用于地震波场分离的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于局部密集地震数据的滤波器的产生的系统和方法。该方法包括：从设计为记录弹性或声学波场特性的局部密集地震勘测中获得勘测布置结构特性。使用可以在一个组中估算的、在波场的空间微商的（１）阶和最高阶之间的阶的波场的空间微商设计滤波器。该滤波器被设计成可以分离上行／下行波分量，Ｐ／Ｓ分量或是上行／下行波分量和Ｐ／Ｓ分量。波场的空间和时间偏导可以通过例如一个泰勒级数展开式作为一个近似来被计算和使用。通过结合估计的近表面介质特性，地震数据和算得的偏导，地震数据被过滤。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地震数据的获取和处理领域，尤其涉及一种关于地震波场分离的系统和方法。
技术介绍
对陆地地震数据作理想化处理、分析和说明需要有关波场的完整信息，以便将波场分离为它的上行、下行波、P和S分量以及确定相位和极性。对于地表地震数据的3C的获得，通常的方式是简单地将垂直分量解释为P部分，将水平分量解释为SV和SH部分。这种“传统”的P/S解释方式对垂直到达是准确的。然而，当能量沿一个偏离法线的入射角入射时，一方面由于投影在所有的成分上，另一方面由于不一致的反射系数和自由表面上的模式转换，该近似发生失败。关于波场分离的准确解析的滤波表达式最初来源于例如Dankbaar.J.W.M.在1985年提出的，P波和S波的分离Geophys.Prosp.，33，970-986，而且这些技术都应用于常规记录布置的地震数据上。不幸的是，静态(statics)问题严重地限制着基于波动方程的这种技术的应用。专利技术概述因此，本专利技术的目的之一是提供一种滤波技术，并使其应用到一种其中的静态实际上是恒定的局部密集配置的单一传感器接收器组。本专利技术还提供了一种可以有效地直接应用于空间域的滤波技术。根据本专利技术，提供了一种用于局部密集地震数据的滤波器的产生方法，该方法包括从设计为记录弹性或声学波场特性的局部密集地震勘测中获得勘测布置结构特性，该勘测包括多个接收器组，每个组包括至少三个相互密集间隔的接收器。根据该方法，设计一滤波器，其使用可以在一个组中估算的、在波场的空间微商的一阶和最高阶之间的阶的波场的空间微商，使得当结合来自单一组内的数据时，该滤波器分离到达该单一组的一些或所有的波场的分量。该滤波器可以被设计为可以分离上行/下行波分量，P/S分量或是上行/下行波分量和P/S分量。在组中密集间隔的接收器被间隔分开成使得在所关心的波场部分中的静态基本为恒定。更具体地，密集间隔的接收器的每一个被间隔以大约2米或更小，或被间隔以所关心的最短波长的大约五分之一距离或更小。波场的偏导最好被计算，这可使用泰勒级数展开式作为近似来进行。根据本专利技术，最好是通过结合对近表面介质特性的估算，地震数据和算得的(对时间和空间的)偏导来对地震数据进行滤波。这种滤波器还可以用于从地震数据中分离出表面波或空气波引入的地面运动。自由表面条件可被用于把波场的垂直偏导转换为水平偏导。根据本专利技术，虽然可以进行其它应用，但该地震勘测主要用于对碳氢化合物的储量勘探、评估和特性描述。本申请可应用于近表面速度为各向同性的或各向异性的情况下。 附图说明图1a-c为依照本专利技术的弹性动力学表述定理的各种图解；图2为用来从等式(36)的散度中除去自由表面影响的滤波器的标准化实数部分的曲线图；图3a和3b为依据本专利技术的带有局部密集接收器组的地震测量的例子；图4a和4b为通过数值方法直接计算的散度；图5a-d表示了仅从V3测量得到的部分；图6a-d表示使用本专利技术的优选实施例的波场分离技术的结果；图7为根据本专利技术优选实施例的地震数据获取和处理系统的示意性图解；图8显示了根据本专利技术优选实施例的滤波技术的步骤。专利技术详述本专利技术提供了一种用于分离地表地震数据的P/S和去除陆地自由表面(例如上行/下行分量)的影响的新途径。通过使用自由表面条件把垂直空间微商转换为水平微商，这种方法可利用该自由表面上的波场局部密度测量计算波场的所有空间微商。