CN108646297A - 海洋气枪震源远场子波模拟方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种海洋气枪震源远场子波模拟方法及装置，该方法包括：确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；实时获取指定炮的实测近场子波数据；根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据；确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。本申请实施例可以在海洋地震勘探中获得远场子波，从而可以为远场子波质量监控及后续地震资料处理提供数据基础。

Description

海洋气枪震源远场子波模拟方法及装置

技术领域

本申请涉及海洋地震勘探采集及数据处理技术领域，尤其是涉及一种海洋气枪震源远场子波模拟方法及装置。

背景技术

在海洋地震勘探中，通常采用由多支气枪按照一定的空间几何规则组合形成的气枪震源阵列作为激发震源。气枪震源信号的优劣决定了地震资料的质量，因此在采集过程中对气枪震源信号进行逐炮实时质控的意义至关重大。

本文所说的气枪震源信号一般主要指远场子波。由于气枪震源具有一定的空间尺寸，在距离震源较近的地方，不同位置上的子波形状也不同。所谓远场，是指在距离气枪震源足够远的地方，气枪子波的形状不再随距离的增加而改变，但子波的振幅随距离的增加而减小。目前在远场设置检波器接收远场子波进行质控，成本巨大且技术上难以实现。目前海洋勘探中，通常在气枪震源阵列上，在距离气枪1m处附近安装近场检波器，该检波器记录每支气枪的近场子波，通过气枪控制系统转换成数据文件。因此，现阶段只能通过每支气枪的近场子波监控整个气枪震源的稳定性，而缺乏对震源远场子波的直接质量监控。

因此，在海洋地震勘探中，如何获得远场子波是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种海洋气枪震源远场子波模拟方法及装置，以实现在海洋地震勘探采集过程中实时获得远场子波。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种海洋气枪震源远场子波模拟方法，包括：

确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；

实时获取指定炮的实测近场子波数据；

根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据；

确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟方法中，所关系模型，包括：

其中，h_j(t)为第j个实测近场子波，s_j为第j个近场检波器的灵敏度，r_ij是第i个理想震源到第j个近场检波器的距离，(r_g)_ij是第i个震源虚像到第j个近场检波器的距离，c为海水中的声波速度，为第i个气枪理想震源子波，为第i个气枪理想震源虚反射。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟方法中，所述根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据，包括：

将所述实测近场子波数据代入所述关系模型并求解该关系模型，获得与所述实测近场子波数据对应的理想震源子波数据。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟方法中，所述确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，包括：

根据指定远场点与所述指定炮的气枪震源的距离及方位角，确定所述指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟方法中，根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据，包括：

根据所述第二位置关系，将所述理想震源子波数据及其虚反射信号在所述远场点进行叠加，得到所述指定炮的远场子波数据。

另一方面，本申请实施例还提供了一种海洋气枪震源远场子波模拟装置，包括：

关系模型获取模块，用于确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；

实测子波获取模块，用于获取指定炮的实测近场子波数据；

理想子波获取模块，用于根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据；

远场子波获取模块，用于确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟装置中，所述关系模型，包括：

其中，h_j(t)为第j个实测近场子波，s_j为第j个近场检波器的灵敏度，r_ij是第i个理想震源到第j个近场检波器的距离，(r_g)_ij是第i个震源虚像到第j个近场检波器的距离，c为海水中的声波速度，为第i个气枪理想震源子波，为第i个气枪理想震源虚反射。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟装置中，所述根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据，包括：

将所述实测近场子波数据代入所述关系模型并求解该关系模型，获得与所述实测近场子波数据对应的理想震源子波数据。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟装置中，所述确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，包括：

根据指定远场点与所述指定炮的气枪震源的距离及方位角，确定所述指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系。

本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟装置中，根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据，包括：

根据所述第二位置关系，将所述理想震源子波数据及其虚反射信号在所述远场点进行叠加，得到所述指定炮的远场子波数据。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例首先确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；当实时获取到指定炮的实测近场子波数据时，根据实测近场子波数据及关系模型获取对应的理想震源子波数据；根据指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系及理想震源子波数据，获取指定炮的远场子波数据，从而实现了在海洋地震勘探中实时获得远场子波，进而可以为远场子波质量监控及后续地震资料处理提供数据基础，并且，本申请实施例无需为获得远场子波而在远场设置检波器，实现成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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。在附图中：

图1为本申请一实施例中海洋气枪震源远场子波模拟方法的流程图；

图2为本申请一实施例中近场子波与理想震源子波关系示意图；

图3为本申请一实施例中气枪震源的阵列示意图；

图4为本申请一实施例中单炮的近场子波示意图；

图5为本申请一实施例中模拟得到单炮的远场子波示意图；

图6为本申请一实施例中海洋气枪震源远场子波模装置的结构框图；

图7为本申请另一实施例中海洋气枪震源远场子波模装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。例如在下面描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。

