地震资料处理中的反褶积处理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地震资料处理中的,反褶积,处理,地震资料处理中的反褶积处理,反褶积概述（2001年已讲）,预备知识,预测反褶积的基本原理和计算方法,Omega系统的主要反褶积处理模块,反褶积概述,褶 积,地震记录的褶积模型,地震记录的分辨率,反褶积的定义,反褶积的类型,预备知识,信号,信号的频谱,信号的离散化,Z变换,信号的相位特征,相关分析,两种特殊信号,反信号,信号的频谱,在某个时间区间内的地震记录通常是如下图所是的一个比较复杂的信号。,为了说明频谱的意义，先从最简单的信号说起。在物理学中，最简单的波是描述简谐振动的简谐波，它可用正弦函数表示：Asin(2ft+)。,A：振幅,，,f:频率,，,：初始相位（简称相位）,在某个区间内最简单的简谐波是Asin（2f,0,（t-t,0,)+）。其中，f,0,=1/T,该简谐波的周期正好是时间区间长度T。,稍复杂一点的是频率为f,n,=nf,0,的正弦波：Asin(2nf,0,（t-t,0,),+)，这时正弦波的周期是T/n,f,0,：基频，,Asin(2nf,0,（t-t,0,),+)：n次谐波。一次谐波称为基波。,t,0,t,0,+T,t,0,t,0,+T,=0,t,0,t,0,+T,0,多个简谐信号相加可得到一个复杂信号：,一个复杂信号可分解为多个简谐信号的叠加：,各简谐信号的,振幅,构成信号的,振幅谱A(f),，各简谐信号的,初始相位,构成信号的,相位谱,(f),，振幅谱和相位谱合称,频谱,。,频谱,可用复数表示：,频谱,表示成复数后可做,数学运算,X(t)=x,1,(t)+x,2,(t),频谱的计算,用付氏变换公式：,正变换,反变换,X(f),是复数,称为x(t)的,复频谱,它可表示为：X(f)=u(f)+iv(f),由此可得：,振幅谱:,相位谱:,奈魁斯特频率,如果,x(t)不存在截止频率fc，或,时，,x(n)不能完全恢复,x(t)，但x(t)的频谱X(f)与x(n)的频谱x,(f)之间有以下关系：,该式表明：,1、,x,(f)是一个周期函数（周期为1/）,2、它在一个周期的值等于将,X(f)以为 基础分为若干,小段，每段长1/，然后将各段的X(f)值相加。,由此可见，当采样率为 时，离散序列的,最大频率为1/2,，这就是,奈魁斯特频率,，也称折叠频率。,频率折叠示意图,信号的相位特征,设一两项信号 a=(a,1,a,2,),则,1、若a,1,a,2,称a是最小相位延迟信号,2、若a,1,a,2,称a是最大相位延迟信号,3、若a,1,=a,2,称a是等延迟信号,任一n+1项信号 b=(b,0,b,1,b,n,)可分解为n个两项信号 的褶积。,如果,1、所有两项信号 都是最小相位延迟信号，则b是,最小相位,2、所有两项信号 都是最大相位延迟信号，则b是,最大相位,3、既有最大相位延迟也有最小相位延迟，则b是,混合相位,信号的相位特征也可用其z变换来定义：,1、z 变换的根都在,单位圆外,，信号是最小相位,2、z 变换的根都在,单位圆内,，信号是最大相位,3、,单位圆内外都有根,，信号是混合相位,相关函数的定义,1、互相关函数,2、自相关函数,（X,n、,y,n,为离散信号）,相关与褶积的关系,信号x,n,与g,n,的褶积为：x,n,*y,n,=,信号x,n,与y,n,的相关函数：,两个信号的,互相关函数,等于将后一个信号的,翻转信号,与前一信号的褶积：,两种特殊信号,1、单位脉冲,(t),(狄拉克函数）,（,当t,=,0时）,（,当t0时）,(t),频谱是,(f)=1,2、白噪声 b(t),b(t)=0,R,bb,(t)=,(t),反信号,对信号x(t)，如果有信号a(t)，使x(t)*a(t)=,(t)，,则称a(t)是x(t)的反信号。,由于,写成指数形式：,所以，反信号的频谱与原信号的频谱有以下关系：,1、,2、,x,=-,a,并非任何信号都有反信号。