地震信号处理

发布网友 发布时间：2022-04-26 16:12

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热心网友 时间：2023-10-13 18:46

野外地震记录包含着地下构造和岩性的信息，但这些信息是叠加在干扰背景上的，而且被一些外界因素所扭曲，信息之间往往是互相交织的。地震信号处理就是对野外地震记录进行一些运算，从中提取有关的地质信息，为地质解释提供可靠资料。地震信号处理开始于20世纪60年代中期，当时只是简单地改造野外资料，其主要内容包括数字滤波、反褶积、动校正及共中心点叠加。到了90年代，三维地震资料处理得到了进一步的发展。进入21世纪，随着计算机计算能力的提高，偏移技术获得很大地提高，叠前时间偏移，叠前深度偏移成为现实，大大提高了地震资料的成像精度。层析静校正技术也获得了进一步发展，提高了复杂地区的静校正精度。煤炭地震资料处理中的主要环节包括以下几种。

1.观测系统

地震道由道头和数据两部分组成，道头用来存放描述地震道特征的数据，如野外文件号、记录道号、CMP号、CMP点的坐标、偏移距、炮点和检波点的坐标和高程等。观测系统的定义就是赋予每个地震道正确的炮点坐标、检波点坐标，以及由此计算出的中心点坐标和面元序号，并将这些信息记录在地震道头上，以便于后续的处理。现在国际通用的是利用野外提供的SPS文件，处理软件直接把SPS文件加到地震数据的道头里面从而进行后续处理。

2.预处理

预处理是指地震数据处理前的准备工作，是地震数据处理中重要的基础工作，主要包括数据解编、道编辑。数据解编就是把野外的时序记录转化为处理中应用的道序记录。不同的处理软件都有相应的解编程序，把野外数据转化成自己内部的格式。在野外采集中由于各种因素的影响，可能存在大量的强振幅野值、不正常工作道、不正常工作的炮、极性反转的道等，这些对后续的处理会产生很大的影响，因此要把它们都编辑掉，这个过程就称为道编辑。道编辑是地震数据噪声压制的重要环节。

3.静校正

地震道的静校正时差与地震道的时间无关，它是一个常数。一个地震道对应一个炮点和一个检波点，因此某一地震道的静校正量应该是炮点校正量和检波点静校正量之和。炮点和检波点的静校正量是炮点和检波点空间位置的函数，可以分为低频分量和高频分量。高频分量的静校正量称为短波长静校正量；低频分量的静校正量成为长波长静校正量。短波长静校正量使得共中心点道集的同相轴能实现同相叠加，影响叠加效果；长波长静校正量对叠加效果的影响不是很明显，但容易产生构造假象，影响低幅构造的勘探。一般而言，地表一致性剩余静校正主要解决短波长静校正问题，而长波长静校正问题主要通过野外静校正和折射波静校正来解决，长波长静校正问题危害更大，解决更困难。

现在资料处理过程中常用的为折射波静校正。由于低速层的速度低于下覆地层的速度，因此地震记录上能够记录到来自高速层的折射波。一般情况下，折射波先于地下反射到达地表，通过拾取折射波的初至时间，从中提取低速层的速度和厚度等信息，利用这些信息所进行的静校正，通常称为折射波初至静校正。

近几年，层析反演静校正技术获得很大的发展。层析反演静校正就是通过拾取地震波的初至，用地震波走时速度层析成像的方法反演出近地表速度模型，然后根据模型计算静校正量的静校正技术。层析反演静校正的研究对象是与表层结构有着密切联系的初至波，这里的初至波是广义的，包括直达波、回折波、折射波，以及几种波组合后首先到达地表的波。由于直达波主要体现了均匀介质模型，回折波主要体现连续介质模型，而折射波主要体现层状介质模型，因此初至波在近地表地层的传播过程中包含了丰富的信息。通过三者的组合以及层析法对横向变化的适应性，使得该方法能够适应任意表层模型的反问题。

4.反褶积

在反射波法地震勘探中，由震源产生的尖脉冲经过大地滤波作用后会变成具有一定延续时间的地震子波，降低了地震资料的分辨率，在地震资料处理中要把地震子波压缩为一个反映反射系数的窄脉冲，这个过程叫反褶积。通过反褶积可以有效拓宽地震信号的频带，提高地震记录的分辨率。

5.速度分析

地震波在地下岩层介质中的传播速度是地震资料处理和解释中非常重要的参数。通过速度分析，可以得到准确的速度参数，提高动校正、水平叠加、偏移成像的精度。在地震资料处理过程中，要比较精确地求得速度，首先要进行速度扫描，求得初始速度；其次利用求得的速度作为初始的迭代速度，通过速度谱分析，求得较准确的速度；最后利用求得的速度作剩余静校正，用速度谱，进行速度分析，多次迭代，求得准确的叠加速度。

当地震数据的偏移距较小，反射波的埋藏深度较大时，常规的速度分析可以保证动校正的精度，但当偏移距大到一定程度时，就会产生不可忽略的误差，表现为动校正过量，或中间下弯。在这种情况下，近年来发展了一种高阶速度分析技术，就是把动校正的公式由常规的二阶提高到四阶，可以很好地解决大偏移距的弯曲和畸变问题，提高了速度分析的精度。

6.叠加

叠加就是将不同接收点接收到的地下同一反射点的不同激发点的地震道，经动校正叠加起来。这种方法能提高信噪比，改善地震记录的质量。主要方法有水平叠加、保持振幅叠加、DMO叠加。水平叠加是建立在水平层状介质模型之上的，当地层具有倾角时，CMP道集数据不对应地下界面同一反射点上的信息，动校正叠加后也不能形成真正的零炮检距记录；另一方面，当一个地震记录上同时接收到倾角不同的两个界面的反射信息时，由于动校正速度与倾角有关，而我们又只能选择一个速度，因此某个倾角的反射信息必然受到压制。为了克服水平叠加存在的问题，改善水平叠加的效果，发展了倾角时差校正（DMO）技术。DMO技术是把动校正之后的数据，先偏移到零炮检距位置上，然后叠加。现在我们在资料处理中常用的为DMO叠加。

7.偏移

地震偏移是一个反演过程，它将地震反射波和绕射波归位到产生它（们）的地下真实位置上，并恢复其波形和振幅特征。在20世纪80年代初以前，地震偏移成像基本上是在叠后完成的。当地下构造复杂、横向速度变化剧烈时，叠后偏移已不能使地下构造正确成像，即使采用倾角时差校正（DMO，也称叠前部分时间偏移）也难以得到真正零炮检距剖面。而叠前偏移不受水平层状介质、自激自收的零炮检距剖面等假设*，比叠后偏移技术更适应实际资料的复杂情况，所以只有叠前偏移技术才能更好地适应复杂构造成像。

叠前偏移处理技术利用叠前道集，使用均方根速度场将各个地震数据道偏移到真实的反射点位置，形成共反射点道集并进行叠加，提高了偏移成像精度。叠前时间偏移方法自身迭代过程也使最终得到的速度场精度比叠后时间偏移方法高，从而有利于提高构造解释成图精度。