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  第一、二节 有效波和干扰波-地震组合_天文/地理_自然科学_专业资料。第五章 抗干扰技术 前面讨论地震勘探的基本理论和波场的基本特点都是在理想和规 则条件下进行的,实际情况非常复杂,在不同类型、不同场地、不同 勘探对象的地震野外数据采集过程中,地震仪会接收到观测点处

  第五章 抗干扰技术 前面讨论地震勘探的基本理论和波场的基本特点都是在理想和规 则条件下进行的,实际情况非常复杂,在不同类型、不同场地、不同 勘探对象的地震野外数据采集过程中,地震仪会接收到观测点处各种 不同类型的所有波动。 无论是煤田、金属矿、油气等中深部地震勘探还是浅部的工程地 震勘探,都会遇到各种类型、不同性质的干扰波。 地震勘探的一个关键问题就是与干扰波作斗争,即如何消除或压 制干扰波,提高地震记录的信噪比。 第一节 有效波和干扰波 有效波:在地震勘探中用来解决地质任务的波。 干扰波:对有效波起干扰和破坏作用的波。 有效波和干扰波只是一种相对的概念,可相互转化。为解决地质 任务,应设法突出有效波,躲开、压制和消除干扰波,提高信噪比。 信噪比:有效波与干扰波强度之比。即:信噪比=S/n 在地震勘探的数据采集、资料处理和解释的全过程中,都有一个 如何提高信噪比的问题。 干扰波:震源干扰波,外界干扰波。 一、震源干扰波 震源干扰波:在地震震源激发后,震源本身产生的非有效波。 包括:声波、面波、虚反射和多次反射波等。 1、声波 声波:在空气中传播的弹性波。 特点:传播速度稳定 (340m/s) , 频率高(100Hz),延续时间短。 地震记录上,一般为1~3个波峰 的窄条带直线同相轴。 数据采集时,把炸药放在井中激发,可减弱声波干扰。 2、面波 几乎出现在所有地震记录上,是一种主要干扰波。 特点:视速度小(100~500m/s),频率低(10~30Hz)、能量强、衰减慢。 面波沿地表传播,由于地表介质不均匀,在水平方向尤其垂直方 向速度变化大。因此,随着传播距离增大,显示明显的频散特点,在 地震记录上形成“扫帚状”。 这种发生频散,形成“扫帚状”的面波通常称为地滚波 。 ... 在干燥或疏松的岩土中激发时,对有效波吸收强烈,面波能量相 对增强; 爆炸井深时面波减弱,井浅时面波增强。 3、多次反射 当地下存在强波阻抗界面时会产生多次反射。 特点:与一般反射波相似,但视速度稍低,通过时差分析来识 别,旅行时间与对应的一次反射波近似成倍数关系。 4、侧面波 地表条件比较复杂地区,会出现一种被称为侧面波的干扰波。 例如在黄土高原地区,由于水系切割,形成沟谷交错的复杂地 形。在原与沟的交界为陡峻的黄土与空气的接触面,形成一个强波阻 抗分界面,地震波激发后,传播到黄土边沿,被反射回来,记录上可 能出现来自不同方向的具有不同视速度的干扰波。金博棋牌1002金博棋牌下载官网 海上地震中的海底潜山、暗礁等也会形成侧面反射波。 二、外界干扰波 外界干扰波也称环境噪声,是指没有地震激发就存在于记录中, 包括高低频背景的微震、仪器噪音等随机干扰,以及工业电干扰与各 种外部因素引起的干扰。 1、随机干扰 定义:无一定规律、无一定频率及视速度、杂乱无章的振动。 随机干扰频谱很宽,不能利用频率滤波压制。金博棋牌1002金博棋牌下载官网 第一类:地面微震和其它外界干扰。特点是频带宽(1~200Hz) 如风吹草动、人为因素引起的无规则振动 第二类:仪器在接收时或处理过程中的噪音。 第三类:震源激发后产生的不规则干扰。 随机干扰表面上不规则,实际遵循统计规律。工作中,利用统计 规律,采用组合检皮、水平叠加、垂直叠加方法压制随机干扰。 2、相干干扰 定义:指外界产生的具有一定规律性的干扰。 特点:地震记录上表现为有规律的振动,具有一定的频率和视速度。 相干干扰产生:在大型厂矿附近,机器有规律地连续振动,江、河波 浪冲击岸坡等。 3、工业电干扰 在城市工作,当地震测线通过输电线路时,检波器电缆会感应 50Hz电压,形成工业电干扰。 在地震地质条件复杂或环境噪音严重地区进行地震勘探工作时, 干扰波成为分辨和追踪有效波的严重障碍。因此,能否采用有效措施 压制干扰波、提高信噪比,往往成为方法成效性的关键。 实际上,干扰波与有效波在频谱、视速度、视波长等方面存在着 一定差异,根据这些差异,采用适当的抗干扰技术措施,即可削弱或 压制这些干扰波。 