(完整版)地震数据处理第一章：地震数据处理基础
地震数据处理方法(DOC)
安徽理工大学一、名词解释（20分）1、、地震资料数字处理:就是利用数字计算机对野外地震勘探所获得的原始资料进行加工、改进，以期得到高质量的、可靠的地震信息，为下一步资料解释提供可靠的依据和有关的地质信息。
2、数字滤波:用电子计算机整理地震勘探资料时，通过褶积的数学处理过程，在时间域内实现对地震信号的滤波作用，称为数字滤波。
（对离散化后的信号进行的滤波，输入输出都是离散信号）3、模拟信号：随时间连续变化的信号。
4、数字信号：模拟数据经量化后得到的离散的值。
5、尼奎斯特频率：使离散时间序列x(nΔt)能够确定时间函数x(t)所对应的两倍采样间隔的倒数，即f=1/2Δt.6、采样定理：7、吉卜斯现象：由于频率响应不连续，而时域滤波因子取有限长，造成频率特性曲线倾斜和波动的现象。
8、假频:抽样数据产生的频率上的混淆。
某一频率的输入信号每个周期的抽样数少于两个时，在系统的的输出端就会被看作是另一频率信号的抽样。
抽样频率的一半叫作褶叠频率或尼奎斯特频率fN；大于尼奎斯特频率的频率fN+Y，会被看作小于它的频率fN-Y。
这两个频率fN+Y和fN-Y相互成为假频。
9、伪门：对连续的滤波因子h(t)用时间采样间隔Δt离散采样后得到h (nΔt)。
如果再按h (nΔt)计算出与它相应的滤波器的频率特性，这时在频率特性图形上，除了有同原来的H (ω)对应的'门'外，还会周期性地重复出现许多门，这些门称为伪门。
产生伪门的原因就是由于对h(t)离散采样造成的。
10、地震子波：由于大地滤波作用，使震源发出的尖脉冲经过地层后，变成一个具有一定时间延续的波形w（t）。
11、道平衡：指在不同的地震记录道间和同一地震记录道德不同层位中建立振幅平衡，前者称为道间均衡，后者称为道内均衡。
12、几何扩散校正：球面波在传播过程中，由于波前面不断扩大，使振幅随距离呈反比衰减，即Ar=A0/r，是一种几何原因造成的某处能量的减小，与介质无关，叫几何扩散，又叫球面扩散。
地震资料处理复习总结(第1-6章)
《地震勘探资料处理》第一章～第六章复习要点总结第一章 地震数据处理基础一维谱分析数字地震记录中，每个地震道是一个按一定时间采样间隔排列的时间序列，每一个地震道都可以用一系列具有不同频率、不同振幅、相位的简谐曲线叠加而成。
应用一维傅里叶变换可以得到地震道的各个简谐成分；应用一维傅里叶反变换可以将各个简谐成分合并为原来的地震道序列。
连续函数正反变换公式：dt et x X t i ωω-∞∞-⎰=)()(~ 正变换 ωωπωd e X t x t i ⎰∞∞-=)(~21)( 反变换 通常由傅里叶变换得到的频谱为一个复函数，称为复数谱。
它可以写成指数形式 )()()(|)(~|)(~ωφωφωωωi i e A e X X ==式中)(ωA 为复数的模，称为振幅谱；)(ωϕ为复数的幅角，称为相位谱。
)()()(22ωωωi r X X A +=，)()(tan )(1ωωωφr i X X -=（弧度也可换算为角度）离散情况下和这个差不多（看PPT 和书P2-3）一维傅里叶变换频谱特征：1、一维傅里叶变换的几个基本性质（推导）线性 翻转 共轭 时移 褶积 相关（功率谱），P3-72、Z 变换（推导）3、采样定理 假频 尼奎斯特频率，tf N ∆=21二维谱分析二维傅里叶变换),(k X ω称为二维函数),(t x X 的频——波谱。
其模量|),(|k X ω称为函数),(t x X 的振幅谱。
由),(k X ω这些频率f 与波数k 的简谐成分叠加即可恢复原来的波场函数),(t x X （二维傅里叶反变换）。
如果有效波和干扰波的在f-k 平面上有差异，就可以利用二维频率一波数域滤波将它们分开，达到压制干扰波，提高性噪比的目的。
