基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法技术

本发明专利技术提供一种基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，包括：根据探区地质目标及可控震源性能设计标准的低频扫描信号；运用标准的低频扫描信号在探区内进行振动扫描，回收每次振动的力信号；对所有的力信号进行平均值计算获得平均力信号；对平均力信号进行基波与谐波的分离，分别获取基波信号与谐波信号；将谐波信号相位进行180度旋转并与基波信号合并形成谐波压制的可控震源扫描信号；采用谐波压制的可控震源扫描信号进行施工，将地震仪器记录的相关前地震数据与标准扫描信号进行相关，获取最终的地震数据。该基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法压制了可控震源谐波畸变，改善可控震源激发效果，提高资料品质。高资料品质。高资料品质。

【技术实现步骤摘要】
基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法


[0001]本专利技术涉及油田可控震源地震勘探领域，特别是涉及到一种基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法。

技术介绍

[0002]将地震信号频率向低频方向扩展几乎已成为可控震源地震项目的标准，低频勘探技术已成为解决复杂地质难题的勘探利器，实现深部目标的清晰成像，提供更多的地层结构及细节信息，提高地震资料的解释水平，同时提供更加稳定的反演结果，在解决复杂问题时的技术优势众多。然而，由于可控震源伺服系统非线性、液压振动器的固有设计等原因，采用数学方法实现的非线性低频扫描信号比传统的线性扫描信号的失真水平更高，降低了可控震源扫描质量，影响了地震资料品质。
[0003]近年来也提出了一些解决方案来防止或是降低这种失真的产生。如：Sercel公司为代表的SmartLF技术能够降低扫描信号低频畸变，根据大量测试来预测伺服阀谐波畸变，在此基础上，电控箱体自动修正输入伺服阀的可控震源扫描信号，避免谐波的产生，该方法是对可控震源电子设备固有的谐波进行建模、预测和校正，以确保可控震源输出信号尽可能接近所需信号，从而降低低频失真。然而，该技术只能在Sercel 508XT仪器上应用。另一类方法就是在可控震源扫描信号设计过程中运用了一些增强机械稳定性的优化技术。
[0004]在申请号：CN201711111347.3的中国专利申请中，涉及到一种低畸变宽频扫描信号设计方法，包括：根据可控震源低频段机械限制，获得扫描信号低频段出力曲线；根据高频段大地截止频率响应，获得扫描信号高频段出力曲线；获得预设扫描信号出力曲线；根据勘探区域频率要求，对出力曲线进行能量补偿及时频域转换；获得能量均衡扫描信号的时频曲线及出力曲线；对时频曲线及出力曲线进行平滑及求导得到f'(t)及A
’
(t)；对f'(t)及A
’
(t)进行平滑，并积分得到新的时频曲线及出力曲线；求取扫描信号。该方法对低频扫描段的时频曲线及出力曲线进行优化，以增强机械系统稳定性来降低谐波畸变，提高了资料品质，虽然该方法能够一定程度低降信号失真，但改善空间仍然很大。
[0005]在申请号：CN201510504580.2的中国专利申请中，涉及到一种滑动扫描谐波压制方法及装置，该方法包括以下步骤：获取滑动扫描相关后道数据，并拾取所述相关后道数据的初至时间；将所述相关后道数据进行互补总体平均的经验模态分解CEEMD，得到一组本征模函数IMF分量；分析谐波在所述IMF分量中的分布情况，确定含有谐波的IMF分量和不含有谐波的IMF分量；将所述含有谐波的IMF分量从所述初至时间开始进行谐波衰减处理；利用谐波衰减处理后的IMF分量以及所述不含有谐波的IMF分量进行重构得到去谐波后的相关后道数据。
[0006]在申请号：CN201810710665.X的中国专利申请中，涉及到一种基于重构地面力信号的可控震源谐波压制方法。在不能通过加权和方法估计地面力信号的情况下，利用直达波与其它地震波到时不一致的特点，通过合理匹配滤波器，从基板附近信号中有效分离、提取直达波作为重构地面力信号代替实际的可控震源下传信号，对地震记录进行反褶积处
理，以达到压制谐波。
[0007]以上现有技术均与本专利技术有较大区别，因此，亟待研制一种谐波压制可控震源扫描信号设计方法，为此我们专利技术了一种基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，解决了以上技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种采用该方法设计的扫描信号激发能够得到谐波畸变小的地震资料的基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法。
[0009]本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，该基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法包括：
[0010]步骤1，根据地质目标及可控震源性能设计标准的低频扫描信号S0(t)；
[0011]步骤2，运用标准的低频扫描信号S0(t)在区内进行振动扫描，回收每次振动的力信号；
[0012]步骤3，对所有的力信号进行平均值计算获得平均力信号F(t)；
