度： 當(dāng)激發(fā)點不在井口時，要將實測的時間ts轉(zhuǎn)換成垂直時間t，建立垂直時距曲線（Ht的關(guān)系曲線，即第四象限表示,將單程時間轉(zhuǎn)換成雙程時間t0，從而得到平均速度與t0的變化規(guī)律（即第一象限表示的） 層速度（第三象限,2、小折射低速帶測定 初至折射波法利用初至直達(dá)波和淺層折射波的時距曲線求取低速帶的厚度和速度。 1）野外觀測 一般采用淺坑激發(fā)，坑深在2050cm左右，采用縱測線觀測系統(tǒng)，小排列形式（如圖）接收，并布置在反射波法的排列上,2）方法原理 采用相遇時距曲線法（如圖，“1”為直達(dá)波時距曲線，“2”為淺層折射波