二维频谱产生空间假频的原因数字滤波在地震勘探中，用数字仪器记录地震波时，为了保持更多的波的特征，通常利用宽频带进行记录，因此在宽频带范围内记录了各种反射波的同时，也记录了各种干扰波。
地震数据处理.ppt
（2）波阻抗反演、AVO分析、
方法研究效果只有通过解释才能
谱分解处理技术完善 （3）多波多分量数据处理 （4）井下、井间数据处理流程
真正体现 只有通过解释才能发现问题，才 能买现与地质结合
发展目标是：
（5）时移地震数据处理方法
处理完了，解释也就完了
处理停止了，解释也就停止了
二、常规处理技术的精细处理
七、后记
与谱分解技术联合处理
2003年中油下属 14个油田分公司 共设 173个 老资料重新
处理解释项目
2D 91355 KM
3D 17295 KM2
共投资 17630万，取得了巨大的勘探效益
技术特色：
1、2D 和3D 连片处理
（1）数据规则化处理 （2）处理解释方法针对具体地质目标设计 （3）提高分辨率和改善深层数据品质为两个主要亮点 （4）2D连片一般叠前时间/深度偏移处理
绝大部份工作采用常规处理技术流程,常规处理技术方法成熟
动、静校正-叠加-叠后时间偏移
技术水平 = 技术应用水平 + 精细 + 处理员素质
叠前处理的目的实现同相叠加 (时间对齐、波形一致) 叠加是提高信噪比的最基本最有效手段 叠后时间偏移是近似的，精细只能从偏移策略、算法、参数、速度、 输入数据等方靣入手
技术领域均有重大进展，速度的各向异性研究开始受重视
软硬件环境
1、适应采集数据量的猛增，海上三维作业从 500km2 到 3000km2 ,甚至高 达5000 km2，效率由每日3 km2 到 25km2 , 拖缆由2根到12根。
2、利用高速卫星通信和地面ATM 网络等方式，实现采集实时交互处理与 解释。
多块3D连片处理 多次3D采集对比（时移）处理
地震第1章 地震数据处理基础PPT课件
是连续的，满足傅里叶变换存在条件，则利用上述(1一1)式可以得到其傅
里叶变换分X~ ( w )，其变量 表示圆频率，它与频率 f 之间的关 2πf
为
~
X (w)
，称为地震道x(t)的频谱。
由于傅里叶变换是可逆的，如果已知地震道的频谱
~
X
(w)
，则利用傅
里叶反变换(1-2)式可以得到原来的地震道函数x(t)。
Chapter1 地震数据处理基础
§1.1 一维傅里叶变换及其应用
傅里叶变换是地震数据处理的主要数学基础。它不仅是地震道、地 震记录分析和数字滤波的基础，同时在地震数据处理的各个方面都有着 广泛的应用。例如，在反褶积处理、叠加处理和偏移处理及地震波场的 分析中也都有其重要的应用。
一、一维傅里叶变换及频谱分析
或简写成 xn{x0,x1,x2,,xN 1}
由（1-9)式，此x(n△t)的频谱为
X ~(m f)tN1x(nt)ei2π m f nt (m,n=0,1,2,···，N-1) n0
令
Zei2eiwt
令△t=1，则 Zei，w 这时x(n△t)的频谱
~
X
(m可f )以写成以Z为变量
积。这样就可以将函数在时间域复杂的褶积运算通过傅里叶变换变成为其频谱在
频率域的乘积运算。这种转变在地震数据处理过程中是非常方便和有用的。
6、相关
如有一函数x(t)的傅里叶变换为
~
X
(w
)
，其自相关函数
rxx() x(t)x(t)dt
(1-22)
的傅里叶变换为
~
Rxx() rxx()eiwd [ x(t)x(t)d]teiwd
简谐成分 x()在t=0时的初始相位。
《地震勘探数据处理》课程教学大纲
本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：该课程授课对象是勘查技术专业的本科生。
课程主要包括地震资料数据处理基础，常规处理的方法原理：地震资料数据处理基本流程、信号处理基础、反褶积、动校正、静校正、速度分析、水平叠加、偏移归位，并包括目标处理：高分辨率地震资料处理、三维地震资料处理、叠前深度偏移处理、井孔地震资料处理、多波多分量地震资料处理、时间推移地震资料处理和特殊处理：亮点及AVO分析、高精度反演、地震属性分析、相干体数据处理、可视化数据处理等内容。
