目录
0 前言 (1)
1 脉冲反褶积的基本原理和实现方法 (2)
1.1 反褶积的基本原理 (2)
1.2 脉冲反褶积的原理 (3)
2 实际资料处理中脉冲反褶积的参数分析 (7)
2.1 反褶积因子长度的影响 (8)
2.2白噪系数大小的影响 (11)
3 结语 (15)
参考文献 (16)
致谢 (17)
0 前言
地震勘探是进行油气探测的主要方法之一，如何获取高分辨率的地震剖面是地震勘探中一个重要的研究方向[4]。地震资料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、改造，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直观的、可靠的依据和有关的地质信息[1]。
地震勘探数据处理包括许多技术方法[2-3]，例如动校正、叠加、数字滤波、反滤波、偏移成像、速度参数提取和分析等等。其中，反褶积是一种非常重要的技术，应用于岩性地震勘探和探测薄互油层及细地质结构时尤其重要[5]。反褶积可以压缩地震信号的脉冲宽度，分解复合波形，提高地震记录的纵向分辨率[9]。基于反褶积在处理地震资料中的作用，目前发展起来的反褶积方法很多[3]，但每种反褶积方法都受一定的假设条件制约，因此，每种反褶积方法只能在一定条件下使用[6]。在实际地震资料处理中，目前使用最多的反褶积方法有最小平方反褶积、预测反褶积、子波反褶积、同态反褶积[10]和最大（最小）熵反褶积[11]等。
最小平方反褶积是目前地震勘探中常用的反褶积方法，它旨在把地震记录中的地震子波压缩成为尖脉冲，从地震记录得到反射系数序列，或使地震记录接近反射系数序列[7]。最小平方反褶积的目的在于把已知的输入信号转换为与给定的期望输出信号在最小平方误差的意义下最佳接近的输出，脉冲反褶积则是期望输出为零延迟尖脉冲的最小平方反褶积。
本文依托PROMAX及MBP系统实现对地震资料原始炮集的处理，并就脉冲反褶积的特点及分辨率与信噪比的关系做一简单研究。
1 脉冲反褶积的基本原理和实现方法
1.1 反褶积的基本原理
因为大地滤波器的作用，地震脉冲变成了有一定持续时间的子波，从而使本来可以清晰反映地层层序的尖脉冲序列“模糊化”了，降低了地震记录对地层的纵向分辨能力。显然，要想利用地震记录划分岩层(主要是能区分薄层)，我们希望在所得到的地震记录上，每个界面的反射都表现为一个窄脉冲——其强弱与反射界面的反射系数大小成正比，而脉冲的极性则反映界面反射系数的符号[8]
。如果这个希望能成为现实，我们就可以在常规地震勘探中划分薄层，而且可以利用地震资料研究岩性，为油气预测提供可靠的依据[2]。
这就是说，为了提高纵向分辨率，必须去掉大地滤波器的作用，把延续几十至l00ms 的地震子波()b t 压缩成原来的震源脉冲形式，地震记录变为反映反射系数序列的窄脉冲组合，这就是反滤波所要完成的工作。由此可知，反褶积的目的就是为了把地震子波压缩成尖脉冲，使实际的地震记录变成反射系数序列()t ξ。
假设地震记录为
0()()()()()()x t S t n t b t n t ττξτ∞==+=-+∑
（1—1） 其中()S t 为有效信号，()n t 为干扰波。
首先假设不存在干扰波()n t ，即：
()()()()x t S t b t t ξ==* （1—2） 对两边求傅氏变换，则得到频率域的地震记录表示式：
()()()X B ωωξω=? （1—3） 式中，()X ω、()B ω和()ξω分别为地震频谱、子波频谱和反射系数的频谱。 显然：
1()()()
X B ξωωω=? （1—4）
如果令：
1()()
A B ωω= （1—5） 则有：
()()()A X ξωωω=? （1—6） 再对（1—6）式做反傅氏变换至时间域，就可得到：
()()()()()()t a t x t a t b t t ξξ=*=** （1—7） 式中，()a t 为()A ω的时间函数。
根据（1—7）式知：
()()()a t b t t δ*= （1—8） 因为()b t 为地震子波，而()a t 和()b t 之间又存在着频谱互为倒数的关系（即1()()A B ωω=），所以把()a t 称为反子波，又叫做反褶积因子（deconvolution operator ）。
由此可知，如已知地震子波，利用数学方法求出()a t ，再利用（1—7）式让反子波()a t 与地震记录()x t 做褶积，就可以求出反射系数序列()t ξ，即
()()()t a x t τ
ξττ=-∑ （1—9）
这样一个过程就叫做反褶积（或反滤波）。经过这样的处理，就可以达到把地震子波压缩成尖脉冲，从而达到提高地震记录纵向分辨能力的目的。
1.2 脉冲反褶积的原理
脉冲反褶积的基本思想在于设计一个滤波算子，用它把已知的输入信号转换为与给定的期望输出信号在最小平方误差的意义下是最佳接近的输出。若将地震子波作为反滤波的输入，期望输出则为δ尖脉冲。
若设计另一滤波器输入信号()g t 是某滤波器的输出，而期望输出()t δ是该滤波器的输入，则按此思想求得的滤波因子()a t 即称为脉冲反滤波因子，用它进行
的滤波就是脉冲反滤波，即脉冲反褶积。
先假设期望输出为窄脉冲()d t ，在子波已知的情况下，设待求的反滤波因子()a t 起始时刻为0m -，延续长度为(1)m +。即
0000()[(),(1),(2),,()]a t a m a m a m a m m =--+-+-+
当已知输入——地震子波()[(0),(1),,()]b t b b b n = 时，实际输出为
00
()()()()()m
m
m c t a t b t a b t τττ-+=-=*=-∑
实际输出与期望输出的误差平方和为
0000
2[()()()]m m n m m
t m m Q a b t d t τττ-++-+=-=-=--∑∑
（1—10） 要使Q 为最小，数学上就是求Q 的极值问题，即求满足
0()Q
a l ?=? 000(,1,,)l m m m m =--+-+
（1—11） 的滤波因子()a t 。
因为
00
()()()m m n
bb t m b t b t l r l ττ-++=---=-∑
为地震子波的自相关函数，而
00
()()()m m n
bd t m d t b t l r l -++=--=∑
为地震子波与期望输出的互相关函数，故（1—11）式可写为
()()()()()()()()()()()()()()()?
?
?
?
?
?
??
????+---=??
??????
????
+-+--??
??
????????--m m r m r m r m m a m a m a r m r m r m r r r m r r r bd bd bd bb bb bb bb bb bb bb bb bb 00000010110110 （1—12） 此方程系数矩阵即为拖布利兹矩阵。
若期望输出是δ脉冲，则互相关为
00
()()()()m m n
bd t m r l t b t l b l δ-++=-=-=-∑
（
1—13）
基本方程（1—12）变为
()()()()()()()()()()()()()()()?????
???????--=????????????+-+--????????????--m m b m b m b m m a m a m a r m r m r m r r r m r r r bb bb bb bb bb bb bb bb bb 000000110110110 （1—14） 一般情况下，地震子波为未知的，为在未知子波的情况下求出反滤波因子，必须对地震子波及反射系数序列加上一定的假设条件，他们包括：
A.假设反射系数序列()R t 是随机的白噪序列，即其自相关为
10()()0,RR r ττδτ=?==??
