地震数据处理第三章:反褶积
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第一章概述1.1 地震数据处理的目的是对地震采集数据做各种处理提高反射波数据的信噪比、分辨率和保真度以便于解释。
地震数据处理主要包括地震反褶积、叠加和偏移成像三大技术。
地震反褶积是通过压缩地震子波提高地震时间分辨率;叠加的目的是压制随机噪声提高地震信噪比;偏移成像包括射线偏移和波动方程偏移两大类,主要目的是实现反射界面的空间归位和恢复反射界面空间的波场特征、振幅变化和反射系数,提高地震空间分辨率和地震保真度。
1.2地震数据处理包括预处理、常规处理和特殊处理三个阶段。
常规处理包括反褶积、叠加和偏移三大技术。
预处理是把野外数据格式转换成适合计算机处理的格式并对数据做相应编辑和校正。
它包括数据解编、格式转换、编辑、几何扩散校正、建立野外观测系统和野外静校正等。
数据解编:把按时分道的数据记录方式变换成按道分时的数据记录方式。
道编辑:噪音道、带有瞬变噪音的道或单频信号道都要删除;极性反转的道要改正。
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。
野外静校正:对路上资料,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。
反褶积的基础是最佳维纳滤波。
特殊处理主要包括T-P变换、小波变换、三维叠前深度偏移、子波处理、属性分析和反演等。
T-P变换:将偏移距-时间域变换到射线参数-截距时间域,可用来压制面波和多次波。
小波变换:小波变换与多尺度分析可用于去噪、数据压缩、提高分辨率处理、信号增强和解波动方程等。
第二章数字滤波2.1 滤波器可以分为模拟滤波器和数字滤波器采样定理时域实参数的滤波器,其频率振幅谱是偶对称的,而相位谱是奇对称的。
一个滤波器如果是稳定的,这是指当输入信号为有限信号时,其输出也是有限信号。
最小相位,在时间域中也称最小能量延迟,在频率域则常称为最小相位滞后。
纯振幅滤波器也称零相位滤波器。
又称为理想滤波器。
2.2 理想滤波器常设计成四种类型:低通滤波器、带通滤波器、带陷滤波器和高通滤波器。
论反褶积的概念及类型论文提要地震勘探技术在油气田勘探开发中起着重要作用。
地震勘探包括地震采集、处理和解释三大部分。
地震采集是利用野外地震采集系统获取地震数据处理所需的反射波数据;地震数据处理的目的是对地震采集数据做各种处理提高反射波数据的信噪比、分辨率和保真度以便于解释;地震解释分为构造和岩性解释,目的是确定地震反射波数据的地质特征和意义。
地震数据处理依赖于地震采集数据的质量,处理结果直接影响解释的正确性和精确度。
探讨地震处理的基本原理和基本方法有助于全面利用采集数据,充分利用处理方法,为地震解释提供可靠的处理成果剖面。
正文地震数据处理主要包括地震反褶积、叠加和偏移成像三大技术。
地震反褶积是通过压缩地震子波提高地震时间分辨率;叠加的目的是压制随机噪声提高地震信噪比;偏移成像包括射线偏移和波动方程偏移两大类,主要目的是实现反射界面的空间归位和恢复反射界面空间的波场特征、振幅变化和反射系数,提高地震空间分辨率和地震保真度。
反褶积是地震资料最常用和最重要的处理方法之一。
反褶积可在叠前做也可在叠后做。
叠前反褶积的目的是把地震子波压缩成尖脉冲来改进时间分辨率。
叠后的预测反褶积主要是消除海上鸣震(交混回响)等多次波干扰,突出有效波,提高地震资料的信噪比。
在常规处理中反褶积的基础是最佳维纳滤波。
反褶积后要用某种类型的道均衡,以使数据达到通常的均方根振幅水平。
一、反褶积的概念(一)反褶积问题的提出实际地震记录由于受复杂子波的作用和干扰的影响,分辨能力较低,地质界面上各反射波互相叠加、彼此干涉,成为一复杂的形式,不能通过地质资料的解释,得到准确的地质界面。
