CN107728209A - 一种确定人工地震记录垂向分辨率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实例提供了一种确定人工地震记录垂向分辨率的方法。所述方法包括：在人工地震记录上，初始时间采样点处，开取时窗；对每道地震记录，截取时窗内的地震信号；计算时窗内地震信号的自相关函数；统计自相关函数过零点的位置；确定自相关函数主瓣面积、旁瓣个数、旁瓣面积以及主瓣宽度；根据本发明提出的公式，计算该采样点处垂向分辨率的值；沿时间采样点向下滑动时窗，在新的采样点上计算垂向分辨率的值，直至地震记录结束。该方法是一种定量评价地震记录垂向分辨率的方法，其基于地震记录单道及每个采样点的计算模式，可以用于二维和三维地震记录，获得定量表征垂向分辨率的剖面和立体结果。

Description

一种确定人工地震记录垂向分辨率的方法
技术领域
本发明涉及应用地球物理中的人工地震勘探方法，具体来说是一种确定人工地震记录垂向分辨率的方法。
背景技术
应用地球物理中的地震勘探方法是指在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，若地震波速度发生改变，则将发生反射与透射，在地表用检波器接收地震波，得到地震记录。地震记录是地下地质现象的地震响应，通过对地震记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。利用地震响应分辨地下地质现象的能力，取决于地震记录分辨率的大小。因此，地震分辨率研究一直是地震勘探的热点问题。
地震分辨率分为垂向分辨率和横向分辨率，本发明围绕垂向分辨率开展。垂向分辨率是衡量地震记录上沿垂直方向(即时间方向)能区分最薄地层的能力。国外学者对于分辨率最早展开研究，Widess(1973) 和Sheriff(1977)对垂向分辨率进行了初步研究。之后，Widess(1973)和Ricker(1981)等人对地震道的理论分辨率极限进行研究。Widess(1973)认为，在没有噪声(或信噪比很高)的情况下，可以将1/8 主波长作为理论分辨率极限。Ricker(1981)则认为，当两个子波的到达时间差大于或等于子波主极值两侧的两个最大陡度点的时间间距时，这两个子波是可分辨的。这一时间间距相当于Ricker子波一阶时间导数中两个异号极值点的间距，约为子波主周期的1/2.3(1/4.6主波长)。Kallweit和Wood(1982)利用零相位子波详细讨论了多种分辨率准则。实际中，考虑到噪声及其干扰因素的影响，通常将Rayleigh准则作为实际分辨率的极限，即地层顶底的时差大于1/2子波主周期(1/4主波长)时，才是可以分辨的。Knapp(1990) 讨论了厚层、薄层和韵律层的垂向分辨率，并提出了波形分辨率的概念。
面向实际时，国内外学者们对于如何提高地震记录分辨率的讨论较多，包括在采集、处理的各个环节均可以采取一些可以提高分辨率的措施。分辨率作为一种衡量地震资料分辨能力的重要参数，以往大多做为一种定性参数来评价，定量研究较少。Widess(1982)就地震系统的分辨力进行了定量分析，定义分辨率为子波主极值的平方与子波能量的比值。事实上，由于地震资料的分辨能力受子波主频、频带宽度以及噪声等多种因素的影响，分辨率的绝对值是难于确定的，采用相对分辨率会更加便捷。本发明实施例提供了一种定量评价地震记录相对分辨率的方法，用滑动时窗和自相关的方法，提取地震记录的瞬时垂向分辨率，其基于地震记录单道及每个采样点的计算模式，可以用于二维和三维地震记录，获得定量表征垂向分辨率的剖面和立体结果。
发明内容
本发明的目的是，提供了一种确定人工地震记录垂向分辨率的方法。该方法用滑动时窗和自相关的方法，提取地震记录的瞬时垂向分辨率。
本发明的内容包括：
在人工地震记录上，初始时间采样点处，开取时窗；
对每道地震记录，截取时窗内的地震信号；
计算时窗内地震信号的自相关函数；
统计自相关函数过零点的位置；
确定自相关函数的主瓣面积
确定自相关函数的旁瓣个数；
确定自相关函数的旁瓣面积；
确定自相关函数的主瓣宽度；
根据本发明提出的公式，计算该采样点处垂向分辨率的值；
沿时间采样点向下滑动时窗，在新的采样点上计算垂向分辨率的值，直至地震记录结束。
本发明的有益效果在于，本发明提出的方法，与常规评价分辨率的方法相比，是一种定量评价方法，其基于地震记录单道及每个采样点的计算模式，可以用于二维和三维地震记录，获得定量表征垂向分辨率的剖面和立体结果。
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作简单地介绍，显而易见，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的确定人工地震记录垂向分辨率的方法流程图；
图2为本发明实施例的某地一条实际地震剖面；
图3为本发明实施例的截取时窗内的地震信号；
图4为本发明实施例的时窗内的地震信号的自相关函数；
图5为本发明实施例的确定的地震垂向分辨率剖面图；
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
图1为本发明实施例的确定地震记录垂向分辨率的方法流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
S101、在人工地震记录A(t)上，从初始时间采样点开始，开取时窗T。具体地，在步骤S101中，人工地震记录A(t)，是指以勘探为目的的，经过人工激发、采集和处理的地震记录，可以是二维数据也可以是三维数据。选择某地的一条实际地震剖面数据(如图2所示)，进行本发明实施例的应用展示。
S102、对每道地震记录，截取由步骤(1)确定的时窗内的地震信号B(t)。具体地，在步骤S102中，时窗T的选取原则是，当地震资料的主频偏低时，尽量选择时窗T为大时窗，反之，选择时窗T为小时窗。在本发明实施例的一个较好应用实例中，地震资料主频22hz，选取的时窗T为58ms。图3为截取的时窗内的地震信号示意图(以图2地震剖面中的第10道地震道为例)
S103、计算由步骤(2)得到的时窗内地震信号B(t)的自相关函数C(t)。在步骤S103中，自相关函数C(t)按照的离散形式进行计算。图3地震信号的自相关函数计算结果如图4所示，是一个关于纵轴对称的偶函数。
S104、绘制由步骤S103得到的自相关函数C(t)的图形，统计C(t)过零点位置。在步骤S103获得的自相关函数示意图上寻找自相关函数C(t)的过零点位置，即C(t)图形上与横轴的交点。在本实例中，肉眼可见的过零点有6个(如图4所示)。
S105、根据步骤S104得到的自相关函数C(t)的过零点位置，确定自相关函数C(t)的主瓣面积S1。在步骤S105中，寻找自相关函数C(t)图上t＝0位置处的半个周期(如图4所示)，即主瓣的位置，其面积表示为S1。
S106、根据步骤S104得到的自相关函数C(t)的过零点位置，确定自相关函数C(t)的旁瓣个数N。在步骤S106中，寻找自相关函数C(t)图上除主瓣之外的那些半周期(如图4所示)，即旁瓣的位置，表示为S2、 S3...SN，统计其个数N。
S107、根据步骤S104得到的自相关函数C(t)的过零点位置，确定自相关函数C(t)的旁瓣面积之和Sn。在步骤S106中，计算旁瓣面积之和
S108、根据步骤S104得到的自相关函数C(t)的过零点位置，确定自相关函数C(t)的主瓣宽度w。在步骤S108中，寻找自相关函数C(t)图上t＝0位置处的半个周期(如图4所示)，即主瓣的位置，计算其时间宽度w。
S109、根据本发明提出的公式，计算该采样点处垂向分辨率R(t)的值。在步骤S110中，利用公式计算垂向分辨率，其中i表示时间采样点，R(ti)为第i个采样点处垂向分辨率的值。
S110、沿时间采样点向下滑动时窗，判断时窗是否已经到地震记录末尾。在步骤S110中，若时窗已经到地震记录末尾则计算结束，否则向下滑动时窗开始新的采样点上的计算。
S111、沿时间采样点向下滑动时窗。在步骤S111中，可以一次滑动一个采样点，也可以一次滑动多个采样点。如果需要得到每个采样点处的垂向分辨率R(t)，则一次滑动一个采样点即可。
S112、在新的采样点上重复步骤S102到步骤S110，直至地震记录结束，得到整个地震道记录的垂向分辨率R(t)。在本实例中，对图2的实际地震剖面计算出来的垂向分辨率结果如图5所示。
至此(步骤S101-S112)，地震记录的垂向分辨率已经获得。图2至图5展示的是二维地震资料的一个实例，事实上，对于三维地震资料本发明提出的方法一样适用。
综上所述，本发明的有益成果及优点是：提出了一种确定人工地震记录垂向分辨率的方法。与目前已有的方法相比，该方法能够提取出地震记录的瞬时垂向分辨率，其基于地震记录单道及每个采样点的计算模式，可以用于二维和三维地震记录，获得表征垂向分辨率的剖面和立体结果。

