CN103163567A - 基于能量的气枪子波气泡比分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于能量的气枪子波气泡比分析方法及装置，以合理地刻画气枪子波信噪比特征，满足海上地震的采集要求。该方法包括：从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅；计算所述主脉冲的均方根振幅和所述气泡脉冲的均方根振幅之比，以获得气枪子波气泡比。该方法适用于气枪阵列的设计与优化，可以用来更好地分析和评价气枪子波的特征，可应用于地震勘探、海洋地质调查等行业。本发明的方案通过计算主脉冲和气泡脉冲均方根振幅之比，与用第一个压力脉冲的最大振幅值与第一个气泡脉冲的最大振幅值之比方法获得气泡比的方法相比较，能够更加合理地刻画气枪子波气泡脉冲压制效果，从而更好地指导气枪阵列设计和优化。

Description

基于能量的气枪子波气泡比分析方法及装置

技术领域

本发明涉及适用于地震勘探、海洋地质调查领域，具体地涉及基于能量的气枪子波气泡比分析方法及装置。

背景技术

在海上地震勘探中，激发震源主要是气枪阵列，因此，气枪阵列子波的优劣直接影响采集效果的好坏。如何科学、客观地评价气枪子波，是海上勘探气枪阵列设计的一项重要研究内容。为此，国内外学者引入了一些参数(主脉冲、峰峰值、气泡比，以及气泡周期)对气枪子波进行分析和评价。其中，气泡比描述了气枪阵列的气泡压制效果，即气枪激发时气泡被压制的效果，通常，气泡比是指第一个压力脉冲的最大振幅值与第一个气泡脉冲的最大振幅值之比，气泡比越大，说明气泡压制效果越好，越有利于海上地震勘探。

但是，采用这样这种方法来描述气枪阵列的气泡压制效果有其客观局限性，它没有考虑到压力脉冲及气泡脉冲的持续时间。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于能量的气枪子波气泡比分析方法及装置，以合理地刻画气枪子波气泡脉冲压制效果，满足海上地震的采集要求。

一方面，为达上述目的，本发明提供了一种基于能量的气枪子波气泡比分析方法，所述方法包括：

从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅；

根据所述主脉冲的均方根振幅和所述气泡脉冲的均方根振幅之比，获得气枪子波气泡比。

另一方面，为达上述目的，本发明提供了一种基于能量的气枪子波气泡比分析装置，所述装置包括：

均方根振幅获取单元，用于从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅；

计算单元，用于根据所述主脉冲的均方根振幅和所述气泡脉冲的均方根振幅之比，获得气枪子波气泡比。

本发明的上述技术方案的有益技术效果在于：

本发明的方案通过计算主脉冲和气泡脉冲均方根振幅之比，即计算主脉冲能量与气泡脉冲能量之比，与用第一个压力脉冲的最大振幅值与第一个气泡脉冲的最大振幅值之比方法获得气泡比的方法相比较，能够更加合理地刻画气枪子气泡脉冲压制效果，从而更好地指导气枪阵列设计和优化，以满足海上地震的采集要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的方法的整体流程图；

图2为本发明实施例的某气枪阵列；

图3为本发明实施例的基于能量的气枪子波气泡比分析图；

图4为本发明实施例的装置的功能框图。

具体实施方式

气枪子波数据来源：通过给定气枪的容量、压力、沉放深度、海水温度、海面反射系数等参数利用计算机模拟获得气枪子波数据。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的在于，考虑到传统气泡比分析方法的局限性，探讨了新的气泡比分析方法，即基于能量的气泡比分析。这里，能量指的是在一定延续时间内子波的均方根振幅。

图1为本发明实施例的方法的整体流程图。如图1所示，该方法包括：

110：从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅；

120：根据所述主脉冲的均方根振幅和所述气泡脉冲的均方根振幅之比，获得气枪子波气泡比。

该方法通过计算主脉冲和气泡脉冲均方根振幅之比，更加合理地刻画气枪子波气泡脉冲压制效果，从而更好地指导气枪阵列设计和优化，以满足海上地震的采集要求。

更加具体地，本发明实施例的采用基于能量的气泡比分析方法来刻画气枪子波信噪比特征，可以通过以下几个步骤来实现：

首先，分别找出离散气枪子波主脉冲和气泡脉冲的正负最大值，其位置标记为a，b，c，d；即找出气枪子波的主脉冲的最大值位置a和最小值位置b；以及找出气枪子波的气泡脉冲的最大值位置c和最小值位置d；

