叠加技术和偏移技术
地震记录经过动、静校正后,反射波时间已统一到基准面上的自激自收时间,对CDP道集记录便可进行水平叠加处理。下面介绍水平叠加和偏移处理。
(一)水平叠加
经过动、静校正处理后,共中心点道集中各道反射记录时间已换算为从一个统一基准面计算的双程垂直旅行时,双曲线型的时距曲线已校正为直线型时距曲线,可进行叠加处理,如图7-21所示。
图7-21 动校正和水平叠加示意图
叠加处理的方法很多,常规叠加是地震处理工作中最常用的一种方法,其叠加公式为
式中:x∑(n)为叠加结果,是N个叠加道叠加平均的结果;N为叠加总道数;j为叠加道序号;n为样点序号。
从上述公式可以看出,常规叠加是将道集中经过动、静校正后的各道上序号相同的采样值取算术平均值,组成叠加道输出。每个共中心点道集输出一个叠加道。一条测线上所有叠加道的几何组成直观反映地下构造形态、可供解释使用的常规水平叠加时间剖面。
处理时只需将经过抽道的共深度点道集顺序输入进行计算即可。若没有进行抽道,则需要先补做,单边放炮多次覆盖共反射点抽道公式为
例如,M=48,12次覆盖,第一个满覆盖次数的小叠加段内第一个反射点,j=1,l=1,将这些参数代入式(7-40),则叠加道集为第1炮的第45道,第2炮的第41道,第3炮的第37道,第4炮的第33道,第5炮的第29道,第6炮的第25道,…,第12炮的第1道。
在计算机的内存中开辟一个叠加区和一个叠加后记录区。利用共反射点道集记录进行水平叠加时,叠加区所占内存只需一个道长的样点数就够了,道集记录中各道逐道输入到叠加区逬行叠加运算,当累加到满覆盖后,将叠加区的记录进行记录,并同时把它调到记录区,等待显示。记录区所占内存的多少视机器而定,一般可开辟24道的记录区,经过水平叠加后的记录可存放24道,即一个叠加段,待24道叠后记录一起显示。这就是一般水平叠加的基本过程。
(二)偏移处理
常规的水平叠加处理是以水平层状介质为基础的。当反射界面产状变化较大(如倾斜界面、凹界面及断层等)时,按水平界面原理得出的CDP(共深度点)道集就不是真正的共反射点道集,致使水平叠加剖面的反射界面形态失真。偏移处理就是要把这种失真的反射界面归位到真实的位置,所以又称为偏移归位。偏移处理可以在水平叠加之前进行(称为叠前偏移),也可以放在水平叠加之后进行(称为叠后偏移)。图7-22为一个理想化的偏移处理效果,通过偏移处理,不但使反射归位,较好地反映了界面形态,而且使绕射等干扰有所收敛,进一步提高了资料质量。
图7-22 偏移处理效果示意图
下面我们介绍叠后偏移,又称为自激自收记录剖面的偏移,从三个不同角度讨论叠后偏移的基本思想[38]。
1.反射观点
图7-23 偏移的反射分析
图7-24 反射界面位置不正确造成能量会聚、空白或干涉
图7-25 偏移的绕射分析
2.广义绕射的观点
广义绕射的观点认为,地下界面上的每一点均可认为是一个绕射点,他们在入射波的激励下会向界面上方辐射广义绕射波。地下绕射点对应到记录上就是一条绕射双曲线,即一大片,这正是一个模糊化过程。由于真实界面由许多绕射点组成,他们都辐射绕射波,自激自收剖面上的视界面是所有这些绕射波双曲线的公切线,其位置与双曲线顶点连线不一致,发生了偏离(图7-25)。偏移处理就是将绕射波能量正确地会聚于其双曲线顶点,结果能量收敛,模糊化消除,界面也自然恢复到真实位置处(即双曲线顶点连线位置)。
3.波场的观点
从波场分析的角度来看,可以将偏移处理过程看作为自激自收剖面形成的过程。众所周知,波场函数是时间变量的函数,又是空间变量的函数,即g(x,y,z,t),若不考虑y方向,则为g(x,z,t)。可见,地下任何一点处均存在着波场,地震记录仅是地面的波场值,即z=0时的波场值g(x,z=0,t)。偏移处理也就是将已知的地面波场值(自激自收记录剖面)作为边界条件反过来求地下各点处波场值的过程。要想得到地下各点波场值,可以将检波器放置在地下这些点处进行记录,但相对较困难,我们借助于数学运算方法,计算出地下各点波场值。因此,偏移处理就是相当于将检波器不断地向地下移动的过程,故称之为延拓或波场外推。
下面我们简要讨论波场延拓实现偏移处理的过程。
图7-26 延拓与偏移关系图
(1)偏移距越来越小。
(2)波的自激自收时间越来越短,到界面A点时为t0=0。
这意味着将反射波场向下延拓时,总可使水平偏移距缩小至零,使被偏移的视界面点B归位到真实界面点A,从而实现偏移归位的目的。归位后的波场为g(x,z=zn,t0)。
由上述分析可见,当向下延拓到t0=0时刻,视界面上某点的延拓结束,故把t0=0时刻称为成像条件或称为本次延拓结束的条件。
以上从三个方面讨论了偏移处理的概念。实际上,他们是一致的。数学上可以证明:一个反射界面上各点形成的广义绕射波在地面上被记录下来时,其绕射双曲线顶点的连线与真实地下界面一致,而该绕射双曲线族的公切线与用反射观点算出来的视界面一致。延拓意味着检波器与地下界面距离越来越近,即界面深度越来越小,广义绕射主要能量分布范围也越来越小。
上述讨论是针对自激自收剖面而言的。实际上,其思想完全可以用于非自激自收剖面的偏移,仅在具体的计算上做微小变动。例如,采用反射、绕射观点计算时,需将炮点、检波器点分开;计算界面偏离情况和绕射双曲线、延拓时,需将炮点、建博气垫同时向下延拓等。
根据上述的讨论,我们可引出不同的偏移归位处理方法,即根据反射和广义绕射的观点,引出射线偏移和克希霍夫积分偏移处理方法;根据波场延拓的思想,引出波动方程偏移处理的方法。有关各种偏移处理的方法技术可参阅相关教材文献。实际资料的偏移处理结果如图7-27所示。由图7-27可见,经过偏移处理后,反射波得到了归位,绕射波得到了收敛,横向分辨率得到了明显提高。
图7-27 叠加剖面和偏移剖面的比较