文件管理 · 2022年7月25日

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① 地震资料数字处理是怎么回事

既然野外地震已经采集到了反映地下地质情况的地震记录,为什么还要进行地震资料数字处理呢?这是因为野外采集的地震记录仅仅是把来自地下地层的各种信息以数码形式记录在磁带上或光盘上,还不能直接反映出地下地层的埋藏深度及起伏变化情况,还需要将地震记录拿到室内输入到运算速度非常快、存贮量非常大、专业功能非常强的计算机系统中,在专家的指令下进行反复计算和分析,才能获得直接反映地下地层真实情况的数据和图像,专业上把这一过程叫做地震资料数字处理。这个过程有点像我们生活中使用的数码照相机(或数码摄像机)的显像过程,将数码照相机拍摄到的图像输入到室内的电脑上,根据需要,对显示在屏幕上的影像进行修改、调整、增加、删减,满意后可通过屏幕拷贝、彩色打印输出图片来,也可以录制到光盘上存贮以供调用,这个过程叫做编辑,也叫处理。不过地震资料的数字处理所用的硬、软件则要复杂得多。因为数码相机拍摄到的图像仅是几米到几十米远的景物,而地震资料数字处理要对从地面开始到地下五六千米甚至上万米深范围内的地震数据进行处理,不仅将上面第一套地层,还要将下面很多套地层逐层搞清楚。这些地层在不同地区形态都不一样,有的很平,有的像喜马拉雅山似的高山,有的像雅鲁藏布江似的河谷。可见地震数字处理要把地下数千米深的看不见、摸不着,又极其复杂的地层情况搞清楚,这是多么难的一门学科。不过,近些年来由于将迅速发展起来的计算机技术、信息技术等许多高新科学技术引用到地震资料数字处理中,为搞清地下地层情况,寻找深埋地下的油气田提供了条件,提供了可能,而且提高了油气勘探的成功率。这是经过数字处理得到的一条地震偏移剖面,它清楚地显示了克拉2大气田的地下构造形态经过数字处理后的成果有好几十种。专业上把反映地层的埋藏深度、厚度以及形态的图件叫做水平叠加剖面(简称叠加剖面)、偏移剖面。把反映地层岩石(砂岩、泥岩等)组成及其物理性质(速度高低、孔隙大小等)等的成果叫地震属性资料。将经过数字处理的这些剖面和属性资料录制到数字磁带或光盘上,可提供给下道工序(解释)使用。

② 地震资料在FOCUS系统中任意时间段输入/输出的实现

钟政华陈宏文

(广州海洋地质调查局,广州,510760)

第一作者简介:钟政华,男,1969年生,工程师,1991年毕业于成都地质学院物探专业,现于广州海洋地质调查局资料处理研究所任系统部主任。

摘要应用在油气探测和天然气水合物研究中的高分辨率采集地震资料,其海量的数据对室内的处理提出了新的难题,不仅降低了对有效数据在磁盘中的使用率,也降低了处理效率。虽然可以通过计算机硬件的升级来提高处理效率,但是我们也应在处理软件方面寻求提高磁盘使用率和处理效率的办法。本文正是根据这个思路,分析了FOCUS地震资料处理系统中最常用的磁盘读写模块DSKRD和DSKWRT,最终修改形成了一对可以读写任意时间段地震道数据的新模块WINDWR和WINRD,在实际资料处理中取得令人满意的效果。

关键词FOCUS地震资料处理系统地震道数据时间段读写磁盘

1引言

在室内的地震资料处理中,从野外磁带解编出来的地震数据一般都是写到大容量磁盘中,以便往后接着处理。FOCUS系统中把地震数据写到磁盘的常用输出模块是DSWRT,为了提高效率和数据压缩率,FOCUS系统使用了矢量数据存储格式(VDS Vector Data Storage)存储数据,模块DSKRD则是读取由模块DSKWRT写到磁盘中的VDS格式地震数据。

DSKWRT写到磁盘中的地震数据必须从时间为0秒开始的,其模块参数中没有时间窗口参数的选择。FOCUS系统中其他的输出模块如GOUT(SEG-Y格式输出)、TAPOUT(磁带格式输出)等也有类似的缺点。

同样地,模块DSKRD读入地震道数据时必须从时间为0秒开始的,它不能读入从非0秒开始的地震道数据。其模块参数中也没有时间窗口参数(可以定义地震道输入的长度)。如记录长度为6秒的地震道数据可以输入成从0秒至4秒的长度为4秒的记录,但是不能输入从2到6秒长度为4秒的地震道记录。其他的输入模块如GIN(SEG-Y格式输入)、TAPIN(磁带格式输入)等也一样不能读入非0秒开始的地震数据。

图1所示左面第一图“0-6s-S”是DSKRD模块读入一炮记录长度为6秒的地震纪录,其中海底大约在1秒处,显然海底以上的数据对地层数据的处理是没有帮助的,如果我们可以从以海底的时间作为数据记录的开始时间来处理,那么数据的存贮量会减少,也会提高处理的效率,这在深海地震数据资料的处理中效果肯定尤为显著。甚至,在清楚目的地层的特殊处理中,如果只需要处理其中某一时间段的地震数据(比如3~5秒),那么能够实现任意时间段的数据输入和输出肯定是可以提高地震资料处理的效率的。这在高分辨天然气水合物地震资料的处理得到充分体现。

图1从0秒开始读入数据与任意时间段读入数据的比较

Fig.1The seismic data read from 0 second and any time gate

依据以上的思路,图1中右边三个子图所示是我们期望的可以读入或输出的时间段(可从非0秒开始)的地震道数据,即:“500-25000-S”图是从0.5秒开始到2.5秒的地震记录,“2000-4000-S”图是从2秒到4秒的地震记录,“5000-6000”图是从5秒到6秒的地震记录。

2方法原理

2.1原模块DSKWRT和DSKRD的分析

图2和图3分别是模块DSKWRT和DSKRD的大致程序结构流程示意简图。

在图2和图3中的“输入可选参数”中都没有时间段(时间窗口)的选择,即地震道数据是必须是从开始时间为0秒来处理的。由于读入的地震道数据是从0秒开始的地震道数据,所以在“处理选择的参数”中就不需要在地震道数据的时间参数作处理。