，其他 （1—15） B.假设地震子波是最小相位的。
根据假设A ，地震子波的自相关()bb r τ可以用地震记录()x t 的自相关()xx r τ代替。根据假设B ，可知地震子波的Z 变换()B z 的零点全部在单位圆外，也即反滤波因子()a t 的Z 变换1()()A z B z =的分母多项式的零点全在单位圆外，故()a t 是稳定的、物理可实现的。因此，00m =，自由项变为[(0),(1),,()]T b b b m -- 。又因()b t 必为物理可实现的，故(1)0b -=，(2)0b -=， ，()0b m -=。令
'()()(0)
a t a t
b =，则基本方程变为 ()()()()()()()()()()()()?????
???????=??????????????????????????--001100110110''' m a a a r m r m r m r r r m r r r xx xx xx xx xx xx xx xx xx （1—16） 这就是脉冲反褶积的基本方程，其系数矩阵中各元素可直接由地震记录求得。求出的反滤波因子'()a t 仅与()a t 相差常数倍，不影响压缩子波、提高分辨率的反滤波作用。当求取了反褶积因子()a t 后，令其与地震记录()x t 进行褶积运算，即'()()()S t a t x t =*，则()S t 即为经过脉冲反褶积之后输出地新的地震记录。
当地震子波的谱中有零值或接近零的值时，其()A f 将趋于无穷大，因此直接由上述方程求解出的反滤波因子收敛很慢，震荡激烈。解决上述问题的办法是
在输入道的频谱中加一小白噪，这就相当于给输入道的零延迟自相关值加一个小幅度的尖脉冲，也即在拖布利兹矩阵的主对角线上用(1)(0)xx r λ+代替(0)xx r 。这称为预白噪化处理，λ一般是一个很小的正数，称为白噪系数（white noise coefficient ）。但预白噪化处理会降低滤波结果的分辨率，即在被极大压缩后的地震子波后面跟上一个小的摆动，λ越大，这种影响就越大。在后面的内容中将通过原始地震记录处理结果的对比具体分析这一影响。
2 实际资料处理中脉冲反褶积的参数分析
根据脉冲反褶积的基本原理和实现方法，反褶积因子长度与白噪系数将直接影响脉冲反褶积的处理效果。本文依托PROMAX对基于PLUTO模型生成的数据体（如图2—1）的处理及MBP系统对处理结果的频谱分析进行如下时——频关系分析。
图2—1 基于PLUTO模型生成的数据体及其频谱
2.1 反褶积因子长度的影响
为分析反褶积因子长度对脉冲反褶积处理效果的影响，我们固定白噪系数为0.1，分别取反褶积因子长度为40ms、80ms、120ms、200ms和400ms对原始炮集进行处理，由此分析反褶积因子长度的影响。
实验1 取反褶积因子长度为40ms，处理结果及频谱如图2—2。
图2—2 反褶积因子长度为40ms时的炮集处理结果及其频谱
从图中我们基本看不出炮集记录的分辨率有明显变化，频谱在全频带上有向着某一常数发展的趋势，但非常不明显。这也就是说取反褶积因子长度为40ms 时处理效果非常不好。
实验2 取反褶积因子长度为80ms，处理结果及频谱如图2—3。
图2—3 反褶积因子长度为80ms时的炮集处理结果及其频谱
上图可以看出炮集记录的分辨率已经有明显提高，频谱较实验1也有了大幅改善。由此我们推测反褶积因子长度越长，脉冲反褶积的效果越明显，为验证这一推测，我们再做下面的实验。
实验3 取反褶积因子长度为120ms，处理结果及频谱如图2—4。.
图2—4 反褶积因子长度为120ms时的炮集处理结果及其频谱
这次我们非常明显的看到炮集记录分辨率已明显提高，振幅谱也已接近常数，仅有小幅震动。对比前两个实验效果明显好转。但通过取反褶积因子长度为200ms和400ms的实验发现，处理结果与反褶积因子长度为120ms时已无明显区别，但处理时间大大加长。因此我们确定脉冲反褶积的效果在一定范围内随反褶积因子长度的加长而提高，超过此范围则不再有明显变化，反而大大增加了工作量。同时应该注意，反褶积因子过短不符合白噪序列，即违背了（1—15）式的假设，这就是实验1达不到预想效果的原因。
2.2白噪系数大小的影响
现在我们固定反褶积因子长度为120ms，分别取白噪系数为0.01、0.001和1对原始炮集记录进行处理，处理结果分别与实验3的结果进行比较，以确定白噪系数大小对脉冲反褶积效果的影响。
实验4 取白噪系数为0.01，处理结果及频谱如图2—5。
图2—5 白噪系数为0.01时的炮集处理结果及其频谱
处理结果与实验3相比在频率域振幅明显抬升，频带拓宽，在炮集上分辨率进一步提高，原来很多叠加在一起的同相轴被分离出来，但同时出现许多高频噪音。
实验5 取白噪系数为0.001，处理结果及频谱如图2—6。
图2—6 白噪系数为0.001时的炮集处理结果及其频谱
与实验4相比，炮集记录的分辨率没有明显变化，但信噪比大幅下降，出现了许多噪音成分。在频谱上，全频带振幅明显下降，并且出现大幅抖动。
实验6 取白噪系数为1，处理结果及频谱如图2—7。
图2—7 白噪系数为1时的炮集处理结果及其频谱
实验6的处理结果虽然信噪比好于实验4和实验5，但没有达到明显提高分辨率的目的。
通过上述3个实验，我们发现在脉冲反褶积中白噪系数的选取是一项困难而又需要耐心的工作。白噪系数过小会造成高频噪音的过度抬升，信噪比相应过度下降，虽然提高了分辨率，但出现了许多假频；相反白噪系数过大又达不到压缩子波、提高分辨率的目的。因此我们发现在地震资料数字处理中，分辫率与信噪比是一对相互制约的矛盾。如何恰当地选取白噪系数折中分辨率与信噪比是脉冲反褶积处理效果的关键所在。
3 结语
脉冲反褶积是目前地震勘探数据处理中常用的反褶积方法，它通过在时间域把地震子波压缩成为尖脉冲，等同于在频率域拓宽频带的方法，达到了提高地震记录纵向分辨率的目的。在地震记录噪音较少的情况下，脉冲反褶积能够将原始地震记录中重叠的同相轴分离出来并使之更加清晰。
本文通过对实际地震资料的处理，对反褶积因子长度和白噪系数的研究分析，可得到如下几点结论：
（1）脉冲反褶积因子长度不宜过短，否则所做的反褶积就违背了（1—15）式的假设，即反射系数序列不符合白噪序列。
（2）在符合（1—15）式假设的前提下，脉冲反褶积后的地震资料分辨率随反褶积因子长度的增加而提高，但反褶积因子长度达到一定限度后分辨率提高的效果不再明显，反而大大增加了工作量。
（3）白噪系数的选取是脉冲反褶积的难点所在，没有确定的标准，只能根据试验不断更正以取得更好的效果。当原始地震记录中噪音比较严重时，脉冲反褶积只能通过加大白噪系数的方式来折中处理后资料的信噪比与分辨率。要得到较高的分辨率，信噪比就会大幅下降，反之又达不到提高分辨率的目的，因此信噪比与分辨率始终是反褶积中的一对矛盾。
由于在相同的振幅谱情况下，零相位子波的分辨率最高，因此如果能够使地震子波零相位化，再利用零相位子波进行反褶积则效果会大大好于脉冲反褶积。显然，子波求取的越准确，反褶积的结果就越可靠，但在实际处理中子波往往是未知的，因此子波的准确求取也是一个比较困难的问题。
[1]牟永光. 地震勘探资料数字处理方法. 北京：石油工业出版社，1981. 85~92.
