地震资料处理期末复习题.doc

地震资料数字处理课程练习题
第二章 预处理与反射振幅处理
（1）预处理主要包括的环节：
a．数据加载（数据解编和格式转化；增益恢复；时序转为道序）
b．道编辑（剔除坏道坏炮）
c. 观测系统定义（将每个炮点和检波点的坐标存入计算机）
d. 抽道集
（2）影响反射振幅的主要因素有哪些:
激发条件（声源耦合）、接收条件、波前(球面)扩散、地层吸收衰减、地质体散射、透射损失、微曲多次波、入射角的变化、波的干涉（层间干涉）、混合波和噪声。
（3）真振幅恢复处理的方法：
球面（波前）扩散补偿、地层吸收补偿、地表一致性振幅补偿
（自动增益补偿、程序增益补偿）
第三章 反褶积处理
（1）褶积模型的实现(适应)条件是什么？
a．反射界面是有一系列常速水平介质构成
b. 震源产生一个平面压缩纵波，垂直反射界面入射，在此情况下，地震波在反射界面处不会产生转换波
c. 地震波在传播过程中，子波波形不变。即地震波在传播过程中波形是固定的。
（2）试推导维纳滤波方程

上式即为维纳滤波方程及其矩阵形式。
（3）已知最小相位子波,其中，希望输出为单位脉冲函数，分别利用维纳滤波和Z变换法计算其反子波。并对两个滤波器的输出误差进行比较。

维纳滤波的输出误差小于Z变换法的输出误差。
（4）已知信号，与，分别计算其及其两个信号的褶积 c(t)=(3,10,9,2)
raa(t)=(2,9,14,9,2) rbb(t)=(3,10,3) rab(t)=(1,6,11,6) rba(t)=(6,11,6,1)
（5）利用测井资料计算地震子波的实现方式：
a.根据声波测井、密度测井资料得到声速曲线v(H)、密度曲线ρ(H)，求出波阻抗曲线ρv (H)
b.再做时深转换把ρv (H)转化为随反射时间变化的声阻抗曲线ρv (t)
c.然后利用反射系数公式计算出反射系数序列r(t)
d.利用傅里叶变换求出r(t)和井旁地震记录x(t)的频谱R(ω)和 X (ω)
e.得到地震子波的频谱W(ω)= X (ω)/R(ω)
f.最后对W(ω)进行傅里叶反变换得到地震子波w(t)
（6）脉冲反褶积和预测反褶积的基本假设是什么？　为什么需要这些假设？
褶积模型的假设为：1.反射界面是有一系列常速水平介质构成
2.震源产生一个平面压缩纵波，垂直反射界面入射，在反射界面处不会产生转换波
3.地震波在传播过程中，子波波形不变。即地震波在传播过程中波形是固定的。
a.反射系数为白噪b.噪声为白噪c.反射系数与噪声不相关d.子波为最小相位子波
a,b,c三个假设使得可以由地震记录的自相关近似表示地震子波的自相关(因为只有反射系数是白噪的、噪声也是白噪的，才能用地震信号的自相关代替子波的自相关)。
最小相位子波假设使得反褶积算子分布在正轴上，并得到脉冲反褶积维纳滤波方程的右端项。
（7）预测反褶积中“预测”的含义是什么？　为什么预测反褶积能够更好地保持地震记录的信噪比？　预测反褶积的分辨率与预测步长的关系是什么？　为什么存在这种关系？　　为什么说脉冲反褶积是预测反褶积的特例？
A.“预测”是指预测干扰（海上鸣震等多次波）出现的位置。
B.因为预测反褶积消除了预测到的海上鸣震等多次波干扰，所以提高了地震记录的信噪比。
C.步长越小分辨率越高。
D.因为预测反褶积对子波有明显的压缩作用，它可以将子波压缩为窄脉冲，步长越小，子波截断得越短、压缩得越明显。而子波波长变短，纵向分辨率就提高了。
E.当步长为一个样点（等于1）时，子波被截成一个脉冲，此时的预测反褶积相当于脉冲反褶积。
（8）为什么脉冲反褶积和预测反褶积中引入了白噪因子？　其作用是什么?
