1、地球物理勘探地球物理勘探课课 程程 内内 容容 第第1章章 绪论绪论 第第2章章 地震波运动学理论地震波运动学理论 第第3章章 地震资料采集方法与技术地震资料采集方法与技术 第第4章章 地震波速度地震波速度 第第5章章 地震资料解释的理论基础地震资料解释的理论基础 第第6章章 地震资料构造解释地震资料构造解释第一节第一节 野外工作概述野外工作概述 第二节第二节 野外观测系统野外观测系统 第三节第三节 地震波的激发和接收地震波的激发和接收 第四节第四节 低低(降降)速带测定和静校正速带测定和静校正 第五节第五节 地震组合法地震组合法 第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 第第3 3章章 地
2、震资料采集方法与技术地震资料采集方法与技术第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 一、共反射点时距曲线方程一、共反射点时距曲线方程二、多次反射波的特点二、多次反射波的特点三、多次叠加特性分析三、多次叠加特性分析四、影响叠加效果的因素分析四、影响叠加效果的因素分析第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 多次覆盖多次覆盖(multiple coverage)技术最早是由梅恩技术最早是由梅恩（Mayne，1962）提出的，其基本思想是按照一定的）提出的，其基本思想是按照一定的观测系统对地下某点的地质信息进行多次观测，保障观测系统对地下某点的地质信息进行多次观测，保障原始记录质量。原始记录质量
3、。在野外采用多次覆盖的观测方法，在室内将野外观在野外采用多次覆盖的观测方法，在室内将野外观测的多次覆盖原始记录，经过抽取共中心点（测的多次覆盖原始记录，经过抽取共中心点（CMP）或共深度点（或共深度点（CDP）或共反射点（）或共反射点（CRP）道集记录、）道集记录、速度分析、动静校正、水平叠加等一系列处理的工作速度分析、动静校正、水平叠加等一系列处理的工作过程，最终得到能基本反映地下地质形态的水平叠加过程，最终得到能基本反映地下地质形态的水平叠加剖面或相应的数据体，这一整套工作称为共反射点叠剖面或相应的数据体，这一整套工作称为共反射点叠加法，或简称为加法，或简称为水平叠加水平叠加(horizo
4、ntal stacking)技术。技术。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 一次覆盖与多次覆盖叠加剖面的处理效果比较一次覆盖与多次覆盖叠加剖面的处理效果比较 从概念上讲从概念上讲,多次覆盖技术与水平叠加技术有所差异多次覆盖技术与水平叠加技术有所差异,多多次覆盖技术主要侧重于野外资料采集的观测方法次覆盖技术主要侧重于野外资料采集的观测方法,得到得到的是后续资料处理和反演的基础资料的是后续资料处理和反演的基础资料,即按一定观测系即按一定观测系统激发并接收记录下来的原始共炮点统激发并接收记录下来的原始共炮点(CSP)记录记录;而水平而水平叠加技术则涉及到室内资料处理的一系列工作过程。叠加技术
5、则涉及到室内资料处理的一系列工作过程。一、共反射点时距曲线方程一、共反射点时距曲线方程1、多次覆盖、多次覆盖 多次覆盖的多次覆盖的做法做法:要了解界面上要了解界面上R点的情况点的情况,分别在分别在O1点激发、点激发、D1点接收点接收,O2激发、激发、D2接收等等接收等等,并须满足炮点并须满足炮点到到M点和点和M点到接收点的距离相等。如果界面水平点到接收点的距离相等。如果界面水平,则则R点在地面的投影点在地面的投影M点点(共中心点共中心点)正好位于炮检中点。这正好位于炮检中点。这就保证了每次观测到的反射波都是来自就保证了每次观测到的反射波都是来自R点反射点反射,即共反即共反射点射点,而来自而来自
6、R点的各道就组成了一个点的各道就组成了一个共反射点道集共反射点道集。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 水平界面的共反射点道集和时距曲线水平界面的共反射点道集和时距曲线 第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 六次覆盖的观六次覆盖的观测系统图测系统图多次覆盖多次覆盖：同一反射：同一反射点重复观测次数；点重复观测次数；基基本假设条件本假设条件：地下界：地下界面为水平面为水平,介质均匀介质均匀;基本思路基本思路：按照一定：按照一定的观测系统对地下某的观测系统对地下某点的地质信息进行多点的地质信息进行多次观测；次观测；具体做法具体做法：分别在炮
