基于N次根叠加的定向地震波数据处理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于N次根叠加的定向地震波数据处理方法，对一组相邻地震记录依次进行求N次根处理，然后对处理后地震记录进行等间隔延时处理，经过延时后的各地震记录之间存在相关性，为了抑制主波束方向外信号畸变，再对该地震记录做N次幂处理，得到所需的定向地震记录。经试验，在强噪声环境下，现有地震波处理方法虽然能够加强主波束方向上的有效信号，但是在主波束方向外会出现信号模糊或信号同相轴分叉等现象，不仅降低了地震数据信噪比和分辨率，对后期地震数据处理和解释不利。与现有定向地震波处理方法相比，不仅充分保护和加强了原始记录中有效信号，使主波束方向上信噪比提高了n倍，更重要的是有效地抑制了主波束方向外信号畸变。

【技术实现步骤摘要】
基于N次根叠加的定向地震波数据处理方法
：本专利技术涉及一种人工定向地震勘探方法，尤其是针对常规定向地震波形成过程中，在地震波主波束方向外地震信号出现畸变时而提出的基于N次根叠加的定向地震波方法。
技术介绍
：波束定向的思想最早源于相控雷达领域。由于波束定向的方法能够有效加强来自目标体的反射波信号，因此被引入地震勘探领域。CN1560650公开了一种《相控阵地震勘探方法》，由一个主控单元控制一个以上乃至N个可控震源子站。主控单元由液晶屏、键盘实现人机交互，由E2PROM实现参数存取，由通信模块实现主从机的交互。可控震源子站由控制模块、信号发生模块、功率放大模块和通信模块组成，通信模块接收信息，控制DDS产生扫描波形，经滤波后送入功放驱动和激震器产生震动传入地下。可控震源子站在接收到主控单元的扫描命令后，通过控制扫描信号的相位，使得各地震波在地下设定区域同相叠加，其它区域部分抵消，实现了波束定向。CN1560651公开了一种《相控阵地震勘探方法》，它采用多个可控震源按均匀间距共线方式排列。通过控制各个可控震源的延时或相位差，使得各个可控震源发出的扫描信号在地下某一方向同相叠加，震动信号加强。CN101320095公开了一种《单震源定向照明地震信号合成方法》，在测线上设计1个以上乃至n个奇数等间距炮点，同时在该测线上还布设有1个以上乃至N个等道间距检波点，通过可控震源取得炮点1单炮地震数据，移动炮点，取得炮点2单炮地震数据，移动炮点，取得炮点3单炮地震数据，以此方式类推取得乃至n个炮点的单炮地震数据，将延时后的单炮地震数据做线性叠加，合成具有方向性的定向照明地震信号，该信号对应定向地震波场。CN101339252公开了《基于单震源的定向照明地震勘探方法》，按传统地质勘探方法确定偏移距、道间距，共线布置检波器阵列，依据同一组内各炮点的偏移距不同，不同组序号相差n的m个炮点偏移距相同的方法，采集整个剖面的单炮地震数据，对属于同一组的单炮地震数据按编号顺序依次作等间隔延时，将延时后的单炮地震数据做线性叠加，合成具有方向性的定向照明地震信号，该信号对应定向地震波场，利用常规地震数据处理方法就能得到基于单震源的定向照明地震剖面。CN103984019A公开了一种《局部相关加权地震波束合成方法》，取两个延时后的地震记录中对应道上的某一时窗内的数据作互相关；根据相关系数的大小确定时窗内是否为有效信号以及有效信号之间的时差，分析时窗内有效信号主频和周期，将时差大于四分之一周期相关系数设置为0，得到一组由相关系数组成的权值；利用该权值对延时后的记录进行加权，得到局部相关加权后的地震记录；将所有局部相关加权后的地震记录作线性叠加，得到局部相关加权后的波束定向结果。CN103336302A公开了一种《基于高次余弦幅度加权的地震波束形成方法》，首先依据观测的目标层、观测系统参数，设计定向地震波方向及波束形成延时控制参数；然后，根据余弦加权分布函数计算各单炮记录对应的幅度权值因子；最后通过延时及加权叠加的波束形成方法获得高信噪比定向地震波数据。CN102590861A公开了一种《基于接收阵列的地震波束形成方法》。