CN108375789A - 联合采集地震数据的同步匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种联合采集地震数据的同步匹配方法，该联合采集地震数据的同步匹配方法包括：提取检波器阵列地震数据的共炮点道集；制作初至波时距曲线量板；识别和截取稀疏台站数据中的地震信号；对截取的台站信号进行时差校正；计算台站地震信号初至波叠加能量；确定叠加能量最大的炮点；对检波器阵列地震数据和稀疏台站地震数据采样间隔进行匹配；进行检波器阵列共炮点道集与稀疏台站数据相关系数的叠加；输出稀疏台站数据共炮点道集。该联合采集地震数据的同步匹配方法可以解决稀疏台站采集的地震数据与密集检波器阵列采集的地震数据的时间同步匹配问题，其所得的结果真实可靠。

Description

联合采集地震数据的同步匹配方法
技术领域
本发明涉及油气地震勘探领域，特别是涉及到一种联合采集地震数据的同步匹配方法。
背景技术
近几年深层油气储量显著增长，石油与天然气地质储量丰富，但整体勘探程度较低，存在构造落实难、有效储层描述困难等问题。二次采集的高精度三维资料虽然大幅度提高了深层地震资料的成像质量，但对于地质和油藏描述要求，还存在一定的多解性，主要矛盾就是深层速度模型精度的问题。
对于深层速度模型反演，必须借助于大偏移距的地震数据，而目前三维地震采集方式限制了最大偏移距，因此仅依靠常规的三维地震数据无法满足深层勘探的需要。在常规三维地震采集的同时，在地表布设一定数量的天然地震台站，一方面不受偏移距的限制，另一方面利用天然地震台站丰富的低频信息，通过联合三维地震与台站数据进行深层勘探具有一定优势。
台站监测与三维地震数据记录采用了不同的时间系统,而且台站数据是不间断连续记录,没有区分不同的炮记录,因此对于两种数据的联合应用,首先需要解决的是时间的匹配问题。为此我们发明了一种新的联合采集地震数据的同步匹配方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以解决稀疏台站采集的地震数据与密集检波器阵列采集的地震数据的时间同步匹配问题的联合采集地震数据的同步匹配方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：联合采集地震数据的同步匹配方法，该联合采集地震数据的同步匹配方法包括：步骤1，提取检波器阵列地震数据的共炮点道集；步骤2，制作初至波时距曲线量板；步骤3，识别和截取稀疏台站数据中的地震信号；步骤4，对截取的台站信号进行时差校正；步骤5，计算台站地震信号初至波叠加能量；步骤6，确定叠加能量最大的炮点；步骤7，对检波器阵列地震数据和稀疏台站地震数据采样间隔进行匹配；步骤8，进行检波器阵列共炮点道集与稀疏台站数据相关系数的叠加；步骤9，输出稀疏台站数据共炮点道集。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，选取与台站位置最接近的检波点，从检波器阵列采集地震数据中提取共炮点道集。
在步骤2中，在步骤1提取的共炮点道集中，拾取所有道的初至波到达时间，制作初至波时距曲线量板。
在步骤2中，初至波时距曲线量板为通过一个多项式公式表达，该公式自变量为炮检距，因变量为初至波走时，它是通过对所有地震道的炮检距和初至波走时进行多项式拟合得到的，拟合前舍弃了近炮检距的初至波走时，避免了直达波的影响。
t＝anxn+an-1xn-1+an-2xn-2+…+a1x+a0
其中n为多项式的阶数，an为常数。
在步骤3中，对连续记录的稀疏台站数据进行叠加生成一个叠加道，逐个样点计算后时窗能量与前时窗能量，当后时窗能量与前时窗能量比值大于设定的门槛值时，即认为存在一个地震信号，截取该样点前后一定长度的所有台站数据。
在步骤4中，从所有炮点中选择一个炮点，假设为步骤3中截取的某段台站信号对应的真实炮点，根据假设炮点和台站坐标对该段台站信号进行时差校正。
在步骤4中，对台站信号进行的时差校正，是通过以下公式进行的：
fi'(x)＝fi(x+ti-tmin)i＝1,2,...,m (1)
其中，fi'(x)为校正后的第i个台站的数据，fi(x)为校正前的第i个台站的数据，m为台站个数；ti为第i个台站初至波到达时间，tmin为m个台站中初至波到达时间的最小值。
在步骤5中，对时差校正后的台站数据进行叠加，并计算初至波范围内的叠加能量。
在步骤5中，初至波叠加能量的计算是先对校正后的台站数据进行叠加，生成叠加道，根据步骤3中识别的地震信号位置前后一定时窗内的样点值计算的，具体公式如下：