[2]高西全，丁玉美. 数字信号处理. 西安：西安电子科技大学出版社，2008. 149~230.
[3]程乾生. 数字信号处理. 北京：北京大学出版社，2006.172~322.
[4]孙家振，李兰斌. 地震地质综合解释教程. 武汉：中国地质大学出版社，2002. 13~17.
[5]黄绪德. 反褶积与地震道反演. 北京：石油工业出版社，1992. 11~303.
[6]刘成斋. 夏口地区反演方法及效果. 石油物探，2002，（增刊）：221~224.
[7]Paul V R. The past,present and future of quantitative reservoir characterization.
The leading edge,2000,(8):880~881.
[8]Levin S A. Surface-consistent deconvolution. SEP-41,1984:1~25
[9]Ulrych T J. Application of Homomorphic deconvolution to seismology.
Geophysics,1971,36(4):650~660.
[10]曹孟起，周兴元，王君. 统计法同态反褶积. 石油地球物理勘探，2003,38（增刊）：1~9.
[11]郭树祥，李建明等. 频率域地表一致性反褶积方法及应用效果分析. 石油物探，2003,42
（1）：97~101.
本文是在宋鹏老师的悉心指导下完成的，宋老师不厌其烦地指导与督促对我帮助甚大，在此对宋老师表示由衷的谢意。
感谢中国海洋大学地球探测软件技术实验室给了我实验的机会与条件，实验室各位老师的关怀与指导在此一并表示深深地谢意。
中国海洋大学海洋地球科学学院的许多老师和同学都给予了我莫大的的帮助与支持，使我编写论文的过程异常顺利，本人收获颇丰，再次表示衷心的感谢！
、STRATA 程序的原理 1.0前言 STRATA 程序的基本原理从图1.1可容易看出。 图1.1 STRATA 基本原理 从包括迭加地震数据和速度/密度信息的两个输入流（以井的测井曲线或RMS速度格式），得到一个基本的地下速度模型，然后用这个模型做整个地震数据的反演。虽然这个目的简单，但达到这个目的要产生许多困难。因此，这个程序包括做下面事的算法：合成地震记录的产生 交互的测井曲线的拉伸和压缩 子波提取 叠后地震处理 地震拾取 用垂直的和横向的插值建立模型 应用几种反演算法反演 这些项目的相互作用在图1.2已经表明。 图1.2 STRATA各部分的相互关系 程序设计具有高质量的图解方式和用户友好的菜单控制。对于程序运行和特定菜单项目的信息，参考这个用户手册的前面部分。在这一章里我们将叙述用于STRATA的主要算法的原理。所研究的问题包括褶积模型、反褶积、反演和属性。假设程序的其它部分，如测井曲线的拉伸和压缩、处理步骤象滤波和AGC、模型建立用户十分熟悉，或当用这个程序时是显然的。
2.0褶积模型 地震道基本的褶积模型可写为： 公式中： r(j)= 以时间序列表示的地表零偏移距反射系数； W(i)=地震子波，假设固定； N(i)=附加的测量噪音。 注意在这个模型里，假设多种被忽略。 反演可认为是给定地震道T(i),求去反射系数r(j)的处理。在公式2-1中，反射系数与地表波阻抗的关系是公式： 公式中：I(i)=ρ(j)V(j) ρ=密度 V=P 波速度 在第5章里我们将看到，反演的目的是从地震道估算地表的速度。显然，首先需要从褶积模型中提取一个估算的反射系数，然后研究在第4章论述的相关的反褶积处理。在考虑反褶积或反演前，让我们更详细的看看褶积模型的两个主要的组成部分，子波和反射系数。 2.1反射系数 当震源的能量通过爆炸或一个座板突然碰撞地面释放时，这种能量以弹性波通过地层传播。 人们熟悉的最简单类型的波是压缩波（纵波），象声音一种声波干扰。岩石允许声波通过的性能是通过岩石纵波的速度和密度产生的声波阻抗给定的（类似于电路里电阻的原理）。同预期的一样，岩石越强，声波阻抗越高。例如，一般压实砂岩具有比泥岩高声波阻抗（孔隙度也影响速度：孔隙度越高，速度越低）。 每当地震反射出现就有声波阻抗的改变。如果我们研究两个不同声波阻抗的层之间地层走向边界的声波幅度，反射幅度可记为上述的公式2-2。 公式2-2表明反射系数可正可负，它取决于I(j-1)或I(j)比较大，但它的绝对值大小不超过1。对下行波从上地层走向边界的上述分析，上行波的反射系数的确相对于下行波的反射系数是负的。 显然，不是所有的入射幅度都能反射（虽然海上记录在空气-水界面这种情况，几乎反射系数接近1）。传播幅度的大小入射幅度和反射幅度之间是不同的，或： 注意如果r 为负，T 大于1，也就大于入射幅度！解决这种明显矛盾的方法只有通过物理系统记录能量被保存得知，而不是幅度。能量与下行和上行的路径有关。对于下行路径，我们仅看r 符号的变化。因此，总的透射系数可记为： 我们可看到，公式2-4告诉我们总的透射幅度总是小于1。注意，随层数的增加透射损失的影响也比较大。总的影响可表示为： ∑++-=j i n j i W j r i T ) ()1()() () 1()()1()()(-+--= j I i I j I j I j R ) 1()() 1(2)(1)(-+-= -=j I j I j I j r j T 2 2)(1))(1))((1(j r j r j r T way -=+-= -
论反褶积的概念及类型 论文提要 地震勘探技术在油气田勘探开发中起着重要作用。地震勘探包括地震采集、处理和解释三大部分。地震采集是利用野外地震采集系统获取地震数据处理所需的反射波数据；地震数据处理的目的是对地震采集数据做各种处理提高反射波数据的信噪比、分辨率和保真度以便于解释；地震解释分为构造和岩性解释，目的是确定地震反射波数据的地质特征和意义。地震数据处理依赖于地震采集数据的质量，处理结果直接影响解释的正确性和精确度。探讨地震处理的基本原理和基本方法有助于全面利用采集数据，充分利用处理方法，为地震解释提供可靠的处理成果剖面。 正文 地震数据处理主要包括地震反褶积、叠加和偏移成像三大技术。地震反褶积是通过压缩地震子波提高地震时间分辨率；叠加的目的是压制随机噪声提高地震信噪比；偏移成像包括射线偏移和波动方程偏移两大类，主要目的是实现反射界面的空间归位和恢复反射界面空间的波场特征、振幅变化和反射系数，提高地震空间分辨率和地震保真度。 反褶积是地震资料最常用和最重要的处理方法之一。反褶积可在叠前做也可在叠后做。叠前反褶积的目的是把地震子波压缩成尖脉冲来改进时间分辨率。叠后的预测反褶积主要是消除海上鸣震（交混回响）等多次波干扰，突出有效波，提高地震资料的信噪比。在常规处理中反褶积的基础是最佳维纳滤波。反褶积后要用某种类型的道均衡，以使数据达到通常的均方根振幅水平。 一、反褶积的概念 （一）反褶积问题的提出 实际地震记录由于受复杂子波的作用和干扰的影响，分辨能力较低，地质界面上各反射波互相叠加、彼此干涉，成为一复杂的形式，不能通过地质资料的解释，得到准确的地质界面。 反褶积的目的就是要通过某种数学方法，压缩地震子波，使地震记录分辨率提高，从而近似反射系数剖面，得到地下介质精确的反射结构。 假定地震记录不含干扰，何以得到 x(t)=b(t)*ξ(t) （1-1） 对应的频率域形式 X(ω)=B(ω)×Ξ(ω)（1-2）令A(ω)=1/ B(ω)（1-3）则可得到Ξ(ω)= A(ω)×X(ω)（1-4） 写成时间域形式ξ(t)=a(t)* x(t)（1-5） 由x(t)=b(t)* ξ(t) 和ξ(t)=a(t)* x(t)可以看到：前者由子波和反射系数得到地震记录，是一褶积过程；后者则反过来，由一函数与地震记录褶积得到反射系数，这