图2模块DSKWRT的流程图

Fig.2The flow chart of model DSKWRT

图3模块DSKRD的流程图

Fig.3The flow chart of model DSKRD

2.2原模块程序的简单分析

模块DSKWRT的关键子程序包括VDS-RFSNEW子程序(用于建立一个VDS格式磁盘文件)和VDS-RSFPUT子程序(用来将数据写到由VDS-RFSOLD子程序打开的磁盘文件)。它们的使用语法如下:

CALLVDS-RSFNEW(UNIT,FIL-NAME,OPNOPTS,STATUS,SAMP-UNITS,SAMP-RATE,NUM-SAMP,SAMP-START,SAMP-DATUM,AMP-UNITS,DATA-CLASS,GEOMETRY,IBASE,IX-HDRDEF,ORDER-NAM,DIRECTION,MAXNTR)

CALLVDS-RFSPUT(UNIT,FUNCTION,HEADER,STATUS)

模块DSKRD的关键子程序包括VDS-RFSOLD子程序(用于打开VDS格式磁盘文件)和VDS-RSFGET子程序(读取由VDS-RFSOLD子程序打开的磁盘文件)。它们的使用语法如下:

CALLVDS-RFSOLD(UNIT,FIL-MAME,OPNOPTS,STATUS,SAMP-UNITS,SAMP-RATE,NUM-SAMP,SAMP-START,SAMP-DATUM,AMP-UNITS,DATA-CLASS,GEOMETRY,IBASE,IX-HDRDEF,ORDER-NAM,DIRECTION,MAXNTR,NUM-FUNC)

CALLVDS-RSFGET(UNIT,FUNC,HEADER,STATUS)

2.3新模块WINWRT和WINRD的设计思路

图4和图5分别是模块WINWRT和WINRD的大致程序结构流程示意简图。

图4模块WINWRT的流程图

Fig.4The flow chart of model WINWRT

图5模块WINRD的流程图

Fig.5The flow chart of model WINRD

在图2和图3中的“输入可选参数”中都没有时间段(时间窗口)的选择,因此,在“输入可选参数”里应增加一组定义时间段的参数,使得我们可以读写(处理)任何时间段的地震道数据,这一组参数包括了定义时间段的开始时间TST、结束时间TND等参数,TST的隐含值为0秒,TND的隐含值为地震道记录长度。

在WINWRT中还增加了开关参数ZERO它使得输出的数据可以兼容DSKRD。当开关参数定义为ZERO,则输出文件是从0秒开始的,但从0秒至TST的时间段内地震道的值被填充为0.0,这样模块DSKRD和WINRD都可以读取该文件;如果开关参数定义为NOZERO,则输出数据只是定义TST和TND时间段的地震道数据值,这样可以节省输出文件的磁盘空间。

新模块WINWRT和WINRD在没有定义可选项WINDOWS的参数时,其功能和使用方法分别与DSKWRT和DSKRD模块一样。

3实现步骤

根据以上的思路,在原模块DSKWRT和DSKRD基础上修改形成的新模块WINWRT和WINRD的具体步骤如下:

1)拷贝原模块的程序,更名为新模块WINWRT和WINRD;

2)在新模块的参数定义中增加时间窗口WINDOWS的参数TST、TEND和ZERO;

3)在各子程序中作必要的修改;

4)按FOCUS系统模块开发的方法编译新模块参数;

5)使用Makefile编译模块的子程序;

6)编辑FOCUS系统的模块库卡片,加入新模块名;

7)使用link-focus将新模块链入FOCUS系统。

4应用的效果

修改完成后的WINWRT模块经过测试,可以输出任意时间段的数据的VDS文件。表1是读入一炮记录长度为6秒的地震纪录后使用WINWRT输出的VDS格式磁盘文件的统计列表。表中文件名是按输出数据的时间段来取名的。如文件“0-6000”的是从0秒至6秒(6000毫秒)的数据,其大小为18506916字节。

列表的左边部分,文件输出是从0秒开始输出的,其中从0秒至TST的数据是0.0,这些文件的大小都与使用原模块DSKWRT输出的VDS文件大小一样,原模块DSKRD可以读它们。从表中可以看出:虽然文件“5000-6000”只有1秒的非零数据,其文件的大小却与文件“0-6000”的大小相差无几,都超过18.5兆字节。

列表的右边部分,文件是从TST开始输出的,没有从0秒至TST的数据。原模块DSKRD不能读这些文件。

比较看出:文件“new-500-2500”和“new-2000-4000”都是2秒长度的数据,不管其时间深度,文件的大小是相近的,约6.2兆字节:文件“new-5000-6000”包含1秒长度的数据,不管其所处的时间深度,文件的大小只有3.1兆字节,而如果从0秒开始输出其大小超过18兆字节。

5结论

经过以上对模块的分析、修改和对实际地震道资料的处理应用,可以看出新模块成功地达到输入/输出任意时间段的地震道数据文件的设想,而且还兼容FOCUS系统的原磁盘读写模块DSKWRT和DSKRD;由于输出可以只储存目标时间段的数据,因此不仅可以有效地节省磁盘的使用空间,同时也明显地提高了数据处理的效率。目前,FOCUS系统不仅是一个地震资料处理的有力工具,也已经成为我们试验、开发新模块和新算法的平台。

表1模块WINWRT输出文件列表

Implement of Input/Output Seismic Traces With Any Time Gate In Focus Syste

Zhong Zhenghua Chen Hongwen

(Guangzhou▪Marine Geology Survey,Guangzhou,510760)

Abstract:The great capacity seismic data,which apply to the gas ewploration or the study in gas hydrate and gathered by high differentiate method,bring forward a new problem to data processing.It not only needs the large disk capacity,but also depresse the processing efficiency.We can improve the system performance by upgraded the computer hardware and devices.But we should do it in updating the data processing model.According to this,the article analysis the most common disk read-write model,DSKWRT and DSKRD,in FOCUS system,and design a new couple disk read-write-model,WINWRT and WINRD.We got a satisfactory result in the actual data processing application.