Claims (9)

1.一种确定人工地震记录垂向分辨率的方法，特点是包括如下步骤：
(1)在人工地震记录A(t)上，从初始时间采样点开始，开取时窗T。
(2)对每道地震记录，截取由步骤(1)确定的时窗内的地震信号B(t)。
(3)计算由步骤(2)得到的时窗内地震信号B(t)的自相关函数C(t)。
(4)绘制步骤(3)得到的自相关函数C(t)的图形，统计C(t)过零点位置。
(5)根据步骤(4)得到的自相关函数C(t)的过零点位置，确定自相关函数C(t)的主瓣面积S1、旁瓣个数N、旁瓣面积之和Sn以及主瓣宽度w。
(6)根据本发明提出的公式，计算该采样点处垂向分辨率R(t)的值。
(7)沿时间采样点向下滑动时窗，在新的采样点上重复步骤(2)到步骤(6)，直至地震记录结束，得到整个地震道记录的垂向分辨率R(t)。
2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(1)所述人工地震记录A(t)，是以勘探为目的的，经过人工激发、采集和处理的地震记录，可以是二维数据也可以是三维数据。
3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(1)所述时窗T，当地震资料的主频偏低时，尽量选择时窗T为大时窗，反之，选择时窗T为小时窗。
4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(2)所述时窗内的地震信号B(t)，是地震记录A(t)的一部分，其长度为时窗T的长度。
5.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(3)所述自相关函数C(t)，其定义为：
6.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(4)所述的自相关函数C(t)的过零点位置，是指C(t)的值等于零的点，即C(t)图形上与横轴的交点。
7.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(5)所述的主瓣，是指自相关函数C(t)图上t＝0位置处的半个周期，其面积表示为S1，其宽度表示为w；旁瓣，是指自相关函数C(t)图上除主瓣之外的那些半周期，表示为S2、S3...SN，其个数为N；旁瓣面积之和Sn表示为：
8.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(6)所述的垂向分辨率的确定公式为：
其中，i表示时间采样点，R(ti)为第i个采样点处垂向分辨率的值。
9.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤(7)所述的沿时间采样点向下滑动时窗，可以一次滑动一个采样点，也可以一次滑动多个采样点。如果需要得到每个采样点处的垂向分辨率R(t)，则一次滑动一个采样点即可。
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