7、点分别在炮点O1,O2,O3等激发，在等激发，在D1,D2,D3等接收等接收,保证炮检距相保证炮检距相对于中心点对于中心点M是对称是对称的；的；主要目的主要目的：提高：提高观测资料的信噪比。观测资料的信噪比。2、水平界面的、水平界面的CRP反射波时距曲线方程反射波时距曲线方程采用多次覆盖方法时，在采用多次覆盖方法时，在 等激发，在等激发，在 等等接收，虽然它们接收到的都是来自界面接收，虽然它们接收到的都是来自界面R点的反射，但点的反射，但是各点接收到反射波的传播路程长度不同，因此传播时是各点接收到反射波的传播路程长度不同，因此传播时间间 是不一样的。如果以各接收点与对应的激发点是不一样的。如果
8、以各接收点与对应的激发点的距离（称为炮检距）的距离（称为炮检距）x为横坐标；以波到达各共反射为横坐标；以波到达各共反射点（点（CRP）道的传播时间）道的传播时间t为纵坐标，就可以利用为纵坐标，就可以利用 和和 作出来自反射点作出来自反射点R的时距曲线。显然水平界面的时距曲线。显然水平界面的共反射点时距曲线方程是：的共反射点时距曲线方程是：第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 321,OOO321,DDD321,ttt321,xxx321,ttt20241hxVt式中式中x为各道的炮检距；为各道的炮检距；h0为共中心点为共中心点M处界面的法线处界面的法线深度；深度；v是界面上部均匀介质的波
9、速。是界面上部均匀介质的波速。3、倾斜界面的、倾斜界面的CMP反射波时距曲线方程反射波时距曲线方程 当界面倾斜时，对称于当界面倾斜时，对称于M点激发和接收所对应的反射点激发和接收所对应的反射点不再是同一个点，也不再是共反射点道。但野外工作点不再是同一个点，也不再是共反射点道。但野外工作和室内处理都仍按水平界面的情况进行。这样做实际上和室内处理都仍按水平界面的情况进行。这样做实际上并不是真正的共反射点叠加，而是共中心点（并不是真正的共反射点叠加，而是共中心点（CMP）叠加（指的是叠加（指的是 的中心点的中心点M），称之为），称之为共反射段叠加，（指的是共反射段叠加，（指的是 段），引入了共段），
10、引入了共中心点的概念可以同时适合于水平界面和倾斜界面的情中心点的概念可以同时适合于水平界面和倾斜界面的情况。况。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 332211,DODODO，321RRR第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 倾斜界面的共中倾斜界面的共中心点道集心点道集推导倾斜界面的共中推导倾斜界面的共中心点反射波时距曲线心点反射波时距曲线方程示意图方程示意图D”下面推导倾斜界面下共中心点反射波时距曲线方程。下面推导倾斜界面下共中心点反射波时距曲线方程。如下图，如下图，是是OD相对于相对于 的镜象，的镜象，分别是分别是O，M，D三处的界面法线深度。三处的界面法线深度。在在O点激发
11、时，点激发时，D点接收到的反射波传播时间满足点接收到的反射波传播时间满足用用O点处的界面法线深度点处的界面法线深度h1表示的反射波时距曲线方表示的反射波时距曲线方程：程：或或找出找出h1与与h0的关系：的关系：sin2101xhh2220cos41xhVtsin4411212xhhxVt得：得：第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 *DODO321,hhhsin44122xhhxVtD”上面方程中已不包含各个激发点的界面法线深度，上面方程中已不包含各个激发点的界面法线深度，它适合于所有的共中心点道，此即为倾斜界面共中心它适合于所有的共中心点道，此即为倾斜界面共中心点反射波时距曲线方程。时
12、距曲线方程中的点反射波时距曲线方程。时距曲线方程中的 记作记作 ，且，且 ，表示共中心点，表示共中心点M处的自激自收时处的自激自收时间。间。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 2220cos41xhVt0tMt0VhtOM024、CSP与与CMP反射波时距曲线特点反射波时距曲线特点（1）反射波时距曲线都是一条双曲线；）反射波时距曲线都是一条双曲线；（2）极小点位置不同；共炮点：）极小点位置不同；共炮点：共中心点：共中心点：（3）物理意义上的差别：共中心点反射波时距曲线只）物理意义上的差别：共中心点反射波时距曲线只反映界面上一个点反映界面上一个点R（界面水平时）或（界面水平时）或R点附近
