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地震资料数字处理__第三篇_动静校正(1)

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地震资料数字处理 资料数字处理 动静校正第3
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第三章 动静校正 n 第3-1节 动校正 n 第3-2节 静校正 教学大纲要求 主要内容动校正概述、动校正的实现、高保真动校正、 静校正概述、野外一次静校正、自动剩余静校正、折射 静校正及剩余静校正技术的新发展。 n重点:动、静校正的基本概念(目的、作用和基本数学 公式)、自动统计剩余静校正的假设条件,了解长波长 静校正量和短波长静校正量对叠加资料的作用,正常时 差的概念,逐点搬家动校法的实现方法和步骤、动校拉 伸畸变的原因。 n难点:自动统计剩余静校正的具体实现 参考:双语教材的3.0,3.1和3.3节 动静校正又通称数值校正,是地震资料数字处理的基本内容之 一,其目的就是为了从原始地震记录中消除由于非零炮检 距引起的时间延迟和由于表层不均匀性引起的时间差异, 使地震记录能真实地反映地下界面的情况,为后续的资料 处理、解释提供可靠的信息。 动静校正的方法很多,我们在主要讲清其概念的基础上,仅介 绍一两种方法来帮助大家理解其概念,重点阐述其方法原 理、解决问题的思路及实现的简单步骤和有关参数的选择 。 根据本门课程一开始介绍的资料数字处理流程,动静校正的顺 序是这样的: 一次静校正 动校正 剩余静校正 速度分析 由于冰川冰碛物组成的近地表的复杂性,造成地下反射旅行时的严重失真. 静校正处理后的CMP叠加剖面 前两幅 图的局 部放大 第3-1节 动校正 n动校正方法是以动校正量的计算和存储以及动校正的实 现为主要内容的.就其方法原理来说,并不复杂,大家在课程中已接触过,但动校正量的计算和存储都是动校正 方法研究中的技术关键。由于地震记录的每一个样点读需要 计算动校正量,所以需要占用大量的计算时间和存储空间,也 就是说需要耗费大量的计算机资源。因此,人们研究各种动校 正方法,也就是在如何提高计算动校正量的速度和如何减少占 用计算机内存上下工夫。目前各种动校正方法很多,但原理都 是相同的。我们在这里仅简单回顾一下有关概念,然后以快速 查表法为例,说明如何解决提高计算速度和减少占用内存的; 然后介绍一下动校正的实现及其存在的问题,如何克服等。 一.动校正概述 由几何地震学知道,当地面水平、反射界面为平面、界面以上的介质均匀的 情况下一次反射波的时距曲线是一条双曲线。它不能直接反映地下反射 界面的起伏情况,尽管这时法线深度和界面的真深度一致,但也只有在激发 点处接收到的t0时间,才能直观地反映界面的真深度;其它各点接收到的反 射时间,除了与界面深度有关外,还与炮检距有关,只有消除了炮检距的影 响,才能得到与地下反射界面产状一致的时距曲线,即才可以把时距曲线直 接用于解释. 当界面为倾斜时,反射时距 曲线也是一条双曲线, 但是极小点向上倾方向 偏移的双曲线,与水平 界面情况类似,只有经 过动校正消除了炮检距 的影响后,其时距曲线 才是一条直线,但不是 水平的,而是一条与反 射界面成镜像的倾斜直 线.这时,它可以基本反 映地下反射界面的形态 . 在地面、反射界面为水 平,界面以上介质为 均匀的情况下,共反 射点时距曲线也是一 条双曲线,其极小点 位于共反射点的正上 方.要想进行共反射 点叠加,最终获得水 平叠加剖面,也必须 对反射波时距曲线进 行处理,消除炮检距 的影响. 共反射点时距曲线 无论哪种情况,都必须消除炮检距的影响,才能应用时距曲线,所 以,我们就把消除非零炮检距的影响——把非零炮检距反射时 间t校正为零炮检距反射时间t0的校正过程叫做动校正. 注意:对于共炮点记录和共反射点记录,动校正的原理和公式都 是一样的,但其含义是不同的.对于共炮点记录来说,动校正是 把各接收点处的反射时间校正为炮点处的自激自收时间;而 对于共反射点记录来说,动校正是把各接收点处的时间校正为 共中心点(共深度点)的自激自收时间.但不管怎样,动校正都 是为了消除非零炮检距带来的时差影响而进行的一项校正工 作.