其次，对于最大值位置a和c分别向前搜索，找到第一个不大于0的数值所出现的位置，分别记为N₁，N₃；同样地对于最小值位置b和d分别向后搜素，找到第一个不小于0的数值所出现的位置，分别记为N₂，N₄，这里a，b，c，d，N₁，N₂，N₃，N₄表示采样点的序号；

然后，分别求主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅A、B，表示为：

$A=\sqrt{\frac{\underset{i=N_1+1}{\overset{N_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_2-N_1-1}},$ $B=\sqrt{\frac{\underset{i=N_3+1}{\overset{N_4-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_4-N_3-1}},$ 其中，s(i)表示子波第i个采样点的振幅值；

最后，求出气枪子波的能量气泡比

进一步地，方法还可以包括：根据所述气枪子波气泡比，分析气枪子波气泡脉冲压制效果，气泡比越大，气泡脉冲压制效果越好。

可选地，在从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅之前，所述方法还包括如下步骤：利用水听器测量获得气枪激发时产生的气枪子波数据；或者，通过给定气枪的容量、压力、沉放深度、海水温度和海面反射系数，利用计算机模拟获得气枪子波数据。

本发明实施例的优点在于：

对于离散化的气枪子波，本发明实施例可以求出主脉冲和气泡脉冲的持续时间，并计算得到持续时间内主脉冲和气泡脉冲均方根振幅之比，进而实现了基于能量的气枪子波气泡比分析。

在海上勘探中，气枪子波的气泡比是描述子波信噪比的重要参数。气泡比越大，气泡脉冲压制效果越好，从而越有利于提高海上地震资料的采集质量。

实施例：

本实施例以野外正在使用的某气枪阵列为例，采用能量的方法，分析该气枪阵列子波的气泡比。

如图2所示为气枪阵列平面图，该气枪阵列由23条单枪、2个子阵列组成，总容量V＝3020in³，工作压力P＝2000psi，气枪沉放深度h＝3m，水中声波速度V＝1483m/s，海水温度为20℃，海面反射系数为-1。通过计算机模拟得到气枪阵列的远场子波。下面利用本发明专利对该气枪子波进行基于能量的气枪子波气泡比分析。

如图3所示为基于能量的气枪子波气泡比分析图。图3中，横线和竖线的阴影部分分别表示主脉冲和气泡脉冲。

首先，分别找出离散气枪子波主脉冲和气泡脉冲的正负最大值，其位置标记为a，b，c，d，其采样点序号分别是169，188，540，611，振幅分别是47.81，-29.02，1.825，-0.618；

其次，对于最大值位置a和c分别向前搜索，找到第一个不大于0的数值所出现的位置，得到N₁=155，N₃=373，s(N₁)=-0.588,s(N₃)=-0.013；同样地对于最小值位置b和d分别向后搜素，找到第一个不小于0的数值所出现的位置，得到N₂=357，N₄=629，s(N₂)=0.003,s(N₄)=0.017；

然后，计算主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅：

$A=\sqrt{\frac{\underset{i=N_1+1}{\overset{N_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_2-N_1-1}}=13.319,$ $B=\sqrt{\frac{\underset{i=N_3+1}{\overset{N_4-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_4-N_3-1}}=0.875---\left(1\right)$

则基于能量的气枪子波气泡比为：

$\mathrm{PBR}=\frac{A}{B}=15.22---\left(2\right)$

采用这种方法来分析子波的气泡比，考虑到了主脉冲和气泡脉冲的持续时间，可以更好地刻画气枪子波的特征，为气枪子波品质的评价提供了更好的依据。

本发明实施例还提供了一种基于能量的气枪子波气泡比分析装置，如图4所示，该装置200包括：

均方根振幅获取单元210，用于分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅；

计算单元220，用于计算所述主脉冲的均方根振幅和所述气泡脉冲的均方根振幅之比，以获得气枪子波气泡比。

在一较佳实施例中，所述获取单元210包括：

第一定位模块2101，用于找出气枪子波的主脉冲的最大值位置a和最小值位置b；

第二定位模块2102，用于找出气枪子波的气泡脉冲的最大值位置c和最小值位置d；

第一搜索模块2103，用于对于最大值位置a和c分别向前搜索，找到第一个不大于0的数值所出现的位置，分别记为N₁，N₃；

第二搜索模块2104，用于对于最小值位置b和d分别向后搜素，找到第一个不小于0的数值所出现的位置，分别记为N₂，N₄；所述a，b，c，d，N₁，N₂，N₃，N₄表示采样点的序号；