其中，E为叠加能量，i为叠加道样点序号，N为时窗长度，f(xi)为第i个样点的值。
在步骤6中，遍历所有炮点，重复步骤2-步骤5，确定叠加能量最大的炮点，则该炮点为步骤4中台站信号对应的真实炮点。
在步骤7中，两种数据采样间隔的匹配按照如下原则进行：如果台站数据采样间隔大于检波器阵列数据，则将检波器阵列数据按照台站数据采样间隔重新采样；否则，则将台站数据按照检波器阵列数据采样间隔重新采样。
在步骤8中，将步骤6中确定的炮点对应的检波器阵列共炮点道集与稀疏台站共炮点道集，同一位置接收到的数据进行互相关，然后将所有相同接收位置计算的互相关系数叠加在一起。
在步骤9中，以步骤8中互相关最大值对应的采样点序号为起始样点，从步骤3中截取的稀疏台站数据中输出共炮点道集；重复步骤4-步骤8，以共炮点道集形式输出所有识别出的台站地震信号，其采样长度与检波器阵列地震数据相同，采样间隔为原始值，并记有步骤6中的炮点桩号和炮点坐标，完成两种数据的匹配。
本发明中的联合采集地震数据的同步匹配方法，包括有检波器阵列地震数据的共炮点道集提取、初至波时距曲线量板制作、稀疏台站数据中地震信号的识别及截取、对截取的台站地震信号进行时差校正、计算台站地震数据的初至波叠加能量、确定叠加能量最大的炮点、检波器阵列地震数据与稀疏台站数据的采样间隔匹配、检波器阵列地震数据与稀疏台站数据的相关系数叠加、稀疏台站数据的共炮点道集输出。具有上述步骤的联合采集地震数据的同步匹配方法在匹配中利用了反向定位匹配炮点、利用相关系数叠加匹配记录起始时间，匹配结果更为可靠。
附图说明
图1为本发明的联合采集地震数据的同步匹配方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中抽取的检波器阵列共炮点道集的示意图；
图3为本发明的一具体实施例中台站数据的初始叠加道的示意图；
图4为本发明的一具体实施例中时差校正后的台站共炮点道集的示意图；
图5为本发明的一具体实施例中所有炮点计算的初至波叠加能量分布的示意图；
图6为本发明的一具体实施例中匹配后输出的台站共炮点道集与检波器阵列共炮点道集的叠合显示的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的联合采集地震数据的同步匹配方法的流程图。
步骤1：检波器阵列地震数据的共炮点道集提取；
选取与台站位置最接近的检波点，从检波器阵列采集地震数据中提取共炮点道集；
步骤2：制作初至波时距曲线量板；在步骤1中提取的共炮点道集中，拾取所有道的初至波到达时间，制作初至波时距曲线量板。
优选的，初至波时距曲线量板是通过一个多项式公式表达的，该公式自变量为炮检距，因变量为初至波走时，它是通过对所有地震道的炮检距和初至波走时进行多项式拟合得到的，拟合前舍弃了近炮检距的初至波走时，避免了直达波的影响。
步骤3：稀疏台站数据中地震信号的识别和截取；从连续的台站数据中识别出所有地震信号，并截取出来。
优选的，对连续记录的稀疏台站数据进行叠加生成一个叠加道，逐个样点计算后时窗能量与前时窗能量，当后时窗能量与前时窗能量比值大于设定的门槛值时，即认为存在一个地震信号，截取该样点前后一定长度的所有台站数据。
步骤4:对截取的台站信号进行时差校正；从所有炮点中选择一个炮点，假设为步骤3中截取的某段台站信号对应的真实炮点，根据假设炮点和台站坐标对该段台站信号进行时差校正。
优选的，对台站信号进行时差校正，是通过以下公式进行的：
fi'(x)＝fi(x+ti-tmin)i＝1,2,...,m(1)
其中，fi'(x)为校正后的第i个台站的数据，fi(x)为校正前的第i个台站的数据，m为台站个数；ti为第i个台站初至波到达时间，tmin为m个台站中初至波到达时间的最小值。
步骤5：计算台站地震信号初至波叠加能量；对时差校正后的台站数据进行叠加，并计算初至波范围内的叠加能量。
较为优选的，初至波叠加能量的计算是先对校正后的台站数据进行叠加，生成叠加道，根据步骤3中识别的地震信号位置前后一定时窗内的样点值计算的，具体公式如下：
其中，E为叠加能量，i为叠加道样点序号，N为时窗长度，f(xi)为第i个样点的值。
步骤6：确定叠加能量最大的炮点；遍历所有炮点，重复步骤4-步骤5，确定叠加能量最大的炮点，则该炮点为步骤4中台站信号对应的真实炮点。
对所有炮点重复步骤2-步骤5，确定出叠加能量最大的炮点，即为该台站地震信号真实的炮点。
步骤7：检波器阵列地震数据和稀疏台站地震数据采样间隔匹配；对检波器阵列地震数据和稀疏台站地震数据采样间隔进行匹配。