实验3:基于最佳维纳滤波器的盲解卷积算法 一．算法原理： 1.概论： 反褶积是通过压缩地震记录中的基本地震子波，压制交混回响和短周期多次波，从而提高时间分辨率，再现地下地层的反射系数。反褶积通常应用于叠前资料，也可广泛用于叠后资料。 理想的反褶积应该压缩子波并消除多次波，在地震地道内只留下地层反射系数。子波压缩可以通过将反滤波器作为反褶积算子来实现，它与地震子波做褶积时，反滤波器可以将地震子波转变成尖脉冲。当应用于地震合成记录时，反滤波输出应为地层脉冲响应，精确的反滤波器设计可用最小平方模型来实现。 反褶积处理的基本假设是震源子波为最小相位。 2.褶积模型： 假设1：地层是由具有常速的水平层组成； 假设2：震源产生一个平面压缩波(P波)，法向入射到层边界上，在这种情况下，不产生剪切波(S波)； 假设3：震源波形在地下传播过程中不变，即它是稳定的； 数学上，褶积模型由下式给出： x t w t e t n t =+（3-1） ()()*()( 式中：() n t为随机x t代表地震记录，() e t为震源信号，() w t为基本地震子波，() 噪声，*表示褶积。反褶积试图从地震记录中恢复反射系数序列（严格的说是脉冲响应）。 假设4：噪音成分为零，于是式（3-1）变为 =（3-2） x t w t e t ()()*() 假设5：震源波形是已知的； 假设6：反射系数序列是一个随机过程。这意味着地震记录具有地震子波的特征，即它们的自相关和振幅谱是相似的； 假设7：地震子波是最小相位的，因此，它有一个最小相位的逆。 3.最佳维纳滤波器： 维纳滤波器是以最小平方误差为准则的，即要使下式最小： 设计维纳滤波器的过程就是寻求在最小均方误差下滤波器的单位脉冲响应或传递函数的表达式，其实质就是解维纳－霍夫（Wiener－Hopf）方程。 滤波器的维纳－霍夫方程如下：
地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理
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本科生课外研学任务书及成绩评定表 题目＿_地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理学生姓名＿___ 黄邦毅_________＿＿__＿__ 指导教师＿＿＿_ 严家斌___＿_＿＿＿__＿_ 学院_＿＿_ 地信院_＿＿_____________ 专业班级_＿＿地科0９0１__________＿____
地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理 一、引言 国内外的勘探实践表明,没有物探技术的进步，就没有更多圈闭的发现,就没有钻探成功率的提高,也就更不会有油田和储产量的快速增长。宏观看，物探的作用在勘探阶段是客观的目标评价,在开发阶段是精细的油藏描述。因此，油气勘探开发离不开地震技术和地震技术的进步与发展。如果说勘探技术是石油工业的第一生产力，那么物探技术就是获得油气储量的第一直接生产力。 纵观近些年的勘探技术的具体运用，最常见的莫过于地震勘探，所谓地震勘探就是通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中传播的情形,以查明地下的地质构造,为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法! 21世纪是海洋的世纪,海洋蕴藏着很多宝贵的资源，随着生产技术的日趋进步，世界各国(包括中国在内)目前都在积极寻求开发海洋资源，在海洋的勘探开发中离不开物探，而且运用最广泛也最有效的是地震勘探。 二、海洋地震勘探 在茫茫大海里寻找石油最有效的技术方法是地球物理方法,其中主要是地震勘探方法。近几十年来,随着电子计算机的广泛应用,海洋地震勘探的数据采集和装备得到了极大的改进，数据处理技术和解释方法也得到迅速的发展。在油气勘探中,利用地震资料不仅能确定地下的构造形态、断裂分布，而且能了解地层岩性、储层厚度、储层参数甚至能直接指示地下油气的存在。在油气开发中，地震资料同测井、岩芯资料以及其它地下地质资料相结合能对油藏进行描述和监测。地震技术远远超出了石油勘探领域，已向石油开发和生产领域渗透。 用于寻找海上石油的地震反射法，和陆地的地震反射法相比,在方法基本原理、资料处理和解释方法等方面基本上是一样的。其中， 测量原理 在这类方法中，地震波在介质中传播的物理模型如图1所示。从震源O激发出的弹性波投射到反射界面上产生反射波,其条件是:入射角α等于反射角β。能
复习 第一章 一、什么是正问题？（概念、特点）适定性问题的一般特点。 正问题：给定一个问题，寻找答案 适定性问题的特点：解一定存在；解的唯一性；问题发生一些小的变动仅导致问题的解发生 小的变动（解稳定性） 第二章 二、什么是数字正演模拟？什么是物理正演？各自的特点（优缺点）？ 数字模拟：利用计算机建立地质模型并模拟其地震波传播响应的一种方法 物理模拟：在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的模拟相似比制作成物理模型， 并用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟的一种地震模拟方法。 各自特点：物理模拟：拟结果的真实性，不受计算方法、假设条件的限制；震源和检波器的 尺度，参数变化困难。（真实、可靠、费用高） 数字模拟：简单、运算快、费用低 三、地震正演的应用（5个应用） 地震波理论研究（声波介质、弹性介质、各向异性介质和双相介质中弹性波传播理论研究）、复杂构造研究（盐下构造成象）、特殊沉积现象研究（河道砂预测）、裂缝带检测、井间地震研究、油藏动态监测 四、数字正演有哪些算法？ 有限差分法、有限元法、虚谱法 第三章 五、直接反演的分类（两类），每一类的概念，不同的计算方法（相位、波阻抗） 以及其公式； 道积分反演：利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗（速度）的直接反演方法。 计算： 递推反演：基于反射系数递推计算地层波阻抗(速度)的地震反演方法称为递推反演。 计算： 六、稀疏脉冲反演的概念，基本假设条件，适用范围，主要步骤，如何获得低 频信息（测井、叠加速度） 稀疏脉冲反演：基于稀疏脉冲反褶积基础上的递推反演方法。 基本假设：地层的强反射系数是稀疏分布的，即地层反射系数由一系列迭加于高斯背景上的 强轴组成。 ?=t dt t r t 0)(20e Z )(Z ∏ =-++=j i r r i i Z 11101j Z