如在某些频率点f，使 ，,则反信号不存在。,预测反褶积的基本原理和计算方法,脉冲反褶积,预测反褶积的基本原理,和计算方法,脉冲反褶积,1、脉冲反褶积的假设条件,2、脉冲反褶积的基本原理,3、脉冲反褶积的计算,1、脉冲反褶积的假设条件,两个假设条件,（1）反射系数函数：白噪声,（2）地震子波：最小相位,在,反射系数函数是白噪声,的前提下，有：,r,bb,(t)=r,xx,(t)；,在,地震子波b(t)为最小相位,物理可实现信号时，有：,当t0),预测输出：,预测误差：,误差总能量：,选取c(s)，使Q达到最大。为此令,或,令,于是有：,将以上方程写成矩阵形式就是：,以上方程的系数矩阵和左端的向量均由 x(t)的自相关函数构成。该方程叫做预测方程，求解此方程，即得到最小平方意义下的预测滤波因子c(s)，用c(s)对x(t)滤波，若输出x(t+),就是预测滤波，若输出e(t+),就是预测反滤波或预测反褶积。,因为,所以反预测积算子为：,预测反褶积的几个主要参数,（1）算子长度,（2）自相关长度,（3）白化因子,（4）预测距离,（1）算子长度,这里的算子长度指的是预测滤波算子长度。预测反褶积算子长度由预测滤波算子长度和预测距离确定：,设预测滤波因子为c(0),c(1),c(m),则预测反褶积算子为：,1,0,0,-c(0),-c(1),，-c(m),其中0的个数等于-1。,在预测滤波中，滤波算子长度原则上是越大越好。但太大的因子长度会增加运算时间，而且没有必要。如果滤波因子长度过小，则预测效果不好，预测反褶积达不到反褶积的目的。具体大小应用试验来确定。,（2）自相关长度,当预测算子长度为m时，自相关函数的长度不得小于m+,。,如果你给出的自相关函数的长度小于m+,，,则模块将自动在后面补零，这会给算子的计算带来误差；如果你给出的自相关函数的长度大于m+,，,对计算没有影响，但要多花费机器时间。,自相关函数的长度还与时窗长度有关系，一般自相关函数长度不应大于数据时窗长度的2倍-1，在这个范围以外的自相关函数值全为0，没有必要计算。,（3）白化因子,预测方程并非在任何情况下都可已求解。该方程有唯一确定解的条件是：它的系数矩阵是正定的，即它的各子行列式的值都大于0。由于这里的系数矩阵是自相关函数构成的，所以可以保证它的各子行列式的值都不小于0，即它应该是半正定的。为了使系数矩阵变为正定，以便求解方程，我们就将矩阵的对角线元素增加一个百分数B，将预测方程改造为：,以上做法实际上是将x(t)的自相关函数加一个能量为B的脉冲函数，这相当于在地震记录x(t)上加一个白噪声，故称这一改造为预先白噪化。B称为白噪系数或白噪因子。,在实际应用中，并非仅仅是为了使方程有唯一确定解。因为数学上的解有时并不适合实际物理问题的要求。以脉冲反褶积为例：,在脉冲反褶积中，反褶积算子a(t)是地震子波b(t)的反信号：,b(t)*a(t)=,(t),在频率域就是,：,或,显然要使上式成立，对任何频率f,必须有B(f)0，此外，B(f)也不太接近0，否则会使A(f)的值在这一频率点上过大。因此预先白噪化在频率域就是将B(f)加上一个小 数w，使其不那么接近0，这时有：,W就是白噪因子。,在反褶积处理中，大多都需要预先白噪化这一步骤，但它不是反褶积理论推导中的必然步骤，而是根据我们的需要人为地加上去的。因此,白噪因子只能是一个很小的数,，即只能对理论公式做少许修改。过大的白噪因子可能把理论公式改得面目全非。,在实际处理中，白噪因子参数应,根据资料的具体情况由试验确定,。,（4）预测距离,预测距离即前面提到的是一个重要的参数，它对反褶积的功能起决定性作用。越小，反褶积的功能越强，反之，反褶积的功能越弱。当=1时，预测反褶积变成了脉冲反褶积；当大于子波长度时，预测反褶积不起作用。在叠前处理中，的大小应,略大于一个子波的主周期,为好。