Key Words:FOCUS seismic data processing systemSeismic tracesTime gate Read-write in disk

③ 地震资料处理流程

将各种处理方法进行有序的组合,并按先后顺序依次进行处理的过程称为地震资料处理流程,如图3-1。该图为二维地震资料的参考处理流程,实际应用中可根据资料情况增减处理方法。处理流程图中的纵向主线流程为必选处理方法,而横向线流程为可选处理方法。一般已将各种处理方法编制成模块形式的计算程序,组建成地震资料处理系统,处理中对方法的组合实际是对处理模块的组合,由各种地震资料处理模块组合成处理流程。处理模块又分批量处理和交互处理两种。批量处理是计算机按处理流程自动依次连续处理,中途不进行人工干涉。而交互处理则是利用可视化图形图像功能,通过人机对话方式,对处理过程进行监控,可随时修改处理参数,检查处理效果,甚至改变处理流程。

图3-1 地震资料处理流程

④ 谁有地震资料处理软件focus汉语教程发个,谢谢了

一八三五年三月四日,伟大的进化论者达尔文来到刚刚发生过强烈地震的智利康塞普西翁市,面对一片废墟,他发出由衷的感慨:“……人类无数时间和劳动所建树的成绩,只在一分钟之内就毁灭了;可是,我对受难者的同情,比另外一种感觉似乎要单薄些,就是那种被这往往要几个世纪才能完成,而现在一分钟就毁灭的情景所引起的惊愕的感觉……” 这也是无数中国人对唐山蒙难日——“7.28”的感觉

⑤ vericut 帮助文件在哪里在那个盘呢不胜感激

一般就在根目录下,按F1不会弹出帮助,按下面方法解决1、首先确认你安装了pdf浏览器;2、进入VT,File->preferences,出现preferences窗口,选择PDF/HTML选项卡,在Adobe Reader单击Browse,选择pdf浏览器的安装目录,指向Acrobat.exe即可(pdf浏览器版本不一样可能应用程序名略有不同)http://www.artcnc.cn/

⑥ 地震资料处理的流程是什么

在地震资料数字处理工作中,经常要用到“处理流程”这个词。什么叫处理流程呢?处理流程就像汽车制造厂生产汽车一样需要有一套生产程序,并在生产程序中规定了详细的工作内容和质量标准,把复杂的生产工作规范成科学的有条不紊的一环扣一环的生产过程。地震资料数字处理工作也是一种生产过程,而且是一个非常复杂的、运用到多门学科知识的生产过程。为了保证处理工作秩序和质量,根据野外采集工作特点和地质任务的要求,制订了相应的生产程序,专业上把这个生产程序叫做处理流程。为了控制每一步的处理质量,还在处理流程中的一些关键工序上强行设置了质量检查点,即上一道工序经检验合格后,才能进入下道工序,这样就能有效地保证每一步的生产质量。地震资料处理流程不是一成不变的。为适应野外采集特点,制订有二维地震资料处理流程、三维地震资料处理流程;根据地质任务的不同,制订有常规处理流程、特殊处理流程。在处理流程中,可考虑工区的地形条件、干扰波的特点,采用针对性更强的处理方法和处理手段。另外,随着处理技术的发展,为了不断地提高处理质量,为解释工作提供更多、更准确的信息,在处理流程中也要不断地补充新的处理技术、新的处理方法。由此可见,地震资料数字处理工作是一项复杂的工作。

⑦ 地震勘探资料处理

地震勘探资料处理的任务是对原始资料进行压制干扰,提高信噪比与分辨率,提取地震参数等处理工作,为解释工作提供地下结构的剖面和各种岩性参数。地震勘探资料处理技术方法很多,新方法发展也很快,本节只对常规的处理方法及进展情况进行介绍。

1.校正和叠加处理

水平叠加是目前地震勘探中最常用的勘探方法。水平叠加资料处理核心是动校正、静校正和叠加。经过处理后,野外观测记录转换为供解释用的水平叠加时间剖面。在处理过程中适当选择速度参数可压制多次反射干扰和随机干扰,获得高质量的时间剖面。

(1)动校正处理

动校正是将炮检距不同的各道上来自同一界面同一点的反射波到达时间经正常时差校正,校正为共中心点处的回声时间,以保证在叠加时它们能实现同相叠加,形成反射波能量突出的叠加道。动校正处理中需使用速度参数,对于水平层状介质来说,如果选用的速度正确,反射时距曲线由双曲线能校正为直线。叠加时各道能同相叠加。使用的速度过大或过小都不能保证实现同相叠加。

(2)静校正处理

静校正是对表层因素的校正。表层低速带的速度十分低,深、浅层反射波的射线路径尽管在低速带以外的各地层中传播时各不相同,但在表层附近几乎都是近于垂直的。因此,静校正量的大小只与地面位置有关,即对于某一道而言,深、浅层反射波有相同的静校正量,所以称之为“静”校正。静校正分为野外静校正和剩余静校正两类。利用野外实测的表层资料直接进行的静校正称为野外静校正,又称基准面静校正。这种校正包括井深校正、地形校正和低速带校正。如果野外实测资料不很准确,则野外静校正之后仍残存着剩余的静校正量。提取表层影响的剩余静校正量并加以校正的过程称为剩余静校正。剩余静校正量不是从野外实测资料求得,而是直接利用地震记录提取。实践中往往利用统计的方法自动地计算剩余静校正量。

早期获取静校正量是通过在反射波法勘探的同一测线上,用小折射排列再做一次折射波法勘探。因为低速带底界面是一个良好的折射界面,用折射波法工作可以得到质量优良的折射波记录。用常规折射波解释方法求出低速带底界面深度和浅层速度,进而可求出静校正量。近年来发展起来的利用反射波法工作时在反射波记录上的初至折射波求出低速带底界面和静校正量。这种方法无须再进行一次小折射排列工作,因此工作效率高。