13、的一个点附近的一个小区间（界面倾斜时）的情况小区间（界面倾斜时）的情况，而共炮点反射波时距，而共炮点反射波时距曲线反映的是一段反射界面的情况。在共炮点反射波曲线反映的是一段反射界面的情况。在共炮点反射波时距曲线上这个时距曲线上这个t0反映激发点处反射波的垂直反射时反映激发点处反射波的垂直反射时间，在共反射点时距曲线上，这个间，在共反射点时距曲线上，这个t0时间代表共中心时间代表共中心点点M处的垂直反射时间。处的垂直反射时间。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 Vhthxcos2sin2minminVhtxm20minmin二、多次反射波的特点二、多次反射波的特点1、多次波的产生及类型、
14、多次波的产生及类型产生多次波要有良好的反射界面，即反射界面的反射系产生多次波要有良好的反射界面，即反射界面的反射系数较大，这类界面有基岩面、不整合面、火成岩、地数较大，这类界面有基岩面、不整合面、火成岩、地面、海水面、海底面和其他强反射界面。面、海水面、海底面和其他强反射界面。2、多次反射波的类型、多次反射波的类型（1）全程多次反射波在某一深层界面发生反射的波）全程多次反射波在某一深层界面发生反射的波在地面又发生反射，向下在同一界面发生反射，来回在地面又发生反射，向下在同一界面发生反射，来回多次，又称简单多次波。多次，又称简单多次波。（2）短程多次反射波地震波从某一深部界面反射回）短程多次反射
15、波地震波从某一深部界面反射回来后，再在地面向下反射，然后又在某一个较浅的界来后，再在地面向下反射，然后又在某一个较浅的界面发生反射，又称局部多次波。面发生反射，又称局部多次波。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 (a)全程多次反射波；全程多次反射波；(b)短程多短程多次反射波；次反射波；(c)微屈多次反射波；微屈多次反射波；(d)虚反射虚反射（3）微屈多次反射波在几）微屈多次反射波在几个界面上发生多次反射个界面上发生多次反射,多次多次反射的路径是不对称的反射的路径是不对称的,或在或在一个薄层内受到多次反射一个薄层内受到多次反射,它它与短程多次
16、波并没有严格的差与短程多次波并没有严格的差别。别。（4）虚反射进行井中激发）虚反射进行井中激发时，地震波能量一部分向上传时，地震波能量一部分向上传播，遇到地面再向下反射，这播，遇到地面再向下反射，这个波称为虚反射个波称为虚反射,它与直接由它与直接由激发点向下传播的地震波相差激发点向下传播的地震波相差一个时间延迟一个时间延迟，等于波从井等于波从井底到地面的双程旅行时。底到地面的双程旅行时。希腊希腊Patras海湾典型的多次波剖面。图中海湾典型的多次波剖面。图中SB是海底反射，是海底反射，SBM1和和SBM2是海底的二次、三次反射，是海底的二次、三次反射，RH是不规则侵蚀面的反射，是不规则侵蚀面的
17、反射，RHM1是是RH的二次反射。在的二次反射。在SB与与RH之间可以看到典型的三角之间可以看到典型的三角洲沉积现象。洲沉积现象。(a)包含多次波的原始道集记录；包含多次波的原始道集记录；(b)去除多次波后反拉冬变换的记去除多次波后反拉冬变换的记录；录；(c)多次波记录；多次波记录；(d)原始记录减去多次波记录的结果。原始记录减去多次波记录的结果。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 2、全程多次波的时距曲线方程及其特点、全程多次波的时距曲线方程及其特点下面来推导全程多次波的时距曲线方程，下面来推导全程多次波的时距曲线方程，推导思路推导思路为：为：做出一个等效界面，使这个等效界面的一次反
18、射波相做出一个等效界面，使这个等效界面的一次反射波相当于原来界面的全程多次反射波；当于原来界面的全程多次反射波；用等效界面的法线用等效界面的法线深度深度h、倾角、倾角写出它的一次反射波的时距曲线方程；写出它的一次反射波的时距曲线方程；求出等效界面的参数求出等效界面的参数h、与原来的界面参数与原来的界面参数h、的关系，再代回到等效界面一次反射波时距曲线方程，的关系，再代回到等效界面一次反射波时距曲线方程，就可得到原界面的全程多次反射波的时距曲线方程。就可得到原界面的全程多次反射波的时距曲线方程。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 推导全程多次反射波时距关系示意图推导全程多次反射波时距关系
19、示意图 hh第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 由图可知：由图可知：O点相对界面点相对界面R的虚震源为的虚震源为O*，在，在B点发生点发生反射，虚震源反射，虚震源O*相对于地面的镜像点为相对于地面的镜像点为O1*，然后传播，然后传播至至C点，在点，在C点又发生反射，点又发生反射，O1*相对于反射界面相对于反射界面R的镜的镜像点像点O2*，最后在，最后在S点接收。由此可得：全程二次反射点接收。由此可得：全程二次反射波的传播路径波的传播路径OABCS与与OABCS完全相等。因此，在完全相等。因此，在界面界面R上发生的全程二次反射波的传播时间与在等效界上发生的全程二次反射波的传播时间与在等效
