地球物理勘探數據處理

地球物理勘探數據處理是將各種地球物理勘探所取得的原始數據，經過電子計算機的加工運算，輸出各種數據列表、曲線和圖件，以供地質解釋的新技術。

基本介紹

• 中文名：地球物理勘探數據處理
• 外文名：geophysical data processing
• 起始時間：20世紀20年代開始到50年代初期
• 方法：手工操作為主
• 作用：執行以固定格式編寫的物探數據

工作簡史

物探數據的整理加工，從20世紀20年代開始到50年代初期，以手工操作為主，50年代到60年代初期以模擬回放為主，60年代中期逐漸實現了物探數據的數字處理。物探數據的數字處理是物探工作同計算機技術相結合的產物，已逐漸形成一個新的專業技術部門。

中國於1973年使用國產DJS-11大型計算機開始了物探數據的數字處理。20世紀80年代的物探數據處理中心，都配備有大型電子計算機設施以及遠程終端和衛星數據傳輸系統。
在軟體方面，為了適應物探數據數量大、重複運算次數多和記錄道數不斷增加的特點，相應地設立物探處理程式系統。其主要功能是用來控制物探數據的輸入和輸出，組織以記錄道為單位的檔案，分析並執行以固定格式編寫的物探數據處理方案。

地震勘探數據的處理

地震數據處理的對象是記錄在磁帶上，經過採樣的人工激發的地震波，包括反射波或折射波，同時還包括繞射波、多次波和干擾波等。
地震勘探數據處理應滿足：

①消除或削弱各種干擾波，保留和加強用於勘探目的的反射波或折射波。採用各種手段提高信號-噪聲比；

②把反射波（或折射波）歸位到產生反射（或折射）的地下反射點的位置上去；

③提取地震波傳播介質和界面的物理參數，用於定性和定量地解釋地震層位的岩層物理特徵；

④提供地震正、反演問題的人機聯作終端的各種處理方案和程式，以提高解釋成果的精度；

⑤使處理方案自動化，縮短處理周期，減少人工干預。

為了滿足上述5個方面的要求,人們從不同的角度針對不同的問題，已經提出了多種處理方法和數學物理模型。這些方法和模型有的是在彈性波傳播方程的原理上提出來的，有的是在其他學科中成功地套用之後被引進到地震數據處理中來的。地震勘探可以被看做是以地層為傳輸道的通信系統。它所記錄的離散時間序列從一個角度來看是確定性過程，而從另一個角度看又是隨機性過程。因此，在地震數據處理中常常是兼用數學分析方法和數理統計方法。地震勘探數據處理正處於不斷發展和完善的進程中。

地震勘探數據處理

是通過由若干個具有不同功能的環節稱之為處理模組組成的流程來實現的。反射法地震勘探中最常用的數據處理流程有以下幾個主要模組。 預處理地震數據採集系統──數字地震儀輸出的是數位化了的磁記錄。由於地震工作的需要，野外的採集點是多道的，而採樣系統是單道的，因此，在數字記錄磁帶上採樣點不是按地震道的順序排列，而是按採樣時間的先後順序排列的。
預處理，的目的是把上述採樣序列重新排列成按道的次序。

反褶積處理

目的是去掉接收系統和大地濾波作用的影響，使輸出成為與反射係數成比例的脈衝序列，從而使地震記錄能夠清楚地反映出地下反射面的準確位置和反射係數的大小，為解釋提供可靠的數據。對地震道做反褶積處理，是基於把地震道看作是地震子波與反射係數序列褶積的結果。反褶積就是對地震道進行濾波，使其輸出為反射係數的序列。地震子波是未知的，而且在傳播過程中逐漸變化，常用的求反褶積因子的方法為最小平方法，即維納法。
地震波譜分析地震波是一個隨時間變化的函式,可以用傅立葉變換表示為頻率的函式。地震波譜是反映地層性質的一種參數，波譜分析是提取頻率參數的一種方法。在地震數據處理中，為了加速計算與相對保持波譜成分，常常在頻率域進行數據處理。
地震波速度分析，地震波在岩石中的傳播速度，是反映岩石性質的一種參數，也是進行時差校正的不可缺少的處理參數，速度的套用幾乎貫穿著地震勘探數據處理的全過程。
用於提取地震波在地層中傳播速度的原始數據有：聲波測井數據、地震測井數據和多次觀測的大量地震記錄。
在地震勘探數據處理中常用的速度概念有：層速度、平均速度、均方根速度和疊加速度。這些速度概念既適合於地震縱波，也適用於橫波，但二者的量值是不同的。
層速度是地震波在均質地層中的傳播速度。它等於水平地層厚度除以波在垂直方向的傳播時間。
平均速度是地震波沿法線方向通過一組水平層狀地層時，把該組水平地層看做是均質地層時計算出的傳播速度。
均方根速度是水平層狀地層中各層速度平方的平均值的平方根值（取正值）。
疊加速度是根據共中心點道集通過速度譜實際計算出來的一種等效速度，它即不同於平均速度也不等於均方根速度，但是在水平層狀介質中很接近於均方根速度的一種速度。疊加速度隨界面傾角而變。
各種速度之間存在下列關係，即疊加速度大於均方根速度，均方根速度大於或等於平均速度。但差別不是很大。

