CN110568479B - 一种确定海洋气枪震源远场子波的方法 - Google Patents

一种确定海洋气枪震源远场子波的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种确定海洋气枪震源远场子波的方法，包括如下步骤：步骤1：在气枪阵列的每一个单枪的正上方设置一个对应的近场检波器，每个单枪依次激发，所有检波器记录每次激发的所有单枪的子波信号，直至在同一次激发中的每一个检波器记录的同一个单枪的子波信号一致，得到理想震源子波；步骤2：对各个理想震源子波进行合成，得到远场子波。本发明具有成本较低、计算过程简化的优点，且效果好于常规近场子波推算远场子波方法，获得远场子波可靠。

Description

一种确定海洋气枪震源远场子波的方法
技术领域
本发明涉及海洋气枪震源地震勘探技术领域，具体是一种确定海洋气枪震源远场子波的方法。
背景技术
空气枪提供的震源具有稳定可靠、子波一致性好、频率成分丰富等优点，在海洋地震勘探中应用广泛。在海洋地震资料处理解释中，气枪震源远场子波不仅决定了地震资料品质，而且还广泛用于确定性子波反褶积、宽频处理、波阻抗反演和全波形反演等计算中，因此，确定远场子波是地震勘探技术中一项重要工作。
目前，确定远场子波的方法主要有以下三种：
1)实际测量获得远场子波
本方法通常要求选择海面较为平静的深水区进行，并将检测远场子波的检波器放置于气枪阵列的下方数百米的深水中，其深度与气枪阵列的尺寸有关。为避免对远场子波的污染，检波器到海底的距离需要预留足够大，以使得海底反射到达检波器的时间远大于震源子波到达检波器的时间。检波器测量得到的子波即为远场子波。
采用实际测量获得远场子波的方法，对环境要求高，需要在一定深度(通常为水下几百米)放置检波器，测量成本高，且操作难度大，因此，实际地震勘探中，使用不多。
2)利用地震资料直接提取远场子波
由于海水的吸收衰减作用较弱，因此，在深水环境下，波阻抗界面明显且无异常和无杂乱反射，海底反射约等于地震子波。因此，可以通过近偏移距叠加作为近似远场子波。通过本方法获得的远场子波包含了震源、检波器实际沉放深度的鬼波，还包含了震源实际的气泡、振幅等响应特征。
采用本方法获得的远场子波是一个近似远场子波，基于一定假设，实际提取时，并不能完全满足假设条件，因此，获得的远场子波与实际震源的远场子波具有一定误差。
3)利用近场子波模拟远场子波
本方法通过在气枪震源的上方放置近场检波器记录近场子波，可以进行震源质量实时监控，还可以根据近场检波器实时记录的气枪阵列的近场子波，并根据自由气泡震荡理论的算法求解方程组，从而获得远场子波。
目前，对本方法需要考虑气枪阵列的各个气枪震源是否相干，在相干的情况下，需要假设获得的震源子波为理想震源子波，各个理想震源子波不干涉，从而合成得到远场子波。同时，在利用近场子波模拟推算远场子波的方法是在时间域内实现，所有数据都是时间域采用的离散值，由于理想震源子波的传播时间不是采样间隔的整数倍，导致求得的远场子波也具有一定误差，影响到本方法求得的远场子波的可靠性。
上述三种方法的相关参考文献如下：
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发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种确定海洋气枪震源远场子波的方法，其能够解决确定高精度的远场子波的问题；
实现本发明的目的的技术方案为：一种确定海洋气枪震源远场子波的方法，包括如下步骤：
步骤1：在气枪阵列的每一个单枪的正上方设置一个对应的近场检波器，每个单枪依次激发，所有检波器记录每次激发的所有单枪的子波信号，重复若干次，直至在同一次激发中的每一个检波器记录的同一个单枪的子波信号一致，得到各个单枪对应的理想震源子波；
步骤2：对获得的各个理想震源子波进行合成，得到远场子波。
进一步地，所述对获得的各个理想震源子波进行合成，得到远场子波，其具体实现包括如下步骤：
判断各个单枪的激发是否相干，若各个单枪的激发相干，则将获得的各个理想震源子波进行傅里叶变换，得到对应的频率域的理想震源子波，将各个频率域的理想震源子波进行合成，并对合成结果进行反傅里叶变换，得到时间域的远场子波，从而得到远场子波，
若各个单枪的激发不相干，则将获得的各个理想震源子波直接线性叠加，叠加得到的子波为远场子波。
进一步地，所述若各个单枪的激发相干，得到远场子波的具体实现过程包括如下步骤：
将各个频率域的理想震源子波按公式①进行合成：
Figure GDA0002759262490000051
其中，pm(ω)表示频率域的第m个理想震源子波，n表示理想震源子波的总个数，ω表示角频率，i表示虚数单位，rqj表示第q个单枪到第j个检波器的距离，c表示声波在水中的速度，Y(ω)表示频率域的远场子波，
得到Y(ω)后，对Y(ω)进行反傅里叶变换，得到各个单枪对应的时间域的远场子波。
进一步地，每一个所述单枪的正上方1m处设置一个对应的近场检波器。
本发明的有益效果为：本发明具有以下有益技术效果：
1、成本较低、计算过程简化，且效果好于常规近场子波推算远场子波方法；
2、气枪震源中全部单枪的时候，可以不用在假设存在互不干涉的理想震源子波；
3、气枪震源中存在组合枪的时候，可以避免时间域推算方法涉及到理想震源子波传播时间不是采样间隔的整数倍而需进行的重复采样过程，在频率域实现这一过程，理想震源子波的传播时间延迟可以通过相位延迟来精确表达，可以求取精确的单枪理想子波，进而获得可靠的远场子波。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方案