2.设计思路：地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。
地震勘探数据处理具有鲜明的跨学科特点且发展迅猛。
因此，该课程除了介绍地震勘探数据常规处理技术外，还会将当前该领域的最新的研究成果分专题进行介绍，每种处理方法都结合大量地震勘探处理实例加以说明，力争深入浅出、通俗易懂，让学生掌握现代地震勘探数据处理的基本理论和方法。
3. 课程与其他课程的关系：地震勘探数据处理为专业知识教育层面课程，是勘查技术与工程专业最基础的专业课程群组成部分，选修学生应具备的扎实数理基础和高水平计算机应用能力及掌握现代地球物理勘探、地球物理数据处理基础等的基本理论、方法和基本技能。
先修课程为：地震勘探原理或勘探地震学。
- 1 -二、课程目标课程主要包括地震资料数据处理基础，常规处理的方法原理：地震资料数据处理基本流程、信号处理基础、反褶积、动校正、静校正、速度分析、水平叠加、偏移归位，并包括目标处理：高分辨率地震资料处理、三维地震资料处理、叠前深度偏移处理、井孔地震资料处理、多波多分量地震资料处理、时间推移地震资料处理和特殊处理：亮点及AVO分析、高精度反演、地震属性分析、相干体数据处理、可视化数据处理等内容。
使学生初步掌握地震资料数据处理的基本原理及相关处理软件等方面的知识；达到基础研究、应用基础研究科学思维和科学实践训练目标；了解该课程以及相关课程的研究现状和发展动态；具有一定的地震资料数据处理研究与开发的能力。
地震数据处理
（1）速度的用途
地震勘探的各个环节都要用到速度信息 1．野外采集：设计观测系统，确定组合检波形式 2．资料处理：动、静校正，滤波，偏移… 3．资料解释： 速度资料对地震勘探的各个环节都会产生影响，最终影响解释的精度，因 此提取、分析、利用速度是地震资料解释的重要环节。
5、时深转换
经水平叠加后，剖面已变成与地质构造特征相对应t0时间剖面。下步工作 就是将其转化为深度剖面。
对浅层畸变大的波形切除示意图
4、速度分析
速度参数在反射法数据处理至关重要。
影响地震时间剖面的质量； 最终影响到地质解释的精度 影响层速度及平均速度的计算精度。
目的：
第一：为水平叠加、偏移等提供处理的速度参数；
第二：为时深转换提供平均速度。 速度分析常采用：速度谱分析，速度扫描。
几种速度和时深转换 （1）真速度 （2）层速度 （3）平均速度 （4）均方根速度
H
或
H
t V
i 1 i
n
i
1 t 0V 2
式中：Vi－地层的层速度，ti－该地层的单程旅行时间；t0－所求深度 处的回声时间， V －平均速度。
6、偏移处理基础
偏移的概念 偏移归位、偏移成像、波场延拓成像等 射线偏移的原理 波动方程偏移原理 从原理角度： 射线偏移 波动方程偏移
预处理：原始记录数据处理之前所必须完成的工作。 目的：把原始数据进行初步加工，使之满足处理方法技术的要求。
包括：剪辑处理、切除、抽道选排。 1、剪辑处理 剪辑：挑选信噪比低的不正常记录道或炮，将其充零。 不正常道：工作不正常道、死道、极性反转道。 不正常记录：外界干扰背景严重而引起的噪声记录，应将整张记录充零。 2、切除 (1)切除强振幅的初至波，这些初至波一般是直达波和浅层折射波等干扰波； (2)切除发生相位畸变的浅层宽角反射波； (3)切除震源干扰波、相干干扰波。
地震数据处理 第一章：地震数据处理基础
3.速度分析(velocity Analysis)；
4.动校正(Normal Moveout Correction)消除由于炮检距不同引起同一
反射波达到时间的差异;
5.叠加(Stack)； 6.显示叠加剖面 (Display) (有波形、变面积、波形+变面积三种显示方式)；
