CN109143363B - 海洋拖缆双检采集鬼波压制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种海洋拖缆双检采集鬼波压制方法及系统，所述方法包括：获取压力波场信号和垂直速度波场信号；建立无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号。本发明采用基于最小平方的双检数据合并方法，可实现水、陆检数据合并，不依赖地下假设信息，稳定性好，受采集环境等制约少，能够适应复杂海洋地形和地质情况。

Description

海洋拖缆双检采集鬼波压制方法及系统

技术领域

本发明属于海洋地震宽频采集领域，具体涉及基于最小平方算法的海洋拖缆双检采集鬼波压制方法。

背景技术

区别于海洋常规采集，拖缆双检采集技术在电缆的同一位置，同时拖带水检和陆检两套检波器，分别用于接收压力场和垂直速度场信号，双检采集作为唯一一种同时接收压力波场和垂直速度波场的采集方式，数据具有很好说服力。

水、陆检波器由于对地震信号具有不同的滤波，信号在振幅、相位、频率等方面存在差异，数据合并算法主要部分为振幅匹配，常规算法为陆检数据乘以匹配算子，再与水检数据求和。但由于两种检波器自身性能不同和外部条件影响，再加上海底反射系数也是在不断变化的，直接匹配求和对复杂地下结构适应性较差，无法取得理想合并效果，需要过多的人工干预。

因此对于海洋拖缆双检采集技术，其合并算法的精度和适用性决定了采集技术的应用范围和效果，常规的双检合并技术对地下假设信息依赖性强，稳定性差，受采集环境等制约因素明显，宽频采集效果难以保证，不利于技术普及推广，制约海洋拖缆双检采集技术的实际应用。优化海洋拖缆双检采集数据合并算法，利于消除鬼波影响，促进该技术的实际应用。

发明内容

本发明针对海洋拖缆双检采集原始数据，基于最小平方算法，合并处理水陆、检信号，压制鬼波，以获取海洋宽频地震原始资料，用于解决海洋地震采集中鬼波影响严重、低频缺失、陷波现象等问题。

根据本发明的一个方面，提供一种海洋拖缆双检采集鬼波压制方法，包括：

获取压力波场信号和垂直速度波场信号；

建立鬼波无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；

根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；

基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号。进一步地，压力波场信号P包括海底一次反射信号及海平面反射鬼波信号：

假设P₀(ω,k_x,0)为海面处接收到的压力波场，则无鬼波上行波场信号P_up(ω,k_x,z)可以表示为：

建立无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系为：

其中k_z为垂直波数，Z为深度。

进一步地，根据牛顿第二定律，压力波场信号p和垂直速度波场信号v_z之间的关系为：

在频率波数域进行计算：

即：

其中，V_z(ω,k_x,z)表示频率波数域垂直速度波场信号，ρ表示密度，ω表示频率，k表示波数，z表示拖缆深度。进一步地，进一步包括建立无鬼波信号与压力波场信号和垂直速度波场信号的关系，由方程(3)和(6)，可得：

由以上可知：

进一步地，基于最小平方算法，得到：

海洋拖缆双检采集技术可以直接获得压力波场P(ω,k_x,z)和垂直速度波场V_z(ω,k_x,z)，因此通过上式可以直接获得宽频无鬼波上行波场P_up(ω,k_x,z)。

经过双检采集压力波场和垂直速度波场合并，即可消除鬼波，获得宽频地震数据。

根据本发明另一方面，提供一种海洋拖缆双检采集鬼波压制系统，包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，运行所述存储器存储的所述可执行指令，执行以下步骤：

获取压力波场信号和垂直速度波场信号；

建立鬼波无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；

根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；

基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号。根据本发明的又一个方面，提供一种记录介质，所述记录介质中存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令运行时，执行以下步骤：

获取压力波场信号和垂直速度波场信号；

建立鬼波无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；

根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；

基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号。

本发明采用基于最小平方的双检数据合并方法，可实现水、陆检数据合并，不依赖地下假设信息，稳定性好，受采集环境等制约少，能够适应复杂海洋地形和地质情况。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了海洋双检采集技术水检信号叠加剖面。

图2示出了海洋双检采集技术叠加剖面。

图3示出了频谱对比。

图4示出了本发明的海洋拖缆双检采集鬼波压制方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

海洋拖缆双检采集中，鬼波对一次波的波形及频带宽度产生极大的影响，鬼波压制是提高海上地震资料分辨率、保真度及宽频采集效果的重要因素。

海洋拖缆双检采集技术的核心部分为宽频原始数据的采集和水、陆检数据的合并处理，双检数据的合并方法选取不当并不能实现鬼波的有效压制，低频缺失、陷波现象等问题并无法得到有效消除。因此研究最优的水陆检数据合并算法可以发挥拖缆双检宽频采集技术的最佳效果，从而提高低频能量，压制陷波，拓宽原始资料频带。

对于海洋拖缆双检采集技术数据处理，本发明采用基于最小平方的双检数据合并方法，能够适应复杂海洋地形和地质情况。实际资料处理结果表明，该技术在很好的去除鬼波的同时极大的拓宽了地震资料的频带，尤其是低频端，有利于后续资料的处理解释，且能有效压制随机噪声，提高信噪比。