而且，为了便于描述，本申请一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为“在”其他元件或部件“上方”或“之上”。

参考图1所示，本申请实施例的海洋气枪震源远场子波模拟方法可以包括以下步骤：

S101、确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型。

本申请实施例中，在近场检波器中记录的近场子波信号，是气枪震源阵列中各气枪直接到达近场检波器的理想震源子波及各气枪震源虚像的虚反射信号叠加而成。以两枪震源为例，近场子波的形成如图2所示，其中1和2为两支气枪震源，1’和2’为对应气枪震源虚像，P1和P2为两支气枪震源产生的理想震源子波，P1’和P2’为两支气枪震源的虚反射(与理想子波极性相反)，H1和H2为两支气枪震源的近场检波器，可位于气枪震源正上方指定位置处(例如位于气枪震源正上方1m位置处)。如此，近场检波器H1所记录的近场子波为P1、P2、P1’和P2’的叠加之和。因此，对于由n支气枪震源组成的气枪震源阵列，每支气枪震源所对应的近场检波器所记录的近场子波，为n支气枪震源的理想震源子波及对应虚反射信号叠加之和。

故此，根据气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及气枪震源阵列的子波叠加关系，可以建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型。

在本申请一实施例中，建立的关系模型例如可以包括：

其中，h_j(t)为第j个实测近场子波，s_j为第j个近场检波器的灵敏度，r_ij是第i个理想震源到第j个近场检波器的距离，(r_g)_ij是第i个震源虚像到第j个近场检波器的距离，c为海水中的声波速度，为第i个气枪理想震源子波，为第i个气枪理想震源虚反射。

在本申请一示例性实施例中，对一个由36支气枪按照一定的空间距离组合而成的气枪震源阵列，每两支气枪可组成一组相干枪(18组相干枪)，如图3所示(其中每个小矩形框即为一个气枪震源)。对于该气枪震源阵列，各组气枪震源的空间位置坐标(Xgi，Ygi，Zgi)比较容易确定。此外，与图3所示的气枪震源阵列对应，近场检波器阵列(图3中未画出)可以由18组近场检波器组成，每组近场检波器可位于每组相干枪的中心位置上方1m处；同样，各组近场检波器空间位置坐标(X_hi，Y_hi，Z_hi)也比较容易确定。在此基础，根据各组气枪震源的空间位置坐标(Xgi，Ygi，Zgi)以及各组近场检波器空间位置坐标(X_hi，Y_hi，Z_hi)，可以确定各组气枪震源与近场检波器阵列的相对位置关系。

S102、实时获取指定炮的实测近场子波数据。

在本申请一实施例中，由于例如通过船载枪控器等可逐炮生成近场子波文件。因此，可从船载枪控器获取指定单炮的近场子波文件，指定单炮的近场子波文件即为指定炮的实测近场子波数据。在本申请一示例性实施例中，如图4所示，获得的某近场子波文件包括18道数据，每道为每个近场检波器记录的近场子波数字化信号，每一道数据可对应一组相干枪。

在本申请一实施例中，若某组气枪震源临时关枪或由于异常原因没有激发，则该组气枪震源的近场子波数据可以被判断为异常，相应的，可以将该组气枪震源排除，使其不参与计算，以确保模拟的远场子波真实有效。

S103、根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据。

在本申请一实施例中，由于预先建立的关系模型体现了实测近场子波和理想震源子波的映射关系。因此，当以实测近场子波数据作为输入，代入关系模型并求解则可以得与实测近场子波数据对应的理想震源子波数据。在本申请一示例性实施例中，关系模型的求解可以利用最小二乘最优化算法等实现。

S104、确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。

在本申请一实施例中，对于指定单炮的气枪震源而言，当给定远场点距离该气枪震源中心(坐标系统原点)的距离以及方位角时，可以相应计算得到该远场点的坐标。进而根据该远场点的坐标及该指定单炮的气枪震源的坐标，可以确定该指定炮的气枪震源与该远场点的位置关系，在此基础上，可以根据气枪震源与远场点的位置关系，将求取的气枪理想震源子波及其虚反射信号在远场点进行叠加，得到指定单炮的远场子波。

在本申请一实施例中，基于以上方法，可以逐炮获得每个单炮的远场子波，从而可以完成气枪震源阵列的远场子波模拟。在本申请一示例性实施例中，还可以对当前炮模拟的远场子波进行波形显示，例如图5所示。在图5中，图5的上半部分为模拟出的大约300炮的远场子波在排齐后的变密度显示，图5的下半部分为当前炮的远场子波波形显示。