20、界面面R上所产生的一次反射波旅行时是一样的。由于上所产生的一次反射波旅行时是一样的。由于B与与B相对于反射界面相对于反射界面R是对称的，所以等效界面是对称的，所以等效界面R与地面与地面相对于反射界面相对于反射界面R也是对称的。也是对称的。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 把把R界面的全程二次波看成是等效界面界面的全程二次波看成是等效界面R的一次反射波，的一次反射波，由此可得其时距曲线方程为：由此可得其时距曲线方程为：将式将式 代入上式，得到：代入上式，得到：sin4412 2xhhxVthhsin2sinhxhxVtsin2sin4sin2sin412222式中式中t是全程二次反射波
21、的传播时间，是全程二次反射波的传播时间，x是观测点与激发是观测点与激发点的距离。上式就是全程二次反射波时距曲线方程，它点的距离。上式就是全程二次反射波时距曲线方程，它也是一条双曲线。也是一条双曲线。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 分析上式可得全程二次反射波与一次反射波之间的两个分析上式可得全程二次反射波与一次反射波之间的两个重要关系：重要关系：（1）在激发点）在激发点O处（处（x0）观测到的全程二次反射波）观测到的全程二次反射波的的t0时间是：时间是：cos2sincossin2sin2sin22000ttVhVht当界面倾角较小时，当界面倾角较小时，此时近似有，此时近似有 ，这是
22、，这是一个常用的识别近于水平界面的多次波的重要标志一个常用的识别近于水平界面的多次波的重要标志t0标志标志。（2）等效界面的倾角）等效界面的倾角表明全程二次反射波的等效界面的倾角表明全程二次反射波的等效界面的倾角等于一次反射等于一次反射界面倾角界面倾角的二倍，这称为全程多次波的的二倍，这称为全程多次波的倾角标志倾角标志。21cos002tt 第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 由上讨论可得到全程由上讨论可得到全程m次反射波的时距曲线方程是：次反射波的时距曲线方程是：需要指出的是：由几何学可知，界面倾斜时多次波的次需要指出的是：由几何学可知，界面倾斜时多次波的次数数m不可能很多，因为等效
23、界面的倾角不可能很多，因为等效界面的倾角m不能大于不能大于90。从动力学来看，由于多次波反射过程中能量逐渐。从动力学来看，由于多次波反射过程中能量逐渐减弱，多次反射的次数也不可能很多。减弱，多次反射的次数也不可能很多。hxmhmxVtmsinsin4sinsin412222第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 3、多次波的剩余时差、多次波的剩余时差 把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的间与共中心点处的t0m之差称为之差称为剩余时差剩余时差。下面讨论多次波剩余时差与有关参数的关系。下面讨论多次波剩余时差与有关参数的关系
24、。dttdt0t包含包含多次多次波的波的CMP道集道集记录记录动校动校正前正前后对后对比比第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 水平界面一次波的旅行时为：水平界面一次波的旅行时为：为了使多次波剩余时差公式简明扼要，对上式进行二项为了使多次波剩余时差公式简明扼要，对上式进行二项式展开，并略去高次项，得：式展开，并略去高次项，得：同理，多次波旅行时为：同理，多次波旅行时为：222022141tVxtxhVt2022021tVxtt20220202202221141ddddddddtVxttVxtxhVt如果如果 ，则由，则由 可得：可得：00ttdtttttttttddd)()(002202
25、20220202201122121VVtxtVxttVxttttdddd第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 式中式中 分别为多次波和一次波的正常时差，分别为多次波和一次波的正常时差，分别分别为多次波和一次波的速度。为多次波和一次波的速度。在速度随深度增加的情况下，在速度随深度增加的情况下，所以大多为，所以大多为正，动校正后表现为校正不足，影响了叠加效果。通常正，动校正后表现为校正不足，影响了叠加效果。通常一次剖面上剩余时差随一次剖面上剩余时差随x的加大而增大。的加大而增大。把把 表达式中与炮检距表达式中与炮检距x无关的项用无关的项用q代替，即令：代替，即令：ttd,VVd,ttVVdd