为了增加求解托布里兹（Toeplitz）矩阵的稳定性而加入白噪因子（为避免矩阵特征根等于0，使得分母为0，造成反褶积的解不稳定，所以在矩阵的对角线上加入白噪因子）。
作用是稳定反褶积计算结果，避免分母为0。
（9）对最小相位子波和其对应的混合相位子波（具有相同的振幅谱）分别进行最小相位脉冲反褶积，其实际输出的异同点是什么？
老师的答案：对最小相位子波进行最小相位脉冲反褶积得出的算子仍为最小相位，而对混合相位子波进行最小相位脉冲反褶积得出的算子不一定为最小相位。
（对最小相位的子波进行最小相位脉冲反褶积得出的算子与地震记录相乘能得到反射系数。混合相位得出的算子作用在地震记录上，得到的地震记录会有杂质。）
（11）详细给出从地震记录中提取最小相位子波的两种方法。
确定性方法：直接观测法，测井-地震联合求取法
统计性方法：自相关法，多项式求根法，同态求取法

详：a.自相关法：在反射系数为白噪的假设下，子波的自相关近似等于地震记录的自相关；
子波的振幅谱近似等于地震记录的振幅谱。已知最小相位子波振幅谱的情况下，可以通过希尔伯特（Hilbert）变换求得子波的相位谱，进而确定子波。具体过程如下：
1.选取某个记录道记录质量高的一段地震记录x(t)，计算其自相关rx(t)
2.假设反射系数为白噪，则rw(t)近似等于rx(t),对rw(t)傅里叶变换求出子波自相关的谱Rw(t)
3.对Rw(t)取对数得到其对数谱U(w)，再反傅里叶变换求出rx(t)的对数谱序列u(t)
4.对u(t)做Hilbert变换得到uH(t),再傅里叶变换得到相位谱UH(w)
5.取幂得到子波的频谱，再反傅里叶变换即可得到子波w(t)。
（课件上参考图如下）

b.对数分解法（同态求取法）：同下题求b(t)过程，此方法可提取任何相位的子波。
（12）详细给出利用同态反褶积技术提取混合相位子波并进行反褶积的过程

得到b(t)后，傅里叶变换得到频谱B(w),再求出反子波的频谱B’(w)=1/ B(w),最后反傅里叶变换得到反子波b’(t),与地震记录褶积-----反褶积。
（13）同态反褶积技术优缺点分析
优点：避免了对子波进行假设，不需知道子波的类型。也不需要假设反射系数是白噪。
缺点：1）低通滤波参数确定的困难（分不清子波和反射系数）；
2）相位谱展开的困难；3）噪声的影响。
（14）简述地表一致性反褶积的主要作用和基本原理
主要作用：消除激发、接收和近地表的差异对地震子波的影响，增强CDP道集中地震道之间子波波形的一致性，增强CDP叠加的效果，改善CDP叠加的质量
基本原理：将地震记录分解为：

作最小相位假设，并只考虑振幅谱：
取对数得到对数谱
每道地震记录对应一个方程，得到一个超定方程，用高斯-赛戴尔迭代法求解，对每个频率成分进行炮点、检波点、炮检距和中心点分解，并将所有频率成分合在一起即可得到
对其取指数后进行反傅氏变换得到
将的最小相位逆算子作为反褶积算子作用到地震记录上，则可消除近地表条件不一致所带来的地震波形的变化，得到地表一致性反褶积结果。
总之，地表一致性预测反褶积是利用地震导的炮点分量、检波点分量、炮检距分量的自相关计算其各自的预测反褶积算子，然后将这些预测反褶积算子串联应用到地震道上，由此完成地表一致性反褶积处理。
第四章 动校正与速度分析
（1）动校正的概念是什么？　是对什么进行校正？　“动”的含义是什么？　动校正量与那些因素有关？　有什么特点？　动校正存在的问题是什么？　如何克服？
