地震数据处理预处理及真振幅恢复

安徽理工大学一、名词解释〔20分〕1、、地震资料数字处理:就是利用数字电脑对野外地震勘探所获得的原始资料进行加工、改良，以期得到高质量的、可靠的地震信息，为下一步资料解释提供可靠的依据和有关的地质信息。

2、数字滤波:用电子电脑整理地震勘探资料时，通过褶积的数学处理过程，在时间域内实现对地震信号的滤波作用，称为数字滤波。

〔对离散化后的信号进行的滤波，输入输出都是离散信号〕3、模拟信号：随时间连续变化的信号。

4、数字信号：模拟数据经量化后得到的离散的值。

5、尼奎斯特频率：使离散时间序列x(nΔt)能够确定时间函数x(t)所对应的两倍采样间隔的倒数，即f=1/2Δt.6、采样定理：7、吉卜斯现象：由于频率响应不连续，而时域滤波因子取有限长，造成频率特性曲线倾斜和波动的现象。

8、假频:抽样数据产生的频率上的混淆。

某一频率的输入信号每个周期的抽样数少于两个时，在系统的的输出端就会被看作是另一频率信号的抽样。

抽样频率的一半叫作褶叠频率或尼奎斯特频率fN；大于尼奎斯特频率的频率fN+Y，会被看作小于它的频率fN-Y。

这两个频率fN+Y和fN-Y相互成为假频。

9、伪门：对连续的滤波因子h(t)用时间采样间隔Δt离散采样后得到h (nΔt)。

如果再按h (nΔt)计算出与它相应的滤波器的频率特性，这时在频率特性图形上，除了有同原来的H (ω)对应的'门'外，还会周期性地重复出现许多门，这些门称为伪门。

产生伪门的原因就是由于对h(t)离散采样造成的。

10、地震子波：由于大地滤波作用，使震源发出的尖脉冲经过地层后，变成一个具有一定时间延续的波形w〔t〕。

11、道平衡：指在不同的地震记录道间和同一地震记录道德不同层位中建立振幅平衡，前者称为道间均衡，后者称为道内均衡。

12、几何扩散校正：球面波在传播过程中，由于波前面不断扩大，使振幅随距离呈反比衰减，即Ar=A0/r，是一种几何原因造成的某处能量的减小，与介质无关，叫几何扩散，又叫球面扩散。