目前,地震勘探采用的 抗干扰技术: 地震组合法、水平叠加 法、垂直叠加法、频率滤波 以及最佳窗口接收等。 第二节 一、组合检波基本原理 地震组合法 原理:利用有效波和干扰波在视速度(传播方向)的差异来削弱干扰波 定义:使用两个以上检波器组成一组,按一定形式(直线或面积)安置 在排列上,作为某道地震信号。即将几个检波器当成一个使用。 以两个检波器线性组合为例来说明。 如图所示,一速度为V的平面波以 α 角投射到地面上,它们到达 S1 、 S2 两 个检波器的时间分别为t和t+△t,则 Δt = δ x sin α v = δx va δ x :S1、S2两检波器距离,组内距 为便于定量讨论,用余弦波(或正弦波)代替地震波形,这样做 不会影响所得结论的普遍性。令u1、u2分别表示S1、S2两点的波动位 移值,其表达式为 u1 = A cos 2π f ? ? u2 = A cos 2π f (t + Δt ) ? 其合振动为 u ∑ = u1 + u 2 =A[cos 2π ft + cos 2π f (t + Δt )] 据三角函数的和差化积 u ∑ = 2 A cos π f Δt cos 2π f (t + Δt ) 2 = A∑ cos 2π f (t + Δt ) 2 式中 A∑ = 2 A cos π f Δt Δt = 2 A cos π T 为合成振动总振幅,显然它既与各个分振 动的振幅有关,同时还与时差有关。 当 Δt = 0 , T 4 , T 2 时,则 A∑ = 2 A , 1.4 A , 0 图解法表示三种情况: 图(a):反射波近似情况 近震源接收:反射波近法线入射, va = ∞ , 则 Δt = Δx va = 0 ,显然,组合对突出反射波 有利。 图(c):面波情况 调整组合距 △X ,使 Δt = T/2 ,则组合后干扰波振幅几乎为零。 如图所示为组合对面波的压制效果。 二、组合的滤波特性 检波器组合灵敏度:组合后振动的振幅和组合前振幅的比值。 ? n 表示 n表示组合的检波器个数,当n=2时, ? n 为 A∑ 2 A cos π f Δt ?2 = = = 2 cos π f Δt A A 根据三角公式sin2α=2sinαcosα ,上式变为 sin 2π f Δt ?2 = sin π f Δt 当n个检波器组合时,其组合灵敏度为 sin nπ f Δt ?n = sin π f Δt 为了对不同组合个数的灵敏度特性进行比较,对上式进行归一化 得 1 sin nπ f Δt φn = n sin π f Δt φn 称为相对灵敏度。 (5.2.9) 从上式可见, φn 既是 f 的函数,也是 Δt 的函数,写成 φn ( f , Δt ) 。 固定 f = fi : φn = φn ( f , Δt ) ,方向特性,也称速度滤波特性,只研 究某一频率 fi 的组合效果。 固定 Δt = Δti : φn = φn ( f , Δt ) ,频率特性,只研究来自某一方向的不 同频率的组合效果。 1、组合的速度滤波特性 由于 Δt = δ x va ,由式(5.2.9)可知组合的速度滤波特性为 1 sin nπ f δ x va φn (va ) = n sin π f δ x va 从速度滤波特性曲线个检波器组合)看: (1) 声波、金博棋牌1002金博棋牌下载官网面波视速度低,组 合对其高频成分压制严重; (2) 有效波视速度高,组合后 增强(用高频检波器接收)。 对于深层反射波,组合检 波对压制干扰有很好的效果。 (5.2.10) 2、组合的频率特性 实际地震波为脉冲波,包含许多频率成分,频率不同, f ? Δt 就不 同,组合后波形会发生畸变,表现为组合的频率特性。 固定 Δt ,取频率 f 为自变量,可得频率特性公式 1 sin n π f Δ t φn ( f ) = n sin π f Δ t (1) 当 Δt = 0 ,即Va→∞时, 无频率滤波作用; (2) 随 Δt 增大 , 通频带变窄 , 总趋势是低通。 结论:组合相当于低通滤 波器。 浅层地震深度浅,一般情况下,检波器排列不能同时做到近震源 接收,组合接收时往往会降低地震记录的分辨率,因此,浅层地震勘 探一般不采用组合方法压制干扰波。 组合法通常是用于油气等深层地震勘探中。

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