在本申请另一实施例中，还可以将所有炮模拟的远场子波进行排齐，并监控其稳定性，从而可以基于模拟出的远场子波对气枪震源的远场子波进行质量监控，即可以实现海洋气枪震源远场子波的在线评价。

在本申请另一实施例中，还可以将逐炮模拟的远场子波作为标准子波(例如Segy格式地震数据等)，并在后续提供给地震资料处理阶段使用，以达到提高处理效果的目的。

由此可见，本申请实施例实现了在海洋地震勘探中实时获得远场子波，进而可以为远场子波质量监控及后续地震资料处理提供数据基础，并且，本申请实施例是通过软件处理获得远场子波的，而无需为获得远场子波而在远场设置检波器，因此本申请实施例大大降低了在海洋地震勘探中获得远场子波的实现成本。

参考图6所示，本申请实施例的一种海洋气枪震源远场子波模拟装置可以包括：

关系模型获取模块61，可以用于确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；

实测子波获取模块62，可以用于获取指定炮的实测近场子波数据；

理想子波获取模块63，可以用于根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据；

远场子波获取模块64，可以用于确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。

参考图7所示，本申请实施例的另一种海洋气枪震源远场子波模拟装置可以包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：

确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；

实时获取指定炮的实测近场子波数据；

根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据；

确定所述指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。

虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋气枪震源远场子波模拟方法，其特征在于，包括：

确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；

实时获取指定炮的实测近场子波数据；

根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据；

确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。

2.如权利要求1所述的海洋气枪震源远场子波模拟方法，其特征在于，所关系模型，包括：

其中，h_j(t)为第j个实测近场子波，s_j为第j个近场检波器的灵敏度，r_ij是第i个理想震源到第j个近场检波器的距离，(r_g)_ij是第i个震源虚像到第j个近场检波器的距离，c为海水中的声波速度，为第i个气枪理想震源子波，为第i个气枪理想震源虚反射。

3.如权利要求1所述的海洋气枪震源远场子波模拟方法，其特征在于，所述根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据，包括：

将所述实测近场子波数据代入所述关系模型并求解该关系模型，获得与所述实测近场子波数据对应的理想震源子波数据。

4.如权利要求1所述的海洋气枪震源远场子波模拟方法，其特征在于，所述确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，包括：

根据指定远场点与所述指定炮的气枪震源的距离及方位角，确定所述指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系。

5.如权利要求1所述的海洋气枪震源远场子波模拟方法，其特征在于，根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据，包括：

根据所述第二位置关系，将所述理想震源子波数据及其虚反射信号在所述远场点进行叠加，得到所述指定炮的远场子波数据。

6.一种海洋气枪震源远场子波模拟装置，其特征在于，包括：

关系模型获取模块，用于确定气枪震源阵列与近场检波器阵列的第一位置关系及所述气枪震源阵列的子波叠加关系，并据此建立理想震源子波与实测近场子波的关系模型；

实测子波获取模块，用于获取指定炮的实测近场子波数据；

理想子波获取模块，用于根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据；

远场子波获取模块，用于确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，并根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据。

7.如权利要求6所述的海洋气枪震源远场子波模拟装置，其特征在于，所述关系模型，包括：

其中，h_j(t)为第j个实测近场子波，s_j为第j个近场检波器的灵敏度，r_ij是第i个理想震源到第j个近场检波器的距离，(r_g)_ij是第i个震源虚像到第j个近场检波器的距离，c为海水中的声波速度，为第i个气枪理想震源子波，为第i个气枪理想震源虚反射。

8.如权利要求6所述的海洋气枪震源远场子波模拟装置，其特征在于，所述根据所述实测近场子波数据及所述关系模型获取对应的理想震源子波数据，包括：

将所述实测近场子波数据代入所述关系模型并求解该关系模型，获得与所述实测近场子波数据对应的理想震源子波数据。

9.如权利要求6所述的海洋气枪震源远场子波模拟装置，其特征在于，所述确定指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系，包括：

根据指定远场点与所述指定炮的气枪震源的距离及方位角，确定所述指定炮的气枪震源与指定远场点的第二位置关系。

10.如权利要求6所述的海洋气枪震源远场子波模拟装置，其特征在于，根据所述第二位置关系及所述理想震源子波数据，获取所述指定炮的远场子波数据，包括：

根据所述第二位置关系，将所述理想震源子波数据及其虚反射信号在所述远场点进行叠加，得到所述指定炮的远场子波数据。