反褶积的目的就是要通过某种数学方法,压缩地震子波,使地震记录分辨率提高,从而近似反射系数剖面,得到地下介质精确的反射结构。
假定地震记录不含干扰,何以得到x(t)=b(t)*ξ(t) (1-1)对应的频率域形式X(ω)=B(ω)×Ξ(ω)(1-2)令A(ω)=1/ B(ω)(1-3)则可得到Ξ(ω)= A(ω)×X(ω)(1-4)写成时间域形式ξ(t)=a(t)* x(t)(1-5)由x(t)=b(t)* ξ(t) 和ξ(t)=a(t)* x(t)可以看到:前者由子波和反射系数得到地震记录,是一褶积过程;后者则反过来,由一函数与地震记录褶积得到反射系数,这一过程可被称为反褶积。
反褶积是地震资料最常用和最重要的处理方法之一,它可用于叠前,也可用于叠后。
反褶积的主要作用是压缩地震子波、提高地震资料的分辨率,从而提高地震资料的解释精度。
为油田精细勘探和开发服务。
另外,反褶积还可以消除短周期鸣震和其他多次波干扰,突出有效波,提高地震资料的信躁比。
反褶积的主要方法有:最小平方反褶积、预测反褶积、子波提取与子波整行反褶积、同态反褶积、地表一致性反褶积等。
做反褶积是为了得到一个反射系数序列,反射系数可以反映层的位置、层的反射能力及层之间差异。
总之,反褶积的目的是通过某种数学方法使地震纪录的分辨率提高从而近似放射系数剖面得到地下精确的反结构。
正文一、反褶积的概念(一)理想模型若地震波以脉冲形式激发经过地层时无吸收、透射和多次反射等因素的影响,而且整个过程不存在随即干扰,这样就可以得到理想的输出:x(t)=bδ(t)*ξ(t)=bξ(t) 这时得到的输出实际上就是反射系数序列,做反褶积就是为了得到它,为了讨论问题方便起见,我们先假定不含干扰波,由此我们可以从以上的式子中得到x(t)=b(t)*ξ(t) 设计反滤波因子a(t),在时间域上a(t)是b(t)的逆,即有:a(t)*x(t)=ξ(t) (二)实际地震纪录实际地震纪录x(t)由有效波s(t)和干扰波n(t)组成:x(t)=s(t)+n(t) 有效波是指一次反射波,对反射波地震看探而言,除一次反射波以外的一切波都是干扰波,一次反射波可以用以下褶积模型表示:s(t)=b(t)*ξ(t) b(t)称为地震子波;§(t)称为反射系数序列。
严格意义上讲,地震子波同震源子波o(t)概念还是有区别的:b(t)=o(t)*g(t)*τ(t)*d(t)*i(t) =a(t)*f g(t)*f d(t) 式中:g(t)-------地层响应τ(t)--------透射响应d(t)--------地面接收响应i(t)---------仪器响应() t f g = g(t)* τ(t) (大地滤波器) ()t f d = d(t)*i(t) (接收滤波器) 式中干扰波并不是单单的随机干扰,有非激发干扰()t n 0、背景噪声()t n 1及规则干扰N(t)叠加而成:n(t)= ()t n 0 +()t n 1+ N(t) 规则干扰分为两类:一类与地质结构有关,包括多次波、转换波、断面波、绕射波、伴随波、折射波、瑞利波、勒夫波和斯通利波等,这类波在特定的条件下可能转化为有效波;另一类与地质结构无关,如水中鸣震、气泡效应、地表及海面散射等。
第二章 反褶积将地震记录看成是反射系数序列与地震子波的褶积,反褶积就是要消除这种褶积过程,从地震记录得到反射系数序列。
一般说来,反褶积的目的是消除某种已知的或未知的褶积过程的运算。
反褶积也可能用来消除震源信号或者记录仪器的响应。
反褶积也可能是用另一种褶积过程代替原来的褶积过程。
反褶积是一种滤波。
与一般滤波的区别有两点:一是着眼点在改变子波,而不是衰减噪声。
二是方法上是根据需要达到的目标由地震资料自动推导滤波器,而不是通过试验选择滤波器。
反褶积是子波级的处理,是常规处理中最精细的环节。