动校正是将不同炮检距的反射时间校正到零炮检距反射时间的过程；
是对反射波双曲线进行的校正；
“动”是指同一地震道上不同反射时间的动校正量不同；
与反射时间（地层深度）、炮检距、地层速度有关；动校正量随炮检距递增，随反射深度和速度递减；
动校正存在着动校正拉伸的问题；
克服方法：外切除，对拉伸系数大于某个百分比的地震数据进行切除。
（2）什么是动校正拉伸？　它对地震处理有什么影响？如何消除动校拉伸？
地震记录上的子波由若干离散点组成，在动校正过程中，各个离散点动校正量不同，动校正之后的子波将不再保持原来的形态，子波形态发生相对畸变。由于浅层动校正时差大于深层，在动校正后的地震记录上子波波形被拉伸了。习惯上把数字动校正造成的波形拉伸称为动校正拉伸。
影响：动校正拉伸引起波形畸变，降低了地震记录的主频（相当于低通滤波，高频成分被去除）、改变了真实反射振幅，破坏了动校正后共中心点道集上同相轴的相关性，降低了共中心点叠加的质量，其对叠加结果的纵向分辨率尤为有害。
克服方法是对拉伸系数大于某个百分比的地震数据进行切除。
（3）简述动校正处理中过校正和欠校正的原因
正常时差：=x^2/(2*t0*v^2)
若动校正采用的速度高于正确速度，计算得到的动校正量偏小，动校正后的同相轴下拉，称为校正不足或欠校正；
反之，若动校正采用的速度低于正确速度，计算得到的动校正量偏大，动校正后的同上抛下拉，称为校正过量或过校正。
（4）动校正量与炮检距、反射界面深度及动校正速度之间关系是什么？
动校正量△tNMO=x^2/(2*t0*v^2)，随炮检距递增，随反射深度和速度递减。
（5）什么是平均速度、层速度、NMO速度及均方根速度？
平均速度：一组水平层状介质中某一界面以上介质的平均速度就是地震波垂直穿过该界面以上各层的总厚度与总的传播时间之比（另一种定义：在水平层状介质中，波沿直线传播所走过的总路程(最短路径)与所需总时间之比）
层速度：在地震勘探中，把某一相对稳定或岩性基本一致的沉积地层所对应的速度称为该地层的层速度。
NMO速度：满足正常时差校正的速度
均方根速度：能够满足水平层状介质反射波时距曲线近似为双曲线 的速度。

（6）简述动校正拉伸是如何产生的，它有什么特点，对水平叠加的效果有什么影响？
同（2），特点：动校正拉伸表现为动校正后同相轴变胖；反射深度越浅，炮检距越大，动校正拉伸越严重，子波主频向低频转移也随之严重。
（9）速度分析的目的？基本原理是什么？
目的：根据CMP道集不同偏移距的反射时间来获取地震波速度（可能是均方根速度、平均速度等各种速度）。
基本原理：根据正常时差的大小及双曲线在时间和空间的关系，用反射波时距曲线方程及一定的判别准则，对CMP道集进行双曲线拟合。拟合最好的速度，或沿着拟合线上叠加的速度或相关的速度就是速度分析所要得到的速度。核心：以实验的速度计算的双曲线与ＣＭＰ道集得到的双曲线是完全一致的。（假设反射波时距曲线为双曲线，通过拟合，找到使计算出的时距曲线与真实时距曲线最相似的速度）
（10）为什么说反射波时距曲线中包含有速度信息？
文字描述：地下某一界面的共中心点道集是双曲线，此双曲线可以用反射时间，ｔ０时间，偏移距和速度来确定。对ＣＭＰ道集来说反射时间，ｔ０时间，偏移距是已知的，只差速度，若找到此双曲线对应数据即可得到速度。这就是反射波时距曲线中包含的速度信息。