1.侧向测井（电流聚焦测井）采用电屏蔽方法，使主电流聚焦后水平流入地层，减小井眼和围岩影响。主电流线沿井轴径向成饼状流入地层。 2.理想的侧向测井组合是双侧向加微球形聚焦，可较准确地确定地层电阻率、冲洗带电阻率和侵入带直径，是计算地层含油饱和度、判断地层含油性的重要参数。 3.侧向测井电极系的主电极A0位于电极系中心，两端有屏蔽电极A1、A2，呈对称排列。 七侧向电极系主电极A0，屏蔽电极A1、A2，两对监督电极M1N1和M2N2；Um1＝Un1或Um2＝Un2，使主电流沿水平方向流入地层。 七侧向四个参数：①电极系长度: 210A A L =影响侧向测井的径向探测深度。电极系长度越大，探测越深；②电极距：21O O L =影响纵向分辨率。L 越小纵向分层能力越强。③分布比：L L s /0=影响电流层的形状，一般取s 为3左右较适宜。④聚焦系数：L L L q /)0(-= 1-=s q 影响电流层的形状。 双侧向电极系由9个电极组成，第二屏蔽电极A1’、A2’有着双重的作用。 4. 如何保证屏流和主电流同极性？ 用同一电流源供给屏流和主电流。屏流大于主电流，在测井过程中屏流是浮动的。所以，屏流要由平衡放大电路输出的信号加以调制后通过功率放大后加到屏蔽电极上；二是用跟踪主电流来产生屏流，或用跟踪屏流来产生主电流，这种方式用在双侧向仪器中。 5.双侧向测井仪器中，增加屏蔽电极的长度可以加大聚焦能力，而增加仪器探测深度。相反，在屏蔽电极两端设置回流电极，可使主电极和屏流流入地层的深度变浅，降低探测深度。 6.侧向测井仪器工作方式：恒流式（高阻地层），恒压式（低阻地层），自由式（1229、JSC801）和恒功率式（DLT-E ）。 恒流式：保持主电流恒定，测量主电极（通常用监督电极M1或M2代替）至远处电极N 之间的电位差U 。地层的电阻率越高测量电压信号越大，测量误差越小。 恒压式：保持主电极电位恒定，测量主电流。地层的电阻率越低测量电流信号越大，测量误差越小。 自由式：电流和电压按一定规律浮动，同时测量电流、电压两个量，可以得到较宽的测量动态范围。 恒功率式或可控功率式：测量过程中使最高和最低电阻率的两个极点保持功率（IU 乘积）不变，让测量电压和电流保持在仪器可测量的范围之内（不被限幅）。比自由式仪器有更宽的测量动态范围。 7.1229双侧向测井仪采用屏流主动式供电，即先有屏流后又主电流，用屏流来激励产生主电流。工作方式为自由式，为提高仪器测量动态范围用U2D 来控制深、浅屏流、屏压的变化幅度在于此。 频分双侧向供电式，fS = 4fD ，深、浅侧向供电频率分别为32Hz 和128Hz 。使深、浅侧向两个系统相对独立地控制和测量。
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。为了消除球面扩散的影响，只需A0=Ar*r即可，此即为几何扩散校正， 13、反滤波(又称反褶积):为了从与干扰混杂的地震讯息中把有效波提取出来，则必须设法消除由于水层、地层等所形成的滤波作用，按照这种思路所提出的消除干扰的办法称为反滤波，即把有效波在传播过程中所经受的种种我们不希望的滤波作用消除掉。 14、校正不足或欠校正：如果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。反之称为校正过量或过校正。 15、动校正:消除由于接受点偏离炮点所引起的时差的过程，又叫正常时差校正。 16、剩余时差：当采用一次波的正常时差公式进行动校正之后，除了一次反射波之外，其他类型的波仍存在一定量的时差，我们将这种进过动校正后残留的时差叫做剩余时差。
第二章 反褶积 将地震记录看成是反射系数序列与地震子波的褶积，反褶积就是要消除这种褶积过程，从地震记录得到反射系数序列。一般说来，反褶积的目的是消除某种已知的或未知的褶积过程的运算。反褶积也可能用来消除震源信号或者记录仪器的响应。反褶积也可能是用另一种褶积过程代替原来的褶积过程。 反褶积是一种滤波。与一般滤波的区别有两点：一是着眼点在改变子波，而不是衰减噪声。二是方法上是根据需要达到的目标由地震资料自动推导滤波器，而不是通过试验选择滤波器。 反褶积是子波级的处理，是常规处理中最精细的环节。 一 子波与反褶积 原始记录上的子波不管如何千变万化，必然是单边子波。可控震源原始记录上的子波也是单边的，即扫描信号，经过相关以后才变成双边子波。单边子波是物理可实现的，双边子波是非物理可实现的。 单边子波可以是最小相位子波、最大相位子波或混合相位子波。 判别方法可以有很多，对于下面的讨论来说，用Z 变换大概是最方便的。将子波的各个样点值作为系数、样点序号作为Z 的幂次，写成Z 多项式，如果Z 多项式的根的模全部大于1，即根全部在单位圆外，就是最小相位子波；如果Z 多项式的根全部在单位圆内，就是最大相位子波；如果Z 多项式的根有一些在单位圆外，有一些在单位圆内，就是混合相位子波。 Z 多项式可以因式分解，每个因式有01=+bZ 形式，它代表有一个根Z 1-=。（b 可以是实数，也可以是复数。如是复数，必然共轭成对出现。）可见当1b 时，这个因式是最大相位的。如果所有因式是最小相位的，子波就是最小相位的；如果所有因式是最大相位的，子波就是最大相位的；如果有一部分因式是最小相位的，有一部分因式是最大相位的，子波就是混合相位的。 因此，最小相位子波的尾点的绝对值必然小于其首点的绝对值，最大相位子波的尾点的绝对值必然大于其首点的绝对值，混合相位子波则可以是任何情形。 根据这个简单规则，至少在看到尾点的绝对值大于首点的绝对值的子波时，立刻就能判断它绝对不可能是最小相位子波。
中国科学院测量与地球物理研究所 博士研究生入学考试大纲 《地震勘探原理》 本《地震勘探原理》考试大纲适用于中国科学院大学勘探地球物理学专业的博士生入学考试。地震勘探是地球物理勘探的一种重要方法，也是目前使用最为广泛、解决油气勘探问题最有成效的方法，主要内容包括地震波的运动学、地震波的动力学、地震资料采集和地震资料处理等内容。要求考生深入理解基本概念，系统掌握基本理论和方法，具有综合分析问题和解决问题的能力。 考试内容 （一）地震波的运动学 1、地震波的基本概念 2、时间场与视速度定理 3、反射与折射地震波的运动学 4、垂直时距曲线方程 （二）地震波的动力学 1、地震波的波动方程 2、介质对地震波传播的影响 3、弹性波在介质分界面上的反射与透射 4、薄层效应与地震面波 5、波动地震学与几何地震学的关系 （三）地震资料采集 1、地震勘探中的有效波与干扰 2、地震波的激发与接收 3、地震观测系统 （四）地震资料处理 1、地震资料校正与叠加 2、地震信号数字滤波 3、地震资料反褶积 4、地震偏移成像 5、地震波的速度 6、地震多次波压制 考试要求 （一）地震波的运动学 1、理解波前面、波射线、直达波、反射波、透射波、折射波、绕射波、多次波、斯奈尔
