一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法技术

本发明专利技术涉及一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法，包括以下步骤：1)获取原始地震数据，从预处理后的地震数据中选出多个OBS道集；2)基于OBS拾取所有共检波点道集中海水的透射波走时，统计该透射波走时对应的炮点坐标和激发时间；3)设置扫描范围和扫描间隔；4)对于任一OBS道集，以投放点为中心，利用多维扫描方法确定基于该OBS道集得到的OBS着底位置、着底深度及等效海水速度；5)重复4)，直至对所有的OBS道集都执行过4)，得到最后的OBS位置与最后的等效海水速度。与现有技术相比，本发明专利技术具有精度高、效率高等优点。效率高等优点。效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法


[0001]本专利技术涉及海底地震仪主动源地震勘探的数据处理领域，尤其是涉及一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法。

技术介绍

[0002]受海流的影响，海底地震仪(OBS)在设计点位投放以后，在下沉过程中会发生横向漂移。水深越深、流速越大、水文情况越复杂，着底点的漂移量会越大或越不确定。因此，OBS的定位是主动源海底地震勘探的关键步骤。OBS的定位有两种方法：一是利用OBS声学通讯，但这种方式受声学通讯有效范围制约，且需要多方位测量，定位效率低，且受水速影响误差大，目前较少使用；二是利用地震数据的冗余到时信息，这种方法定位效率高，但定位精度受水速误差、海底深度，以及到时拾取误差影响。
[0003]为此，很多研究对地震定位方法进行改进。为了提高定位精度，李丽青等(2013)、徐云霞等(2018)对实测数据进行线性动校正，根据直达波拉平效果确定OBS的位置。Trabattoni等(2020)利用船上噪音，采用频谱分析技术实现OBS的定位，定位精度较高，但需要准确的AIS数据和尽量多、尽量宽频的噪音信号。为了克服海底深度和海水速度未知的影响，Oshida等(2008)利用初至波走时，结合精确的水深测量和全局搜索方法实现OBS的定位。马德堂等(2013)根据初至波到达时，首先利用搜索法确定海水速度，再利用三点定位法和最小平方法确定OBS位置，同时减小了拾取误差、炮点误差和水速误差对定位精度的影响。Du等(2018)利用初至波走时，首先结合最小二乘法和蒙特卡洛方法对OBS进行定位，然后利用二次曲线拟合获得平均水速与水深。Benazzouz(2018)则利用初至波到达时，构建关于OBS坐标与水速的超定方程，分两步获得OBS坐标与水速。
[0004]可以看出，以上地震定位方法需要已知准确的海底深度与海水速度，或者是采用分步法逐次实现OBS的定位与海水速度的估计，无法同时快速地得到OBS位置、海底深度海水速度，且定位的精度不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种定位精度高的确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法，可以确定各个OBS对应的海底地震仪位置、海底深度与海水等效海水速度。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法，包括以下步骤：
[0008]1)获取原始地震数据，从预处理后的地震数据中选出多个OBS道集，所述OBS道集为共检波点道集；
[0009]2)基于OBS拾取所有共检波点道集中海水的透射波走时，统计该透射波走时对应的炮点坐标和激发时间；
[0010]3)设置扫描范围和扫描间隔；
[0011]4)对于任一OBS道集，以投放点为中心，利用多维扫描方法确定基于该OBS道集得到的OBS着底位置、着底深度及等效海水速度；
[0012]5)重复4)，直至对所有的OBS道集都执行过4)，得到所有的OBS位置与OBS水平位置处的等效海水速度。
[0013]进一步地，3)的扫描范围包括空间水平扫描范围、垂直扫描范围和等效海水速度扫描范围，所述扫描间隔为上述三个扫描范围各自对应的扫描间隔，设置水平扫描范围时，保证OBS的着底范围在水平扫描范围内。
[0014]进一步地，4)的步骤包括：
[0015]41)对于选定的OBS道集，统计该道集的所有炮点坐标和2)中每个炮点对应的海水透射波走时t；
[0016]42)按照任意顺序执行一级循环、二级循环和三级循环，完成三个循环后，执行内层循环，得到每个虚拟OBS点的总走时残差；
[0017]其中，一级循环具体为：以投放点水平坐标为中心，在设定的空间水平扫描范围内，按照设定的空间水平扫描的间隔逐次变化OBS水平坐标，得到水平坐标集合；
[0018]二级循环具体为：以投放点水平坐标所对应的海底初始深度为中心，在设定的垂直扫描范围内，按照设定的垂直扫描的间隔逐次变化OBS深度，得到深度集合；