26、,dttdt0t2201121VVtqddtq称为多次波剩余时差系数，称为多次波剩余时差系数，于是于是 表达式变为：表达式变为：dt2qxtd第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 上式告知：多次波的剩余时差是按抛物线规律变化的，上式告知：多次波的剩余时差是按抛物线规律变化的，并与下列两个参数有关：一是与炮检距并与下列两个参数有关：一是与炮检距x的平方成正的平方成正比；二是与界面的埋藏深度或比；二是与界面的埋藏深度或t0时间有关，因为时间有关，因为q随随t0而变，而而变，而V、Vd在一定的地区也随在一定的地区也随t0而变，而变，q总的来说总的来说是是t0的函数。可见，各种波的剩余时差曲线都
27、各具特的函数。可见，各种波的剩余时差曲线都各具特点和规律，研究各种波的剩余时差曲线的特点既有利点和规律，研究各种波的剩余时差曲线的特点既有利于了解突出一次反射波、压制多次干扰波的基本原理，于了解突出一次反射波、压制多次干扰波的基本原理，也有助于鉴别波的类型。也有助于鉴别波的类型。2qxtd2201121VVtqd三、多次叠加特性分析三、多次叠加特性分析 讨论共反射点多次叠加特性的讨论共反射点多次叠加特性的思路思路：把多次叠加视为：把多次叠加视为一个线性时不变系统，从分析信号在叠加前后频谱的变一个线性时不变系统，从分析信号在叠加前后频谱的变化入手，进而导出有关的公式。化入手，进而导出有关的公式。
28、1、基本公式、基本公式 设一个共中心点道集共设一个共中心点道集共n道，各道的炮检距分别道，各道的炮检距分别为：为：，并设在各道接收到的一次波和多次波只，并设在各道接收到的一次波和多次波只是存在到达时间的差异，经动校正后的波形和能量都相是存在到达时间的差异，经动校正后的波形和能量都相同。如果地下某一共反射点到达地面共中心点同。如果地下某一共反射点到达地面共中心点M处的正处的正常一次反射波为常一次反射波为f(t0)，其频谱为，其频谱为 ，该共中心点道集，该共中心点道集内各道反射波为内各道反射波为 是炮检距（应该是共中心是炮检距（应该是共中心点点M到各道的水平距离）为到各道的水平距离）为 道的正常时
29、差，按照道的正常时差，按照 的规律对道集内各道的反射波进行动校正并叠加。对于的规律对道集内各道的反射波进行动校正并叠加。对于正常的一次反射波来说，经过动校正后正常的一次反射波来说，经过动校正后 刚好被消除，刚好被消除，叠加后输出结果为：叠加后输出结果为：nxxx,21)(jFkkkktttttf，0)(kxktkt第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 )()()()(01100tnftfttftgnknkkk其频谱为：其频谱为：然而，对于多次反射波之类的干扰波按然而，对于多次反射波之类的干扰波按 规律作动校规律作动校正后仍有剩余时差正后仍有剩余时差 ，由于多次波速度低于同，由于多次波速度
30、低于同t0时刻时刻的一次反射波的速度，所以的一次反射波的速度，所以 一般为正值，叠加后输一般为正值，叠加后输出结果为：出结果为：)()()(1jnFjFjGnknkkdttftg10)()(ktktkt其频谱为：其频谱为：nktjwdkejFjG1)()(第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 上式中上式中 表征了多次叠加特性。我们定义它为表征了多次叠加特性。我们定义它为多次叠加特性函数，即多次叠加特性函数，即叠加后的输出信号可以表示为：叠加后的输出信号可以表示为：上式是标准的频率域线性时不变滤波方程，从这个意上式是标准的频率域线性时不变滤波方程，从这个意义讲，可以认为多次叠加是线性滤波系
31、统，它具有振义讲，可以认为多次叠加是线性滤波系统，它具有振幅特性和相位特性。幅特性和相位特性。K(j)的模就是多次叠加的系统的模就是多次叠加的系统特性，即：特性，即：nktjke1nktjkejK1)()()()(jKjFjG212121sincos)()(nkknkkttKjK第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 从上式明显可见，对于一次反射波来讲，从上式明显可见，对于一次反射波来讲，=0，|K(j)|=n，叠加后输出信号振幅增强了，叠加后输出信号振幅增强了n倍。对于多倍。对于多次波之类的干扰波，次波之类的干扰波，0，|K(j)|n，叠加后相对，叠加后相对削弱。削弱。为了表示多次叠加后