定律、惠更斯原理、正常时差和倾角时差的物理意义。 2、理解时间场、费马原理、时距图和视速度的物理意义。 3、掌握直达波、反射波、绕射波、多次波与折射波的时距曲线。 4、理解垂直时距曲线的概念，掌握直达波、反射波、透射波和折射波的垂直时距曲线。（二）地震波的动力学 1、掌握弹性波波动方程、平面波、球面波和克希霍夫积分公式，理解地震子波、P波和 S波的偏振原理。 2、理解地震波能流密度、几何扩散、吸收和频散的物理意义。 3、掌握Zoeppritz方程简化公式和反射系数公式。 4、理解薄层的定义与调谐效应、面波的主要类型与物理意义。 5、理解波动地震学与几何地震学的物理意义，掌握波动方程向程函方程的过渡条件与推 导过程。 （三）地震资料采集 1、理解地震有效波与干扰波的概念、地震干扰波的类型与特征。 2、理解地震波的激发震源类型、道间距的选择、空间假频、震源组合和检波器组合的概 念。 3、理解简单连续观测系统和多次覆盖观测系统的原理。 （四）地震资料处理 1、理解动校正、野外静校正、剩余静校正、折射静校正和共中心点叠加的原理。 2、理解滤波器的分类、子波的相位延迟、理想滤波器、理想低通滤波器、理想带通滤波 器、理想高通滤波器、伪门现象、吉普斯现象和二维视速度滤波原理。 3、理解最小平方反褶积、脉冲反褶积、预测反褶积、同态反褶积和地表一致性反褶积的 原理，提高纵向分辨率存在的困难，提高纵向分辨率与提高信噪比的关系，用预测反褶积消除鸣震干扰。 4、理解偏移概念、叠后与叠前偏移、时间与深度偏移、二维与三维偏移、Kirchhoff积 分偏移、F-K域波动方程偏移和有限差分法波动方程偏移优缺点。 5、理解速度分析、速度谱、速度扫描、真速度、层速度、平均速度、均方根速度、射线 速度、叠加速度的概念，理解各种速度之间的关系和层速度的计算。 6、理解多次波分类和表面多次波的常用压制方法。 主要参考书目 何樵登，地震勘探，北京：地质出版社，2009 陆基孟，地震勘探原理，北京：石油大学出版社，2006 牟永光等，地震数据处理方法，北京：石油工业出版社，2007 考试大纲编写人： 2013年7月
石油地震勘探资料处理 1.地震资料数字处理是怎么回事？ 既然野外地震已经采集到了反映地下地质情况的地震记录，为什么还要进行地震资料数字处理呢？这是因为野外采集的地震记录仅仅是把来自地下地层的各种信息以数码形式记录在磁带上或光盘上，还不能直接反映出地下地层的埋藏深度及起伏变化情况，还需要将地震记录拿到室内输入到运算速度非常快、存贮量非常大、专业功能非常强的计算机系统中，在专家的指令下进行反复计算和分析，才能获得直接反映地下地层真实情况的数据和图像，专业上把这一过程叫做地震资料数字处理。这个过程有点像我们生活中使用的数码照相机（或数码摄像机）的显像过程，将数码照相机拍摄到的图像输入到室内的电脑上，根据需要，对显示在屏幕上的影像进行修改、调整、增加、删减，满意后可通过屏幕拷贝、彩色打印输出图片来，也可以录制到光盘上存贮以供调用，这个过程叫做编辑，也叫处理。不过地震资料的数字处理所用的硬、软件则要复杂得多。因为数码相机拍摄到的图像仅是几米到几十米远的景物，而地震资料数字处理要对从地面开始到地下五六千米甚至上万米深范围内的地震数据进行处理，不仅将上面第一套地层，还要将下面很多套地层逐层搞清楚。这些地层在不同地区形态都不一样，有的很平，有的像喜马拉雅山似的高山，有的像雅鲁藏布江似的河谷。可见地震数字处理要把地下数千米深的看不见、摸不着，又极其复杂的地层情况搞清楚，这是多么难的一门学科。 不过，近些年来由于将迅速发展起来的计算机技术、信息技术等许多高新科学技术引用到地震资料数字处理中，为搞清地下地层情况，寻找深埋地下的油气田提供了条件，提供了可能，而且提高了油气勘探的成功率。 经过数字处理后的成果有好几十种。专业上把反映地层的埋藏深度、厚度以及形态的图件叫做水平叠加剖面（简称叠加剖面）、偏移剖面。把反映地层岩石（砂岩、泥岩等）组成及其物理性质（速度高低、孔隙大小等）等的成果叫地震属性资料。将经过数字处理的这些剖面和属性资料录制到数字磁带或光盘上，可提供给下道工序（解释）使用。
反褶积处理方法 论文提要 反褶积即反滤波是常用的地震资料处理方法。反褶积的目的是由地震数据恢复反射系数。反滤波的作用主要是压缩地震反射脉冲的长度，提高反射地震记录的分辨能力，并进一步估计地下反射界面的反射系数。这不仅是常规地震资料处理所需要的，而且是对直接找油找气的亮点技术和岩性研究的地层地震学的地震资料处理尤为重要。另外，反滤波还可以清除短周期鸣震和多次波等干扰波。 当前地震资料处理解释已经基本实现了数据化、自动化，我国各大解释公司、研究所、高等院校都已有了较为先进数字化处理软件，在处理数字化的地震数据时表现出了很好的速度性和准确性。反褶积可分为确定性反褶积和估计性反褶积两种。目前常用的反褶积有最小平方反褶积、预测反褶积、同态反褶积、地表一致性反褶积、最大熵反褶积、变模反褶积、Q反褶积等等；特殊的反褶积有Noah反褶积、最小信息反褶积等。 正文 一、反褶积 （一）研究目的和意义 1、研究目的 （1）弄清各种反褶积处理方法的原理。 （2）弄清反褶积处理模块的参数意义。 （3）掌握地震资料数字处理的基本流程及处理方法。 （4）完善反褶积方法，提高地震资料处理的分辨率，保持信噪比，振幅均匀化。 2、研究意义 反褶积是地震资料数字处理流程中最关键的一环，也是提高地震勘探分辨率最有效的方法。一个处理流程包括许多处理步骤。而每一个处理步骤又要涉及到好几个处理模块。一个处理流程通常由预处理、叠前处理和叠后处理三部分组成。其中反褶积是最重要的一个部分，如图1所示。 反褶积的目的就是为了分离子波和反射系数序列。子波就像无线电中的载波，反射系数序列就像无线电中的声波。只有消除高频载波才能提取声波。子波在地层中传播，携带着反射系数序列这种有用的地质信息返回地面，只有消除子波才能恢复反射系数序列的本来面目。反射系数序列中有波阻抗随时间变化的信息，这就提供了速度和密度随时间变化的信息,随之就可得到地层、岩性及构造在地下中间分布的信息。在有利条件下还可得到岩石孔隙率、渗透率、孔隙流体性质（油、气、水）乃至地层压力的信息。反褶积提高了分辨率，拓展了频带，保持了信噪比。
论反褶积的方法及作用 论文提要 反褶积是地震资料最常用和最重要的处理方法之一，它可用于叠前，也可用于叠后。反褶积的主要作用是压缩地震子波、提高地震资料的分辨率，从而提高地震资料的解释精度。为油田精细勘探和开发服务。另外，反褶积还可以消除短周期鸣震和其他多次波干扰，突出有效波，提高地震资料的信躁比。 反褶积的主要方法有：最小平方反褶积、预测反褶积、子波提取与子波整行反褶积、同态反褶积、地表一致性反褶积等。 做反褶积是为了得到一个反射系数序列，反射系数可以反映层的位置、层的反射能力及层之间差异。总之，反褶积的目的是通过某种数学方法使地震纪录的分辨率提高从而近似放射系数剖面得到地下精确的反结构。 正文 一、反褶积的概念 （一）理想模型 若地震波以脉冲形式激发经过地层时无吸收、透射和多次反射等因素的影响，而且整个过程不存在随即干扰，这样就可以得到理想的输出： x(t)=bδ(t)*ξ(t)=bξ(t) 这时得到的输出实际上就是反射系数序列，做反褶积就是为了得到它，为了讨论问题方便起见，我们先假定不含干扰波，由此我们可以从以上的式子中得到x(t)=b(t)*ξ(t) 设计反滤波因子a(t)，在时间域上a(t)是b(t)的逆，即有： a(t)*x(t)=ξ(t) （二）实际地震纪录 实际地震纪录x(t)由有效波s(t)和干扰波n(t)组成： x(t)=s(t)+n(t) 有效波是指一次反射波，对反射波地震看探而言，除一次反射波以外的一切波都是干扰波，一次反射波可以用以下褶积模型表示： s(t)=b(t)*ξ(t) b(t)称为地震子波；§(t)称为反射系数序列。 严格意义上讲，地震子波同震源子波o(t)概念还是有区别的： b(t)=o(t)*g(t)*τ(t)*d(t)*i(t) =a(t)*f g(t)*f d(t) 式中:g(t)-------地层响应 τ(t)--------透射响应