地震数据整体流程不同软件的地震数据处理方式不同，但是所有软件的处理流程根本是固定不变的，最多也是在处理过程中处理顺序的不同。

整体流程如下：1 数据输入〔又称为数据IO〕数据输入是将野外磁带数据转换成处理系统格式，加载到磁盘上，主要指解编或格式转换。

解编：将多路编排方式记录的数据〔时序〕变为道序记录方式，并对数据进行增益恢复等处理的过程。

如果野外采集数据是道序数据，那么只需进行格式转换，即转成处理系统可接受的格式。

注：早期的时序数据格式为记录时先记录第一道第一个采样点、第二道第一个采样点、……、第一道第二个采样点、第二道第二个采样点、……直至结束。

现在的道序记录格式为记录时直接记录第一道所有数据、第二道所有数据、……直至结束，只是在每一道数据前加上道头数据。

将时序数据变为道序数据只需要对矩阵进行转置即可。

2 置道头2.1 观测系统定义目的为模拟野外，定义一个相对坐标系，将野外的激发点、接收点的实际位置放到这个相对的坐标系中。

即将SPS文件转换为GE-Lib文件，包括1〕物理点间距2〕总共有多少个物理点3〕炮点位置4〕每炮第一道位置5〕排列图形。

2.2 置道头观测系统定义完成后，处理软件中置道头模块，可以根据定义的观测系统，计算出各个需要的道头字的值并放入地震数据的道头中。

当道头置入了内容后，我们任取一道都可以从道头中了解到这一道属于哪一炮、哪一道？CMP号是多少？炮间距是多少？炮点静校正量、检波点静校正量是多少？等等。

后续处理的各个模块都是从道头中获取信息，进行相应的处理，如抽CMP道集，只要将数据道头中CMP号相同的道排在一起就可以了。

因此道头如果有错误，后续工作也是错误的。

GOEAST软件有128个道头，1个道头占4个字节，关键的为2〔炮号〕、4〔CMP号〕、17〔道号〕、18〔物理点号〕、19〔线号〕、20〔炮检距〕等。

2.3 观测系统检查利用置完道头的数据，绘制炮、检波点位置图、线性动校正图。

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。

1、频谱与相位频谱分析得到的结果就是频谱与相位，其原理是基于快速傅立叶变换，快速傅立叶变换能够将信号从时间域变换到频率域。

通过频谱分析可以得到地震道的频率特性和相位特性，不同的干扰波和有效波在频谱图上的表现形式不同：面波在频谱图上表现为低频、高能量，而随机干扰表现为全频带的特点，无一定规律可循。

根据地震波的频谱特性，可以确定干扰波的类型和存在范围（时间、空间），并可以确定带通滤波器设计参数，比如压制面波的带通滤波器的镶边带一般设为8-10Hz 。

频谱分析又可分为一维频谱分析（频率域）和二维频谱分析（频率-波数域即F-K 域），二维频谱分析涉及到时间和偏移距两个参数，所以必须在加载观测系统后的记录上进行。

相位其实是个难以准确量化的概念，没有一个确切的度量方式区分最小相位和最大相位，很多时候是以能量的时间延迟定义相位，能量在时间轴的前端就认为是最小相位，在后就认为是最大相位，居中就认为是混合相位。

零相位滤波器（子波）的分辨率最高，其次是最小相位。

频谱分析可选择时窗分析的方法，即在1道或多道上选择时窗进行频谱分析。

下面是交互频谱分析的模块参数设置及操作步骤：数据输入关于鼠标的用法说明：1、加载模块：将鼠标放在右边模块列表，键入所需模块的全名或者某个单词或者连续单词的开头字母，比如Disk data insert ，键入DDI 即可显示，然后用鼠标选择模块，它会加入到当前所选模块的下面；2、流程：左键执行，右键注释“>………<”，中间添加参数。

添加模块技巧：右键选择模块，中键“delete ”，然后选择所要添加模块的位置，右键“delete ”即可将中间删除的模块添加到所选位置。

自动增益参数采用默认值说明：AGC （自动增益只是改变显示，并不改变数据。

一般选默认设置就可以）是否从别的测线读取数据有分选关键字控制的数据输入对于需要交互操作的，选择“Yes ”。

一般情况下，不可选择。

主分选字FFID次分选字CHAN 表示：野外文件号为2的481-600道自动增益显示数据选择方式以道方式显示显示平均能量谱显示相位谱多种时窗显示交互频谱分析模块参数设置说明：数据选择方式很重要，若要进行区域频谱分析，则选择Single subset能量谱窗口选择工具相位谱交互频谱分析界面-01（有效波）说明：FFT的精度要求所选时窗的时间长度不能太小交互频谱分析界面-02（面波）说明：要选择不同深度和不同道的时间窗进行分析，以作对比。

浅谈地震勘探处理方法论文提要地震勘探技术在油气田勘探开发中起着重要的作用。

地震勘探包括三大阶段，野在采集，数据处理和室解释。

其中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。

地震数据处理出现于20时纪20年代初期，随后的40年间是对光点记录和模拟记录进展处理，处理技术开展较慢，进入20世纪60年代以后，计算机的出现把地震勘探处理技术带入了数字时代，数字技术为数据处理的开展提供了广阔的前景。

下面简单介绍地震数据处理的流程以及地震数据处理的方法。

正文一、地震数据处理流程〔一〕地震数据处理的三个阶段1.预处理，预处理就是把野在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。

预处理包括数据解编，格式转换，编辑，几何扩散校正，建立野在观测系统，野在静校正2.常规处理，是对预处理后地震数据做必要的根本处理预算。

常规处理包括反褶积，道均衡，抽取共中心点道集，速度分析，剩余静校正，切除，叠加，偏移。

3.特殊处理，针对不同目的采用不同的特殊的处理手段，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，反演。