(3)叠加

经过动、静校正处理后,共中心点道集中各道反射记录时间已换算为从一个统一基准面计算的双程旅行时,可以进行叠加处理。常规叠加是将道集中经过动、静校正后的各道上序号相同的采样值取算术平均值,组成叠加道输出。每个共中心点道集输出一个叠加道。一条测线上所有叠加道的组合组成直观反映地下构造形态,可供解释使用的常规水平叠加时间剖面。叠加处理的方法很多,常规叠加是地震处理工作中最常使用的一种方法,其叠加公式为

普通物探

式中:y(j)为叠加结果(叠加道上第j个样值);gi(j)为叠加输入道集中第i道第j个样值;j为采样点序号;i为共深度点道集中记录道序号;n为道集中总道数;L为每道的总采样点个数。

上述动、静校正与叠加处理环节是相互影响的。通常,不可能一次就将动、静校正工作做好,往往需要反复迭代处理,经多次迭代后才能得到质量较高的输出剖面。

2.数字滤波处理

在地震资料数据处理中,数字滤波方法是利用有效波和干扰波之间频率和视速度方面的差异来压制干扰的,分别称为频率滤波和视速度滤波。频率滤波只需对单道数据进行运算,称为一维频率滤波。视速度滤波需要同时处理多道数据,故称为二维视速度滤波。滤波可利用电路实现,也可利用数字滤波技术通过数学运算实现。目前,室内处理已广泛采用数字滤波方法。

(1)一维滤波

为了突出有效波,先根据有效波和干扰波的频率范围差异,设计频率响应H(ƒ),然后进行反傅里叶变换,求得滤波系统的脉冲响应h(t),以h(t)对地震记录进行褶积,即可达到滤渡效果。当高频干扰严重时,为消除干扰,根据有效波和干扰波的频率特性设计低通滤波系统的频率响应。在一般条件下,既要压制高频干扰,也要压制低频干扰,这时可设计带通滤波器。

(2)二维滤波

地震波在地下传播,既有空间变量,也有时间的变量。进行二维滤波时,应根据勘探地区地震波传播特点,确定频率波数响应函数H(ƒ,k),其中ƒ为频率,k为波数(地面上单位距离内的波周数),然后由H(ƒ,k)的二维傅里叶反变换求出时间、空间域内的滤波响应函数h(t,x)。将地震记录作为输入信息ƒ(t,x)与二维响应函数h(t,x)进行二维褶积,可得到所需的二维滤波输出信息ƒ′(t,x)。

进行二维滤波必须找出有效波的频率差异和视速度差异,然后确定适当的区域D。如果有效波的视速度很高,而干扰波的视速度很低时,区域D可选成图5-15a的形状。即所谓扇形滤波。有效波视速度不高,但干扰波的视速度很高或很低,区域D可选为图5-15b所示形状。如果除了视速度差异外,还有频率差异,则区域D可分别选为图5-15c和d的形状。

图5-15 二维滤波的波数域

3.反滤波

地震波在地下传播过程中,高频部分常被吸收,使记录到的地震脉冲时间延长,并相互干涉造成波形畸变。为提高地震记录的分辨率,有必要设计一种滤波系统,使记录波形压缩成尖脉冲,只显示反射波的振幅及到时。这样的滤波系统称为反滤波。其数学运算称为反褶积。

反滤波仍然是一个滤波过程。

设x(t)是时间函数为h(t)的滤波器的输入,y(t)为输出,则有

y(t)=x(t)∗h(t) (5-10)

现设计一滤波器α(t),使得当y(t)作为其输入时,得到的输出一定是x(t),则α(t)就是h(t)的反滤波,此过程可用图5-16表示。

图5-16 尖脉冲的反滤波系统

地震勘探反滤波的主要任务是抵消大地滤波作用,其中包括地震记录道中各种装备对地震子波的滤波作用,从而提高纵向分辨率。某些规则干扰波的形成过程也看作是滤波过程。研究反滤波就是研究如何设计一个滤波器去抵消另一个滤波器的作用。通常有两种方法用来设计反滤波器,即确定性方法和统计方法。实际工作中,采用确定性方法设计反滤波器时,须事先已知大地滤波因子,在地震勘探中这一点往往难以做到,因此,在地震勘探中往往利用统计方法求取滤波因子。

提高纵向分辨率是地震勘探工作中的一项重要任务,其理想结果是地震子波被压缩成尖脉冲,地震记录变为反射系数序列。如能得到这一结果,就相当于完成了反演工作。目前,尽管存在不少反滤波方法,但实际应用效果往往并不理想。其原因是各种反滤波法都必须有若干假设条件,而这些假设条件往往不能准确给出,另外,大地的滤波作用十分复杂,到目前为止还未完全清楚,也就是说正演问题还未彻底解决,当然谈不上反演问题的彻底解决了。研究反滤波的一个努力方向是发展和应用其假设尽可能接近实际的反滤波方法;另一方面必须加强大地滤波机制的研究,随着正演问题的深入认识,反滤波方法才能得到进一步的发展。

4.偏移成像处理

偏移成像是提高地震资料横向分辨率的一种处理技术。偏移的目的就是将每种反射要素适当地归位到反射面位置上去。因此,偏移处理又称为再定位处理或偏移归位处理。

根据偏移处理在整个处理流程中的位置可分为叠前偏移、叠前部分偏移、叠后偏移和深度偏移四种类型。这几种偏移除在处理流程中的位置不同外,它们的目的、作用和解决问题的方式也有所不同。目前广泛使用的是叠后偏移。

(1)叠后偏移

叠后偏移在水平叠加之后进行。一般认为水平叠加剖面相当于自激自收记录剖面,故叠后偏移又称为自激自收记录剖面的偏移。

当反射层面倾斜时,其共中心点和反射点不在同一垂线上,如图5-17 二维滤波的波数域所示。S 为激发点,G 为接收点,M为共中心点,R为反射界面水平时的反射点,R′为反射界面倾斜时的反射点。这时记录剖面上的反射波同相轴和倾斜界面段之间,在位置、长度、倾角等方面都不一致,因而必须对同相轴进行校正,使之偏移到真实位置上来。较简单的方法是叠后偏移。在图5-18所示情况下,M为共中心点,R(x,z)是反射界面上到M点为法线方向的反射点,h为M点到界面的法线深度,即MR(x,z)