公式：反射波时距曲线为 Vnmo即为速度信息。
（11）影响速度分析的因素有哪些？
⑴ 炮检距分布；⑵ 叠加次数；⑶ 信噪比；⑷（动校正拉伸）切除；⑸ 速度采样密度(扫描间隔)；⑹ 时窗宽度；⑺ 相干属性的选择；⑻ 近地表异常；⑼ 数据的频谱宽度等
（12）辅助速度计算方法从哪些方面提高了速度分析的质量？
老师的答案：1. 辅助速度分析可以直观地看地震速度分析拉平与双曲线的吻合程度；
2. 如果速度适合双曲线则它的叠加能量最大
（１.道集监控２.常速扫描叠加３.变速扫描叠加４.速度剖面显示和调整
５.速度平面显示和调整６.沿层速度分析）
第五章 静校正处理
（1）静校正的目的是什么？
消除地震记录中空间位置（地表高程）、风化层厚度和速度（地下低降速带）的变化对地震波旅行时的影响，提高地震图成像质量。
（2）野外静校正、折射波静校正和反射波剩余静校正的基本思想和做法？
老师的答案:
野外静校正根据野外观测道的高程和低降速带厚度、速度来进行校正的方法。 做法：先通过非地震、小折射等方法获取野外地表形态、低降速带厚度和速度变化信息，然后进行校正。
折射波静校正是利用地震波在浅层折射波传播的特征来获取低降速带的厚度、速度来进行校正。 做法：折射波时距曲线方程（描述）
反射波剩余静校正是在做了野外高程静校正后，若与相邻地震道波形不一致所进行的校正。 做法：地震记录道和模型道的对比（相关、叠加等方法），找出时差来对地震记录进行时差校正。
改：
野外静校正就是将在地表观测道采集的地震记录校正到基准面上，消除炮点、检波点高程和风化层厚度速度对地震记录旅行时的影响。　做法：先通过非地震、小折射等方法获取野外地表形态、低降速带厚度和速度变化信息，然后计算炮点、检波点与基准面的时差，进而得到静校正量来进行静校正。
折射波静校正：地震记录上能够记录到来自风化层底面的折射波，通过拾取折射波初至时间获得其中包含的风化层速度和厚度信息，来计算或反演低降速带的信息，由此进行静校正。
消除低降速带速度横向变化对地震记录的影响。 做法：利用接收到的折射波，根据折射波时距曲线方程t=t0b+x/vb，由斜率和截距得到下伏基岩速度vb和截距时间t0b，再由直达波斜率得到风化层的速度vｗ，即可计算出风化层厚度，进而得到基准面静校正量，由此进行静校正。
反射波剩余静校正：在应用了野外静校正或者折射静校正以后，由于多种因素，一个CMP道集中的各个地震道，仍然存在着剩余静校正量，与相邻地震道波形不一致， 这时进行的校正叫做反射波剩余静校正。　做法：利用反射波旅行时信息，估算炮点和检波点的静校正量。正确的炮点、检波点静校正量将改善叠加道的品质和叠加剖面的质量。核心是地震记录各道和模型道的对比（相关、叠加等方法），确定每道时差，实现校正剩余时差的目的。
（3）野外静校正主要包括几项内容？
老师的答案：井深校正、高程校正、低降速带速度校正。
（4）地表一致性剩余静校正中，“地表一致性”、“剩余”“静”的含义分别是什么？　主要有哪几种方法？　为什么叠加能量最大剩余静校正更加适合低信噪比地震资料的静校正处理？
地表一致性：某一地震道的静校正量只与炮点和检波点的地表位置有关。（也就是说，共炮点道集有着相同的炮点静校正量，共检波点道集有着相同的检波点静校正量，而与炮检距、地震波的入（出）射角等因素无关）
老师的答案：1.地震记录道反射时间可以表示成近地表炮点传播时间加上接收点传播时间