32、多次波相对于正常一次反射波为了表示多次叠加后多次波相对于正常一次反射波的压制程度，我们用叠加后多次波的振幅与叠加后一的压制程度，我们用叠加后多次波的振幅与叠加后一次波的振幅之比来表征叠加效果，则有：次波的振幅之比来表征叠加效果，则有：kt212121sincos)()(nkknkkttKjKkt212121sincos1)()(nkknkkttnnKP第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 在此需要明确以下两点：在此需要明确以下两点：以上讨论的叠加特性公式以上讨论的叠加特性公式,虽然从脉冲波虽然从脉冲波f(t)出发出发,但经过傅立叶变换后，其结论只适用于不同频率的简但经过傅立叶变换后，其结
33、论只适用于不同频率的简谐波谐波,因为只有固定某一频率因为只有固定某一频率,才能得出叠加特性才能得出叠加特性P()同观测系统、波的剩余时差之间的明确关系。同观测系统、波的剩余时差之间的明确关系。为了既考虑到简谐波的频率特性为了既考虑到简谐波的频率特性,又要把叠加特又要把叠加特性公式作适当简化，以便于叠加特性的讨论和分析，性公式作适当简化，以便于叠加特性的讨论和分析，通常把通常把P()视为参数视为参数n和变量和变量 的函数比较合适。的函数比较合适。为此，对下式作一些简化和变换。为此，对下式作一些简化和变换。it212121sincos1)()(nkknkkttnnKP第六节第六节 共反射点叠加法共
34、反射点叠加法 定义定义 为叠加参量，为叠加参量，k是道集内各叠加道的顺是道集内各叠加道的顺序，序，表示各叠加道剩余时差所占谐波周期的比数，表示各叠加道剩余时差所占谐波周期的比数，于是叠加振幅特性公式可写为：于是叠加振幅特性公式可写为：kkkkTttft222由于由于Ttkkk2121212sin2cos1)(nkknkkknP上式适用于各种波，但由于各种波的剩余时差上式适用于各种波，但由于各种波的剩余时差 的变的变化规律不同，因而叠加参量化规律不同，因而叠加参量 的变化规律也不同。为的变化规律也不同。为了使多次叠加的振幅特性与观测系统的有关参数相联系，了使多次叠加的振幅特性与观测系统的有关参数
35、相联系，由式由式 和式和式 ，可将，可将k表示为：表示为：ktk2qxtdkkkkTttft222kkkkkkLxfqxxxfqxTqxTt22222第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 式中：式中：xk是各叠加道的炮检距，是各叠加道的炮检距，x是排列中的道间距，是排列中的道间距，称为单位叠加参量，也就是炮检距为一个道间距时的称为单位叠加参量，也就是炮检距为一个道间距时的叠加参量；定义叠加参量；定义 于是于是P()表达式可写为：表达式可写为：fqx222xxLxkk2121212sin2cos1)(nkknkkLxLxnP 利用此式可以计算多次叠加振幅特性曲线，并对此进利用此式可以计算多
36、次叠加振幅特性曲线，并对此进行理论分析。行理论分析。2、多次波的叠加特性、多次波的叠加特性 通常，叠加特性曲线的计算分为以下通常，叠加特性曲线的计算分为以下3个步骤：个步骤：第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 确定叠加参量与观测系统中具体参数的关系在野确定叠加参量与观测系统中具体参数的关系在野外实行多次覆盖观测时，具体的多次覆盖参数有：偏外实行多次覆盖观测时，具体的多次覆盖参数有：偏移距移距x1、覆盖次数、覆盖次数n、道间距、道间距x、炮点移动距离、炮点移动距离d等。等。对于某个对于某个CMP道集内任一道道集内任一道k（k为道集中按炮检距为道集中按炮检距由小到大排列后的道顺序号）的炮检
37、距由小到大排列后的道顺序号）的炮检距xk可表示为：可表示为：dkxxk2)1(122122)1(/2)1(/)/(kxdkxxxxLxkk式中：式中：为偏移距为偏移距x1所相当的道间距数目，简称偏所相当的道间距数目，简称偏移距道数；移距道数；为炮点或炮点线移动距离为炮点或炮点线移动距离d所相当的所相当的道间距数目，简称炮点距道数，它与叠加道数道间距数目，简称炮点距道数，它与叠加道数n及仪器及仪器记录道数记录道数N有关。所以，需确定的参数为叠加次数有关。所以，需确定的参数为叠加次数n、偏移距道数偏移距道数、炮点距道数、炮点距道数。xx/1xd/第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 确定横坐