图5-17 共中心点与共反射点

图5-18 叠加偏移

普通物探

式中:H为R(x,z)点的垂直深度;x为R(x,z)点的横坐标;υ为平均速度。因此,M点的回声时间t0为

普通物探

令t=2H/υ,

可得

普通物探

此式相当于(t,t′)坐标系中以M为圆心,以t0为半径的圆的方程式。就是说,反射点R(x,z)必然位于该圆弧轨迹上,在进行叠后偏移处理时,先在共中心点道M的记录上确定一个t0值,然后改变不同的x值,按上式可得出不同的t值,求得不同坐标点(t,t′),这些点必然位于此圆弧上。若再将记录上t0时刻所对应的振幅值α(t0)置放到圆弧的这些点上,如图5-19所示,这样就完成了一个t0值的偏移处理。然后改变 t0值,重复上述处理过程,直至t0到达该记录道的终了时间为止。依次改变共中心点M的位置,改变t0值,分别重复上述处理,就可得到一条地震测线的时间剖面的叠加偏移结果。

图5-19 t0值的偏移

(2)叠前偏移

在多次覆盖观测时,M为S1G1及S2G2的中心点,如图5-20所示。由于倾角较大,界面上的反射点R1和R2将不在一个点上,两道反射记录经动、静校正后也不同相。按水平叠加处理则效果不好,若要实现共反射点叠加,必须先偏移后再叠加,称为叠前偏移。

图5-20 反射倾角大时的共反射点

图5-21 偏移叠加

叠前偏移如图5-21所示。反射面倾角较大,S为激发点,G为任一接收点,R为界面上的任一反射点,则所记录到的反射波传播时间为

普通物探

式中:υ为平均速度。

对于某一接收点G,反射波到达的时间t为常数,则其传播距离υt亦为常数。若将反射点R变动,S、G两点固定,则R的轨迹为一椭圆的两焦点,它们之间的距离为L,且椭圆长轴等于υt/2,短轴等于

设R的坐标为(x,z),则此椭圆方程式为

普通物探

即如在t时刻G点接收到一反射信号,则此反射点必位于上式表示的椭圆轨迹上。这样,对于共激发点道集记录来说,如图5-22所示,可先分别取定时间t和速度υ,按上式计算并给出各自的椭圆。属于同一界面的反射波,其相应的椭圆簇的包络线R必为反射界面。

图5-22 共炮点反射波道集记录的椭圆法偏移

叠前偏移的基本思想,就是以共炮点道集所绘椭圆簇的包络来确定反射界面的几何位置,再利用不同炮点道集所绘椭圆簇的共切点来实现共反射点道集的叠加,因此偏移剖面上强信号的存在一般与反射界面的存在一致。

5.速度参数提取

速度参数的提取是地震数据处理中一个十分重要的环节。它的目的主要是为水平叠加、偏移等处理提供速度参数。

在沉积岩中,速度的空间分布规律取决于地层沉积顺序及岩性特点。沉积岩成层状分布决定了速度在剖面上的成层分布的特点,这一特点是使用地震勘探的有利前提。速度与深度和地质年代有关,一般随深度的增加而加大,速度垂直梯度的存在是速度剖面的一个重要特点。工作区地质构造及沉积岩相的变化,也会引起速度在水平方向的变化。一般来讲,速度的水平梯度不会很大,但断层、不整合和尖灭,都可能对速度的水平梯度产生较大的影响。

地震勘探中,根据获得速度的原始资料、计算方法、用途的不同以及对介质简化的不同,可以引出几种速度概念,而这些不同的速度又是随着地震勘探本身方法技术的发展而出现、变化和淘汰的。

(1)几种速度概念

1)层速度:在水平层状介质情况下,地层速度也成层分布,地震波在各层中的传播速度称为层速度,用υi表示,它是一个基本速度参数。其他速度大部分由υi导出,但在实际工作中,也可用其他速度来反求层速度。

2)平均速度:等于地震波在地层中垂直传播的总厚度除以总时间。用平均速度代替层状介质的速度后,就可把层状介质视为均匀介质,平均速度就是地震波垂直穿过该界面以上各层的总厚度与总传播时间之比,即

普通物探

式中:υi为各层层速度;ti为各层旅行时。

在层状介质情况下,只有炮检距为零时,平均速度才是精确的地震速度。平均速度仅适用于叠偏剖面的时深转换。

3)射线平均速度:地震波在层状介质中传播时,沿不同的射线路径有不同的传播速度。射线平均速度就是地震波沿射线传播的总路程与总时间之比,见图5-23所示。水平层状介质的射线平均速度公式为

普通物探

式中:P代表射线参数。

图5-23 射线平均速度示意图

射线平均速度既是射线参数P的函数,也是炮检距x的函数,并随炮检距的增大而增大。当炮检距等于零时,即P=0,射线平均速度与平均速度相等。射线平均速度较精确地描述了波在介质中的传播情况。但到目前为止,还没有专门测定射线平均速度的方法,而是用其他速度来代替。当讨论其他速度时,就以射线平均速度为标准来衡量它们的精度。

4)均方根速度:考虑到射线的折射效应,用均方根速度(υR)代替层状介质的速度,同样可以把层状介质视为均匀介质,地震波沿折射线传播看成沿直射线传播,其反射点时距曲线简化为双曲线,即

普通物探

式中

普通物探

为水平层状介质的均方根速度。当炮检距适中时,均方根速度是较精确的地震波速度。

5)等效速度:倾斜界面,均匀介质覆盖情况下,如果介质速度为υ,界面倾角为φ,倾斜界面均匀介质情况下等效速度为υφ:

υφ=υ/cosφ

进而可以写出

普通物探

倾斜界面情况下,共中心点道集叠加时可能出现反射点分散和动校正不准确的问题。引入等效速度υφ,用υφ代替υ倾斜界面共中心点时距曲线就可以变成水平界面形式的共反射点时距曲线,用υφ按水平界面动校正公式,对倾斜界面的共中心点道集进行动校正,可以取得很好的叠加效果。