如图4所示，本公开提出了一种海洋拖缆双检采集鬼波压制方法，包括：

获取压力波场信号和垂直速度波场信号；

建立鬼波无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；

根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；

基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号。

对于海洋拖缆采集，检波器信号由两部分组成：海底一次反射及海平面反射鬼波：

假设P₀(ω,k_x,0)为海面处接收到的压力波场，根据波场延拓原理，则无鬼波上行波场信号P_up(ω,k_x,z)可以表示为：

即：

根据牛顿第二定律，压力波场p和垂直速度波场v_z之间的关系为：

在频率波数域进行计算：

即：

其中，V_z(ω,k_x,z)表示频率波数域垂直速度波场信号，ρ表示密度，ω表示频率，k表示波数，z表示拖缆深度。由方程3和6，可得：

由以上可知：

基于最小平方算法，可得：

海洋拖缆双检采集技术可以直接获得压力波场P(ω,k_x,z)和垂直速度波场V_z(ω,k_x,z)，因此通过上式可以直接获得宽频无鬼波上行波场P_up(ω,k_x,z)。

经过双检采集压力波场和垂直速度波场合并，即可消除鬼波，获得宽频地震数据。

根据本发明另一方面，提供一种基于最小平方算法的海洋拖缆双检采集鬼波压制系统，包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，运行所述存储器存储的所述可执行指令，执行以下步骤：

获取压力波场信号和垂直速度波场信号；

建立鬼波无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；

根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；

基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号。

本发明采用基于最小平方的双检数据合并方法，可实现水、陆检数据合并，不依赖地下假设信息，稳定性好，受采集环境等制约少，能够适应复杂海洋地形和地质情况。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

为了验证基于最小平方拖缆双检鬼波压制方法的实用效果，我们选取海上双检地震资料进行处理和分析，数据为海上水检、陆检地震记录，震源深度15m，拖缆深度25m。

基于最小平方算法进行水检、陆检数据合并，图1为海洋双检采集技术水检信号叠加剖面，图2为海洋双检采集技术叠加剖面，可见，经过鬼波压制，地震记录分辨率明显提高，由鬼波产生的虚假同相轴被很好的去除。

通过频谱分析，如图3，同样可以看出，水检记录在30hz频率附近存在明显的陷波，经过水陆检合并，陷波处能量得到有效提升，且低频能量有所提高，地震信号频带得到有效拓宽。

本发明采用基于最小平方的双检数据合并方法，能够适应复杂海洋地形和地质情况，实际资料处理结果表明，基于最小平方的海洋拖缆双检采集鬼波压制技术在很好的去除鬼波的同时极大的拓宽了地震资料的频带，有利于后续资料的处理解释。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (6)

1.一种海洋拖缆双检采集鬼波压制方法，其特征在于，包括：

获取压力波场信号和垂直速度波场信号；

建立无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；

根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；

基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号；

其中，根据牛顿第二定律，压力波场信号p和垂直速度波场信号v_z之间的关系为：

在频率波数域进行计算：

即：

其中，V_z(ω,k_x,z)表示频率波数域垂直速度波场信号，ρ表示密度，ω表示频率，k表示波数，z表示拖缆深度，P₀(ω,k_x,0)为海面处接收到的压力波场。

2.根据权利要求1所述的海洋拖缆双检采集鬼波压制方法，其特征在于，压力波场信号P包括海底一次反射信号及海平面反射鬼波信号：

假设P₀(ω,k_x,0)为海面处接收到的压力波场，则无鬼波上行波场信号P_up(ω,k_x,z)表示为：

建立无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系为：

其中k_z为垂直波数，z为深度。

3.根据权利要求2所述的海洋拖缆双检采集鬼波压制方法，其特征在于，进一步包括建立无鬼波信号与压力波场信号和垂直速度波场信号的关系，由方程(3)和(6)得到：

由以上可知：

4.一种海洋拖缆双检采集鬼波压制系统，其特征在于，包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，运行所述存储器存储的所述可执行指令，执行以下步骤：

获取压力波场信号和垂直速度波场信号；

建立鬼波无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系；

根据牛顿第二定律，建立压力波场信号和垂直速度波场信号之间的关系；

基于最小平方算法，合并压力波场和垂直速度波场，消除鬼波信号；

其中，根据牛顿第二定律，压力波场信号p和垂直速度波场信号v_z之间的关系为：

在频率波数域进行计算：

即：

其中，V_z(ω,k_x,z)表示频率波数域垂直速度波场信号，ρ表示密度，ω表示频率，k表示波数，z表示拖缆深度，P₀(ω,k_x,0)为海面处接收到的压力波场。

5.根据权利要求4所述的海洋拖缆双检采集鬼波压制系统，其特征在于，压力波场信号P包括海底一次反射信号及海平面反射鬼波信号：

假设P₀(ω,k_x,0)为海面处接收到的压力波场，则无鬼波上行波场信号P_up(ω,k_x,z)表示为：

建立无鬼波上行波场信号与压力波场信号的关系为：

其中k_z为垂直波数，z为深度。

6.根据权利要求5所述的海洋拖缆双检采集鬼波压制系统，其特征在于，进一步包括建立无鬼波信号与压力波场信号和垂直速度波场信号的关系，由方程(3)和(6)得到：

由以上得到：

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