38、标确定横坐标（单位叠加参量）值（单位叠加参量）值值可根据波值可根据波的主频范围、道间距的最大可能范围以及剩余时差系的主频范围、道间距的最大可能范围以及剩余时差系数数q等的具体情况来给定。等的具体情况来给定。以以n、为参数，为参数，为变量，绘制多次叠加振幅为变量，绘制多次叠加振幅特性曲线。特性曲线。下图是下图是n=4，=12，=3的叠加振幅特性曲线。我们的叠加振幅特性曲线。我们以该图为例分析叠加振幅特性曲线的特点。以该图为例分析叠加振幅特性曲线的特点。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 n=4，=12，=3的叠加振幅特性曲线的叠加振幅特性曲线从下图可见从下图可见,当当=0时时,P()=1
39、,即剩余时差为零的一次波即剩余时差为零的一次波有最大的叠加幅值。当有最大的叠加幅值。当逐渐增大时逐渐增大时,P()值很快减小值很快减小,当当=1时时,P()=0.707，通常认为，通常认为P()0.707表明叠表明叠加后波的振幅得到加强。把加后波的振幅得到加强。把01的范围称为通放带，的范围称为通放带，1作为通放带边界。随作为通放带边界。随进一步增大，特性曲线上进一步增大，特性曲线上P()为低值区，在为低值区，在cc范围内，范围内，P()的平均的平均值值 ,落在此范围内的多次波受到最大的压制，即落在此范围内的多次波受到最大的压制，即叠加后被削弱，称此低值区为压制带，叠加后被削弱，称此低值区为压
40、制带，c和和c称为压称为压制带边界，应该尽量设法使多次反射波落入此范围内。制带边界，应该尽量设法使多次反射波落入此范围内。np/1)(第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 叠加特性曲线上出现二次极大值叠加特性曲线上出现二次极大值P（2）,为了防为了防止多次波进入此范围止多次波进入此范围,因此不宜采用过大的道间距。因此不宜采用过大的道间距。通过叠加振幅特性曲线分析可见，叠加参数不同，通过叠加振幅特性曲线分析可见，叠加参数不同，特性曲线会有变化。如果以道间距为参量制作不同道特性曲线会有变化。如果以道间距为参量制作不同道间距的叠加特性曲线，如下图所示，则可以看到，随间距的叠加特性曲线，如下图所
41、示，则可以看到，随着道间距的增大，通放带变窄，这样有利于压制与一着道间距的增大，通放带变窄，这样有利于压制与一次波速度相近的多次波等干扰波。但道间距也不宜过次波速度相近的多次波等干扰波。但道间距也不宜过大，如果大，如果x过大，则不仅影响波的同相轴对比，而且过大，则不仅影响波的同相轴对比，而且也会使一次波产生剩余时差而受到压制。同时，道间也会使一次波产生剩余时差而受到压制。同时，道间距亦不能太小，太小的道间距不能压制多次波。距亦不能太小，太小的道间距不能压制多次波。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 不同道间距的叠加特性曲线不同道间距的叠加特性曲线第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加
42、法 偏移距的改变对叠加振幅特性曲线也有很大影响，如下偏移距的改变对叠加振幅特性曲线也有很大影响，如下图所示图所示,偏移距越大偏移距越大,通放带变窄通放带变窄,有利于压制与有效波速有利于压制与有效波速度相近的规则干扰波。但偏移距也不宜太大度相近的规则干扰波。但偏移距也不宜太大,如果太大如果太大则会使某些规则干扰波进入二次极值区则会使某些规则干扰波进入二次极值区,影响压制干扰影响压制干扰波的效果波的效果,同时也会损失浅层有效波。同时也会损失浅层有效波。偏移距改变时的叠加特性曲线偏移距改变时的叠加特性曲线 第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 叠加振幅特性曲线中压制带平均值的大小与叠加次数叠加
43、振幅特性曲线中压制带平均值的大小与叠加次数n有关，叠加次数有关，叠加次数n越大，压制带平均值越小，压制效越大，压制带平均值越小，压制效果越好。所以增大叠加次数果越好。所以增大叠加次数n对于提高信噪比是有利对于提高信噪比是有利的。但的。但n也不能过大，因为叠加次数越高，生产效率也不能过大，因为叠加次数越高，生产效率越低，耗资越大。越低，耗资越大。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 3、脉冲波的多次叠加特性、脉冲波的多次叠加特性 上面讨论的公式只适用于简谐波，实际的地震波是上面讨论的公式只适用于简谐波，实际的地震波是脉冲波，讨论脉冲波多次叠加特性的脉冲波，讨论脉冲波多次叠加特性的基本思路基