其公式为 ti = ti – t0 = (t0² + xi²/v²)½ - t0 (3-1) 称为正常时差(NMO—Normal Moveout),所以,动校正又 叫做正常时差校正(NMO Correcalation) 二.动校正量的计算 (一).动校正量讨论 由 ti = ti – t0 = (t0² + xi²/v²)½ - t0  xi²/2 t0v²可知: 1)固定xi, t0越大, ti越小.也就是说,界面埋藏深度越深,动校正 量越小(对于同一接收点来说,浅层的动校正量大,深层的动校 正量小); 2)固定t0 ,改变xi,显然x,越大,ti也越大 .也就是说,炮检距越大, 动校正量也越大(对于同一层来说,近道的动校正量小,远道的 动校正量大); 因此可知,动校正量ti 即是自激自收时间t0的函数,也是空间位 置xi的函数,即 ti = ti ( t0, xi) 对于每一个地震道来说, ti是随时间变化的,这种校正量随时间 变化而变化的情况,就称之为“动”校正. 这里也需提醒大家注意速度参数对动校正量的影响.由公式 ti  xi²/2 t0v² 可知,如速度函数取得不恰当,也会使动校正量发生变化: 速度偏大(应用的速度比真实速度大),会使双曲线未完全校平,这 叫做动校正不足(undercorrection);速度偏小,会校正过 量(overcorrection),从而在时间剖面上造成一些错误影像 ,给解释造成“陷阱”,这是在具体处理中需特别注意的. overcorrection undercorrection (二).快速查表法动校正 由于在实际生产中无法检测地震信号中哪些是反射信号、哪些是 干扰信号,在实际操作中,只有把地震记录道的每一个样点时间 都认为是一个“反射波”的到达时间,都需要校正。因此整个共 中心点道集中的所有道、所有样点都应按照公式(3-1)计算出 动校正量,然后进行校正;这样做的结果是,计算工作量和存储 量大量增加,但鉴于目前没有很好的自动检测有效反射信息的 有力手段,也只有用此“笨”办法了。这样一来,在保证计算精度 的前提下减小计算动校正量的时间,就成了动校正方法研究的 关键技术之一。 1.方法原理 由动校正公式ti = ti – t0 = (t0² + xi²/v²)½ - t0 知,动 校正量的计算中,开方是最耗时间的,所以减少开方次数就 成了提高计算动校正量的关键。将(3-1)式改写成 t = t0·B(K) (3-5) 其中B(K)=(1+K²)½ - 1 ;K=Xi/[V(t0) t0]· 由例子可以证明,这样做确实减少了开方次数,提高了计算速 度。实际中,是事先制作出B(K)表,动校正时根据实际地震 记录的 xi. t0 及V(t0),计算出K值,利用B(K)表查出相应的 B(K)值,最后按(3-5)式算出动校正量,就可大大节省计算 时间。 2.B(K)表的制作 B(K)表的制作主要应根据工区的实际资料确定出 K值可能的变化范围及选择合适的步长,然后按 照公式(3-4)编制成表。 K值的确定范围:Kmax=Xmax/(tminVmin) (3-6 ) 步长的选取:δ≤动校正量的误差 3.查表计算动校正量 ①根据实际的xi、t0 及V(t0)值,确定K值; ②用K/ = Kn(四舍五入); ③按Kn查B(K)表得B(K)值; ④ t = t0•B(K); ⑤改变xi、t0 及V(t0)值,重复上述步骤,可得到所有的t 值. (问:如果编为程序,需要几重循环?) 4.动校正量的存储 1.动校正量板表的制作依据 上述查表法仅解决了动校正量的计算速度问题,但没有涉及占用 内存空间问题.如果直接存储每一道的每一个样点值对应的 动校正量的话,会造成大量的重复、大量的浪费。而要解决 这个矛盾,必须考虑我们前面提到的动校正量的变化规律. 由前知,浅层t大,深层t小,其随t0变化的规律如下图所示.由于一般来说,最大 的动校正量tmax也不过几百毫秒,而t0最大可达4000~5000ms或更大,这也就是 说,动校正量每变化一个采样间隔, t0可能不止变化一个样点;反过来说, t0每 增加一个样点,动校正量不可能总是也相应减少一个样点值.