CN105319587A - 一种基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法 - Google Patents

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梁鸿贤
秦宁
石林光
李凌云
徐辉
傅金荣
高丽
孙朋朋
张传强
孙治国
武天祥
王延光
王兴谋
王静轩
王敬阁
王磊
陈震林
孙淑琴
马季
揭景荣
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Abstract

本发明的基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法包括：对于多组同炮点位置激发、同排列接收的炸药震源单炮和可控炸药震源单炮分别拾取初至并沿初至校平，再进行叠加处理，提取各自的初至子波，再利用得到的多组子波统一计算整形滤波算子，与可控震源资料褶积，完成可控震源的整形滤波。其技术优势主要表现在充分考虑到了工区的实际情况，对于解决该工区炸药震源与可控震源子波的相位差异，有更好的针对性；获取的子波信息更加准确，得到的整形滤波算子更为可靠；初至子波的提取只需要利用野外同位置激发的炸药震源及可控震源单炮，数据量较小；最后对多组单炮得到的整形滤波算子进行平均，得到统一的整形滤波算子，应用简单，效率高。

Description

一种基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法
技术领域
本发明属于油气勘探地震资料处理技术领域，特别是一种利用初至子波信息提取、对可控震源子波进行整形滤波的方法。
现有技术
根据炸药震源子波与可控震源子波相位特征的差异，特别是初至起跳方向正好相反。因此目前主要的校正方法是对可控震源单炮直接进行极性反转。但是，炸药震源与可控震源的相位差异并非是180°。因此，这种简单的对可控震源单炮直接进行极性反转的相位校正方法并不准确，存在较大的误差。
在山前带、沙漠戈壁或者城区等复杂地表条件下进行的地震勘探中,为了提高地震资料采集的质量,经常选用炸药震源和可控震源联合激发的工作方式。但是两种震源采集的地震资料在相位特征上并不一致，具体表现在可控震源激发得到的地震数据经过自相关处理后的子波具有零相位特征,而炸药震源激发的子波通常认为是最小相位的,两者相位特征差异明显。这种相位差异，不光对资料品质造成影响，还直接影响后续的处理解释工作。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种使可控震源经过整形滤波后与炸药震源相位特征一致，有利于后续的处理解释工作的基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法。
本发明的基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法技术路线是：对于多组同炮点位置激发、同排列接收的炸药震源单炮和可控炸药震源单炮分别拾取初至并沿初至校平，再进行叠加处理，提取各自的初至子波，再利用得到的多组子波统一计算整形滤波算子，与可控震源资料褶积，完成可控震源的整形滤波。
本发明的技术方案包括：
（1）选取多组野外同炮点位置激发，同排列接收得到的炸药震源单炮和可控震源单炮；
（2）对步骤（1）选取的炸药震源单炮和可控震源单炮分别进行初至拾取；
（3）初至校平，根据拾取到的初至，将地震单炮沿初至校到同一时间；
（4）对校平后的炸药震源及可控震源单炮直接进行水平叠加，提取各自的初至子波；
（5）可控震源整形滤波算子的求取
（6）再将求得的可控震源整形滤波算子作用于可控震源的所有地震道，完成可控震源子波整形滤波的处理。
其中可控震源整形滤波算子的求取如下：
设可控震源与炸药震源单炮的初至子波记录分别为：可控震源子波xi(t)（i=1,2，…N）和炸药震源子波yi（t）（i=1,2，…N）。其中i为炮号；N为参与运算的总炮数。
设计一个整形滤波算子mi（t）作用于xi(t)，使可控震源子波xi(t)经过褶积滤波后逼近炸药震源子波yi（t）。设整形滤波后，实际输出xi(t)*mi（t）与期望输出yi（t）的误差为ei(t)，那么则有
（1）
误差能量总和为
（2）
应用最小二乘法原理，令总误差能量E对mi（t）的偏导数等于零，即
（3）
得到求解整形滤波算子的托布里兹矩阵方程
（4）
式中：Rxx表示输入道xi(t)的自相关函数矩阵；M为整形滤波算子向量；Rzr表示期望输出道yi(t)与输入道xi（t）的互相关函数向量。公式（4）的矩阵形式为
（5）
求解公式（5）的托布里兹矩阵方程，得到可控震源第i道的整形滤波算子mi（t）。对每组炸药震源和可控震源初至子波得到的N个整形滤波算子进行平均，就得到可控震源整形滤波算子
（6）
（6）整形滤波算子的应用
再将求得的算子作用于可控震源的所有地震道，完成可控震源子波整形滤波的处理。
（7）
如果提取的初至子波具有较高的信噪比，则可控震源子波经过整形滤波处理后的振幅、相位、波形都与炸药震源子波接近。
本发明的基于初至子波提取的可控震源整形滤波技术，其技术优势主要表现在以下三个方面：
第一、技术针对性强。该方法利用野外实际地震资料，提取地震子波信息，用来求取整形滤波算子，充分考虑到了工区的实际情况，对于解决该工区炸药震源与可控震源子波的相位差异，有更好的针对性。
第二、技术效果的可靠性。直接提取最原始的初至子波信息进行整形滤波算子的计算，最大程度地避免了地层吸收衰减等因素的影响，获取的子波信息更加准确，得到的整形滤波算子更为可靠。
第三、计算量小，应用简单、效率较高。初至子波的提取只需要利用野外同位置激发的炸药震源及可控震源单炮，数据量较小；最后对多组单炮得到的整形滤波算子进行平均，得到统一的整形滤波算子，应用简单，效率较高。
附图说明
图1为本发明一种基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法的流程图
图2a为同位置激发同排列接收的可控震源单炮；图2b为同位置激发同排列接收的炸药震源单炮
图3a为针对可控震源拾取的初至信息；图3b为针对炸药震源拾取的初至信息
图4a为可控震源单炮沿初至校平；图4b为炸药震源单炮沿初至校平
图5a为提取出的可控单炮初至子波；图5b为提取出的炸药震源初至子波
图6为计算出的可控震源整形滤波算子
图7中A为原始炸药震源子波；B为原始可控震源子波；C为本发明整形滤波后的可控震源子波；D为经过直接极性反转后的可控震源子波
图8a炸药震源单炮；图8b可控震源单炮；图8c经过本发明整形滤波后的可控震源单炮
图9a为整形滤波前炸药震源与可控震源单炮叠加对比；图9b整形滤波后炸药震源与可控震源单炮叠加对比。
实例实施
实施例，为了验证本发明的效果，在XX油田XX块区选取炸药震源与可控震源联合施工的二维测线，地震资料时间长度为6998ms，时间采样间隔为2ms，采样点数为3500，二维线长21.5公里。采用上述方法对该资料进行处理。
（1）首先进入步骤1，选取多组野外同炮点位置激发，同排列接收得到的炸药震源单炮和可控震源单炮。如图2
（2）然后依据步骤2，如图3所示，分别拾取这些炸药震源单炮及可控震源单炮的初至。
（3）依据步骤3，利用拾取得到的初至时间，分别将这些单炮沿初至校平，使初至波校正到同一时间上。（如图4）
（4）依据步骤4，对校平后的可控震源和炸药震源直接叠加，提取各自的初至子波。（如图5）
（5）依据步骤5，利用前面提取得到的炸药震源子波及可控震源子波，以炸药震源子波作为期望输出，计算可控震源子波整形滤波算子。首先，利用公式（1）（2）计算可控震源子波与炸药震源子波误差能量总和。应用最小二乘法原理，令总误差能量的偏导数为零，即公式（3）。利用公式（4），可以得到求解整形滤波算子的托布里兹矩阵方程，求解该方程，便可以得到每组单炮各自的可控震源整形滤波算子。最后依据公式（6）对多组单炮得到的整形滤波算子进行平均，得到统一的整形滤波算子。（图6）
（6）依据步骤6，根据公式（7），再将求得的整形滤波算子与可控震源的所有地震道褶积，完成可控震源子波整形滤波的处理。
图7是整形滤波算子应用于可控震源子波的效果。从应用效果上来看，该方法与传统直接进行极性反转的相位校正方法相比，可控震源地震子波经过整形滤波后，经过校正后的可控震源子波C的波形与炸药震源子波A更加接近，而采用传统方法得到的结果D，画框位置处的波形与炸药震源子波A形态差异较大。因此，该方法相比于传统的方法有更明显的校正效果。
图8是整形滤波算子应用于可控震源单炮上的效果。可以看出，经过整形滤波后的可控震源单炮初至波形与炸药震源单炮初至的波形基本相似，很好地校正了炸药震源单炮与可控震源单炮之间的相位差异。
图9是整形滤波算子应用于可控震源前后叠加效果对比。对炸药震源单炮和可控震源单炮分别进行叠加对比后发现，可控震源整形滤波前，炸药震源与可控震源叠加波组特征差异较大，两者主要标志层无明显对应关系(如图9a)。可控震源经过整形滤波后(图9b)，炸药震源与可控震源叠加剖面波组间的对应关系明显改善，两者相位一致性较好。