6)叠加速度:在水平界面均匀介质、倾斜界面均匀介质、覆盖为层状介质或连续介质情况下,均可将共中心点反射波时距曲线看作双曲线,用一个共同的公式来表示

普通物探

式中υa即为叠加速度。

对于不同的介质结构,它有更具体的意义,对倾斜界面均匀介质υ就是υφ,对水平层状介质就是υa或υR等。

(2)速度分析

速度分析的目的之一是为水平叠加、偏移等提供速度参数。地震记录是多道记录,多道信号的正常时差中隐含着地震波传播速度这一参数。如果能够从记录中准确拾取反射信号,得到正常时差,则求取速度参数不会有多大问题,但拾取反射信号十分困难,只能由计算机利用多道记录按多道平均的思想进行。假设各道真实反射信号的形状和振幅均相同,只是到达时间不同,且记录上的噪声是均值为零的白噪,则根据多道平均思想所得到的最佳估计信号ŝ(t),正好是多道记录上按精确的正常时差曲线取值后各道的平均值,也正好等于各道上的真实反射信号S(t)。能否得到多道信号的最佳估计S(t),使均方误差与Q达到最小,可利用Q与正常时差的关系不断调整各道正常时差以达到Q最小来进行速度分析。速度谱和速度扫描是最常用的速度分析方法。

⑧ 地震处理软件focus

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⑨ 地震资料有什么特殊的处理方法

地震资料特殊处理是相对常规处理而言的,它是更高一层的处理。为满足解释工作的特殊需要,需要进行特殊处理。特殊需要是指经过初步解释以后,为了进一步搞清可能含有油气地层的细微结构和地层的一些特性,如复杂的小断块,储藏油气地层的特性以及预测油、气、水的分布等等,需要从地震资料中提取有关的信息和依据。为这种特殊需要所做的进一步处理叫做特殊处理。

特殊处理的一种成果—反映地层孔隙平面变化的成果中国从20世纪70年代初期开始研究以亮点技术为主要内容的特殊处理技术。所谓亮点,简单地讲,就是由于地下油气藏的存在,在地震剖面上出现的引起振动幅度增强的“点”。这个点附近的振幅显得“又粗又黑”,周围比较弱,可见亮点与油气有很大关系。1972年,国外油气公司利用亮点技术成功的预测出墨西哥湾的两处天然气田,中国于1974年应用亮点技术在渤海湾已知气田上得到了很好的验证。

20世纪80年代开始研究以储油气地层为主要内容的特殊处理。通过特殊处理可以为地层的岩石性质、地层的孔隙发育情况等物理性质以及是否存在油气等提供更多的资料。

20世纪90年代开始发展了三维地震资料的特殊处理技术,如应用三维特殊处理的资料进行油藏描述、储量估算等,从而使三维地震勘探解决地质及油气问题的能力更强,效果更明显。

地震反演问题是最近几年特殊处理中一项重要的处理内容。它可以把地震剖面转换成分辨率更高,反映地层性质更为直观的一些剖面。这样有利于地震资料与测井资料连接对比,更有利于地层性质变化规律的研究。地震反演技术已成为研究储层的一项关键性技术。

⑩ 反射地震资料的偏移处理方法

反射地震资料的偏移校正、射线偏移和波动方程偏移等方法统称偏移处理。偏移处理可使倾斜界面的反射波,断层面上的断面波,弯曲界面上的回转波以及断点、尖灭点上的绕射波收敛和归位,得到地下反射界面的真实位置和构造形态,得到清晰可辨的断点和尖灭点。因此,偏移处理对提高地震勘探的横向分辨率具有重要的作用。

偏移处理通常又可称为偏移归位、偏移成像、波场延拓成像等。从偏移原理考虑,可将偏移处理分为射线偏移和波动方程偏移两大类。若以偏移处理的流程,也可分为叠前偏移和叠后偏移。一般对三维资料,应用三维偏移处理,对二维资料则用二维偏移方法处理。以下讨论主要以二维偏移方法为主,对三维偏移处理方法,可在二维方法的基础上扩展即可。

10.4.1 偏移的概念

反射波水平叠加剖面相当于自激自收记录剖面,在叠加剖面上的反射波同相轴与地下的反射界面有关。当反射界面水平时,反射波同相轴与地下界面形态一致,如图10-11(a)所示。当反射界面倾斜时,反射波同相轴则与反射界面形态不一致,若直接将反射时间作时深转换,所得视界面为,如图10-11(b)。与地下真实反射界面 R1 R2 比较,不论是界面长度、界面位置及界面倾角两者均不一致。视界面相对界面 R1 R2,向界面下倾方向偏移,而且倾角变小。我们称这种现象为偏移现象,R1 至的水平距离称为偏移距。偏移现象随反射界面的埋深和陡度增加而越严重。由于偏移现象的存在,当地下构造复杂时,自激自收剖面上反映的视界面因位置不正确可能产生界面交叉重叠或出现空白带。如图10-12,背斜界面出现空白带,而向斜界面出现界面交叉重叠。

图10-11 偏移的反射分析

另外,根据绕射理论,在断点,尖灭点等岩性突变点还会产生绕射波,这些绕射波再与偏移后的反射波叠加,就使得水平叠加地震剖面上的反射波变得很复杂。若直接用水平叠加剖面解释地下界面,很难得出正确的结论。可见偏移现象使地震剖面的横向分辨率降低。若能使偏移后的波场归位,绕射波收敛到绕射点,就可恢复反射界面的真实形态,因此偏移处理就是针对偏移现象的反偏移方法。偏移处理经常也简称为偏移,但含义和前面提到偏移是不一样的。

图10-12 反射界面位置不正确造成空白或干涉

对非零炮检距地震记录的偏移处理(叠前偏移),可理解为实现地震波传播的逆过程,让波场反向传播(称为延拓)。相当于将激发点和接收点平面逐渐向地下移动,随之炮检距也变小。当激发点和接收点移至反射点时,炮检距为零,这时的激发点和接收点位置为偏移处理后的反射点真实位置。

