地震资料数字处理__第四章_速度分析

遗憾的是,准确拾取反射信号是一件很困难的事,目前无法办 到，因此我们只能利用多次覆盖资料信息量大的特点从统 计的角度出发，由计算机利用多道统计平均的思想来估计 一个反射信号，这就是我们的第二个问题。
二.反射信号的最佳估计 反射信号的最佳估计
所谓最佳估计,就是设有一个估计信号，让它与多道记录上的 真实反射信号之间的误差平方和为最小。.这样得到的估计 信号就称作在最小平方意义下的最佳估计信号。在地震资 料数字处理中，就是用这个最佳估计信号代替真信号来提 取速度参数的。
overcorrection
undercorrection
前面已知道,动校正量∆t,也就是正常时差∆t随速度的改变 而改变—当V偏大时, ∆t偏小,动校不足;而V偏小时, ∆t偏 大,动校过量;只有当V取得合适, ∆t才能计算正确,也才能 把双曲线型的时距曲线校正成水平直线,达到最佳叠加效 果。显然,这个正常时差中隐含着速度信息。试想如果我 们能准确知道反射波的位置,也即是知道动校正公式中的t0, 则可以由 =[t (4∆ti=[t02 + xi2/Va2]½ - t0 = ti-t0 (4-1) 获得正常时差,从而求出Va. 速度分析的基本思想:根据正常时差中包含速度信息这 一事实,如能从记录中准确地拾取反射信号,得到正常时差, 就能求出速度参数。
从某种意义上讲,参数提取是地震资料数字处理中最重要的 一个环节。首先,所有处理方法都只有在事先提供准确参数 的前提下才能得到好的处理效果。例如:动静校正,必须要知 道速度；数字滤波,必须要了解有效波和干扰波的频谱(视速 度)或频率-波数谱分布情况；而反褶积,则应知道大地滤波作 用,即地层吸收情况、子波形态等.因此,正确地提取参数是各 项处理工作得以顺利进行的前提和保证; , 其次,更重要的还在于获得与地震有关的物性参数的地下分布 情况本身就是地震勘探的最终目的。构造勘探需要了解地下 反射界面的分布,实质上就是波阻抗参数的地下分布;岩性勘 探需要得到地下岩性的详细情况,则更与各种岩性参数(如速 度、吸收系数、泊松比等)的提取息息相关。 由此可见,参数提取在地震资料处理中的重要性,而且随着勘探 程度越来越高,种种重要性也就越来越明显。
可以证明,在满足以下两个假设条件的前提下，根据多道平均 思想得到的最佳估计信号Ŝ(t)就正好是多道记录上按精确的 正常时差曲线进行动校正后各道的叠加道，它正好等于各道 的真实反射信号S(t)。这里的假设条件是： ①道集内各道上真实反射信号的形状和振幅都相同,只有到达 道集内各道上真实反射信号的形状和振幅都相同, 道集内各道上真实反射信号的形状和振幅都相同 时间t 不同; 时间txi不同 ②各道的噪声在道内或道间的均值为零。 各道的噪声在道内或道间的均值为零。 各道的噪声在道内或道间的均值为零 由这两个假设条件可以知道，道集内各道的反射信号Si(t)均相 同= S(t) ，仅是到达时间不同，也就是说存在正常时差；而 由此也可知道，能否得到多道信号的最佳估计Ŝ(t)，不仅与 反射信号本身有关，也与各道的正常时差有关。
CDP道集记录达到最佳叠加效果的速度. CDP道集记录达到最佳叠加效果的速度. 道集记录达到最佳叠加效果的速度
二.各种速度之间的关系
根据上述速度公式和概念,可 以总结出如下关系: 1.在水平层状介质情况下,炮 检距为零时的射线速度即为 平均速度; 2.炮检距无穷大时的射线速度 等于水平层状介质中最高速 度层的速度; 3.均方根速度是构成等效均匀 层的最佳射线速度,即在诸多 射线速度中,等于均方根速度 的那一个正是按最佳估计理 论得出的最佳等效值;
4.均方根速度(RMS速度—root mean square velocity)
由于实际地层并非是均匀的,而是连续的或成层的,波的传播路径也不是一条 直线,而是一条折射线。按照费马原理,波沿最小传播时间路径传播,这时 得到的时距曲线并不是一条双曲线。但为了统一起见,人们往往不管介质 是何种情况,都采用双曲线公式计算动校正量。也就是说,把反射波时距 曲线总是看成双曲线,而均方根速度就是在把不同介质情况下的时距曲线 都等效于双曲线时所引入的一个速度概念:
当然,参数提取是一项十分复杂而艰巨的任务,大多数物性参数的提取方法还 不够成熟,还在探索之中。我们这门课也仅在本章介绍最常用、最重要、 也是发展最成熟的速度参数提取,也只能介绍常规速度分析方法. 最早求取速度参数的手段只有地震测井、声波测井及由观测到的时距曲线 计算速度及作速度段等。前两种方法必须要有深井,后两种方法精度太低 而被淘汰。随着多次覆盖技术和数字处理技术的应用和发展,出现了对多 次覆盖资料进行数字处理以求取速度信息的速度分析方法,它不但能获得 叠加速度.均方根速度.层速度等速度信息,还可以借助于速度分析资料的 解释得到其它一些有用的信息。 速度分析:利用多次覆盖记录中反射波到达时间与传播速度的关系从记录中 利用多次覆盖记录中反射波到达时间与传播速度的关系从记录中 提取速度参数的数值分析方法. 提取速度参数的数值分析方法 目的:为动静校正、水平叠加、偏移等提供速度参数。 为动静校正、水平叠加、偏移等提供速度参数。