较为优选的，两种数据采样间隔的匹配按照如下原则进行：如果台站数据采样间隔大于检波器阵列数据，则将检波器阵列数据按照台站数据采样间隔重新采样；否则，则将台站数据按照检波器阵列数据采样间隔重新采样。
步骤8：检波器阵列共炮点道集与稀疏台站数据相关系数叠加；步骤7中确定的真实炮点所对应的检波器阵列共炮点道集与步骤3中截取的稀疏台站数据进行相关系数叠加。
优选的，将步骤6中确定的炮点对应的检波器阵列共炮点道集与稀疏台站共炮点道集，同一位置接收到的数据进行互相关，然后将所有相同接收位置计算的互相关系数叠加在一起。
步骤9：稀疏台站数据共炮点道集输出；以步骤8中互相关最大值对应的采样点序号为起始样点，从步骤3中截取的稀疏台站数据中输出共炮点道集；重复步骤4-步骤8，输出所有识别出的台站地震信号，完成两种数据的匹配。
较为优选的，以步骤8中互相关最大值对应的采样点序号为起始样点，从步骤3中截取的稀疏台站数据中输出共炮点道集；重复步骤4-步骤8，以共炮点道集形式输出所有识别出的台站地震信号，其采样长度与检波器阵列地震数据相同，采样间隔为原始值，并记有步骤6中的炮点桩号和炮点坐标，完成两种数据的匹配。
为证明本发明提供的方法确实有效，并对上述步骤中的特征进行说明，下面提供一个具体实施例。
实施例：胜利油田某区块稀疏台站与检波器阵列联合采集数据的匹配处理。
在检波器阵列中找出与台站同一或相近位置的检波器，从检波器阵列数据中，按照炮点输出所有炮的共炮点道集，该共炮点道集中只包含有选取的检波器的记录。图2为抽取的其中一炮的共炮点道集。
而后，拾取所有检波器阵列共炮点道集初至波到时，去掉炮检距小于100m的初至波到时，拟合炮检距和初至波到时散点，得到初至波走时和炮检距的公式：
t＝offset/2000 (3)
其中t为初至波走时，单位s，offset为炮点到检波点的距离，单位m。
而后，对连续记录的稀疏台站数据进行叠加生成一个叠加道，如图3所示。逐个样点计算后时窗能量与前时窗能量，当后时窗能量与前时窗能量比值大于设定的门槛值时，即认为存在一个地震信号，截取该样点前后一定长度的所有台站数据。
而后，对截取的台站信号按照公式(1)进行时差校正，图4为利用某一炮点对台站地震信号时差校正结果。
而后，计算台站地震信号初至波叠加能量。初至波叠加能量的计算是先对校正后的台站数据进行叠加，生成叠加道，根据步骤3中识别的地震信号位置前后一定时窗内的样点值计算的，具体公式如公式(2)。
图5为所有炮点计算出的初至波叠加能量分布图，由此得到叠加能量最大的炮点，完成稀疏台站地震信号的炮点匹配。
而后，检波器阵列地震数据和稀疏台站地震数据采样间隔匹配。该例中，台站数据采样间隔为5ms，检波器阵列数据采样间隔为1ms，因此对检波器阵列数据进行间隔4个样点重新采样。
而后，采样后的检波器阵列共炮点道集与炮点匹配后的台站共炮点道集进行同一位置处的道与道之间的互相关，并将所有位置的互相关值累加后取最大值作为相关系数叠加最大值。
而后，以相关系数叠加最大值对应的台站样点序号为起始样点，截取7s数据输出，对所有识别出的台站地震信号进行相同处理流程，即完成数据的匹配。
图6为其中某一台站记录到的地震信号匹配后的波形显示。
本发明提供了一种联合采集地震数据的同步匹配方法，该方法包括有检波器阵列地震数据的共炮点道集提取、初至波时距曲线量板制作、稀疏台站数据中地震信号的识别及截取、对截取的台站地震信号进行时差校正、计算台站地震数据的初至波叠加能量、确定叠加能量最大的炮点、检波器阵列地震数据与稀疏台站数据的采样间隔匹配、检波器阵列地震数据与稀疏台站数据的相关系数叠加、稀疏台站数据的共炮点道集输出。具有上述步骤的联合采集地震数据的同步匹配方法在匹配中利用了反向定位匹配炮点、利用相关系数叠加匹配记录起始时间，匹配结果更为可靠。利用该方法可以解决稀疏台站采集的地震数据与密集检波器阵列采集的地震数据的时间同步匹配问题，匹配后的数据可用于两种数据的联合处理。该种联合采集地震数据的同步匹配方法包括有检波器阵列地震数据的共炮点道集提取、初至波时距曲线量板制作、稀疏台站数据中地震信号的识别及截取、对截取的台站地震信号进行时差校正、计算台站地震数据的初至波叠加能量、确定叠加能量最大的炮点、检波器阵列地震数据与稀疏台站数据的采样间隔匹配、检波器阵列地震数据与稀疏台站数据的相关系数叠加、稀疏台站数据的共炮点道集输出。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，该联合采集地震数据的同步匹配方法包括：
步骤1，提取检波器阵列地震数据的共炮点道集；
步骤2，制作初至波时距曲线量板；
步骤3，识别和截取稀疏台站数据中的地震信号；
