一种适用于海上斜缆数据的f-p域鬼波压制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于海上斜缆数据的f‑p域鬼波压制方法，属于海洋勘探技术领域，作为一种端到端的处理方法，输入为斜缆地震数据，输出即为鬼波压制后的地震数据。通过对传统的线性Radon变换改进得到适用于斜缆地震数据的线性Radon变换算子，随后基于改进的Radon变换算子将地震波分解为不同入射方向的平面波，从平面波角度给出了一次波与鬼波的时差，以该时差公式为基础在f‑p域建立了一次波、虚反射与总波场的关系式，鬼波压制问题也就转换为求解线性方程组的问题。本发明专利技术不再需要对鬼波进行预测和匹配相减，简化了鬼波压制的处理流程，提高了处理效率；由于不受中间环节的影响，得到处理结果的信噪比更高。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于海上斜缆数据的f-p域鬼波压制方法
本专利技术属于海洋勘探
，具体涉及一种适用于海上斜缆数据的f-p域鬼波压制方法。
技术介绍
海上地震勘探相对陆地勘探而言是一种比较灵活的地震勘探作业方式，一般为了避免噪声的干扰，需要将震源和检波器沉放到一定深度进行激发和接收，从而获得高信噪比地震资料。但由于海水和空气的分界面是一个强波阻抗界面(接近自由表面)，一次波在传播到海面时会被反射继续向下传播，并被检波器接收，进而形成鬼波(一般也称之为检波器虚反射)。其与一次波波形一致极性相反，并紧跟在一次波后面难以区分，因此在实际地震资料中很难直接分离一次波和鬼波。鬼波的存在对于后续的资料处理有非常大的影响，一方面，由于在某些频率处一次波和虚反射会相互抵消，地震资料会缺失某些频率成分，即存在陷频点；另一方面，还会导致最终的叠加或偏移剖面中存在较多虚假的同相轴，难以甄别，严重影响地震资料的解释。如何压制海上地震资料中的鬼波一直是海上地震资料处理中的关键问题，国内外专家学者做了大量研究工作并取得一定进展。近年来，海上宽频地震勘探技术发展迅速，相继出现了斜缆采集技术、双检采集技术、上下双缆采集技术以及四分量采集技术。而斜缆采集技术作为海上宽频地震勘探中的一项重要技术，应用最为广泛，通常采用如图1所示的拖缆进行地震数据采集，其缆型是倾斜的，并且检波器的深度随着炮检距的增大而增大，正是这种独特的缆型使得斜缆相对传统拖缆具有显著优势，一方面能够采集到更为丰富的地震波场，因为不同深度检波器所采集的地震波场具有不同的频率成分，最终能够相互叠加和补偿；另一方面，由于引入多样化的鬼波，也有利于后续的鬼波压制。早在1982年，Ray就在专利中提出了斜缆采集技术，但由于没有相应的处理技术，斜缆采集技术一直没有得到实际应用；直到2010年，Soubaras通过将叠后的常规成像数据和镜像成像数据进行联合反褶积成功压制了鬼波，正是该方法的提出才使得斜缆采集技术被广泛应用。随后，Soubaras进一步发展了该方法，基于常规成像和镜像成像后的共成像点道集进行多道联合反褶积，在压制鬼波的同时还具有很好的保幅性；在此基础上，众多专家学者对斜缆数据鬼波压制问题进行了研究，目前对于鬼波的压制主要以下两类方法，第一类以宽频采集技术为主体，所提出的虚反射压制算法都是针对特定的宽频采集系统，斜缆采集系统中最具代表性的就是基于Radon变换正反演的鬼波压制方法；第二类方法是预测相减法，该类方法以地震波波动理论为基础，通过波动方程精确模拟实际的地震波场，或者通过反演的手段来预测虚反射，常见的方法有基于格林函数理论的虚反射压制方法和基于逆散射级数的虚反射压制方法。尽管传统的鬼波压制方法已经取得一定效果，但其计算效率和处理结果的信噪比仍然是实际应用的关键问题。对于实际生产中的海洋地震勘探来说，如何寻求一种有效的鬼波压制方法非常重要，一方面在计算效率上能满足实际生产的要求，另一方面能提供高信噪比的处理结果。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种适用于海上斜缆数据的f-p域鬼波压制方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于斜缆数据鬼波压制的方法，包括如下步骤：步骤1：分别对线性Radon变换算子进行时间校正和炮检距校正，包括如下步骤：步骤1.1：将一次波、虚反射沿着传播路径分别延拓至海平面，等效于将检波器置于海平面来接收地震波场，延拓的时差表示如下：其中：Zi为第i个检波点的深度；vw为海水速度；Δhi,j为海平面延拓接收点到实际接收点的水平距离，并表示如下：Δhi,j＝Zitanθ(2)；sinθ＝vwpj(3)；其中：θ为地震波入射方向或反射方向与垂直方向的夹角；pj为射线参数；步骤1.2：计算海面延拓点的炮检距xi+Δhi,j，并替换线性Radon变换算子中的炮检距xi，校正之后表示如下：τpr＝(xi+Δhi,j)pj-Δτpi(4)；将τpr代入到Radon变换算子中，得到适用于斜缆数据的线性Radon变换算子，表示如下：Lu＝exp(-iωτpr)(5)；步骤2：构建海水中一次波和相应的海平面鬼