2.近地表条件的变化会使炮点和检波点的校正量产生差异，这个差异使得地震记录道和道之间的时差不一样，所以需要做剩余静校正。做完剩余静校正后就相当于地表没有炮点、接收点的高程影响，相当于地震波从某一个参考面出发传播的，从而消除地表条件的影响，使得地震波传播的近地表入射、反射条件达到一个水平，即没有地表条件的不同。
剩余：在应用了前面介绍的野外静校正或者折射静校正以后，由于多种因素，一个CMP道集中的各个地震道仍然存在着剩余静校正量。
静：地震道的静校正时差与地震道的时间无关，无论是浅层还是深层反射，整个地震道只有一个静校正量，即静校正量是一个常数。
两种方法:（1）基于地表一致性时差分解的方法 (地表一致性剩余静校正)；（2）基于互相关（或称叠加能量最大）的剩余静校正方法 (统计性剩余静校正)。
互相关法剩余静校正与地表一致性时差分解法不同之处在于，它不需要求解方程进行时差分解，而是利用多次覆盖的特点，在相关曲线上直接拾取静校正量。这类方法更适合与低信噪比资料的静校正处理。
（5）基于时差分解的地表一致性剩余静校正的三个主要步骤是什么？　该方法的主要问题是什么？
老师说是四个步骤。。。
1．模型道的生成
2．每个地震道与模型道做分析，求出每个地震道的时差
3．时差分解，基于地表一致性模型把每个记录道的时差分解成炮点分量、接收点分量
4．把炮点分量和接收点分量应用到地震记录中去，来实现剩余静校正。
（课件上三个步骤：
1 首先拾取每个地震道的时差tij;
2 然后对时差tij进行分解，得到炮点和检波点的剩余静校正量si和gj；
3 最后在每个地震道上应用炮点和检波点静校正量。）
主要问题：该方法取决于地震资料的质量，当地震资料的信噪比较低时，无法得到可靠的模型道，也就无法得到准确的模型道与地震道的互相关时差。（老师说：关键是模型道，不同方法求出的模型道不同。。。）
*（6）推导加减法折射静校正的基本过程。（书122页）

（t+ = tABCD + tDEFG – tABFG t− = tABCD − tDEFG + tABFG）
（7）什么是短波长静校正？长波长静校正？它们的特点和影响是什么？
（高频分量的静校正量称为短波长静校正量；低频分量的静校正量称为长波长静校正量）
根据静校正量的波动范围和野外采集观测系统的排列长度关系：
静校正量变化在一个排列长度之内的静校正叫做短波长静校正（剩余静校正做的都是短波长静校正）。特点：变化快，波数高。影响：使得CMP道集同相轴不能实现同相叠加，影响叠加效果，对CMP叠加和速度分析产生很大影响。
当静校正量变化范围远远超过排列长度时叫做长波长静校正。特点：变化缓慢，波数较低。影响：对构造、叠加剖面有影响，容易产生构造假象，影响低幅构造的勘探，但对叠加效果和速度分析无明显影响。
第六章 水平叠加
（1）水平叠加的目的是什么？
叠加就是利用信号与噪声时差特性的差异来增强有效信号，压制干扰（随机噪声和多次波），提高信噪比，使地震记录变成自激自收剖面，更直观的反映地下构造。
*（2）简述加权叠前的基本原理和作用。
基本原理：地震记录道的质量在空间和时间上都会有差异，可以根据它们的质量差异来控制它们参与叠加的成分，通过对每个地震道上随时间乘上不同的加权系数来达到。先确定一个较好反映叠加剖面特征的标准道，然后用最小平方原理确定加权系数，再用求出的加权系数对地震道进行加权，最后对加权后的地震记录进行叠加，得到最终加权叠加的地震道。