从波形可看出波的振幅、周期、频率等动力学特点；从变面积的角度，它又突出了 反射层，较直观地反映地下构造形态的特点
ICTFT
f (t )
时 域 恢 复 时 域 抽 样
LT
F ( s)
S j j S
F ( j )
截 取 主 周 期 频 域 周 期 延 拓
ILT
j j n F ( e ) f ( n ) e n- DTFT : j j n f ( n) 1 F ( e ) e d 2
地震波不是简谐波，从波剖面中可得到相邻两峰或谷 间的距离称为视波长，其倒数为视波数。
地 震 波 场
地 震 波 场 时 间 切 片， 即 波 动 图
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ付里叶变换
一个正弦运动要用频率、振幅和相位才能完整 的描述。
在计算机中用快速算法实现付里叶变换（FFT）。
付里叶变换：
正变换：时域信号 分解 频域信号；
时 间 （s）
频率（Hz）
图1.1－11 几个没有相位延迟但峰值振幅相同的正弦波的总和产生一个带限对称子波， 表示在右边一道上(由星号标出)，这是一个零相位非对称子波
图1.1—12表示给在图1.l-11中的各正弦 波一个线性相位移所产生的结果。线性相 位移在频率域定义为：
时 间 （s）
模拟与数字信号 一道地震信号是一个连续的时间函数。在地震记录中，连续（模拟） 的地震信号在时间域按照固定的比例取样，叫做采样间隔。典型采样间 隔范围在1到4ms，高分辨率要求采样间隔小到0.25ms。 一般地说，给定采样间隔 ，则可恢复的最高频率为尼奎斯特（Niquist） 频率。公式如下：
地震资料数字处理
MB1 MB2 MB3
四、处理流程
（1） 观测系统定义 （2） 野外静校正 （3） 线性动校正 （4） 叠前去噪 （5） 反褶积 （6） 速度分析 （7） 动校正、切除 （8） 剩余静校正 （9） 叠加 （10）叠后去噪 （11）绘图
1、定义观测系统 运行如下模块: 3D Land Geometry Spreadsheet* 弹出如下菜单:
横线方向覆盖次数： N y P * R /(2d )
P 排列不动所需的激发点数；R 接收线数； d 束线间接收线移动距离相当的激发点数。
例 如 ： 对 于8线8炮 制 的 采 集 方 式 ， 其R和P分 别 为8； 束线间接收距为4 200m 800m，横线炮距100m, d 800/100 8， 故 N y 8 8 /(2* 8) 4
10。用MB1击,则 将数据输入表中。
● Sources (填写炮点参数表）
Source Line Station St Index x y z FFID Time Date Offset Skid Shot fold* Pat Shift Static
用户定义的震源编号 震源线号 震源站号 同一炮点识别器(1~9) 震源点的X坐标 震源点的Y坐标 震源点的高程 野外文件号 放炮时间 放炮日期 炮点垂直炮线的偏移距,+右、-左 炮点平行炮线的偏移距,+大、-小号 接收道数 排列滚动的站点值 用户定义的静校量
● Receivers (填写接收点参数表）
Station Pt index x y Elev Line Static
接收点站号(桩号) 站点识别器(1~9) 接收点x坐标 接收点y坐标 接收点高程 接收点线号 接收点静校量
本例为498~825/线 全1 为测量数据 为测量数据 为测量数据 本例线号为1~9 全0
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学时：64（理论48，实习16） 学分：4（必修课）
绪论
地震资料野外采集 地震勘探三个环节： 地震资料数据处理
地震资料地质解释
光点技术 地震勘探数字化进展： 模拟记录
数字化技术
地震资料处理
提高信噪比 提高分辨率 提高保真度
为目的。
Why is Do Data processing?