波之间关系的平面波模型；步骤3：基于步骤2建立的平面波模型，建立斜缆观测系统下一次波与鬼波的时差公式，其是与入射角度、海水速度以及检波器深度相关的，表示如下：其中，z为接收点相对海平面的深度，Δτ为鬼波比一次波晚到达接收点的时间；步骤4：基于步骤1构建的线性Radon变换算子和步骤3构建的时差关系，在f-p域建立一次波、虚反射与全波场的关系式，进而构建待求解的线性方程组：P+G＝S(7)；其中：P为一次波波场；G为鬼波波场；S为全波场；通过步骤3构建的一次波与鬼波的时差关系，得到P与G的关系如下：G＝Re-iωΔτP(8)；由于Δτ是与角度相关的，因此必须在f-p域才能对其进行表征，通过步骤1构建的线性Radon算子将(7)式映射到f-p域，进而得到最终的求解形式：LuP+RLue-iωΔτP＝LuS(9)；其中：R为海面反射系数；Lu为改进之后的线性Radon变换算子；通过求解式(9)得到最终的P，即得到只包含一次波数据的地震数据。优选地，在步骤4中，具体包括如下步骤：步骤4.1：输入地震数据S，并进行直达波切除及相关预处理；步骤4.2：对地震数据S进行Fourier变换得到频率域地震数据；步骤4.3：依次对每个频率的地震数据Si和一次波数据Pi在f-p域建立线性方程组；步骤4.4：运用共轭梯度法求解步骤3中的线性方程组，得到一次波数据P；步骤4.5：Fourier反变换得到t-x域虚反射压制后的数据；步骤4.6：输出结果。本专利技术所带来的有益技术效果：通过构建海水中一次波和相应的鬼波之间的平面波模型；建立一次波与鬼波的时差关系(该时差关系与电缆深度、海水中声波速度以及地震波入射角度相关)；构建一次波、鬼波与全波场的关系式；将鬼波压制问题转换为求解线性方程组的问题，通过常用的优化算法(例如：共轭梯度法，高斯消元法以及LU分解法)即可得到较理想的结果。上述技术方案中作为一种端到端的处理方法，没有中间处理环节，输入为斜缆地震数据，输出即为鬼波压制后的地震数据，相对传统的基于Radon变换正反演方法以及预测相减的方法，处理方式灵活高效，处理结果信噪比高；另外，本专利技术中算子的构建只依赖于斜缆观测系统参数，与地震数据无关，对于相同观测系统下采集到的地震数据具有通用性，后期通过只需构建一次算子即可将之用于所有炮的数据，能够大大提高实际地震资料处理的效率。本专利技术相对于现有技术，具有处理效率高，省时、省力、省费用等有益效果。附图说明图1为斜缆观测系统下一次波，虚反射的传播示意图；图2为一次波和相应的鬼波之间关系的平面波模型示意图；图3为工区模型及斜缆观测系统示意图；图4为图3速度模型正演得到的斜缆地震记录示意图；图5为本专利技术处理后得到的地震记录示意图，其中，P1、P2为一次反射波，P11、P22为一阶多次波；图6为本专利技术和传统鬼波压制算法的效果对比图，其中，左图为原始记录，中图为基于Radon变换正反演的虚反射压制算法处理结果，右图为本专利技术的处理结果；图7为待频谱分析的原始斜缆地震记录本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于斜缆数据鬼波压制的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：分别对线性Radon变换算子进行时间校正和炮检距校正，包括如下步骤：步骤1.1：将一次波、虚反射沿着传播路径分别延拓至海平面，等效于将检波器置于海平面来接收地震波场，延拓的时差表示如下：

【技术特征摘要】
1.一种用于斜缆数据鬼波压制的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：分别对线性Radon变换算子进行时间校正和炮检距校正，包括如下步骤：步骤1.1：将一次波、虚反射沿着传播路径分别延拓至海平面，等效于将检波器置于海平面来接收地震波场，延拓的时差表示如下：其中：Zi为第i个检波点的深度；vw为海水速度；Δhi,j为海平面延拓接收点到实际接收点的水平距离，并表示如下：Δhi,j＝Zitanθ(2)；sinθ＝vwpj(3)；其中：θ为地震波入射方向或反射方向与垂直方向的夹角；pj为射线参数；步骤1.2：计算海面延拓点的炮检距xi+Δhi,j，并替换线性Radon变换算子中的炮检距xi，校正之后表示如下：τpr＝(xi+Δhi,j)pj-Δτpi(4)；将τpr代入到Radon变换算子中，得到适用于斜缆数据的线性Radon变换算子，表示如下：Lu＝exp(-iωτpr)(5)；步骤2：构建海水中一次波和相应的海平面鬼波之间关系的平面波模型；步骤3：基于步骤2建立的平面波模型，建立斜缆观测系统下一次波与鬼波的时差公式，其是与入射角度、海水速度以及检波器深度相关的，表示如下：其中，z为接收点相对海平面的深度，Δτ为鬼波比一次波晚到达接收点的时间；步骤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建国，郭毓，马安，高宇，宋鑫，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37