,Omega系统的主要反褶积模块,预测反褶积处理模块,地表一致性反褶积处理模块,子波整形反褶积处理模块,调谐反褶积,时变谱白化,反Q滤波,预测反褶积,处理模块,在Omega系统中，预测反褶积处理由以下三个模块完成，即：,1、预测反褶积谱分析（PRD_DCN_SPCTRL_ANL)；,2、预测反褶积算子设计(PER_DCN_OPR_DESIGN)：,3、反褶积算子应用(DCN_OPR_APPLY)。,预测反褶积谱分析,功 能：计算给定时窗的,自相关函数,。,该,自相关函数,用于构造计算,预测滤波算子的方程：,主要参数：1、确定时窗 的参数（起始时间、时窗长度）：,根据资料情况和处理目的确定。为满足反射,系数白噪声的假设条件，时窗不宜太短。,2、自相关长度：,可根据算子长度确定也根据时窗长度确定。,输 入：地震记录,输 出：记有每道各时窗自相关函数的文件,预测反褶积算子设计,功 能：计算预测反褶积算子。每个道的各个时窗都有自己的预测反褶积,算子。如果需要，你也可以先将谱分析输出的自相关函数按某种,方式（如炮集）进行叠加，然后设计统一的算子。,主要参数：1、算子长度,这里指的是预测滤波算子的长度。,预测反褶积算子长度=预测滤波算子+预测距离-1,2、预测距离,根据资料情况和处理目的确定。,3、算子修改,本模块设计的算子是最小相位，它不改变输入的相位特征。,可修改为,（1）零相位：相位谱为0，该算子不改变输入的相位谱,（2）纯相位：振幅谱为1，该算子不改变输入的振幅谱,输 入：自相关函数文件,输 出：1、预测反褶积算子；2、估算子波=预测反褶积算子的反信号。,反褶积算子应用,功 能：用业已设计好的反褶积算子完成反褶积处理。你用某,个模块计算出了某种类型反褶积算子，都可用该模块完成,应的反褶积运算。例如，当反褶积算子来源于地表一致性,反褶积算子设计时，该模块将完成在地表一致性反褶积处理。,输入文件：,1、地震数据文件 PRIMARY_SEIMIC,2、反褶积算子文件 SECONDARY_OPERATORS,输出文件：,1、反褶积后的地震输出 FILTERED_SEISMIC,2、未做反褶积的地震道输出 UNFILTERED_SEISMIC,3、算子输出 OPERATORS,GAP=20MS,GAP=10MS,GAP=40MS,原始炮记录,地表一致性反褶积,基本原理和计算方法,Omega系统中地表一致性反褶积的实现,基本原理和计算方法,地震记录x(t)可表示为子波w(t)与地层反射系数函数y(t)的褶积再加上噪声n(t)：,由于地表的不一致性，各道记录的子波w(t)并不一样。记j点激发i点接收的子波为w,ij,(t),则有：,这里：s,j,(t)=带有炮点影响的子波分量：激发条件对子波的滤波作用,r,i,(t)=带有检波点影响的子波分量：接收条件对子波的滤波作用,g(t),(i+j)/2,=与共中心点有关的子波分量：反射点的地质因素对子波的滤,波作用,m(t),(i-j)/2,=与偏移距有关的子波分量：偏移距（入射角）对子波的滤波,作用,对上式做付氏变换，并略去下标后，得到子波复频谱的表达式：,W（f）=S(f)R(f)G(f)M(f),将各个频谱写成指数形式：,W(f)=A,w,e,i,w,S(f)=A,s,e,is,R(f)=A,r,e,ir,G(f)=A,g,e,ig,M(f)=A,m,e,i,m,其中，字母A表示振幅谱，字母表示相位谱。,这样一来，子波复频谱的振幅谱和相位谱可写为：,A,w,=A,s,A,r,A,g,A,m,(振幅谱),w,=,s,+,r,+,g,+,m,(相位谱),对振幅谱两端取对数，得：,LnA,w,=LnA,s,+LnA,r,+LnA,g,+LnA,m,（对数振幅谱）,当炮点和检波点变化时，对数振幅谱方程将变成一系列方程。方程个数一般大于未知数个数，但其中独立的方程个数一般小于未知数个数，因此该方程组无确定解。为了求解该方程组，用最小平方法，即要求输入谱与分解谱的误差能量达到最小。于是可得出四个分量的迭代计算公式，再用Gauss-Seidel 法计算出子波对数振幅谱的炮点、检波点、共中心点和共偏移距分量。