44、本思路是：利是：利用波的合成与分解原理，把组成脉冲波的若干个简谐用波的合成与分解原理，把组成脉冲波的若干个简谐分量的叠加特性曲线再进行叠加即可得到脉冲波的多分量的叠加特性曲线再进行叠加即可得到脉冲波的多次叠加特性曲线。理论讨论和实际试算结果表明：脉次叠加特性曲线。理论讨论和实际试算结果表明：脉冲波的多次叠加特性曲线不存在二次通放带，在过渡冲波的多次叠加特性曲线不存在二次通放带，在过渡带之后就是压制带，而且压制带与过渡带的叠加特性带之后就是压制带，而且压制带与过渡带的叠加特性幅值较简谐波的小。幅值较简谐波的小。n=3，=12，=4时简谐波与脉时简谐波与脉冲波的叠加特性曲线比较冲波的叠加特性曲线比
45、较 上图是上图是n=3，=12，=4的简谐波与脉冲波的叠加特的简谐波与脉冲波的叠加特性曲线比较，图中曲线性曲线比较，图中曲线是周期是周期T30ms的简谐波的的简谐波的叠加特性曲线，曲线叠加特性曲线，曲线是主周期是主周期T30ms的里克子波的里克子波（脉冲波）的叠加特性曲线。（脉冲波）的叠加特性曲线。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 4、多次叠加的相位特性、多次叠加的相位特性 一个系统的相位特性是指某一频率为一个系统的相位特性是指某一频率为 、相位为、相位为 的简谐信号通过系统后，其相位所发生的变化。地震勘的简谐信号通过系统后，其相位所发生的变化。地震勘探中所涉及的各种系统，通常有以下
46、探中所涉及的各种系统，通常有以下要求要求：对有效波要：对有效波要求振幅特性的数值尽量大，相位特性最好为零或某个确求振幅特性的数值尽量大，相位特性最好为零或某个确定值，因为从资料解释的角度来说，已知有效波的相位定值，因为从资料解释的角度来说，已知有效波的相位变化后，就可以做适当的相位校正。对干扰波要求振幅变化后，就可以做适当的相位校正。对干扰波要求振幅特性的数值尽量小，最好等于零，而对相位特性一般无特性的数值尽量小，最好等于零，而对相位特性一般无特殊要求，但最好是无规律，使干扰波不以同相轴形式特殊要求，但最好是无规律，使干扰波不以同相轴形式出现。下面补充说明出现。下面补充说明组合的相位特性组合的
47、相位特性，旨在帮助读者理，旨在帮助读者理解相位特性与组合后记录面貌之间的关系，也说明一个解相位特性与组合后记录面貌之间的关系，也说明一个系统的振幅特性和相位特性的不同意义。系统的振幅特性和相位特性的不同意义。00设有效波的视速度设有效波的视速度 ，干扰波的视速度，干扰波的视速度 。没有组合时，有效波和干扰波的记录面貌如左下图所示。没有组合时，有效波和干扰波的记录面貌如左下图所示。如果使用如果使用3个检波器进行线性组合，每组内的检波器以个检波器进行线性组合，每组内的检波器以每道的位置为中心对称排列，此时有效波的振幅增大三每道的位置为中心对称排列，此时有效波的振幅增大三倍，干扰波振幅相对减小，但同
48、相轴斜率不变，因为组倍，干扰波振幅相对减小，但同相轴斜率不变，因为组合后的相位相当于组内中心点的相位，见右下图。合后的相位相当于组内中心点的相位，见右下图。第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 0;tVaaaVV干如果组内距相同，每组仍以记录道的位置为中心对称排如果组内距相同，每组仍以记录道的位置为中心对称排列，但组合个数列，但组合个数n不同，此时各道记录到的有效波和干不同，此时各道记录到的有效波和干扰波的振幅会不同，其相位特性见左下图。如果各道的扰波的振幅会不同，其相位特性见左下图。如果各道的检波器组合个数相同，但各组的中心点与道的位置不一检波器组合个数相同，但各组的中心点与道的位置不
49、一致。此时有效波因致。此时有效波因 而不受影响，同相轴仍为对而不受影响，同相轴仍为对齐的直线；而对干扰波来说，各道波形与组合前的倾斜齐的直线；而对干扰波来说，各道波形与组合前的倾斜直线相比较，则同相轴发生了扭曲，第直线相比较，则同相轴发生了扭曲，第1道超前，第道超前，第2道道不变，第不变，第3、4道落后了，见右下图。这些认识对下面讨道落后了，见右下图。这些认识对下面讨论的多次叠加的相位特性是有帮助的。论的多次叠加的相位特性是有帮助的。0;tVa由式由式 和式和式 得：得：第六节第六节 共反射点叠加法共反射点叠加法 根据相位谱的定义，由式根据相位谱的定义，由式 可以得到多次可以得到多次叠加的相位
50、特性公式为：叠加的相位特性公式为：nknkkktttg111)cos/sin()(kkkkkkLxfqxxxfqxTqxTt2222222122)1(/2)1(/)/(kxdkxxxxLxkknktjkejK1)(nknkkkLxLxtg111)2cos/2sin()(由上式可见，对于一次反射波，叠加后的信号相位移由上式可见，对于一次反射波，叠加后的信号相位移为零，即叠加后信号的相位与共中心点为零，即叠加后信号的相位与共中心点M处信号的相处信号的相位一致，与观测系统无关。因此对水平层而言，在叠位一致，与观测系统无关。因此对水平层而言，在叠加剖面上同一加剖面上同一t0的一次反射波在各个叠加点上的