地震子波的再认识 一、地震子波概念： 地震子波是地震记录褶积模型的一个分量，通常指由2至3个或多个相位组成的地震脉冲，确切地说，地震子波就是地震能量由震源通过复杂的地下路径传播到接收器所记录下来的质点运动速度（陆上检波器）或压力（海上检波器）的远场时间域响应。 一个子波可以由它的振幅谱和相位谱来定义，相位谱的类型可以是零相位、常数相位、最小相位、混合相位等；对零相位和常数相位子波而言，可简单将其看作是一系列不同振幅和频率的正弦波的集合，所有的正弦波都是零相位或常数相位的（如90°）；在频率域中，子波提取问题由两部分组成：确定振幅谱和相位谱，确定相位谱更加困难，并且是反演中误差的主要来源。 二、子波提取方法： 子波提取方法分为三个主要类型：1)、纯确定法：即用地表检波器或其它仪器直接测量子波；2)、纯统计法：即只根据地震数据测定子波，这种方法很难测定可靠性的相位谱；3)、使用测井曲线法：即使用测井曲线与地震数据结合，理论上这种方法能够提取井点位置精确的相位信息，但问题是该方法要求测井和地震间必须要有良好的对应关系，而将深度域样点转换为双程旅行时的深时转换可能产生不恰当的对应关系，而这种不恰当的对应关系必将影响子波提取的结果。 子波在各地震道之间是变化的，而且是旅行时间函数，即子波是时变和空变的，也就是说，对每个地震剖面而言，都应该能提取大量的子波，但在实际应用中提取可变子波可能会引起更多的不确定性，比较实用的做法是对整个剖面或某个目的层只提取单一的平均子波。 三、零相位子波和常数相位子波：
零相位子波和常数相位子波(Zero Phase and Constant Phase Wavelets.) 首先，让我们来考虑雷克子波(Ricker Wavelet)，雷克子波由一个波峰和两波谷，或叫两个旁瓣组成, 雷克子波依赖它的主频，也就是说，它的振幅谱的峰值频率，或主周期在时间域的反函数（主周期可以通过测量波谷到波谷的时间来获得）。
《计算机编程与数字信号处理实习》大作业 班级： 姓名： 学号： 课时：32学时 学分：2。 时间：20180625~20180706 地址：3教403教室
二、能够利用Matlab熟悉地画图，内容包括：X、Y坐标轴上的label， 每幅图上的title，绘画多条曲线时的legend，对图形进行适当的标注等。 （1）在一副图上画出多幅小图；（2）画出一组二维图形； （3）画出一组三维图形；（4）画出复数的实部与虚部。 程序：number2.m 结果： 1. 2. -505 -1 -0.5 0.5 1 t (s) y 1 ( m ) 第一幅图 -505 -1 -0.5 0.5 1 t (s) y 2 ( m ) 第二幅图-505 -10 10 20 t (s) y 3 ( m ) 第三幅图 -505 -10 10 20 t (s) y 4 ( m ) 第四幅图
3. 4. 1 2 3 4 5 6 7-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81x y 1组二维函数 x 轴 一组三维图形 y 轴 z 轴
三、 计算普通褶积与循环褶积，分别使用时间域与频率域两种方法 进行正、反演计算，指出循环褶积计算时所存在的边界效应现象；编写一个做相关分析的源程序。 程序：见number3.m 线性褶积： 246810复 数 5 1015 0510 实部 246810虚部
循环褶积： 图示： -0.5 0.5 1 子波 子波与反射系数线性褶积
05001000150020002500 -0.5 0.5 1 子波 05001000150020002500 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 频率域反演
反褶积是通过压缩地震记录中的基本地震子波，压制交混回响和短周期多次波，从而提高时间分辨率，再现地下地层的反射系数。反褶积通常应用于叠前资料，也可广泛用于叠后资料。反褶积得到具有更高时间分辨率的剖面。反褶积的作用有时不局限在压缩子波上，它也能从记录上消除大部分的多次波能量。 在地震勘探中，岩石层由密度和地震波传播速度定义。密度和速度的乘积称为地震波阻抗。相邻岩石层之间的波阻抗差形成反射后，由沿地表的测线所记录。这样得到的地震记录可表示为一个褶积模型，即地层脉冲响应与地震子波的褶积。子波有许多成分，包括震源信号、记录滤波器、地表反射和检波器响应等。地层脉冲响应是当子波为一个尖脉冲时所记录的。理想的反褶积应该压缩子波并消除多次波，在地震道内只留下地层反射系数。 反褶积是通过压缩基本地震子波以提高地震资料的时间分辨率的过程，它既可用于叠前，也可用于叠加资料。反褶积方法都基于地震波的传播过程是一个线性系统，符合褶积模型，即地震数据是由震源子波和地层反射系数序列的褶积，加上一些随机噪声组成的。反射系数序列本身具有足够的分辨率，我们只要去掉子波的影响，就能达到提高数据纵向分辨率的目的。反褶积除了压缩子波外，还能从剖面上消除大部分的多次波能量。 反褶积的原理如下： 根据上述目的可以知道，反褶积基本原理可用图1来说明。 现在我们通过褶职模型公式(3-3)来说明如何实现这个目的。先假设不存在干扰波n (t)，即： ()()()()t t b t S t x ξ*== 对两边求傅氏变换，则得到频率域的地震记录表示式： ()()()ωξωω?=B X (1) 式中，()ωX 、()ωB 和()ωξ分别为地震记录频谱、子波频谱和反射系数的频谱。 显然： ()()()ωωωξX B ?= 1 (2) 如果令： ()()ωωB A 1 = (3)
地震资料数字处理 绪论+第一章 1、地震资料数字处理的目的是什么？其主要任务是什么？ 目的：为解释人员提供高质量的地震剖面、有关岩性信息的地震参数和岩石物性参数。 根本目的:提高地震资料的信噪比、提高分辨率、提供岩性参数、提高保真度。 任务：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.改造,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. 注：根据资料的用途不同，我们处理针对资料所注重的目的也分主次，有侧重点，比如岩性解释就不能一味的追求信噪比而使岩性信息损失。 2.常规资料处理的三个主要阶段、三种类型的处理模块 常规资料处理的三个阶段：预处理、处理分析、实质性处理 分析性处理 分析性处理目的：在所选的地震层位上进行试验，求取和确定最佳参数，分析性 处理包 含有：其中处理分析主要包括：动、静校正分析、速度分析、噪声压制效果分析、反褶积分析、偏移方法选择分析等 实质性处理(即基本处理) 目的：使地震记录中地震波的时间、波形、振幅均发生变化，最终得到能反映地下地层结构的地震剖面。 