,高斯-赛德尔迭代法,为书写方便，将对数振幅谱表达式中的符号稍加改变。,记：A,w,=A,A,s,=S,A,r,=R,A,g,=G,A,m,=M,将各分量分解出来，要求分解后各分量之和与原来对数振幅谱的误差总能量,达到最小。,由此得到以下四个高斯-赛德尔迭代方程：,其中，i是共炮点序号，j为共检波点序号，,k=(i+j)/2 为共检波点序号，l=i-j为共偏移距序号。,将一道记录子波的各分量加在一起，该道子波的对数振幅谱就得到了。作为地表一致性反褶积，应把要去掉的分量加在一块，得到要去除滤波因素的对数振幅谱，再取幂、平方后做反付氏变换得到其自相关函数。有了自相关函数就可以构造预测滤波方程，解此方程 求出预测滤波算子进而得到反褶积算子。,如果我们将四个分量都加起来，那么得到的是整个地震子波w(t)的自相关函数，用它求得的反褶积算子能够压缩子波，起到提高分辨率的作用。若预测距离参数置为一个采样间隔，其结果就是地表一致性意义下的脉冲反褶积。,但叠前过高的提高分辨率，可能加大动静校正的误差对叠加的影响，因此：,（1）如果用四个分量计算反褶积算子，预测距离参数应适当加大；,（2）如果我们的目的只是要消除地表的不一致对子波的影响，则只需,用共炮点和共检波点分量来计算反褶积算子即可。这时的预测距,离参数可小一些，即使用一个采样间隔也无不可。,Omega系统中地表一致性反褶积的实现,在OMEGA系统中，地表一致性反褶积处理由四个模块组成：,1、地表一致性反褶积分析,2、地表一致性反褶积谱分解,3、地表一致性反褶积算子设计,4、反褶积算子应用,地表一致性反褶积分析,地表一致性反褶积谱分解,地表一致性反褶积算子设计,反褶积算子应用,输入地震数据,输入地震数据,地表一致性反褶积处理流程图,1、地表一致性反褶积分析,功 能：计算输入地震数据指定时窗的对数功率谱。,谱分析方法：自回归谱分析(最大熵谱分析)或自相关。,自回归谱分析有两种计算方法可供选择：,（1）Yule-Walker 法,（2）inverse of the inverse法,这几种方法的差别在于其分析精度。一般说来，Yule-Walker 法精度,更高，inverse of the inverse法次之。,输 入：叠前地震记录。,输 出：各道指定时窗的对数功率谱,主要参数：,（1）白噪因子,（2）时窗长度,（3）时窗自相关长度,2、地表一致性反褶积谱分解,功 能：将地表一致性谱分析模块所计算出来的对数功率谱分解为共炮,点、共检波点、共中心点和共偏移距四个分量。,计算方法：高斯-赛德尔迭代法。,输 入：前步处理输出的对数功率谱。,输 出：1、对数功率谱的分量文件；2、分量合并文件,主要参数：1、分量次序参数,指定将对数功率谱分解为那几个分量，各分量在高斯-赛德尔,解中的次序。,在2维处理中，四个分量一般都应指定,，,3维处,理不使用共中心点分量,。,2、输出分量参数,指定要求输出哪些分量。输出的分量将被地表一致性反褶积,算子设计模块用来设计反褶积算子。,输出分量应根据处理目的指定：目的是,提高分辨率,，可输出,四个分量,；目的是使各叠加道的,波形一致,，则输出,共炮点、,共检波点 和共偏移距三个分量,即可。,3、地表一致性反褶积算子设计,功 能：生成地表一致性反褶积算子。,方 法：用前一模块输出的分量和求出自相关函数，再构造预测滤波,方程。解此方程得到预测滤波算子，并根据预测参数构成反,褶积算子。,输 入：对数功率谱分量或分量和。,输 出：地表一致性反褶积算子 文件。,主要参数：,1、预测距离,2、算子长度,4、反褶积算子应用,功能：用业已设计好的反褶积算子对输入地震记录做褶积，,完成反褶积处理。该模块并非地表一致性反褶积专用。,输入：1、地震记录,2、反褶积算子,输出：反褶积后的地震记录,两个分量（炮点、检波点）计算,GAP=30ms,子波整形反褶积处理模块,基本原理和计算方法,Omega系统中子波整形反褶积的实现,基本原理和计算方法,子波整形反褶积（以下简称子波反褶积）对震源子波整形，也可用于实现地表一致性的反褶积，它不考虑激发和接收条件对子波具体有什么改造，反正把各个震源子波都变成一个已知波形就行。