Vσ=Vrms = {∑vi2ti/ ∑ ti}½ ∑
(4-1-4)
即各层层速度对垂直传播时间的均方根值。由(4-1-4)式可以看出,均方根速 度也相当于用一个速度为Vσ的均匀介质去代替第n层以上全部上伏地层 的一种等效处理。由于实际上它是用双曲线时距关系代替水平层状介质 的非双曲线时距关系对应的速度,所以这种等效处理的适用范围就是水 平层状介质时距曲线接近双曲线的那个范围(范围有多大?).它与平均速 度的不同之处在于考虑了不均匀介质的“折射”效应,因此运用范围应 大一些。
4.均方根速度总是大于平均速度; 5.在水平层状介质情况下,炮检距不很大时,叠加速度就是均 在水平层状介质情况下,炮检距不很大时, 在水平层状介质情况下 方根速度: Va = Vσ 方根速度: 6.在(均匀介质)倾斜界面情况下, Va = Vϕ 另外,可以利用Dix公式,由均方根速度求得层速度（需要满足 什么条件？）。
简化,从数学上讲主要就是取平均,从物理上说就是取等效 层,即用均匀介质去等效非均匀介质。一般来说,岩性的纵 向变化总是比横向变化快,所以我们主要考虑纵向上的平 均。 2.层速度(interval velocity) 按照地层物性,将地下介质分成若干厚度在几十米以上的地 震反射层,并认为地下介质是由若干个彼此平行的地震层 所组成,将每一地震层都看作均匀介质,取其中各个薄互层 真速度的平均就是层速度；它接近于其中包含的大量薄 平行层的真速度。层速度可以由地震测井获得 Vi=∆H/∆t (4-1-2) ∆ ∆ 显然,层厚度∆H越小, Vi就越接近于真速度.由声波测井求得 的层速度∆H可以很小(0.3~1m),这时的速度与岩性关系更 密切。
6.等效速度 当地层为倾斜界面时,均匀介质情况下的共中心点时距曲线 公式为: /(v/cosϕ ti2=t02+ xi2/(v/cosϕ)2 如令 Vϕ= v/cosϕ v/cosϕ ti2=t02+ xi2/ Vϕ2 (4-1-6a) (4-1-6b) (4-1-6c)
(4-1-6a)就变成与水平界面情况相同的形式： 显然,这个Vϕ是为了使倾斜界面等效于水平界面而引入的一 V 为了使倾斜界面等效于水平界面而引入的一 种速度(即用速度为Vϕ的水平层去代替速度为V的倾斜层 种速度 V 的一种等效处理)。
一.地震记录中的速度信息
在前面介绍动校正的概念时我们就已知道,∆t= ∆t(x,t0,v), 即多次覆盖方法所获得的多道记录中的正常时差中隐含 着速度信息.因为速度总是与传播距离及传播时间相关联 的,而地震记录中含有地震波到达地面不同位置的旅行时 间，因此从这些记录的传播时间差入手,就可能求得地震 波的传播速度。
2000 2550 3109 3211 3640
2000 2500 3000 3125 3500
2000 3000.8 3999.1 3499.2 5000.6
均方根速度比平均速度大,用它求出的层速度与真实值相 差很小
第4-2节 速度分析原理 节
前面已提到,所谓速度分析,就是利用多次覆盖的地震记录,根据 多道记录中反射波的到达时间与传播速度的关系,从地震记 录中提取速度信息。这一分析方法是由计算机通过编程自动 完成的。因此,我们首先应了解两个问题:①是地震记录中哪 些量与速度信息有关；②是要自动拾取速度信息必须依靠的 判别准则。只有知道了地震记录中哪些量与速度有关,才能 去求取它，找到与速度的内在联系；而只有有了判别准则， 才能知道所求的是否就是我们所需要的真实的速度信息。
例：各种速度的比较
Layer Interval Thickness(m) Velocity (m/s) RMS Velocity Average (m/s) Velocity (m/s) Vi (Dix Formula)
200 300 400 350 500
2000 3000 4000 3500 5000
3.平均速度(average velocity) 一组水平层状介质中,某一层以上介质的平均速度就是地震波 地震波 垂直穿过该层介质以上各层的总厚度与总的传播时间之比. 垂直穿过该层介质以上各层的总厚度与总的传播时间之比. 即对于第n层介质以上地层的平均速度,有 V=∑ V=∑hi/ ∑ti = ∑hi /[∑hi/vi] ∑ 如采用直射线假设,上述公式可以叙述为： 在水平层状介质中,波沿直线传播所走的总路程与所需的总时 在水平层状介质中, 间之比。 间之比 按时间平均. 由此可知,平均速度是把各层的速度加起来按时间平均. 按时间平均 (4-1-3)
复习) 第4-1节 各种速度概念及其相互关系 复习 节 各种速度概念及其相互关系(复习
一.各种速度概念
1..真速度 是无限小体积的岩石的固有性质,波以真速度走过无限小体积 的岩石.其定义可用 V=ds/dt (4-1-1) 表示,它是真正反映岩性的一种速度,由于地下介质情况的复杂, 它的值目前还很难求得,必须做不同形式的简化,这就引出了 一系列的速度概念。 实验室岩石样品测定,可以获得各种岩石的真实速度,但那毕竟 只是一个点的速度值,对野外生产不具有任何指导意义,只有 参考价值。