10.4.2 射线偏移方法

射线偏移是建立在几何地震学基础上的一类偏移方法。可实现叠后偏移,也可实现叠前偏移。偏移的基本原理可用地震脉冲的偏移响应来说明,偏移方法可分为圆法偏移、绕射扫描叠加偏移以及椭圆法偏移。

10.4.2.1 偏移脉冲响应

偏移脉冲响应可分为输入剖面脉冲响应和输出剖面的脉冲响应。输入脉冲响应指在输入的时间剖面(水平叠加剖面)或共炮集记录上的一个脉冲,在深度剖面上可能存在的界面位置轨迹。例如在均匀介质中,水平叠加时间剖面上的一个脉冲在深度剖面上的偏移脉冲响应是一个圆;而炮集记录中某一道中的一个脉冲对应的偏移响应是一个椭圆。输出脉冲响应指在输出的深度剖面上的一个脉冲,对应时间剖面上的时间轨迹。例如在均匀介质,目标空间有一个脉冲(或绕射点),在自激自收时间剖面上脉冲响应为一绕射双曲线;在非零炮检距的炮集记录上时距曲线也为双曲线,但两个双曲线的计算公式不同。根据偏移脉冲响应可形成一系列射线偏移方法。

10.4.2.2 绕射扫描叠加偏移

在多种射线偏移方法中,以绕射扫描叠加偏移为例,介绍如下。

利用这一方法作偏移处理时,只考虑几何关系,将绕射双曲线上的能量会聚于其顶点。首先,将地下空间划分为网格,认为每个网格点都是绕射点。根据网格点坐标计算出它的绕射波时距曲线

勘查技术工程学

式中:(x,z)是绕射点R(地下网格点)的坐标;而(xi,0)是接收点坐标;t0为绕射点至地表的双程垂直传播时间。然后按此绕射双曲线的时距关系ti-xi在实际记录道上取对应的振幅值,将它们相加后放置在绕射点R处,作为偏移后该点的输出振幅(图10-13)。依次对每个网格点都作如上处理就完成了绕射扫描叠加偏移的工作。

如果R点是真正的绕射点(界面点),则按绕射双曲线取出的各道记录振幅应当是同相的,它们相加是同相叠加,能量增强,偏移后R点处振幅突出。若R点不是真正的绕射点(非界面点),则参与叠加的幅值是随机的,叠加结果必然会相互完全抵消或部分抵消,从而使R点处振幅相对较小。因此,偏移后的剖面上,绕射波自动收敛到其绕射点处,在有反射界面处振幅变大,无界面处振幅自然相对减小,显示出了真实反射界面的位置(绕射双曲线顶点连线)。

图10-13 绕射扫描叠加的双曲线示意图

10.4.3 波动方程偏移方法

射线偏移是一种近似的几何偏移,虽然地震波的运动学特点得以恢复,但波的动力学特点(如振幅、波形、相位等)却受到畸变。因此,射线偏移已逐渐被高精度的波动方程偏移所代替。波动方程偏移是以波动理论为基础的偏移处理方法,其基本思路是,当地表产生弹性波向下传播(称为下行波),遇到反射界面时将产生反射,这时可将反射界面看作新的波源,又有新的波以波动理论向上传播(称为上行波),在地表接收到的地震记录就可看作反射界面产生的波场效应。偏移就是将地表接收到的波场按波动方程的传播规律反向向下传播,通常称为波场反向延拓,当波场反向延拓到反射界面时成像(成像剖面为偏移剖面),从而找到了真实反射界面,达到了偏移处理的目的。可见波动方程偏移主要由波场延拓和成像两部分组成。波场延拓可用多种不同的方法实现,随之形成了多种不同的波动方程偏移方法。成像也有成像的原理,叠前和叠后偏移各有不同的成像条件。

10.4.3.1 波动方程偏移的成像原理

(1)爆炸反射界面成像原理

该原理属叠后偏移成像原理。叠加剖面相当自激自收剖面,若将剖面中时间除2,或将传播速度减一半,就可将自激自收剖面看作在反射界上同时激发的地震波沿界面法线传播到地表所接收的记录,即可将界面看作爆炸源,称为爆炸反射界面。若用波动方程将地表接收的波场(叠加剖面)作反时间方向传播(向下延拓),当波场延拓到时间t为零(t=0)时,该波场的所在位置就是反射界面位置。因此,t=0成为叠后波动方程偏移的成像条件。从延拓的结果(地下各点的波场)中取出地下各点处零时刻的波场值组成的剖面就为成像剖面,该剖面为叠后波动方程偏移结果。

(2)波场延拓的时间一致性成像原理

时间一致性成像原理适用于叠前偏移。此成像原理可描述为:在地下某一深度存在一反射界面R(如图10-14(a)),在地面S点激发的下行波D到达界面R时产生反射上行波U,到达G点被接收。下行波D到达界R面的时间(或空间位置)与上行波U产生的时间(或空间位置)是一致的,即称为时间(或空间位置)一致性。设波从S点到R的传播时间为ts,从R至G的传播时间为tg,从S到G的总时间为tsg=ts+tg。在叠前偏移中,若模拟一震源函数D自S点正向(向下)延拓,而将G点接收到的上行波U反向延拓,当D和U延拓深度为Z1时,D的正向传播时间和U的反向传播时间分别为ts1和tg1。因Z1ts1说明上行波和下行波所在的时间(或空间位置)不一致(如图10-14(b)),当D和U延拓深度为zz=ZR时,下行波正向传播时间为ts1=ts,上行波反向传播时间为tg2=tg,即有tsg-tg2=ts2,或tsg-tg=ts。这时上、下行波所在的时间(或空间位置)是一致的。再将D、U延拓到Z3,Z3>ZR,即当延拓深度Z>ZR以后,不会再出现时间(或深度位置)一致的现象。在上、下行波延拓过程中,若求下行波场D和上行波场U的零移位互相关,在满足时间(或空间位置)一致性条件时,相关值最大,而在其他情况相关值很小或为零,延拓过程中的相关结果就为叠前偏移成像剖面。