下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种确定海洋气枪震源远场子波的方法，包括如下步骤：
步骤1：在气枪阵列的每一个单枪的正上方设置一个对应的近场检波器，优选为在单枪的正上方1m处设置近场检波器。
每个单枪依次激发，所有检波器记录每次激发的所有单枪的子波信号，重复若干次，直至在同一次激发中的每一个检波器记录的同一个单枪的子波信号一致，则停止激发，得到的各个单枪的子波信号即为各个单枪对应的理想震源子波。可能需要重复多次，是因为单枪可能偶尔哑火或激发延迟而导致记录得到的同一个单枪的子波信号不一致。由于各个单枪的子波信号一致，获得的各个单枪的子波信号可以视为稳定的理想震源子波。
以下例举一个实例，以详细说明步骤1的过程：
假设气枪阵列包括编号为1-3的三个单枪，并在每个单枪的正上方1m处设置对应的三个近场检波器，分别记为检波器A、检波器B和检波器C。
首先，1号单枪进行第一次激发,检波器A、检波器B和检波器C均记录1号单枪激发所产生的子波信号，并判断所有检波器记录的1号单枪对应的子波信号是否一致。若此次检波器A、检波器B和检波器C均记录的1号单枪激发所产生的子波信号不一致，则1号单枪进行第二激发，检波器A、检波器B和检波器C均再次记录1号单枪激发所产生的子波信号，并再次判断所有检波器记录的1号单枪对应的子波信号是否一致，直至所有检波器记录的1号单枪对应的子波信号一致，则停止1号单枪的激发，否则1号单枪继续激发；若此次检波器A、检波器B和检波器C均记录的1号单枪激发所产生的子波信号一致，则1号单枪只需要进行一次激发即可，并对2号单枪进行第一次激发。
依次类推，2号单枪和3号单枪依次激发，直至2号和3号单枪在同一次激发中，被检波器A、检波器B和检波器C记录到子波信号均一致，则获得的子波信号即为各个单枪对应的理想震源子波。
步骤2：若各个单枪的激发是相干的，则将获得的各个理想震源子波进行傅里叶变换，得到对应的频率域的理想震源子波，将各个频率域的理想震源子波进行合成，并对合成结果进行反傅里叶变换，得到时间域的远场子波，该远场子波也即是本发明需要确定的远场子波；若各个单枪的激发是不相干的，则将获得的各个理想震源子波直接线性叠加，叠加得到的子波即为远场子波。
具体地，若各个单枪的激发是相干的，则按以下步骤处理：
各个频率域的理想震源子波进行合成，按公式①处理：
Figure GDA0002759262490000081
其中，pm(ω)表示频率域的第m个理想震源子波，n表示理想震源子波的总个数，也即是单枪的总个数，ω表示角频率，i表示虚数单位，rqj表示第q个单枪到第j个检波器的距离，c表示声波在水中的速度，Y(ω)表示频率域的远场子波。
得到Y(ω)后，对Y(ω)进行反傅里叶变换，得到各个单枪对应的时间域的远场子波。
若各个单枪的激发是不相干的，则将获得的各个理想震源子波直接线性叠加，叠加得到的子波即为远场子波。
判断各个单枪的激发是否相干，对远场距离进行判断，当
Figure GDA0002759262490000091
则各个单枪的激发不相干，否则各个单枪的激发相干。其中，d表示各个单枪之间的距离，也即是远场距离，D表示气枪阵列的最大尺寸，f表示单枪震源激发子波频率，λmin表示激发子波的最小波长。判断各个单枪的激发是否相干属于现有技术，在这里不作过多赘述。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种确定海洋气枪震源远场子波的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在气枪阵列的每一个单枪的正上方设置一个对应的近场检波器，每个单枪依次激发，所有近场检波器记录每次激发的所有单枪的子波信号，重复若干次，直至在同一次激发中的每一个近场检波器记录的同一个单枪的子波信号一致，得到各个单枪对应的理想震源子波；
步骤2：对获得的各个理想震源子波进行合成，得到远场子波；
所述对获得的各个理想震源子波进行合成，得到远场子波，其具体实现包括如下步骤：
判断各个单枪的激发是否相干，若各个单枪的激发相干，则将获得的各个理想震源子波进行傅里叶变换，得到对应的频率域的理想震源子波，将各个频率域的理想震源子波进行合成，并对合成结果进行反傅里叶变换，得到时间域的远场子波，从而得到远场子波，
若各个单枪的激发不相干，则将获得的各个理想震源子波直接线性叠加，叠加得到的子波为远场子波。
2.根据权利要求1所述的确定海洋气枪震源远场子波的方法，其特征在于，若各个单枪的激发相干，得到远场子波的具体实现过程包括如下步骤：
将各个频率域的理想震源子波按公式①进行合成：
Figure FDA0002759262480000011
其中，pm(ω)表示频率域的第m个理想震源子波，n表示理想震源子波的总个数，ω表示角频率，i表示虚数单位，rqj表示第q个单枪到第j个近场检波器的距离，c表示声波在水中的速度，Y(ω)表示频率域的远场子波，
得到Y(ω)后，对Y(ω)进行反傅里叶变换，得到各个单枪对应的时间域的远场子波。
3.根据权利要求1所述的确定海洋气枪震源远场子波的方法，其特征在于，每一个所述单枪的正上方1m处设置一个对应的近场检波器。
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