n 0
1
N 1
F (n)e j(2 / N
n )k
n
N n0
图1.1-2 标有星号的时域信号（道)，可用一组具有 不同频率、振幅 和相位延迟 的正弦运动来表示。
也可以用振幅谱和相位谱来表示：
1.1-3 图 标有星号的时域信号的振幅谱（下）和相位谱（上） 振幅谱上的每一点相当于该频率正弦曲线的峰值振幅。 相位谱上的每一点相当于该频率正弦曲线的波峰或波谷相对于t＝0的时间延迟。
1
j2
j
F
(
s
)e
st
ds
j
CTFT
:
F () f (t)
1 2
f (t )e j tdt F ()e j
t d
f (t)
时
时
域
域
恢
抽
复
样
f (n)
CTFT
ICTFT
LT
S j
F (s)
ILT
j S
z e ST
将不容易 解释的原始 资料变成容 易解释的时
间剖面；
1.预处理(Preprocessing) (解编,不正常道、炮的处理,抽道集) 2.静校正(Static Correction)消除表层因素(低降速带厚度、速度变化、地
表起伏不平)造成的时差影响;对同一道而言,从浅到深,有相同的校正量,故称静校正。
3.速度分析(velocity Analysis)； 4.动校正(Normal Moveout Correction)消除由于炮检距不同引起同一
反射波达到时间的差异;
5.叠加(Stack)； 6.显示叠加剖面 (Display) (有波形、变面积、波形+变面积三种显示方式)；
从波形可看出波的振幅、周期、频率等动力学特点；从变面积的角度，它又突出了 反射层，较直观地反映地下构造形态的特点
7.数据滤波和反滤波(Filtering and AntiFiltering)； 8.偏移归位处理(Migration Processing)
偏移：
是通过数值计算把地面记录延拓为地下波场的过程，在此 过程中，绕射波得到收敛，倾斜界面反射波得到归位，波 场干涉得到分解，波前回转现象得到消除，界面折射得以 校正(深度偏移)，从而使地层构造、断层分布、断点、尖灭 点、边缘、异常体和岩性变化得到清晰成像和准确归位。
DFT
:
F(k) f (n)
N 1
f (n)e j(2 / N )k n
n 0
1
N 1
F (n)e j(2 / N )k
n
N n0
振幅谱与相位谱也可以写成离散的形式。
F(s)
f (t )est dt
LT :
f (t)
（1）振动图——固定空间位置，观察r处质点位移随时间变 化规律的图形。（一道地震记录=一个振动图）
周期T： 一次全振动所需要的时间；
频率f=1/T: 单位时间内全振动的次数。
地震波不是简谐波，从振动图中 可得到相邻两峰或谷间的时间称 为视周期T*，其倒数为视频率 f*。
（2）波剖面——固定某时刻，观察质点位移随距离变化规律 的图形。
时间延迟也可表示为相位延迟（时间延迟/时间周期）
时 间 (s)
频率(Hz)
图1.1-4 图1.1-2的部分放大图，以便更好地从一个频率到另一个频率勾划相位曲线的趋势。用正 峰P所显示的趋势与图1.1－3中的相位谱比较
相位定义为负的相位 延迟。这样，一个负 时延相当于一个正相 位值。
图I-12 经六家处理公司处理的同一条地震测线。（数据由British Petroleum Development. Ltd: Carles Exploration Ltd; Clyde Petroleum Plc;Goal Petroleum Plc; Premier Consolidated Oilfields Plc; and Tricentrol Oil Corporation Ltd提供）
T
频域抽样,即 (2 / N )k
频域恢复
F (k )
DTFT
ZT
:
F(z) f (n)
n-
1
f
(n)z n F ( z)z
n1dz
j2 c
DFT
:
F(k) f (n)
N 1
f (n)e j(2 / N )k
S (ln z) / T
ZT
z e j
F(z)
IZT
e j z
IDTFT
F ( j)
截
取 主
频 域 周
周
期
期
延 拓
F (e j )
DTFT
:
F
(e
j
)
f
( n)
f (n)e j n
n-
1 F (e j )e j nd 2
在计算机中用快速算法实现付里叶变换（FFT）。 付里叶变换：
正变换：时域信号 分解 频域信号； 逆变换：频域信号 合成 时域信号。
Hale Waihona Puke 一维付里叶变换一维付里叶变换
f(t)的振幅谱表示f（t）频率为时简谐成份的振幅值，相位谱表示频率为时 简谐成份在t=0时的初始相位。
一维付里叶变换
一维付里叶变换
离散的付氏变换：
从简谐波的波剖面中可以得到:
波长： 传播一个波的距离
波数: k
—单位距离内传播的波的个数。
地震波不是简谐波，从波剖面中可得到相邻两峰或谷 间的距离称为视波长，其倒数为视波数。
地 震 波 场
地 震 波 场 时 间 切 片， 即 波 动 图
一维付里叶变换
一个正弦运动要用频率、振幅和相位才能完整 的描述。
偏移方法：
具有算法多、类别多、变种多、杂交多和应用多的特点。 一般而言，有二维/三维、叠前/叠后、时间/深度偏移。
成像中的偏移
第一章 地震数据处理基础
本章内容：
第一节 一维付里叶变换及其应用 第二节 二维付里叶变换及其应用 第三节 基本（地质-地球物理）模型及地震数据处理特点
波是质点的振动在介质中的传播。故波动是时间t和空间位 置r的函数，即 u(t, r) 。