这样一来,就有可 能出现多个t0值对应的t都相同(在允许的误差范围内),特别是越到记录后部 ,这种具有相同动校正量的t0值个数就越多.如果我们把t0值转换成采样点个数 ,则可得到具有相同动校正量的t0个数.由此人们就考虑,我们不需要在计算机 内把t0 t一一存起来,而只需要存放各记录道的最大动校正量(转换成采样 点个数)和具有相同动校正量的t0个数,就可以满足动校正的需要. 2动校正量板表 其中: Mi—第i道的最大动校正量个数(即第i道的tmax/采样间隔); NiMi—第i道具有最大动校正量的t0个数; NiMi-1—第i道具有动校正量个数为Mi-1的t0个数; NiMi-2—第i道具有动校正量个数为Mi-2的t0个数; …依此类推 Ni1—第i道具有动校正量为1个的t0个数. 在实际处理中,表中每一行对应于一道;对工区内同一观测系统下 的一张共炮点记录或一共中心点记录建立一张这样的表,我们 称为动校正量板表.有了这个量板表,我们就可以实现动校正了. 例:某CDP道集中的第6道以=2ms采样,动校正起始时间 t06=200ms,相应的动校正量tmax6=60ms,以后各采样点 的动校正量分别为 58,57,56,55.5,55,54.5,54,53.5,53,52.7,52.5,52.2, 52ms,……,现要求制作这一道的动校正量板表,并按表实现动校 正. 解:根据前述内容,首先把上述动校正量化成动校正量个数= [t/+0.5],即有 :30,29,29,28,28,28,27,27,27,27,26,26,26,26,…….写出对 应的动校正量板表(课堂作业) n由题目得到的动校正量个数是: 30,29,29,28,28,28,27,27,27,27,26,26,26,26, ……. M6N6M6N6M6-1N6M6-2N6M6-3N6M6-4…… M6N6M6N6M6-1N6M6-2N6M6-3N6M6-4…… 30 1 2 3 4……… 三.动校正的实现 简单的说,动校正的实现就是把炮检距xi0的地震道中某时 刻ti处的振幅值向t减小的方向移动,移动的时间间隔就是 该时刻对应的动校正量ti。由于地震记录在计算机中都 是离散存储的,即每一个ti的离散振幅值ai,k放在一个内存 单元内(i为道号,k= ti/,样点顺序号)。在动校正中,将某 时刻的振幅值向t减小的方向移动,只需要把该时刻对应内 存单元中的离散振幅值ai,k向k减小的单元“搬家”即可,搬 动的单元个数就是该时刻的动校正量个数。 1.成组“搬家”法 所谓成组“搬家”,就是把地震道中具有相同动校正量的离散振 幅值分为一组,做为一个整体一起“搬家”。 M6N6M6N6M6-1 N6M6-2N6M6-3 N6M6-4…… 30 1 2 3 4……… 100 0.05 101 0.6 102 0.8 103 0.65 104 0.35 105 0.1 106 -0.05 107 -0.25 108 -0.4 109 -0.2 110 0.0 n动校正前 n动校正后 70 0.05 7172 0.6 73 0.8 7475 0.65 76 0.35 77 0.1 7879 -0.05 80 -0.25 81 -0.4 82 -0.2 8384 0.0 70 0.05 71 0.325 72 0.6 73 0.8 74 0.725 75 0.65 76 0.35 77 0.1 78 0.025 79 -0.05 80 -0.25 81 -0.4 82 -0.2 83 -0.1 84 0.0 插值 后 通过例子我们可以注意到这样几个问题: 1)由于t0高速层的时差;但低速倾斜层的时差与 高速水平层的时差不易分辨 a)低速同相轴 ;b)高速同相 轴;c)低速倾 斜同相轴. t2=t02+x2/vNMO2 +high order terms. na)实际旅行时距曲 线b)OA范围上最吻 合双曲线;c)最小排 列双曲线 n注意到: 零炮检距双程旅行时 OC最佳吻合双曲 线的零炮检距时间 OB n解决非双曲线问题的途径之一: (1)采用非双曲线型时距曲线方程(高阶方程) t2=c0+c1x2+c2x4+c3x6+… (2)采用DMO校正
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