针对常规可控震源地震数据集U，使用延时参数τ，与波束形成控制参数n，利用波束形成方法合成定向地震数据集V1；若数据集V1的信噪比满足采集数据质量要求，处理结束；若数据集V1信噪比仍然很低，针对数据集V1做二次波束形成处理，可得到定向地震数据集V2；依此类推，直到合成满足信噪比要求的定向地震波数据Vopt。在地震勘探方法中，实现地震波定向主要通过两种方式：一种是采集过程中，利用多个震源，采用相控阵方式，直接激发定向地震波束；另一种是在地震勘探数据预处理过程中，利用单震源地震信号合成定向地震波束。上述七个专利均属于这两种方式。地震波定向实质都是通过对一组震源依次延时或对一组单震源地震记录依次延时、叠加来实现主波束方向上目标反射信号加强。但在定向地震记录中发现，地震信号在主波束方向实现了同相叠加，而主波束方向外信号由于不能同相叠加，导致主波束方向外出现了信号模糊或同相轴分叉等畸变问题，使得信号信噪比及分辨率下降，并且容易引起后期地震处理和解释的错误。
技术实现思路
：本专利技术的目的就在于针对定向地震记录中主波束方向外信号由于没有同相叠加而造成的信号模糊或产生虚假同相轴等波形畸变问题，提供一种基于N次根叠加的定向地震波数据处理方法。本专利技术的主要思想是：对一组相邻地震记录依次进行求N次根处理，然后对处理后地震记录进行等间隔延时处理，经过延时后的各地震记录之间存在相关性。在主波束方向上延时后的各记录对应的反射波信号一致，主波束方向外信号对应不一致，存在时差，这样再经过叠加处理后，主波束方向外信号仍会出现畸变。为了抑制主波束方向外信号畸变，再对该地震记录做N次幂处理，得到所需要的定向地震记录，经过上述处理，地震记录的畸变部分得到了有效抑制。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：基于N次根叠加的定向地震波数据处理方法，包括以下步骤：A、输入n炮炮点连续的地震记录，记为U＝{U1(t,x)、U2(t,x)、…、Um(t,x)、…、Un-1(t,x)、Un(t,x)}，t代表地震记录时间，x代表接收阵列，n取值为大于2的奇数，其中m＝(n+1)/2，m代表中间记录编号，x＝{x1,x2,…xi,…,xp}，xi为接收阵列中的各道采集序号，i＝1,2,…,p，p为单炮记录的采集道数；B、对U中n炮地震记录按照公式(1)进行开N次根处理，其中j＝1,2,…,n，Uj'(t,x)为开N次根后的第j炮地震记录，经过开N次根处理后新地震记录记为U'＝{U1'(t,x)、U2'(t,x)、…、Um'(t,x)、…、Un-1'(t,x)、Un'(t,x)}；C、根据地震勘探原理及勘探区域目标层位信息，确定定向地震波主波束方向轴向角θ和目标层上覆介质平均速度v，按公式(2)计算τ0，其中τ0为延时参数，d1为炮间距；D、以第m炮地震记录为零延时基准，对U'中各地震记录依次分别按照延时参数τ0进行等间隔延时，得到地震记录集E、令λ＝d1/d2，其中d2为道间距，根据地震勘探观测系统设计要求d1为d2的整数倍，因此λ为整数，在R的各炮地震记录中分别选取对应Rm(t,x)中的第xi道接收位置的地震信号，并将选取的n道地震信号按照公式(3)进行叠加，其中r(t,xi)为叠加后地震记录中第xi道地震信号，对应i＝1,2,…,p，按公式(3)求出Rm(t,x)地震记录中1,2,...,p道地震信号，并定义新的地震记录M(t,x)＝[r(t,x1),r(t,x2),…,r(t,x100)]；F、令W(t,x)＝M(t,x)|M(t,x)|N-1……….(4)W(t,x)即为生成的能够抑制主波束外畸变信号的定向地震记录。有益效果：经试验，本专利技术公开的基于N次根叠加的定向地震波技术，适用于提高强噪声环境下获取的信噪比较低的地震数据信噪比，从而提高地震勘探质量。