一 子波与反褶积原始记录上的子波不管如何千变万化,必然是单边子波。
可控震源原始记录上的子波也是单边的,即扫描信号,经过相关以后才变成双边子波。
单边子波是物理可实现的,双边子波是非物理可实现的。
单边子波可以是最小相位子波、最大相位子波或混合相位子波。
判别方法可以有很多,对于下面的讨论来说,用Z 变换大概是最方便的。
将子波的各个样点值作为系数、样点序号作为Z 的幂次,写成Z 多项式,如果Z 多项式的根的模全部大于1,即根全部在单位圆外,就是最小相位子波;如果Z 多项式的根全部在单位圆内,就是最大相位子波;如果Z 多项式的根有一些在单位圆外,有一些在单位圆内,就是混合相位子波。
Z 多项式可以因式分解,每个因式有01=+bZ 形式,它代表有一个根Z 1-=。
(b 可以是实数,也可以是复数。
如是复数,必然共轭成对出现。
)可见当1<b 时,这个因式是最小相位的;当1>b 时,这个因式是最大相位的。
如果所有因式是最小相位的,子波就是最小相位的;如果所有因式是最大相位的,子波就是最大相位的;如果有一部分因式是最小相位的,有一部分因式是最大相位的,子波就是混合相位的。
因此,最小相位子波的尾点的绝对值必然小于其首点的绝对值,最大相位子波的尾点的绝对值必然大于其首点的绝对值,混合相位子波则可以是任何情形。
根据这个简单规则,至少在看到尾点的绝对值大于首点的绝对值的子波时,立刻就能判断它绝对不可能是最小相位子波。
《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。
反褶积处理方法论文提要反褶积即反滤波是常用的地震资料处理方法。
反褶积的目的是由地震数据恢复反射系数。
反滤波的作用主要是压缩地震反射脉冲的长度,提高反射地震记录的分辨能力,并进一步估计地下反射界面的反射系数。
这不仅是常规地震资料处理所需要的,而且是对直接找油找气的亮点技术和岩性研究的地层地震学的地震资料处理尤为重要。
另外,反滤波还可以清除短周期鸣震和多次波等干扰波。
当前地震资料处理解释已经基本实现了数据化、自动化,我国各大解释公司、研究所、高等院校都已有了较为先进数字化处理软件,在处理数字化的地震数据时表现出了很好的速度性和准确性。
反褶积可分为确定性反褶积和估计性反褶积两种。
目前常用的反褶积有最小平方反褶积、预测反褶积、同态反褶积、地表一致性反褶积、最大熵反褶积、变模反褶积、Q反褶积等等;特殊的反褶积有Noah反褶积、最小信息反褶积等。
正文一、反褶积(一)研究目的和意义1、研究目的(1)弄清各种反褶积处理方法的原理。
(2)弄清反褶积处理模块的参数意义。
(3)掌握地震资料数字处理的基本流程及处理方法。
(4)完善反褶积方法,提高地震资料处理的分辨率,保持信噪比,振幅均匀化。
2、研究意义反褶积是地震资料数字处理流程中最关键的一环,也是提高地震勘探分辨率最有效的方法。
一个处理流程包括许多处理步骤。
而每一个处理步骤又要涉及到好几个处理模块。
一个处理流程通常由预处理、叠前处理和叠后处理三部分组成。
其中反褶积是最重要的一个部分,如图1所示。
反褶积的目的就是为了分离子波和反射系数序列。
子波就像无线电中的载波,反射系数序列就像无线电中的声波。
只有消除高频载波才能提取声波。
子波在地层中传播,携带着反射系数序列这种有用的地质信息返回地面,只有消除子波才能恢复反射系数序列的本来面目。
反射系数序列中有波阻抗随时间变化的信息,这就提供了速度和密度随时间变化的信息,随之就可得到地层、岩性及构造在地下中间分布的信息。
在有利条件下还可得到岩石孔隙率、渗透率、孔隙流体性质(油、气、水)乃至地层压力的信息。
反褶积处理方法论文提要反褶积即反滤波是常用的地震资料处理方法。
反褶积的目的是由地震数据恢复反射系数。
反滤波的作用主要是压缩地震反射脉冲的长度,提高反射地震记录的分辨能力,并进一步估计地下反射界面的反射系数。
