地震勘探原理 第4章多次覆盖

2020/2/51第四章共反射点多次叠加法(多次覆盖)Chapter4CommonReflectPointMultiStack/Multifold2020/2/52本章讨论主要内容：•多次覆盖(Multifold)定义•多次覆盖方法的提出？•多次覆盖目的?•多次覆盖方法的理论基础是什么？(叠加原理？)•多次覆盖方法的叠加过程、效果如何？2020/2/531。MultifoldmethodIntroduce:•又称：•水平多次叠加(MultipleHorizontalStacking)•共反射点叠加(CommonReflectionStack(CRP))•共深度点叠加(CommonDepthPointStack(CDP))2020/2/54：•2。多次覆盖(Multifold)定义：即对地下同一反射点，进行重复多次观测(MultiObserve)(多次采集MultiSample)。•3。多次覆盖目的：突出反射波，压制干扰波，提高资料的信噪比。•它是提高资料信噪比的另一种方法，主要是压制多次波，也是目前野外最常用的一种方法。•Purposeis:RaiseDataRatioSignaltoNoise,MainSuppressMultiReflection2020/2/55•所谓多次覆盖(Multifold)：即对地下同一反射点，进行重复多次观测(MultiObserve)(多次采集Multisample)，目的是突出反射波，压制干扰波，提高信噪比。•它的理论基础是什么？它的叠加过程、效果如何？这就是我们在这一章中主要要讨论的问题。2020/2/56多次覆盖方法的提出？•在前面我们介绍了共炮点观测系统，它是对地下反射界面只进行一次观测(连续观测)，这样得到的剖面叫单次覆盖的时间剖面。由于这种剖面信噪比低，往往不能满足解决地质问题的需要，很难准确提供钻井的位置。为了提高资料的精度，人们就设想既然对界面观测一次信噪比不高，能量不强。那我们是否可以对界面多观测几次，把它们进行某种处理后，再相加，这样不就提高了反射波的能量？因此，60年代在地震勘探中出现了共反射点多次叠加法，又称多次覆盖，它是对反射界面上的各个反射点进行多次观测，然后进行动校正，再把校正后的波动信号相加，这样得到的剖面叫多次覆盖的时间剖面。2020/2/57第一节．共反射点多次叠加原理CommonReflectPointMultiStackPrinciple•1。叠加原理(StackPrinciple)：它是利用有效波(Signal)(一次反射波)和干扰波(Noise)(多次反射波)经正常时差校正(NormalMoveoutCorrection)后，存在着剩余时差(ResidualMoveout)的差异，来突出(Strenghten)有效波(一次反射波)，压制干扰波(SuppressNoise)(多次波)，提高资料信噪比的(RaiseDataRatioSignaltoNoise(S/N))2020/2/58分析(Analysis):•1．共反射点时距曲线(CommonReflectPointTimeDistanceCurve)：(双曲线hyperbola)由于各接收点炮检距不同---即各道之间存在着正常时差(ExistinNormalMoveout)。0x1x2xixt0t1t2tiOiO2O1O1S2SiMRx1x2xit0t1t1t2tiV图6.1—45共反射点时距曲线2020/2/592．叠加之前，必须进行动校正。DataMustAreCorrectedofNormalMoveoutbeforeStack.•由于各接收点旅行时不同，所以叠加前必须进行动校正(校正到共中心点M处的反射时间)，这样才可达到同相叠加，否则，叠加后能量将变弱(非同相叠加)。txxt叠加动校正(a)一次反射波得到加强xtxt(b)多次反射波得到削弱图6.1—45共反射点叠加原理示意图2020/2/510•3．动校正时将产生两种情况(结果)：TwoResults•(1)正常时差正好被校正掉，双曲线变成直线(t=t0直线)，不存在相位差(剩余时差)，叠加为同相叠加，结果振幅增强(一次反射波)。•(2)正常时差校正不完全，双曲线变成曲线(不是直线)，各道间仍有相位差(存在剩余时差ExistinResidualMoveout)，叠加为不同相叠加，结果振幅变小(多次波，随机干扰)。•4．共反射点叠加法就是利用了这个特点2020/2/511第二节．共反射点多次叠加的叠加效应Passage2CommonReflectMultiStackEffect•一张原始的地震记录上除了有一次反射波外，还记录有各种各样的波，当对原始记录做过正常时差校正后，共反射道集上的一次反射波在理想情况下应同相排齐，即剩余时差为0，而其它各种波的剩余时差则各不相同，因此，多次覆盖对一次反射波和多次波等规则干扰波及不规则干扰波的叠加效应是不同的，下面我们就分别讨论这几种波的叠加效应。2020/2/512一．水平界面一次反射波的叠加效应HorizontalInterfaceaReflectionStackEffect1．共反射点时距曲线：(双曲线)(CRPT-XCurve)IsHyperbola2220vxtt2．动校正(NormalMoveoutcorrection)由于各接收点旅行时不同，所以叠加前必须进行动校正(校正到共中心点M处的反射时间)。2020/2/513•(1)正常时差Δt(NormalMoveout)：•正常时差Δt与炮检距x，波速v，和共中心点处垂直反射时间t0有关。当速度V和t0一定时，正常时差Δt随炮检距x增大而增大。•(2)正常时差校正(NormalMoveoutCorrection)：•把共反射点各叠加道的旅行时间减去它的正常时差，叫做正常时差校正，也称为动校正。•ti-Δt•022200tvxtttt2020/2/514•(3)剩余时差(ResidualMoveout)：动校正后的时间与t0时间之差。