在强噪声环境下，采用常规定向地震波技术处理信噪比较低的原地震记录，虽然能够加强主波束方向上的有效信号，但是在主波束方向外会出现信号模糊或信号同相轴分叉等现象，不仅降低了地震数据信噪比和分辨率，对后期地震数据处理和解释本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于N次根叠加的定向地震波数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：A、输入n炮炮点连续的地震记录，记为U＝{U1(t,x)、U2(t,x)、…、Um(t,x)、…、Un‑1(t,x)、Un(t,x)}，t代表地震记录时间，x代表接收阵列，n取值为大于2的奇数，其中m＝(n+1)/2，m代表中间记录编号，x＝{x1,x2,…xi,…,xp}，xi为接收阵列中的各道采集序号，i＝1,2,…,p，p为单炮记录的采集道数；B、对U中n炮地震记录按照公式(1)Uj′(t,x)=Uj(t,x)|Uj(t,x)|[|Uj(t,x)|]1N...(1)]]>进行开N次根处理，其中j＝1,2,…,n，Uj'(t,x)为开N次根后的第j炮地震记录，经过开N次根处理后新地震记录记为U'＝{U1'(t,x)、U2'(t,x)、…、Um'(t,x)、…、Un‑1'(t,x)、Un'(t,x)}；C、根据地震勘探原理及勘探区域目标层位信息，确定定向地震波主波束方向轴向角θ和目标层上覆介质平均速度v，按公式(2)τ0=d1cos(θ)v...(2)]]>计算τ0，其中τ0为延时参数，d1为炮间距；D、以第m炮地震记录为零延时基准，对U'中各地震记录依次分别按照延时参数τ0进行等间隔延时，得到地震记录集R2(t-(n-12-1)τ0,x),...,Rm(t,x),...,Rn-1(t+(n-12-1)τ0,x),Rn(t+(n-12)τ0,x)};]]>E、令λ＝d1/d2，其中d2为道间距，根据地震勘探观测系统设计要求d1为d2的整数倍，因此λ为整数，在R的各炮地震记录中分别选取对应Rm(t,x)中的第xi道接收位置的地震信号，并将选取的n道地震信号按照公式(3)r(t,xi)=R1(t-(n-12)τ0,xi+(n-12)λ)+R2(t-(n-12-1)τ0,xi+(n-12-1)λ)+...+Rm(t,xi)+...+Rn-1(t+(n-12-1)τ0,xi-(n-12-1)λ)+Rn(t+(n-12)τ0,xi-(n-12)λ)...(3)]]>进行叠加，其中r(t,xi)为叠加后地震记录中第xi道地震信号，对应i＝1,2,…,p，按公式(3)求出Rm(t,x)地震记录中1,2,...,p道地震信号，并定义新的地震记录M(t,x)＝[r(t,x1),r(t,x2),…,r(t,x100)]；F、令W(t,x)＝M(t,x)|M(t,x)|N‑1……….(4)W(t,x)即为生成的能够抑制主波束外畸变信号的定向地震记录。...

【技术特征摘要】
1.一种基于N次根叠加的定向地震波数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：A、输入n炮炮点连续的地震记录，记为U＝{U1(t,x)、U2(t,x)、…、Um(t,x)、…、Un-1(t,x)、Un(t,x)}，t代表地震记录时间，x代表接收阵列，n取值为大于2的奇数，其中m＝(n+1)/2，m代表中间地震记录编号，x＝{x1,x2,…xi,…,xp}，i为接收阵列中的各道采集序号，i＝1,2,…,p，p为单炮记录的采集道数；B、对U中n炮地震记录按照公式(1)进行开N次根处理，其中j＝1,2,…,n，Uj'(t,x)为开N次根处理后的第j炮地震记录，经过开N次根处理后新地震记录记为U'＝{U1'(t,x)、U2'(t,x)、…、Um'(t,x)、…、Un-1'(t,x)、Un'(t,x)}；C、根据地震勘探原理及勘探区域目标层位信息，确定定向地震波主波束方向轴向角θ和目标层上覆介质平均速度v，按公式(2)计算τ0，其中τ0为延时参数，d1为炮间距；D、以第m炮地震...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜弢，贾海青，邹艳艳，徐学纯，林君，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22