图10-14 时间一致性成像原理示意图

10.4.3.2 有限差分法波动方程偏移

有限差分法波动方程偏移是以地面上获得的水平叠加时间剖面作为边界条件,用差分代替微分,对只包含上行波的近似波动方程求解以得到地下界面的真实图像。这也是一个延拓和成像的过程。

(1)延拓方程

由二维波动方程出发,

勘查技术工程学

经数学推导,即可得到下面方程:

勘查技术工程学

式中:uxx,uττ,uτt分别表示波场u(x,z,t)的二次导数。注意,此方程仍然包含了上行波和下行波,仍不能用来进行延拓。

当上行波的传播方向与垂直方向之间的夹角较小时(小于15°),uττ可以忽略,而对下行波来说,uττ不能忽略。忽略掉uττ项,就得到只包含上行波的近似方程

勘查技术工程学

此即15°近似方程(因为它只适用于夹角小于15°的上行波,或者只有倾角小于15°的界面形成的上行波才能满足它),为常用的延拓方程。

为了求解此方程还必须给出定解条件。由于震源强度有限,可给出如下定解条件:

1)测线两端外侧的波场为零,即

勘查技术工程学

2)记录最大时间以外的波场为零,即

勘查技术工程学

3)自激自收记录(水平叠加剖面)为给定的边界条件,即时间深度τ=0处的波场值u(x,0,t)已知。

有了这些定解条件就可对方程(10.4-3)求解得到地下任意深度处的波场值u(x,τ,t),这是延拓过程。再根据前述成像原理,取时间t=0时刻时的波场值,即为时间t=τ时刻的波场值u(x,τ,t)就组成了偏移后的输出剖面。

(2)差分方程

为了求解微分方程(10.4-3),用差分近似微分,采用如图10-15所示的12点差分格式,将uxx、uτt表示为差分表达式,可得差分方程

勘查技术工程学

图10-15 12点差分格式

式中:I和T为向量。

勘查技术工程学

α、β为标量

勘查技术工程学

(3)计算关系和偏移结果

图10-16画出了偏移时的计算关系及结果取值位置。A 表示地面观测到的叠加剖面。由 A 计算下一个深度Δτ处的波场值B,计算 B 时先算第1′排的数值(只用到 A 中第1排数值),再算第2′排数值(要用 A 中第1、2排和 B 中第1′排数值),依此类推,直到 t=τ为止。再由 B 算下一个深度2Δτ处波场值C……在二维空间(x,t=τ)上呈现出需要的结果剖面信息。

图10-16 偏移结果取值位置图

当延拓计算步长Δτ与地震记录的采样间隔Δt一样时,由图10-16的几何关系可以看到,偏移剖面是该图中45°对角线上的值。实际工作中Δτ不一定要与Δt相等,可根据界面倾角大小确定Δτ,倾角较大时应取较小的Δτ,倾角较小时Δτ可取的较大些,以减少计算工作量。中间值可用插值求得。

与其他波动方程偏移方法相比,有限差分法有能适应横向速度变化,偏移噪声小,在剖面信噪比低的情况下也能很好地工作等优点。但15°有限差分法对倾角太大的情况不能得到好的偏移效果。因此,相继又研究发展了45°、60°有限差分偏移方法和适应更大倾角的高阶有限差分分裂算法。

10.4.3.3 克希霍夫积分偏移

克希霍夫积分偏移是一种基于波动方程克希霍夫积分解的偏移方法。

三维纵波波动方程的克希霍夫积分解(可见原理部分)为

勘查技术工程学

式中:Q为包围点(x,y,z)的闭曲面;n为Q的外法线;r为由(x,y,z)点至Q面上各点的距离;〔 〕表示延迟位;〔u〕=u(t-r/v)。

此解的实质是由已知的闭曲面Q上各点波场值计算面内任一点处的波场值。它正是惠更斯原理的严格数学形式。

选择闭曲面Q由一个无限大的平面Q0和一个无限大的半球面Q1所组成。Q1面上各点波场值的面积分对面内一点波场函数的贡献为零。因此,仅由平地面Q0上各点的波场值计算地下各点的波场值

勘查技术工程学

此时,原公式中的项消失,积分号前的负号也因 z 轴正向与n 相反而变为正。

以上是正问题的克希霍夫积分计算公式。偏移处理的是反问题,是将反射界面的各点看作为同时激发上行波的源点,将地面接收点看作为二次震源,将时间“倒退”到t=0时刻,寻找反射界面的源波场函数,从而确定反射界面。反问题也能用上式求解,差别仅在于〔 〕

不再是延迟位而是超前位,〔u〕=u(t+)。根据这种理解,克希霍夫积分延拓公式应为

勘查技术工程学

按照成像原理,此时t=0时刻的波场值即为偏移结果。只考虑二维偏移,忽略掉y坐标,将空间深度z转换为时间深度t0=2z/v,得到克希霍夫积分偏移公式

勘查技术工程学

式中:τ=[]1/2,xl 为地面记录道横坐标,x 为偏移后剖面道横坐标,r=〔z2+(x-xl)2〕1/2(见图10-17)。

由=-cosθ,得

勘查技术工程学

由此可见,克希霍夫积分偏移与绕射扫描叠加十分相似,都是按双曲线取值叠加后放在双曲线顶点处。不同之处在于:①不仅要取各道的幅值,还要取各道的幅值对时间的导数值参加叠加。②各道相应幅值叠加时不是简单相加,而是按(10.4-10)式的加权叠加。

图10-17 克希霍夫偏移公式中各量示意图

正因如此,虽然形式上克希霍夫积分法与绕射扫描叠加类似,但二者有着本质区别。前者的基础是波动方程,可保留波的动力学特性,后者属几何地震学范畴,只保留波的运动学特征。

与其他波动方程偏移法相比,克希霍夫积分法具有容易理解,能适应大倾角地层等优点。它在速度横向变化较大的地区难以使用,且偏移噪声较大。