使用本方法有一个前提，即假定同一炮记录中，各接收点对子波的影响是随机的，同一接收点道集中，各炮点对子波的影响也是随机的。,子波反褶积即可在共炮点域进行也可在共接收点域进行。如果要达到地表一致性反褶积的目的，则应分别在两个域进行。,子波反褶积的基本原理,以共炮点域为例。根据地震记录的褶积模型，地震记录可表示为地震子波与反射系数函数的褶积。在反射系数函数为白噪序列的假设下，子波的功率谱可由记录的功率谱估算。当我们既未对记录做几何扩散补偿，又是只考虑记录前端的资料的情况下，可将地震子波看成就是震源子波。同一炮记录各道的震源子波是一样的。将各道的功率谱平均即得到统计意义下的震源子波功率谱。功率谱的平方根即是振幅谱。再假定震源子波的相位特征为最小相位，这个最小相位谱可用其对数振幅谱的希尔伯特变换求得。由此得到一个估算的震源子波。,估算震源子波的过程如下图：,（道记录）,（震源子波）,子波整形,震源子波整形有两种方式：,将震源子波整形为尖脉冲：把已求的最小相位谱反号,振幅谱取倒数后构成 复频谱，再做反付氏变换即得到震源子波整形反褶积算子。,(2)将震源子波整形为一个期望的目标子波：这时，整形算子的频谱为,OP(w),可表示为：,其中，分子为期望目标子波的复频谱，分母为估算的震源子波复频谱。最后用求得的整形算子对各道记录做褶积。,共接收点域的子波反褶积将接收条件变成一致，它的做法与共炮点域相同。,因为子波反褶积假定震源子波为最小相位，所以如果要在两个域做子波反褶积，那么第一域的期望目标子波必须指定最小相位。,请看下面的例子,子波反褶积前后的震源子波,子波反褶积前后的单炮记录,Omega系统中子波整形反褶积的实现,子波反褶积由四个模块共同完成，它们依次是：,1、子波反褶积谱分析(DESIG_SPCTRL_ANL),2、叠加（STACK）,3、子波反褶积算子设计(DESIG_OPR_DESIGN),4、反褶积算子应用(DCN_OPR_APPLY)。,子波反褶积谱分析对地震炮记录作谱估算，叠加模块按炮对谱估算进行叠加求其均值，子波反褶积算子设计用谱估算的平均值设计一个反褶积算子，最后反褶积算子应用模块用这个反褶积算子与该炮的各道做褶积,。,1、子波反褶积谱分析,功 能：本模块对地震炮记录作谱估算。,计算方法：,有三种谱的类型可供选择选择,：,（1）自相关,（2）功率谱,（3）对数功率谱（以10为底）,两种谱估算方法可供选择：,（1）直接谱分析：用时窗内的数据直接做付氏变换得出复频谱，并由,此计算功率谱或对数功率谱。用直接谱分析不输出自相关。,（2）间接谱分析：间接谱分析先求时窗数据的自相关。自相关的付氏,变换即是功率谱，取对数即得对数功率谱。用间接谱分析可选择,以上三种输出类型的任一种。,直接谱分析的分辨率较高但统计的稳定性较差，间接谱分具备统计的稳定性但分辨率较低。,请注意：,（1）在做子波反褶积谱分析之前，,不要对输入数据做几何扩散补偿,。这是因为：,在做几何扩散补偿之前，地震道能量集中在前端。而震源信号、震源鬼波、,接收点鬼波、记录仪器响应以及水底多次波均在这一段占主导地位，子波反,褶积的目的正是要衰减这些因素。因此应保证谱分析由数据前端的同相轴所,控制。,（2）,虽然我们希望谱分析由数据前端的同相轴所控制，但在选择起始时间时还是,应,避开直达波和折射波,。,（3）在做子波反褶积谱分析之前应做叠前噪音衰减，如F-K滤波、射线调正等，但,不能做任何会改变数据振幅谱和相位谱的子波处理,，如预测反褶积。,（4）在做子波反褶积谱分析之前,最好不做道均衡和镶边处理,。因为道均衡改变了,道间的能量关系，这将降低谱估算叠加的统计效果。而镶边处理也会改变谱,估算的结果。如果要做镶边处理，则镶边长度以160毫秒或更小为好，或者用,时窗长度的百分之十即可。,（5）自动增益控制（AGC）可以降低异常的高振幅值，因而改变谱估算。