即：δt=(tx-Δt)-t0=t0-t0=0•在理想情况下，一次反射波剩余时差为0。即时距曲线经正常时差校正后，成为直线(t=t0),各道之间反射波时间相等，无剩余时差(相位差)，叠加为同相叠加(samePhaseStack)2020/2/5153．叠加效应(StackEffect)•一次反射波的叠加效应(aReflectionStackEffect)：多次覆盖(Multifold)对于一次反射波来说，相当于不同位置相同时间波的同相叠加，叠加后能量增强。这就回答了为什么多次覆盖能突出一次反射波，提高资料信噪比。txxt叠加动校正(a)一次反射波得到加强xtxt(b)多次反射波得到削弱图6.1—45共反射点叠加原理示意图2020/2/516动校正，叠加整个过程可用图表示txxt叠加动校正(a)一次反射波得到加强xtxt(b)多次反射波得到削弱图6.1—45共反射点叠加原理示意图2020/2/517二．水平界面多次反射波叠加效应HorizontalInterfaceMultiReflectionStackEffect1．方程(多次波时距曲线方程)(MultiReflectionT-XEquation)•多次波时距曲线方程形式与一次反射波时距曲线方程一样，都是双曲线。但曲线的弯曲度不同。•td=(x2+td02v2)1/2/V多次波时距曲线方程•t=(x2+t02v2)1/2/V一次波时距曲线方程2020/2/518结论1(Conclusion1)：•多次波时距曲线比具有相同t0时间的一次波曲线弯曲。即t0时间相等，但二次波曲线在一次波曲线的上方。tttdt0d=t00tdt0tXhVhdVdAdA0MGDD'2020/2/519•2．动校正•(NormalMoveoutCorrection)•(1)剩余时差(ResidualMoveout)•由于多次波比一次波时距曲线弯曲(陡)(各点的td(xi)t(xi)),所以，如果这时仍按一次波速度对多次波进行动校正(正常时差校正)，就会出现校正不足的现象，即多次波时距曲线拉不平，校正后曲线仍向上弯曲，即出现了剩余时差。•剩余时差定义(ResidualMoveout)：多次波经动校正后的时间与t0时间之差值。用δtd表示。δtd=(td-Δt)-t0=t0-X2/(2.t0.Vd2)-t0•=X2(1/Vd2-1/V2)/(2.t0)=q.X2•其中：q=(1/Vd2-1/V2)/(2.t0)2020/2/520(2)剩余时差特点(Character)a.剩余时差是二次曲线(抛物线);δtd=X2(1/Vd2-1/V2)/(2.t0)b.剩余时差与X2成正比，即各叠加道剩余时差是不同的，叠加时为不同相叠加，总有一部分能量抵消，所以，叠加后能量总振幅小于单个能量振幅，从而压制了多次波。2020/2/5213.多次波叠加效应(StackEffect)•对多次波的叠加，相当于不同位置，不同时间波的不同相叠加，叠加后，能量相互抵消，压制了多次波。•这也从反面说明了多次覆盖方法为什么可以压制多次波，提高资料信噪比2020/2/5223。水平多次叠加方法的原理(物理实质):(HorizontalMultiStackPrinciple)利用一次反射波经动校正后，存在着剩余时差的差异，来达到突出一次反射波和压制多次波，从而提高地震资料的信噪比的目的的。•这也是多次覆盖方法能提高地震资料信噪比的原因。2020/2/523总结：•一次反射波(动校正后)剩余时差为0，波形对齐，同相叠加，振幅增强。•多次波(动校正后)剩余时差不为0，波形对不齐，不同相叠加，振幅减弱。2020/2/524txxt叠加动校正(a)一次反射波得到加强xtxt(b)多次反射波得到削弱图6.1—45共反射点叠加原理示意图2020/2/525三．倾斜界面一次反射波的叠加效应DipInterfaceAReflectionStackEffect•1.不存在一个共反射点(只有一个共中心点)•(NotExistaCommonReflectPoint,onlyExistaCommonMiddlePoint)2020/2/526不存在一个共反射点(只有一个共中心点)•当界面倾斜时，虽然炮点和接收点仍以共地面点对称布置，但此时反射点分散在一般界面上，即不存在一个共反射点，而只存在一个共中心点R1R2R3R4h4h3h1O1O2O3D4O4MD3D1D2界面图6.1—51倾斜界面的共中心点道集2020/2/5272.时距曲线方程(TimeDistanceCurveEquation)•tΦ=(t02+X2/VΦ2)1/2•=t0+X2/(2.t0.VΦ2)•VΦ=V/cosΦ2020/2/5283.结论(Conclusion)：•具有相同t0时间的倾斜界面，一次反射波时距曲线比水平界面一次反射波时距曲线缓。此时，如果对倾斜界面的共中心点时距曲线仍按水平界面一次反射波时距曲线的动校正量进行动校正，必然会出现校正过量的现象，出现负的剩余时差，即剩余时差曲线是下弯的曲线。2020/2/5292020/2/5304.剩余时差(ResidualMoveout)•剩余时差：为倾斜界面共中心点时距曲线与具有相同t0时间的水平界面的反射波t之差。•δtΦ=(tΦ-ti)=(t0+X2/(2.t0.VΦ2))-(t0+X2/(2.t0.V2)•=X2(1/VΦ2-1/V2)/(2.t0)•=X2(cos2Φ-1)/2.t0.V2=q.X2•其中：q=-sin2Φ/(2.t0.V2)•剩余时差曲线也是二次曲线(抛物线)2020/2/5315.叠加效应(StackEffect)倾斜界面的叠加效应比较复杂，从剩余时差与X2、Φ等关系中可知：•A．如果岩层倾斜较小，小于15度，叠加后总能量是加强的；•B．如果使道距X很小，则反射点分散就小，叠加后能量加强；•C．在工作中可通过反射波资料先求出等效速度，用等效速度作动校正，则剩余时差为0，