[0013]步骤4，对平均力信号F(t)进行基波与谐波的分离，分别获取基波信号F0(t)与谐波信号F'(t)；
[0014]步骤5，将谐波信号F'(t)相位进行180度旋转并与基波信号F0(t)合并形成谐波压制的可控震源扫描信号S(t)；
[0015]步骤6，采用谐波压制的可控震源扫描信号S(t)进行施工，将地震仪器记录相关前地震数据与标准扫描信号S0(t)进行相关，获取最终的地震数据。
[0016]本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：
[0017]在步骤1中，根据地质目标频宽、能量的要求，确定起始频率、扫描长度这些可控震源扫描参数，根据可控震源低频段重锤冲程及液压流量的机械限制，设计得到标准的低频扫描信号S0(t)。
[0018]在步骤2中，运用步骤1设计的标准的低频扫描信号S0(t)在工区内进行5
‑
10次扫描，回收每次振动的力信号。
[0019]在步骤3中，对步骤2中回收的所有力信号进行平均值计算，得到平均力信号F(t)，平均力信号消除了外界或系统偶然因素产生的干扰，代表系统自身谐波的力信号。
[0020]在步骤4中，运用信号分析方法对平均力信号F(t)进行基波与谐波的分离，分别获取时间域内的基波信号F0(t)与谐波信号F'(t)。
[0021]在步骤4中，信号分析方法选用相移法，具体步骤为：将平均力信号F(t)转换到频率域下，频率域的力信号由S
D
(f)表示；针对k阶谐波噪声，构建相移算子和反相移算子对力信号S
D
(f)使用相移算子进行相移处理，相移计算后频率域的力信号使用公式将s'
D
(t)反变换回时间域；对相移计算后的力信号s'
D
(t)使用的时间域滤波；再将s”D
(t)再次变换到频率域，得到
对S”D
(f)使用反相移算子进行反相移计算,得到最后，将变换到时间域中，得到分离后的基波信号
[0022]在步骤4中，选用相移算法计算过程中，为分离谐波与基波信号，应取构建的相移算子与反相移算子中的k＝1。
[0023]在步骤5中，将步骤4中获得的谐波信号F'(t)相位进行180度旋转，旋转后谐波信号与基波信号F0(t)合并形成谐波压制的可控震源扫描信号S(t)：
[0024]S(t)＝F0(t)
‑
F'(t)
ꢀꢀ
(1)。
[0025]在步骤6中，采用步骤5设计的谐波压制的可控震源扫描信号S(t)进行施工，由于该信号经过可控震源扫描后，地震仪器接收到的相关前地震记录含有较弱谐波，此时将地震仪器记录的相关前地震数据与步骤1设计的标准扫描信号S0(t)进行相关，获取最终的地震数据。
[0026]本专利技术中的谐波压制可控震源扫描信号设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，其特征在于，该基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法包括：步骤1，根据地质目标及可控震源性能设计标准的低频扫描信号S0(t)；步骤2，运用标准的低频扫描信号S0(t)在区内进行振动扫描，回收每次振动的力信号；步骤3，对所有的力信号进行平均值计算获得平均力信号F(t)；步骤4，对平均力信号F(t)进行基波与谐波的分离，分别获取基波信号F0(t)与谐波信号F'(t)；步骤5，将谐波信号F'(t)相位进行180度旋转并与基波信号F0(t)合并形成谐波压制的可控震源扫描信号S(t)；步骤6，采用谐波压制的可控震源扫描信号S(t)进行施工，将地震仪器记录相关前地震数据与标准扫描信号S0(t)进行相关，获取最终的地震数据。2.根据权利要求1所述的基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，其特征在于，在步骤1中，根据地质目标频宽、能量的要求，确定起始频率、扫描长度这些可控震源扫描参数，根据可控震源低频段重锤冲程及液压流量的机械限制，设计得到标准的低频扫描信号S0(t)。3.根据权利要求1所述的基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，其特征在于，在步骤2中，运用步骤1设计的标准的低频扫描信号S0(t)在工区内进行5
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10次扫描，回收每次振动的力信号。4.根据权利要求1所述的基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，其特征在于，在步骤3中，对步骤2中回收的所有力信号进行平均值计算，得到平均力信号F(t)，平均力信号消除了外界或系统偶然因素产生的干扰，代表系统自身谐波的力信号。5.根据权利要求1所述的基于力信号的谐波压制可控震源扫描信号设计方法，其特征在于，在步骤4中，运用信号分析方法对平均力信号F(t)进行基波与谐波的分离，分别获取时间域内的基波信号F0(t)与谐波信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹国滨，张剑，胡立新，徐雷良，赵国勇，张旭，任立刚，徐钰，赵献立，刘梦花，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司中石化石油工程地球物理有限公司中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司，
类型：发明
国别省市：