而子波反,褶积的作用之一就是压制这样的离散噪音脉冲。由此看来自动增益控制以不做,为好。但另一 方面，当道与道之间噪音变化大的时候，自动增益控制又能使子,波反褶积算子更稳定。,用户应根据实际情况灵活掌握,，但其时窗长度以大于,200毫秒为好。,（6）在反褶积的谱分析中，统计的稳定性具有重要意义，因而选用,间接谱分析方法,较为合适。,2、叠加（STACK）,如果做共炮点域的子波整形，就对子波反褶积谱分析模块输出的谱分析文件按共炮点叠加；,如果做共检波点域的子波整形，就对子波反褶积谱分析模块输出的谱分析文件按共检波叠加。,显然，平均值的对数不一定等于对数的平均值，所以对数功率谱不合适叠加。因此在对子波反褶积谱分析中应选择自相关或功率谱类型。,3、,子波反褶积算子设计,功能：子波反褶积算子设计模块用子波反褶积谱分析输出的谱估算经叠加,模块做了炮集（或共检波点集）平均的结果为每炮记录（或共检波,点道集）设计一个子波反褶积算子,输入：,（1）已叠加的谱估算文件,（2）外部目标子波（可选）,输出：,（1）滤波算子,（2）道集平均估算子波,主要参数：,（1）目标子波,：你打算把子波整形成什么样子。有两种选择：,（1）变成尖脉冲；（2）变成指定的子波。,指定子波可用以下三种方式中的一种：,A、外部目标子波文件；,B、野外记录仪器因素（频带）；,C、用户指定目标子波的频带。,B和C两种方式给出目标子波的振幅谱，还需指定相位谱。相位谱由期,望 输出相位参数确定。,（2）相位谱选择,：最小相位谱或零相位。,在选择相位谱参数时应考虑后续处理对子波相位特征的要求。,（3）算子预测分量的长度,：,这个参数用来确定算子的零时间点位置。算子的零点把算子分为,两部份：零时间点之前称为预测分量，零点之后（包含零点）称,为记忆分量。,如果目标子波为最小相位，那么所求得的算子也是最小相位，这,时的算子零时间点就是算子的第一个点。如果目标子波为混合相位，,则算子零时间点应是算子中间某个点。算子零时间点位置的不准确，,会引起处理结果的时间移动。,子波反褶积前后的震源子波,（可控震源）,（井炮激发）,子波反褶积前后的单炮记录,调谐反褶积处理模块,功能：调谐反褶积是一种叠后处理。它的功能有两个：,（1）提高地震道的纵向分辨率,；,（2）衰减多次波。,可衰减第二次和第三次反射类型的多次波，不考虑,第四次以上反射的多次波。,方法：使用,预测反褶积方法计算,反褶积算子。,与常规的预测反褶积不同的是：调谐反褶积对各道的每一个样,点都分别设计反褶积算子。这就做到了完全的时空变，因而特,别适用于地震子波有时-空变化的情况。显然，用一个样点是无法,设计反褶积算子的。事实上，它必然要用包含这个样点在内的一,个时窗（通常以该点为时窗中点），只不过时窗向下移动时，每,次只移动 一个样点。,输出（1）SEISMIC 一次波反褶积输出,（2）AUTO_CORR_A 与第一延迟时相对应的各点的自相关函数,（3）AUTO_CORR_B 与第二延迟时相对应的各点的自相关函数,主要参数：,（1）反褶积算子相位类型,反褶积算子一经确定，其相位特征就已确定。该参数无意改变反褶积算子,的相位特征，而是指出：你,要求按什么样的相位特征来应用反褶积算子,。,如果认为反褶积算子是最小相位，那么它与地震记录的褶积过程是：,1）以前端点为轴将算子褶叠；2）与数据做乘加运算。如果认为反褶积算,子是零相位，那就意味着算子是对称的，就按对称算子与数据 褶积。,（2）预测步长时间1,求取衰减,第二次反射多次波,的滤波算子的预测步长。从零延迟到延迟为本,参数的自相关函数将用来计算滤波算子。它的值一般应取一次反射到第二,次反射时间之差。,（3）预测步长时间2,这是用于求取衰减,第三次反射多次波,的滤波算子的预测步长。从零延迟到延,迟为本参数的自相关函数将用来计算滤波算子。它的值一般应取一次反射到,第三次反射时间之差。,（4）预测步长时间1的增量：每次迭代时预测步长时间1的增量。,（5）预测步长时间2的增量：每次迭代时预测步长时间2的增量。