计算模2105块，用于分别计算主脉冲的均方根振幅A和气泡脉冲的均方根振幅B，所述A和B分别满足下式：

$A=\sqrt{\frac{\underset{i=N_1+1}{\overset{N_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_2-N_1-1}},$ $B=\sqrt{\frac{\underset{i=N_3+1}{\overset{N_4-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_4-N_3-1}},$ 其中，s(i)表示子波第i个采样点的振幅值。

可选地，所述装置还可以包括：分析单元230，用于根据所述气枪子波气泡比，分析气枪子波气泡脉冲压制效果。

可选地，所述装置还可以包括：气枪子波数据获取单元240，用于利用水听器测量获得气枪激发时产生的气枪子波数据；或者，通过给定气枪的容量、压力、沉放深度、海水温度和海面反射系数，利用计算机模拟获得气枪子波数据。

本发明实施例的优点在于：

对于离散化的气枪子波，本发明实施例可以求出主脉冲和气泡脉冲的持续时间，并计算得到持续时间内主脉冲和气泡脉冲均方根振幅之比，进而实现了基于能量的气枪子波气泡比分析。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块（illustrative logical block），单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性（interchangeability），上述的各种说明性部件（illustrative components），单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路（ASIC），现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电脑、双绞线、数字用户线（DSL）或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片（disk）和磁盘（disc）包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于能量的气枪子波气泡比分析方法，其特征在于，所述方法包括：

从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅；

根据所述主脉冲的均方根振幅和所述气泡脉冲的均方根振幅之比，获得气枪子波气泡比。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅包括：

找出气枪子波的主脉冲的最大值位置a和最小值位置b；

找出气枪子波的气泡脉冲的最大值位置c和最小值位置d；

对于最大值位置a和c分别向前搜索，找到第一个不大于0的数值所出现的位置，分别记为N₁，N₃；

对于最小值位置b和d分别向后搜素，找到第一个不小于0的数值所出现的位置，分别记为N₂，N₄；所述a，b，c，d，N₁，N₂，N₃，N₄表示采样点的序号；

分别计算主脉冲的均方根振幅A和气泡脉冲的均方根振幅B，所述A和B分别满足下式： $A=\sqrt{\frac{\underset{i=N_1+1}{\overset{N_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_2-N_1-1}},$ $B=\sqrt{\frac{\underset{i=N_3+1}{\overset{N_4-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_4-N_3-1}},$ 其中，s(i)表示子波第i个采样点的振幅值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述气枪子波气泡比，分析气枪子波气泡脉冲压制效果。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅之前，所述方法还包括：

利用水听器测量获得气枪激发时产生的气枪子波数据；或者，

通过给定气枪的容量、压力、沉放深度、海水温度和海面反射系数，利用计算机模拟获得气枪子波数据。

5.一种基于能量的气枪子波气泡比分析装置，其特征在于，所述装置包括：

均方根振幅获取单元，用于从气枪子波数据中分别获取气枪子波的主脉冲和气泡脉冲的均方根振幅；

计算单元，用于根据所述主脉冲的均方根振幅和所述气泡脉冲的均方根振幅之比，获得气枪子波气泡比。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：

第一定位模块，用于找出气枪子波的主脉冲的最大值位置a和最小值位置b；

第二定位模块，用于找出气枪子波的气泡脉冲的最大值位置c和最小值位置d；

第一搜索模块，用于对于最大值位置a和c分别向前搜索，找到第一个不大于0的数值所出现的位置，分别记为N₁，N₃；

第二搜索模块，用于对于最小值位置b和d分别向后搜素，找到第一个不小于0的数值所出现的位置，分别记为N₂，N₄；所述a，b，c，d，N₁，N₂，N₃，N₄表示采样点的序号；

计算模块，用于分别计算主脉冲的均方根振幅A和气泡脉冲的均方根振幅B，所述A和B分别满足下式：

$A=\sqrt{\frac{\underset{i=N_1+1}{\overset{N_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_2-N_1-1}},$ $B=\sqrt{\frac{\underset{i=N_3+1}{\overset{N_4-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^2\left(i\right)}{N_4-N_3-1}},$ 其中，s(i)表示子波第i个采样点的振幅值。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

分析单元，用于根据所述气枪子波气泡比，分析气枪子波气泡脉冲压制效果。

8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

气枪子波数据获取单元，用于利用水听器测量获得气枪激发时产生的气枪子波数据；或者，

通过给定气枪的容量、压力、沉放深度、海水温度和海面反射系数，利用计算机模拟获得气枪子波数据。

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