步骤4，对截取的台站信号进行时差校正；
步骤5，计算台站地震信号初至波叠加能量；
步骤6，确定叠加能量最大的炮点；
步骤7，对检波器阵列地震数据和稀疏台站地震数据采样间隔进行匹配；
步骤8，进行检波器阵列共炮点道集与稀疏台站数据相关系数的叠加；
步骤9，输出稀疏台站数据共炮点道集。
2.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤1中，选取与台站位置最接近的检波点，从检波器阵列采集地震数据中提取共炮点道集。
3.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤2中，在步骤1提取的共炮点道集中，拾取所有道的初至波到达时间，制作初至波时距曲线量板。
4.根据权利要求3所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤2中，初至波时距曲线量板为通过一个多项式公式表达，该公式自变量为炮检距，因变量为初至波走时，它是通过对所有地震道的炮检距和初至波走时进行多项式拟合得到的，拟合前舍弃了近炮检距的初至波走时，避免了直达波的影响。
t＝anxn+an-1xn-1+an-2xn-2+…+a1x+a0
其中n为多项式的阶数，an为常数。
5.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤3中，对连续记录的稀疏台站数据进行叠加生成一个叠加道，逐个样点计算后时窗能量与前时窗能量，当后时窗能量与前时窗能量比值大于设定的门槛值时，即认为存在一个地震信号，截取该样点前后一定长度的所有台站数据。
6.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤4中，从所有炮点中选择一个炮点，假设为步骤3中截取的某段台站信号对应的真实炮点，根据假设炮点和台站坐标对该段台站信号进行时差校正。
7.根据权利要求6所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤4中，对台站信号进行的时差校正，是通过以下公式进行的：
fi'(x)＝fi(x+ti-tmin) i＝1,2,...,m (1)
其中，fi'(x)为校正后的第i个台站的数据，fi(x)为校正前的第i个台站的数据，m为台站个数；ti为第i个台站初至波到达时间，tmin为m个台站中初至波到达时间的最小值。
8.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤5中，对时差校正后的台站数据进行叠加，并计算初至波范围内的叠加能量。
9.根据权利要求8所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤5中，初至波叠加能量的计算是先对校正后的台站数据进行叠加，生成叠加道，根据步骤3中识别的地震信号位置前后一定时窗内的样点值计算的，具体公式如下：
其中，E为叠加能量，i为叠加道样点序号，N为时窗长度，f(xi)为第i个样点的值。
10.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤6中，遍历所有炮点，重复步骤2-步骤5，确定叠加能量最大的炮点，则该炮点为步骤4中台站信号对应的真实炮点。
11.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤7中，两种数据采样间隔的匹配按照如下原则进行：如果台站数据采样间隔大于检波器阵列数据，则将检波器阵列数据按照台站数据采样间隔重新采样；否则，则将台站数据按照检波器阵列数据采样间隔重新采样。
12.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤8中，将步骤6中确定的炮点对应的检波器阵列共炮点道集与稀疏台站共炮点道集，在同一位置接收到的数据进行互相关，然后将所有相同接收位置计算的互相关系数叠加在一起。
13.根据权利要求1所述的联合采集地震数据的同步匹配方法，其特征在于，在步骤9中，以步骤8中互相关最大值对应的采样点序号为起始样点，从步骤3中截取的稀疏台站数据中输出共炮点道集；重复步骤4-步骤8，以共炮点道集形式输出所有识别出的台站地震信号，其采样长度与检波器阵列地震数据相同，采样间隔为原始值，并记有步骤6中的炮点桩号和炮点坐标，完成两种数据的匹配。
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