,（6）迭代次数：调谐反褶积可进行迭代运算，即将前次反褶积结果作为输入再做反褶,积。,时变谱白化,基本原理,Omega系统中的时变谱白化模块,基本原理,根据地震记录的褶积模型，地震记录x(t)可表示为反射系数函数g(t)和的褶积：,x(t)=g(t)*b(t),在频率域就是：,X(f)=G(f)B(f),振幅谱关系为：,在振幅谱曲线上，子波的振幅谱表现为,低频趋势,，反射系数的振幅谱表现为,高频变化,。如果去掉低频趋势，只保留高频变化，就达到了消除子波效应，提高分辨率的目的。,通常认为反射系数的振幅谱近乎白谱，所以通过对地震记录振幅谱的白化处理，可得到反射系数的振幅谱。,谱白化处理：将地震记录振幅谱曲线分成若干小段，设法,使每段包围的面积相等,。,Omega系统中的时变谱白化模块,功 能：将地震记录的,振幅谱拉平,，使其成为,白谱,，并可保,持原始记录能量随时的变化特征。,实现方法：,1、用若干带通滤波器对输入道,滤波,；,2、对每个滤波结果分时窗求振幅包络并平滑以形成,增,益曲线,；,3、每个滤波结果与各自的增益曲线,相除,；,4、所有处理后的结果,相加,，得到该输入道的输出。,主要参数：,1、带通滤波器个数及其宽度:,可选择自动生成和用户给出滤波器。每个滤波器的通频宽度（振,幅系数为1的频带范围）不应小于5HZ。每个滤波器的通频宽度,越小，输出结果的谱越白。但过小的振幅宽度，可能抹杀反射,系数的振幅谱特征；滤波器的最大振幅宽度越大，谱白化的作用,越小，当其大到与输入记录的频带范围相当时，输出与输入就没,啥差别了。,自动生成滤波器时，最大通频宽度按下式确定：,最大通频宽度=（高通频-低通频）/（2*滤波器个数-1）,例1：自动生成带通滤波器,*FREQ_AMP_SET,AUTO_FILT=5,FLIT_NUM FREQ AMP,1 5 .001,10 1,100 1,105 .001,0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 105,1,AMP,FREQ,例2:用户指定四个带通滤波器,*FREQ_AMP_SET,AUTO_FILT=NO,FLIT_NUM FREQ AMP,1 3 .001,8 1,13 1,18 .001,2 13 .001,18 1,23 1,28 .001,3 23 .001,28 1,33 1,38 .001,4 33 .001,35 1,40 1,43 .001,0 3 8 13 18 23 28 33 35 40 43,1,AMP,FREQ,2、白噪百分比,在我们对个滤波道做增益放大时，增益因子是各滤波的振幅包络与输入道振 幅包络的比，当输入道振幅包络有0或接近0的值时，会使计算无法进行或者 结果不稳定，因此需预先给输入道振幅包络加上一个小的数，就像反褶积一样，即所谓白噪。,3、带通滤波器定义,这里的滤波器与谱白化无关，它仅用在输出的相对振幅中求增益包络时，对 输入数据滤波。,附：带通滤波器的定义方式,1、大家熟悉的方式,指定低截频、低通频、高通频、高截频四个参数，滤波器的镶边为直线。,2、频率、振幅对方式,对各频率指定一个振幅系数，系数为0表示全阻，系数为1表示全通，滤波,器的镶边为折线。,3、倍频程衰减方式,指定低通频、低截衰减、高通频、高截衰减四个参数，衰减用每倍频程衰,减分贝数表式，滤波器的镶边为对数曲线。,A,f,A,A,f,f,反Q滤波,基本原理,Omega系统中的反Q滤波模块,基本原理,反Q滤波用地层衰减的福特曼频率常数Q模型对地震记录做相位和振幅补偿，以达到提高分辩率的目的。分以下几点说明反Q滤波基本原理,1、Q的定义,2、大地的Q滤波,3、反Q滤波,4、Q值的确定,1、Q的定义,Q称为品质因子，它描述岩石对弹性波的吸收特性。Q的定义有多种方法。,1）用储能和耗散能的比率：,其中，E是处于最大应力和应变状态下的弹性能，E是谐波激励下，每振,动一周期的能量省耗。