作用：使质量好的地震道参与叠加的成分多，质量差的地震道参与叠加的成分少，质量很差的地震道不参与叠加，改善叠加效果，提高地震记录的质量。(书108页)
（3）简述水平叠前存在的主要问题。
1）当动校正存在剩余时差时，水平叠加降低了地震信号的分辨率
2）倾斜界面情况下，共中心点道集不再是共反射点道集
3）复杂构造情况下，反射波时距曲线不再是双曲线
4）叠加剖面的振幅是不同入射角反射振幅的平均，不等于零炮检距反射振幅（书113页）
第七章：偏移处理
（1）偏移处理的目的是什么，常用方法有哪些？
目的：倾斜反射界面归位到它们真正的地下位置，并使绕射波收敛，提高横向分辨率，使地震剖面更好的展示地下构造的空间形态和接触关系。
常用方法：叠前时间偏移，叠前深度偏移，叠后时间偏移，叠后深度偏移。这些方法又包括射线理论偏移，波动方程偏移，DMO（叠前部分偏移），积分法偏移等。
（2）什么是DMO？影响DMO的主要因素有哪些？
DMO：由于倾斜地层引起的与地层倾角有关的时差（倾角时差校正/叠前部分偏移）。
影响因素：1.地层倾角越大，DMO越大；2.速度越大，DMO越大；3.反射界面越浅，DMO越大；4.偏移距越大，DMO越大（但DMO对零偏移距无影响）。
*（3）什么是爆炸反射界面模型？
爆炸反射界面模型是最常用、最简单的一种成像原理。该原理把地下反射界面想象成具有爆炸性的物质或者爆炸源，爆炸源的形状、位置与反射界面的形状和位置一致，它所产生的波
为脉冲波，其强度、极性与界面反射系数的大小和正负一致。并且假设在t=0时刻，所有的爆炸反射界面同时起爆，发射上行波到达地面各观测点。若利用波动方程将地面观测的地震波场向下反向延拓，则t=0时刻的波场值就正确地描述了地下反射界面的位置，实现地面记录的偏移成像。（书148页）
*（4）简述三种叠后波动方程偏移方法的优缺点。
a.有限差分波动方程偏移是求解近似波动方程的一种数值解法。近似解能否收敛于真解，与差分网格的划分和延拓步长的选择有很大关系，特别当地层倾角较大、构造复杂时，网格剖分直接影响着近似解的精度，一般而言，网格剖分越细，精度越高，相应的计算量越大。另外，所采用的近似波动方程的级数越高，求解的精度越高，但是，用有限差分法求解高阶偏微分方程存在着不少实际困难。与其它两种偏移方法相比，有限差分法在理论和实际应用上都比较成熟，输出偏移剖面噪声小，由于采用递推算法，在形式上能处理速度的纵、横向变化。缺点是受反射界面倾角的限制，当倾角较大时，产生频散现象，使波形畸变，另外，它要求等间隔剖分网格。
b.克希霍夫积分法偏移建立在物理地震学的基础上，它利用克希霍夫绕射积分公式把分散在地表各地震道上来自于同一绕射点的能量收敛到一起，置于地下相应的物理绕射点上。该方法能适用于任意倾角的反射界面，对剖分网格要求较灵活。缺点是难于处理横向速度变化，偏移噪声大，“划弧”现象严重，确定偏移参数较困难，有效孔径的选择对偏移剖面的质量影响较大。
c.与有限差分法和克希霍夫积分法相比，频率－波数域偏移不是在时间－空间域，而是在与之对应的频率－波数域进行。它兼有有限差分法和克希霍夫积分法的优点，计算效率高，无倾角限制，无频散现象，精度高，计算稳定性好。缺点是不能很好地适应横向速度剧烈变化的情况，对速度误差较敏感。（书164页）

PS:带*的为非重点。