二、数字滤波〔一〕数字滤波的有关概念从广义上讲，任何一种对输入信号的改造作用都可看成滤波，实现这种滤波的系统称为滤波器，滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。

1.模拟滤波器，也称电滤波器，它由电阻、电感和点容等元器件组成，它组成的是一个低通滤波器〔LCF〕如图1。

由于模拟滤波器运算速度快，因此某些具有单一滤波功能的构件可由它来完成，但模拟滤波器一旦固定，不易修改，适应面较窄，本钱也较高，所以模拟滤波器进一步开展成了数字滤波器。

2.数字滤波器，数字滤波器主要目的是压制噪声，信号要进展数字滤波，首先要进展采样。

抽样过程要满足抽样定理，不然会使频谱混叠，产生假频，抽样定理可由以下两个公式描述。

地震资料的一般处理过程分三个阶段:预处理、参数提取和分析、资料处理。

处理的最终结果是得到供解释用的水平叠加时间剖面或叠加偏移时间剖面。

1.预处理对原始数据进行初步加一U,以满足计算机及操作系统中各处理方法的要求。

一、数据解编野外磁带记录数据是按时序排列的,即依次记一F每道的第一个采样值,各道记完后,再依次记下各道的第二个采样值,依此类推。

在数据处理中,时序排列的形式很不方便,必须转换为道序排列,即第一道的所有数据都排在第二道之前,使同一道数据都排放在一起,这种预处理称为数据解编或重排。

二、编辑在浅层地震数据采集中,由于施工现场复杂,外界干扰大,难免出现一些不正常道和共炮点记录,这些记录信噪比低,如果参与叠加处理会严重影响处理效果。

在止式处理之前,需要对这些不正常的记录进行编辑处理,例如对信噪比很低的不正常道进行充零处理,发现极性反转的工作道对它们进行改正等。

另外,还要显示有代表性的记录并观察初至同相轴,以便进行初至切除。

切除是为了消除包括噪声的记录开始部分所存在的高振幅,这样做对避免以后处理时出现的叠加噪声有好处。

切除的方法就是用零乘需要切除的记录段。

三、抽道集抽道集也叫共深度点选排,是把具有相同共反射点的记录道排成一组,按共深度点号次序排在一起。

抽道集处理后,磁带上记录的次序是以共深度点号为次序的记录,以后所有的处理都将方便地以共深度点格式进行。

四、真振幅恢复处理在野外数据采集过程中,为了使来自不同深度信号的能量能够以一定的水平记录在磁带上,数字地震仪采用了增益控制,对浅层信号放大倍数低,深层信号放大倍数高。