疊加處理

是地震勘探數據處理中實現提高地震記錄信噪比的一種處理方法，是把來自同一個反射點上的反射波同相地疊加在一起。為了要做到各道同向相加，必須對不同炮檢距（炮點到檢波點間的距離）的地震道進行正常時差校正。在地表不均勻和有高程差的地區還要進行表面校正即靜校正。
疊加的方法除了直接相加外，還有各種加權法疊加，以取得同相疊加的最佳效果。
偏移（歸位）處理　在疊加剖面上，地層是從地震波形同相軸表示的。當地下地層為水平狀態時，反射波形正好反映記錄道正下方的地層。如果反射地層是傾斜界面時，地震反射同相軸就要向下傾方向移動。這時在疊加剖面上反射同相軸的視傾角Ф*與地層的真傾角Φ是不等的。在均勻介質的條件下二者存在下列關係：

sinΦ=tgФ*。

為了使地震剖面能夠真實地反映地下的構造情況，把由於地層傾斜而引起的反射波記錄位置偏移，歸位到產生它的反射點位置上去，此即地震波的偏移處理。常用的處理方法為波動方程法和與繞射疊加法。圖2是水平疊加處理和偏移處理地震剖面。 　濾波，在接收地震波信號的同時也收到各種干擾波，如隨機干擾、面波、聲波和水波等。為了消除這些干擾波需要對地震記錄進行頻率濾波和頻率-波數域二維濾波。地震波的濾波和其他物理領域所用的濾波原理是一樣的。
如果地震波與干擾波的頻帶範圍不同，則有針對性地使用帶通頻率濾波，即可把干擾波消除。這表現在時間域就是一個褶積過程。
如果幹擾波是按照一個與地震波的傳播方向不同的某個方向傳播的，如面波、聲波、水波，同時它們的頻帶又與地震波的頻帶部分地相重合，這時一般是採用二維濾波來消除這類干擾波,二維濾波在時間-空間域表現為二維褶積。

重力和磁法勘探數據的處理

重力場和磁場都滿足拉普拉斯方程，有許多共同之處。重力勘探和磁法勘探數據的處理包括數據輸入和自動編校以及校正運算。
數據輸入和自動編校　將野外採集的數據輸入計算機。計算機自動地對所有數據根據事先安排好的檢查程式，逐點檢查，把不合要求的數值剔除。並以某種內插值來代替它。同時把觀測值與測點坐標對應地編組，以備計算和製圖使用。
校正運算無論是重力、磁法或者測點坐標數據,都要進行各自所需的各種校正計算。對磁法觀測值要進行高程校正和磁日變校正；對重力值要進行緯度校正、高程校正、地形校正和布格校正等；對測點坐標值要進行誤差校正。
計算基礎的重力、磁法異常值和繪製相應圖件磁法勘探的基礎圖件是總磁場異常圖或垂直分量異常圖。重力的基礎圖件是布格異常圖。
重、磁異常的轉換與處理。　重、磁異常是由地下地質體的密度或磁化強度變化所引起的，因此要對重、磁異常進行分析處理和解釋，以達到勘探各種礦產資源的目的。由於重、磁異常本身具有複雜多變性，同時由於測量誤差、外界干擾等使異常進一步複雜化，所以要對異常做各種轉換與處理，以區分出地下地質體產生的異常，並得以做出正確的解釋。
重、磁異常轉換的內容有：空間換算、導數換算、磁場分量間的換算及不同磁化方向的換算等。處理是指如何把複雜異常化為簡單異常，以便於解釋。如疊加異常的分離，三維異常化為二維異常，把非水平面的觀測結果化為水平觀測面上的結果。
重、磁異常的轉換也可以在頻率域中進行。其優點是轉換簡單，並能清楚地看出換算過程的濾波作用。
在頻率域可以設計各類高通、低通或帶通濾波器來分離疊加異常。其中包括有：消除隨機干擾，將區域異常與局部異常分開，把幾個範圍、強度相近的異常分開。
地質體的參數計算　根據重、磁異常可以計算出各種形狀的地質體或礦體的埋藏深度、大小和質量等。各種比較規則的地質體都有固定的計算式。對不規則的地質體可以用模擬來計算，這在計算機上進行是很方便的。

電法勘探數據的處理

電法勘探中的各種方法都是利用不同岩石的電性差異來查明地質構造和有用礦產的。由於電法勘探的各種野外觀測方法的不同，所以處理和解釋也不相同。電法勘探數據的處理一般分為預處理和處理。
預處理主要是檢驗野外原始數據，從大量的數據中分析、查找有效信號或有用數據。根據信號和干擾頻率的不同，有時要進行濾波處理，有時要進行多路解編，登錄施工和供電參數等。
處理是把預處理後的數據繪製成各種曲線圖和電剖面圖，然後根據方法原理和解釋要求進行各種定量計算。
放射性勘探數據的處理 　放射性強度的記錄是以單位時間內脈衝數進行測量的，因此，其數據很容易在計算機上進行處理。地面放射性勘探數據的處理在許多方面與重、磁勘探數據的處理相似,如等值線圖的繪製,局部放射性異常的區分等。然後根據處理後所輸出的圖件進一步做定性的和定量的計算，以確定放射性元素礦體的大小和放射性元素的含量。

地球物理測井數據的處理

根據各種測井儀器所記錄的測井資料，採用人工或計算機技術進行處理（見地球物理測井）。
參考書目
K.H.Waters.Reflectionseismology, Wiley-Inter-science,New York,1978.
E.A.Robinson,Deconvolution of Geophysical TimeSeries in the Exploration for Oil and Gas,Elsevier,New York,1979.