[0019]三级循环具体为：以给定的海水等效参考速度为中心，在设定的等效海水速度扫描范围内，按照设定的等效海水速度扫描的间隔逐次变化海水参考速度，得到海水参考速度集合；
[0020]内层循环具体为：对于选定的OBS道集所涉及的所有炮点逐个扫描，对于扫描的任一炮点坐标(sx
i
,sy
i
,sz
i
)，基于每个炮点对应的透射波走时、水平坐标集合、深度集合和海水参考速度集合得到该炮点坐标的所有不同虚拟OBS扫描点下的理论到达时残差，重复上述步骤，得到选定的OBS道集所涉及的所有炮点坐标的所有不同虚拟OBS扫描点下的理论到达时残差，进而得到所有不同虚拟OBS扫描点下的总走时残差，所述不同虚拟OBS扫描点由水平坐标集合的任一OBS水平坐标、深度集合的任一OBS深度和海水参考速度集合的任一海水参考速度组成；
[0021]43)、计算总走时残差中的最小值，确定该最小值对应的OBS水平坐标、OBS深度和海水参考速度，将该OBS水平坐标作为OBS着底位置、将该OBS深度作为该水平位置的着底深度，将该海水参考速度作为该水平位置的等效海水速度。
[0022]进一步地，对于任一炮点坐标，理论到达时残差的表达式为：
[0023][0024]其中，Δt
i
为该炮点的理论到达时残差，i为任一炮点的下标，(sx,sy,sz)为该炮点的坐标，(rx，ry)为虚拟OBS水平坐标，rz为虚拟OBS深度，v为海水参考速度，t
i
为OBS道集上拾取的该炮点对应的海水透射波走时。
[0025]进一步地，某个虚拟OBS扫描点下的总走时残差的表达式为：
[0026][0027]其中，Δt
′
为某个虚拟OBS扫描点下的总走时残差，Δt
i
为一个炮点的理论到达时
残差。
[0028]进一步地，2)中，OBS拾取的透射波的震相为连续的海水透射波震相。
[0029]进一步地，设置扫描间隔时，权衡扫描的定位精度与计算能力。
[0030]进一步地，所述预处理为包括滤波、去噪和反褶积中的一种或多种。
[0031]进一步地，所述共检波点道集为同一OBS接收的地震道的集合。
[0032]进一步地，地震道为海面炮点激发的地震波，经介质传播后，被OBS记录到的时间振动序列。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0034](1)比较现有的需要已知准确的海底深度与海水速度，或者是采用分步法逐次实现OBS的定位与海水速度的估计，本专利技术可以根据OBS道集在实现OBS定位的同时实现海底深度的估计及等效海水速度的反演。
[0035](2)本专利技术利用多维扫描方法确定基于该OBS道集得到的OBS着底位置、着底深度及等效海水速度，原理简单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取原始地震数据，从预处理后的地震数据中选出多个OBS道集，所述OBS道集为共检波点道集；2)基于OBS拾取所有共检波点道集中海水的透射波走时，统计该透射波走时对应的炮点坐标和激发时间；3)设置扫描范围和扫描间隔；4)对于任一OBS道集，以投放点为中心，利用多维扫描方法确定基于该OBS道集得到的OBS着底位置、着底深度及等效海水速度；5)重复4)，直至对所有的OBS道集都执行过4)，得到所有的OBS位置与OBS水平位置处的等效海水速度。2.根据权利要求1所述的一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法，其特征在于，3)的扫描范围包括空间水平扫描范围、垂直扫描范围和等效海水速度扫描范围，所述扫描间隔为上述三个扫描范围各自对应的扫描间隔，设置水平扫描范围时，保证OBS的着底范围在水平扫描范围内。3.根据权利要求2所述的一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描方法，其特征在于，4)的步骤包括：41)对于选定的OBS道集，统计该道集的所有炮点坐标和2)中每个炮点对应的海水透射波走时t；42)按照任意顺序执行一级循环、二级循环和三级循环，完成三个循环后，执行内层循环，得到每个虚拟OBS点的总走时残差；其中，一级循环具体为：以投放点水平坐标为中心，在设定的空间水平扫描范围内，按照设定的空间水平扫描的间隔逐次变化OBS水平坐标，得到水平坐标集合；二级循环具体为：以投放点水平坐标所对应的海底初始深度为中心，在设定的垂直扫描范围内，按照设定的垂直扫描的间隔逐次变化OBS深度，得到深度集合；三级循环具体为：以给定的海水等效参考速度为中心，在设定的等效海水速度扫描范围内，按照设定的等效海水速度扫描的间隔逐次变化海水参考速度，得到海水参考速度集合；内层循环具体为：对于选定的OBS道集所涉及的所有炮点逐个扫描，对于扫描的任一炮点坐标(sx
i
,sy
i
,sz
i
)，基于每个炮点对应的透射波走时、水平坐标集合、深度集合和海水参考速度集合得到该炮点坐标的所有不同虚拟OBS扫描点下的理论到达时残差，重复上述步骤，得到选定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，刘子桦，
申请(专利权)人：李华，
类型：发明
国别省市：