Claims (2)

1.一种基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法，其特征是包括：
（1）选取多组野外同炮点位置激发，同排列接收得到的炸药震源单炮和可控震源单炮；
（2）对步骤（1）选取的炸药震源单炮和可控震源单炮分别进行初至拾取；
（3）初至校平，根据拾取到的初至，将地震单炮沿初至校到同一时间；
（4）对校平后的炸药震源及可控震源单炮直接进行水平叠加，提取各自的初至子波；
（5）利用得到的多组子波统一求取可控震源整形滤波算子；
（6）将求得的可控震源整形滤波算子作用于可控震源的所有地震道，完成可控震源子波整形滤波的处理。
2.根据权利要求1所述的基于初至子波提取的可控震源整形滤波方法，其特征是：所述可控震源整形滤波算子的求取按下列方式进行：
设可控震源与炸药震源单炮的初至子波记录分别为可控震源子波xi(t)（i=1,2，…N）和炸药震源子波yi（t）（i=1,2，…N），其中i为炮号；N为参与运算的总炮数；
设一个整形滤波算子mi（t）作用于xi(t)，使可控震源子波xi(t)经过褶积滤波后逼近炸药震源子波yi（t），设整形滤波后实际输出xi(t)*mi（t）与期望输出yi（t）的误差为ei(t)，那么则有
（1）
误差能量总和为
（2）
应用最小二乘法原理，令总误差能量E对mi（t）的偏导数等于零，即
（3）
得到求解整形滤波算子的托布里兹矩阵方程
（4）
式中：Rxx表示输入道xi(t)的自相关函数矩阵；M为整形滤波算子向量；Rzr表示期望输出道yi(t)与输入道xi（t）的互相关函数向量，托布里兹矩阵方程的矩阵形式为
（5）
求解公式（5）的托布里兹矩阵方程，得到可控震源第i道的整形滤波算子mi（t），对每组炸药震源和可控震源初至子波得到的N个整形滤波算子进行平均，就得到可控震源整形滤波算子
（6）
再将求得的可控震源整形滤波算子作用于可控震源的所有地震道，完成可控震源子波整形滤波的处理，
（7）。
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