三种类型的处理模块：输入、输出模块；实质性模块；修饰性模块。 3、什么是预处理？它包括哪些主要部分？各部分的主要作用（功能）是什么？ 预处理：把野外磁带的数据变成适合计算机处理的记录格式，重新记录在另外的磁带上。 预处理包括：1）数据解编2）建立观测系统3）数据剪辑4）增益恢复 各部分的主要作用（功能）： a.数据解编和格式转化（demultiplex ) ：（1）时序转为道序 （2）野外记录格式转为处理系统内部格式 b.建立观测系统：使处理解释后的资料和实际地理位置相对应，实现其实用价值。 c.地震道剪辑：剔除废炮和废道；剔除反极性道和噪声异常道及野值；切除初至波。以 便下一步的处理数据更少。 d.增益恢复：消除仪器对地震波振幅的影响，把控制了的信号再恢复。 4、真振幅恢复的目的是什么？它包含哪些处理（补偿）？ 真振幅恢复的目的：尽量对地震波能量的衰减和畸变进行补偿和校正，主要包括波前发 散能量补偿、地层吸收能量补偿和地表一致性能量调整。 包含：1）几何发散（波前扩散）补偿2）地层吸收补偿3）地表一致性振幅补偿 第二章 1、空间采样定理、二维抽样定理（用语言叙述）不满足会产生什么现象 空间抽样定理：要在空间域是离散信号唯一确定原来连续信号应当满足（1）波数有限； （2）空间抽样间隔不超过信号最小波长的一半。这种条件成为空间抽样定理。 二维抽样定理：要在二维（时间空间域）唯一恢复连续信号应当在时间域满足抽样间隔不大于最小周期的一半；空间域满足（1）波数有限，（2）空间抽样间隔不超过 信号最小波长的一半。这种条件成为二维抽样定理。
盲信号实验报告 盲解卷积算法 姓名：丁宪成 系别：电信学院 专业：电磁场与微波 学号：3110035012 指导教师：陈文超2011年07月13日
盲解卷积算法 1. 原理： 几个重要概念： 1.1 褶积模型假设： 假设1：地层是由具有常速的水平层组成； 假设2：震源产生一个平面压缩波(P 波)，法向入射到层边界上，在这种情况下，不产生剪切波(S 波)； 假设3：震源波形在地下传播过程中不变，即它是稳定的； 假设4：噪音成分是零； 假设5：震源波形是已知的； 假设6：反射系数序列是一个随机过程。这意味着地震记录具有地； 震子波的特征，即它们的自相关和振幅谱是相似的； 假设7：地震子波是最小相位的，因此，它有一个最小相位的逆。 1.2 反滤波 如果定义滤波算子为f (t),则f (t) 与已知地震记录x(t)的褶积得到一个对地层脉冲响应e(t)的估计 e(t) = f (t)? x(t)； （1） x(t) = w(t)* f (t)* x(t)； （2） δ(t) = w(t)* f (t)； （3） 1()()*() f t t w t δ= （4） 用流程图表示为：
1.3 震源反子波 计算震源反子波在数学上是利用z 变换来实现的。例如，假设基本子波为两点时间序列（1，－0.5) 1()12w z z =-2111()1 (12412) F z z z z ==+++-； （5） 2111()1 (12412) F z z z z ==+++- （6） ()F z 的系数11(1,,,...)24 代表逆滤波算子f(t)有关的时间序列。可以看出它有无限多个系数，然而它们递减的很快。如同任何滤波过程一样，
中国海洋大学2018年《956应用地球物理综合》考研大纲 一、考试性质 应用地球物理学综合是中国海洋大学为招收地质资源与地质工程（一级学科，包括地球探测与信息技术，矿产普查与勘探，地质工程三个二级学科）而设置的业务课程考试内容，由学校自主命题。 二、考试形式及试卷结构 本考试为闭卷考试，满分150分，考试时间180分钟。 重力勘探部分15% 磁法勘探部分10% 电法勘探部分20% 地震勘探部分55% 考核学生掌握重力勘探、磁法勘探、电法勘探和地震勘探等应用地球学核心课程的基本概念、基础理论和基本技能。 三、考试目标及考试内容 第一部分重力勘探 一、考察目标 考查学生的关于重力勘探的知识水平的基本技能，包括地球重力场、重力勘探的基本理论、重力仪器、重力勘探的观测技术、数据改算和处理、重力异常计算、重力异常反演、重力异常分离、重力异常解释和应用等。 二、考试内容 1.地球重力场 重力、重力场、重力位的概念、特征及数学表达式；地球重力场的组成和变化规律，地球正常重力场的定义和计算；重力异常、重力矢量、重力张量的概念。 2.岩（矿）石密度 决定岩矿石密度的主要因素；火成岩、沉积岩和变质岩的密度特征；岩矿石标本密度的测定原理和方法。 3.重力异常计算 重力、重力矢量和重力梯度张量的基本表达式；规则形体（球体、水平圆柱体、铅垂台阶、倾斜台阶、水平矩形棱柱体、铅垂圆柱体、直立长方体）重力异常及其导数的计算和异常特征；线密度、面密度的概念，水平物质带、铅垂物质带、铅垂物质带的定义及重力异常计算；不规则二度体和三度体、密度分界面的重力异常计算的原理和方法。 4.重力仪 绝对重力仪、相对重力仪和井中重力仪、重力梯度仪的原理；影响重力仪测量精度、灵敏度的因素和
稀疏脉冲法 包括最大似然反褶积、L1范数反褶积、最小熵反褶积、最大熵反褶积、同态反褶积等，稀疏脉冲反演是基于脉冲反褶积基础上的递推反演方法,其基本假设是地层的强反射系数是稀疏分布的。从地震道中根据稀疏的原则提取反射系数,与子波褶积后生成合成地震记录;利用合成地震记录与原始地震道残差的大小修改参与褶积的反射系数个数,再作合成地震记录;如此迭代,最终得到一个能最佳逼近原始地震道的反射系数序列。该方法适用于井数较少的地区,其主要优点是能够获得宽频带的反射系数,较好地解决地震反演的多解性问题,从而使反演结果更趋于真实。 约束稀疏脉冲反演采用一个快速的趋势约束脉冲反演算法,用解释层位和井约束控制波阻抗的趋势和幅值范围,脉冲算法产生了宽带结果,恢复了缺失的低频和高频成分;同时,再加入根据井的波阻抗的趋势约束。约束稀疏脉冲反演最小误差函数是J=∑(ri)p+λq∑(di-si)q++α2∑(ti-Zi)2(1) 式中:ri为样点的反射系数;zi为样点的波阻抗;di是原始地震道;si 是合成地震道;Zi介于井约束的最大和最小波阻抗之间;ti是用户提供的波阻抗趋势;α为趋势最小匹配加权因子;p,q为L模因子;i是地震道样点序号;λ为数据不匹配加权因子。 如果从最大似然反褶积中求反射系数r(t),则在上述过程中为了得到可靠的反射系数估计值,可以单独输入波阻抗信息作为约束条件,从而求得最合理的波阻抗模型 Z(t)=Z(t-1)（1+r(t)）/（1-r(t)）(2) 稀疏脉冲法假设反射系数是稀疏的、离散的，利用测井资料可以得到井旁道的准确反射系数，通过上述反褶积方法，在测井资料、地质模型的约束下，逐道递推子波、反射系数，从而反演出波阻抗、速度等数据。 常规递推法与稀疏脉冲反演法主要是利用反褶积方法来恢复反射系数序列，由经过标定的反射系数序列递推出相对波阻抗，然后加上从声波测井和地质模型中得到的低频分量，最终得到反演波阻抗。这两类方法的主要缺陷是选择可靠低频信息较为困难，由反射系数递推波阻抗过程中误差积累快，当反射系数存在较大误差时，递推出来的波阻抗剖面会面貌全非。 此外，经过反褶积处理的结果，并不代表真正的反射系数序列，