,2）用弹性波每传播一个周期的振幅衰减：,设A1，A2 分别是相邻两个波峰的振幅值，波传播一个周期的对数缩减量,为：,则定义：,3）用吸收系数：,在均匀吸收介质中传播的平面波振幅方程可表示为：,其中，A,0,为初始振幅，为吸收系数，r是传播距离。,吸收系数是单位距离长度的吸收量。若长度单位为一个波长，则有,=(v/f),上式中的v为波的传播速度，f是波的频率。所以Q又可表示为：,以上Q的几种定义方法是等价的，使用时应根据对象选择。,2、大地的Q滤波,品质因子Q反映了岩石对弹性波的吸收特性,吸收会引起地震波的,振幅衰减,和,相位色散,。振幅衰减可用下式表示：,式中的为圆频率，t为单程旅行时间，Q即是地层品质因子。,相位色散,是由不同频率的波在地层中的传播速度不同产生的。当频率小于临界频率fc（通常为数万赫兹,一般用测井超声波频率：30000赫兹）时，低频波比高频波要走得慢，因而地震波在传播过程中相位谱将会改变。相位色散公式可表示为：,此外，对于地震波而言，由于走得快的高频部分几乎被完全吸收，只剩下走得慢的低频部分形成一个迟起跳的波形，这就产生一个,起跳延迟,Drift。它等于地震波到达时间和测井超声波到达时间的差：,Drift=Tseis-Tson,Drift与Q值的近似关系如右式：,振幅衰减,、,相位色散,和,起跳延迟,就是大地对地震波的,Q滤波结果,。,3、反Q滤波,反Q滤波就是克服大地Q滤波的效应。它的实质是对大地Q滤波的逆运算。针对Q滤波的效应，反Q滤波应包括三方面的内容：,1）针对振幅衰减进行,振幅补偿,2）针对相位色散进行,相位校正,3）针对起跳延迟进行,时差校正,4、Q值的确定,做好反Q滤波的关键是确定正确的Q值。反Q滤波模块的帮助文件介绍了一种,用声波测井曲线和井旁地震记录确定Q值,的方法。做法如下：,1）根据声波测井曲线用不同极性和带宽的零相位子波生成若干合成地震记,录。并从中选择出与井旁地震记录的主要反射层对应较好的一个。,2）计算零基准时间。地震记录和合成记录的零基准时间可能有少许误差，,应做校正。为此可在地震记录和合成记录中选择最前面的且二者都有的,反射，对从地面到该反射介面的地层假定一个Q值，根据起跳延迟公式,计算出起跳延迟，并校正：合成记录基准时间加起跳延迟或地震记录基,准时间减起跳延迟。,3）比较以下各对应反射层，得处各自的起跳延迟。再根据起跳延迟公式计,算从地面到该反射介面的平均Q值。层间的Q值由下式获得：,其中，T为时间，Q为平均Q值，数字下标为层位号，Qint表示层间Q值。,4）对层间Q值做简单平滑。,以上方法的,局限性,第一是要有准确的,声波测井资料,，第二是一个点求得的Q值未必能适应,整条线或整个探区,。将常Q扫描法与Vp-Q经验公式联合起来使用会更方便有效。,常Q扫描法,：选一段记录，用不同的Q值从小到大各做一次反Q滤波，将结果绘图并依次拼接起来。处理人员从图中选择从浅至深用哪个Q值最好。,Vp-Q经验公式：,这里的Vp是纵波层速度，单位：km/s。,Omega系统中的反Q滤波模块,功能：对地震记录做振幅补偿、相位色散校正和起跳延迟时差校正,主要参数：,1、Q补偿模式,共有七种模式可供选择：1）只做相位补偿，2）相位加振幅补偿，,3）只做振幅补偿，4）相位补偿加相对振幅恢复，5）振幅补偿加相,对振幅恢复，6）将声波测井数据校正到地震传播时间，7）将地震,数据校正到声波测井传播时间。,建议选用,相位加振幅补偿,模式。,2、Q值参数,平均Q值还是层Q值均可,3、速度参数,如果对叠前Q补偿指定了多个层，就要用速度根据偏移距计算非零偏移距道的Q值应用时间。速度类型可以是叠加速度或层速度。,例,PRIM_CNTRLPT SECN_ CNTRLPT END_TIME Q_VALUE VEL,20 NOT_USED 1800 50 2100,3200 100 2900,5000 120 3200,300 NOT_USED 1500 60 2400,3100 110 3000,5000 130 3300,