这不仅是常规地震资料处理所需要的,而且是对直接找油找气的亮点技术和岩性研究的地层地震学的地震资料处理尤为重要。
另外,反滤波还可以清除短周期鸣震和多次波等干扰波。
当前地震资料处理解释已经基本实现了数据化、自动化,我国各大解释公司、研究所、高等院校都已有了较为先进数字化处理软件,在处理数字化的地震数据时表现出了很好的速度性和准确性。
反褶积可分为确定性反褶积和估计性反褶积两种。
目前常用的反褶积有最小平方反褶积、预测反褶积、同态反褶积、地表一致性反褶积、最大熵反褶积、变模反褶积、Q反褶积等等;特殊的反褶积有Noah反褶积、最小信息反褶积等。
正文一、反褶积(一)研究目的和意义1、研究目的(1)弄清各种反褶积处理方法的原理。
(2)弄清反褶积处理模块的参数意义。
(3)掌握地震资料数字处理的基本流程及处理方法。
(4)完善反褶积方法,提高地震资料处理的分辨率,保持信噪比,振幅均匀化。
2、研究意义反褶积是地震资料数字处理流程中最关键的一环,也是提高地震勘探分辨率最有效的方法。
一个处理流程包括许多处理步骤。
而每一个处理步骤又要涉及到好几个处理模块。
一个处理流程通常由预处理、叠前处理和叠后处理三部分组成。
其中反褶积是最重要的一个部分,如图1所示。
反褶积的目的就是为了分离子波和反射系数序列。
子波就像无线电中的载波,反射系数序列就像无线电中的声波。
只有消除高频载波才能提取声波。
子波在地层中传播,携带着反射系数序列这种有用的地质信息返回地面,只有消除子波才能恢复反射系数序列的本来面目。
反射系数序列中有波阻抗随时间变化的信息,这就提供了速度和密度随时间变化的信息,随之就可得到地层、岩性及构造在地下中间分布的信息。
在有利条件下还可得到岩石孔隙率、渗透率、孔隙流体性质(油、气、水)乃至地层压力的信息。
地震资料数字处理Ⅱ实习报告一、实习内容已知声波测井数据(声波时差t ∆微秒/每英尺)、密度测井数据(岩层密度ρ克/每立方厘米)、测量点井深h (米)和地震子波数据,编程计算: (1)反射系数; (2)合成地震记录;(3)根据合成地震记录计算子波与反子波; (4)利用反子波与地震记录进行褶积(反褶积)。
二、基本方法原理1.计算反射系数的原理 (1)层速度i v 的计算原理i i t v ∆⨯=6103048.0(m/s ), N i ,,3,2,1 =,i 为测井数据序号, i t ∆代表第i 层的声波时差,i v 代表第i 层的层速度,N 为测井数据的长度。
本次实习中采用的模型Model.txt 中声波及密度数据的深度为600m 到2078.1m ,间隔0.1m 。
(2)垂直往返旅行时的计算原理i t 为第i 层的垂直往返旅行时,初始值取为: (3)反射系数的求取原理首先,根据测井资料直接求取反射系数:将声波测井数据单位由us/f 转化为m/s ,由ii i i ii i i i v v v v r ρρρρ+-=++++1111,1,,3,2,1-=N i ,i r 为第i 层的反射系数或者垂直往返旅行时为i t 处的反射系数,此反射系数是直接按测井数据计算未进行稀疏采样的。
根据上述方法计算得出的反射系数为深度域上的,即反射系数是随线性增加的地层1,,3,2)(211-=-+=+-N i V H H t t ii i i i 1112V H t =深度而变化,为了进行褶积来合成地震记录,必须将反射系数转换到时间域。
根据各层的旅行时和深度与速度的数值,只需计算出时间域上所对应的采样间隔,即可作出深时转换。
本次报告所采用的方法是三次样条函数插值的方法。
2. 合成地震记录原理如果已知地震子波)(t w 和反射系数)(t r ,则可以通过褶积模型来合成地震记录,如果考虑噪声影响,可得合成的人工地震记录:()()*()()x t w t r t n t =+,本次实习报告中为了简化运算难度,将忽略噪声影响。