对经过增益控制的地震记录恢复到地面检波器接收到的振幅值的处理称为增益恢复。

数字仪对信号进行增益控制时的增益指数己记录在记录格式的阶码上,因此增益恢复的公式为:A=AO/2”其中A。

为记录到的采样值,A为地面检波器接收到的增益控制前的振幅值,n为阶码(即增益指数)。

2参数提取与分析参数提取与分析的目的是为寻找在常规处理或其他处理中常用的最佳处理参数,以及有用的地震信息,如频谱分析、速度分析、相关分析等。

石油勘探中的地震数据处理流程地震数据处理流程在石油勘探中扮演着重要的角色。

通过分析地震数据，勘探者可以获取关键的地下信息，包括地层结构、油气藏位置和类型等，从而指导石油勘探工作。

本文将介绍石油勘探中地震数据处理的流程，并解释每个步骤的作用和方法。

首先，地震数据采集是地震数据处理的第一步。

在石油勘探中，勘探者会使用地震仪器在地面或海洋底部布设一系列接收器，记录地震波在地下传播的信息。

这些接收器会记录地震波在地下不同介质中传播的速度和方向等数据。

第二步是地震数据处理的预处理阶段。

在这个阶段，勘探者需要对原始地震数据进行一系列的处理，去除噪声和干扰，以及矫正时间和幅度。

在噪声去除方面，勘探者通常会使用滤波器对地震数据进行去噪。

滤波器可以去除非地震信号的高频或低频成分，从而提取出地震波的真实特征。

时间矫正是地震数据处理中的另一个重要步骤。

由于地震波在不同深度和介质中传播的速度不同，勘探者需要对地震数据进行时间矫正，以消除传播速度差异引起的时间延迟。

这个过程通常使用叠前时偏校正技术来实现。

幅度校正是对地震数据进行幅度调整，以解决地震波传播过程中幅度衰减的问题。

幅度校正可以恢复地震波的真实振幅，提高数据质量。

预处理完成后，勘探者将进行地震数据的成像和解释。

在这个阶段，勘探者会使用地震数据构建地下的结构模型，并通过地震成像技术将地下地层的边界和岩性等信息可视化。

地震成像技术包括常规叠加、偏移和反射等方法，可以提供高分辨率的地震图像，帮助勘探者理解地下地质情况。

最后，勘探者将进行地震数据的解释和分析。

通过对地震数据进行解释，勘探者可以确定潜在的油气藏位置和类型，帮助决策者制定进一步的勘探计划。

地震数据分析包括地震属性分析、反演和模拟等方法，可以提取地震数据中的关键特征，从而更准确地判断地下地质情况。

需要注意的是，在整个地震数据处理的过程中，勘探者需要紧密关注数据的质量和可靠性。

错误或失真的数据可能会导致勘探结果的不准确性，影响勘探决策的可靠性。

地震数据处理通过本章的学习，要求掌握地震数据处理流程，各处理环节所解决的问题及所起的作用，各处理方法的特点和衔接。

对水平叠加时间剖面掌握其形成过程并对其进行地质解释。

了解相关分析、速度分析、二维滤波、最小平方反滤波、有限差分波动方程偏移、校正和叠加基本概念和所起的作用。

1．预处理（1）数据解编将磁带记录上按时序排列的二进制数据转换成按道序排列。

（2）编辑对不正常道、炮的记录进行充零处理。

（3）抽道集将共反射点（共深度点）的记录道排成一组，并按共深度点次序排在一起。

（4）真振幅恢复处理：将被地震仪放大的振幅转换成只与地质因素有关的放大前的振幅。

2．参数提取与分析2．1频谱分析对子波进行付氏变换求频谱（振幅谱、相位谱）的过程叫频谱分析。

求振幅谱的目的是了解有效波和干扰波所处的频段，求地震记录有效波的主频，掌握各种波的频谱特征。

2．2相关分析（1）相关系数与相关函数：用相关系数表示两地震记录道的相似程度，对每一个时移都可计算相关系数，对一系列变化的时移求相关系数就构成相关函数。

（2）自相关、互相关与多道相关：对一道记录自身作相关运算叫自相关。

自相关在时移为零时有极大值；对两道记录作相关运算叫互相关。

为对共反射点道集进行剩余时差校正，需计算多道相关系数，对m道记录所有可能形式的互相关系数之和，称多道相关系数。

（3）相关分析的应用：用互相关求取道间时差; 用互相关求取地震子波; 进行相关滤波。

2．3速度分析（1）速度谱分析的原理和制作方法：用一系列速度代入叠加振幅公式，计算叠加振幅，以速度为横坐标，叠加振幅为纵坐标描绘的曲线叫速度谱线，谱线上叠加振幅极大值对应的速度即叠加速度。

（2）速度扫描：用一系列速度对单张记录作速度扫描动校正，寻找各试验速度校正记录上的平直同相轴，便得到不同时间处的反射波速度。

（3）各种速度之间的关系：地震波沿射线传播的速度叫射线速度，射线参数为零时的射线速度叫平均速度，炮检距为无限大时的射线速度为水平层状介质中的最高速度层的速度，射线速度大于平均速度，均方根速度大于平均速度；对于单层介质，叠加速度是介质的真速度等。