该方法可进而用于在该自由表面的波场散度(P波)和旋度(S波)的计算。自由表面的影响最好使用弹性流体力学表述定理，通过一种上行/下行分离步骤来去除。由此得到一个用记录数据对空间滤波器卷积的表达式。该滤波器可以被成功近似，使得它们拟合于P/S分离步骤的局部密度获取模式。尤其是最简单的由两项组成的上行P波近似表达式。第一项最好对应为有自由表面时的散度乘以介质常数(materialconstant)。第二项最好是介质常数定比的被记录垂直分量的时间微商。因此，通过第一项把一个修正值加到“传统的”P-解释中，可以改善法线入射之外的入射角的精确度。申请于2000年2月15日的题目为“估计地震物质特性的系统和方法”的英国专利申请(英国专利申请号为0003410.8)在此引入作为参考，其中提供了一种使用波场的体记录去转换地球中靠近一个小的密集布置的接收器阵列中的P和S的速度的方法。“体记录”指的是一种在近似包围地球体积的阵列。这种估计值为波场在任一时间点上P和S分量的有效速度。如果要估测近表面地球构造，这样的速度对于这里讲到的静态估计或是把波场分离为上行和下行分量是很有用的。陆地地震记录中包含的自由表面条件将在参照完全各向异性的情况下被首先讨论。弹性构造关系将源自由区域的应力张量分量σij和应变张量分量εij联系起来σij＝Cijklεkl； (1)其中Cijkl为弹性抗挠度。下标1和2对应水平坐标x1和x2，而下标3对应于垂直向下方向x3，使用佛克脱(Voigt)记法，等式(1)可被写为σ11σ22σ33σ23σ13σ12=Cϵ11ϵ22ϵ332ϵ232ϵ132ϵ12;---(2)]]>其中C是带有21个独立分量的对称性抗挠性矩阵C=C11C12C13C14C15C16C21C22C23C24C25C26C31C32C33C34C35C36C41C42C43C44C45C46C51C52C53C54C55C56C61C62C63C64C65C66.---(3)]]>张力εij由质点速度vI，由下式表示ϵ.ij=12(∂jvi+∂ivj),---(4)]]>其中i表示在x1，x2或x3方向上的空间微商，那一点表示时间微商。在陆地采集中，地表3C接收器的空间分布可以让我们计算质点速度的水平空间微商(或者如果质点的加速度被记录，是它的时间微商等)。用于全面了解波场的唯一缺少的信息是记录的波场的垂直微商。地面自由表面条件给了我们三个额外的约束条件σi3＝0， (5)这对于我们计算剩余的速度足够了，假设我们对相关弹性抗挠性进行一些独立估计。另外，在应力张量和应变张量各元素间的相互关系的约束可以被用于修正耦合或用于计算近表面特性。近表面环境各向同性介质特性的状况对于地表地震情况中是特别感兴趣的。使用抗佛克脱(Voigt)记法，抗挠性矩阵表示如下 其中λ和μ是Lame′常量。利用自由表面条件(5)的约束表示变为∂3v3=-λλ+2μ(∂1v1+∂2v2)---(7)]]>3v2＝-2v3(8)3v1＝-1v3， (9)其中右边的水平微商由表面测量可知。请注意，介质特性只出现在等式(7)中，不出现在等式(8)和(9)中。将讨论覆盖均质各向同性的半空间的自由表面上的波场的散度和旋度。讨论将在各向同性媒质环境中进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于局部密集地震数据的滤波器的产生方法，其步骤包括： 从设计为记录弹性或声学波场特性的局部密集地震勘测中获得勘测布置结构特性，该勘测包括多个接收器组，每个组包括至少三个相互密集间隔的接收器； 设计一滤波器，其使用可以在一个组中估算的、在波场的空间微商的一阶和最高阶之间并包括此一阶和最高阶的阶的波场的空间微商，使得当结合来自单一组内的数据时，该滤波器分离到达该单一组的一些或所有的波场的分量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约汉奥罗夫安德斯罗伯森，安德鲁科蒂斯，
申请(专利权)人：施鲁博格控股有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]