CN110879417A - 降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，包括：步骤1，根据勘探工区的实际情况，按照可控震源自主扫描高效采集的要求，划分震源车分布；步骤2，根据震源车的分布情况，构建震源激发延迟时间序列Γ；步骤3，将震源激发延迟时间序列Γ进行初始化；步骤4，依次将每台震源车的激发时间加入到时间序列Γ中，并更新Γ；步骤5，对整个时间序列Γ进行随机抖动微调，获得最优震源激发延迟时间序列。该降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法在可控震源的自主扫描中，从采集的角度降低邻炮干扰的相干性，从而为后续的邻炮干扰压制处理提供邻炮干扰能量最弱的地震记录，改善邻炮干扰的压制效果。

Description

降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法。
背景技术
目前，可控震源自主扫描观测系统的设计方法主要有：1)完全自主扫描——不对震源进行优化设计，进行完全随机的激发；2)震源扫描长度设计——对震源添加不同扫描长度的约束，以此降低邻炮干扰的相干性；3)非线性扫描——通过采用线性和非线性的扫描方法，降低邻炮干扰相干性。为此我们发明了一种新的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过优化震源激发延迟时间，降低邻炮能量的相干性，从而方便进行邻炮干扰压制的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，该降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法包括：步骤1，根据勘探工区的实际情况，按照可控震源自主扫描高效采集的要求，划分震源车分布；步骤2，根据震源车的分布情况，构建震源激发延迟时间序列Γ；步骤3，将震源激发延迟时间序列Γ进行初始化；步骤4，依次将每台震源车的激发时间加入到时间序列Γ中，并更新Γ；步骤5，对整个时间序列Γ进行随机抖动微调，获得最优震源激发延迟时间序列。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤3中，有震源车激发的时刻记为1，无震源车激发的时刻记为0，初始化是将时间序列Γ上所有的时刻都记为0。
在步骤4中，根据压缩感知理论，将采样的最大随机性转化为采样矩阵的稀疏变换矩阵各列向量之间的最大互相关值最小，定义感知矩阵
ψ＝ΓF (公式1)
其中，F为稀疏变换，则感知矩阵列向量之间的最大互相关值表示为
Figure BDA0001789809610000021
根据压缩感知理论，μ越小，采样矩阵Γ中的各量越不相干；因此，通过改变震源激发延迟时间序列来降低最大互相关值，即
Γ＝argminμ (公式3)
通过优化采样矩阵Γ，从而使得μ最小的采样矩阵即为所求。
在步骤4中，对于每台震源车激发时间的添加方式，具体如下：
①遍历时间序列Γ中所有0位置，计算添加该震源车的激发时间后新的时间序列Γ'，并利用公式(1)和(2)计算该新的时间序列Γ'的μ值，取遍历所有0位置中使μ值最小的震源激发时间，作为新的时间序列Γ；
②依次添加各台震源车的激发时间，每台震源车都重复以上的步骤，直至将所有震源车的激发时间都加入到时间序列中Γ。
在步骤4中，将所有震源车激发时间都添加进来之后，得到当前时间序列Γ，然后以每台震源车的激发时间为基准，进行随机抖动的微调，并对每次微调的结果利用公式(1)和(2)计算该时间序列的μ值，如果μ值减小，则更新时间序列Γ，反之，不更新，即：根据公式(3)求取使μ值最小的时间序列Γ，此时，时间序列Γ即为所求最优震源激发延迟时间序列。
本发明中的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，根据压缩感知理论，优化设计可控震源自主扫描的震源激发时间序列，对观测系统进行优化。通过该优化，最大限度降低邻炮干扰能量的相干性。通过该降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，在可控震源的自主扫描中，从采集的角度降低邻炮干扰的相干性，从而为后续的邻炮干扰压制处理提供邻炮干扰能量最弱的地震记录，改善邻炮干扰的压制效果。
附图说明
图1为本发明的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计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6×3台可控震源分布示意图；
图3为本发明的一具体实施例中各震源车激发时间平面图；
图4为本发明的一具体实施例中各震源车激发时间轴图；
图5为本发明的一具体实施例中图4进行傅里叶变换后的频谱图。
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为本发明的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法的流程图。
步骤101：根据勘探工区的实际情况，按照可控震源自主扫描高效采集的要求，划分震源车分布。
步骤102：根据震源车的分布情况，构建震源激发延迟时间序列Γ。
步骤103：将震源激发延迟时间序列Γ进行初始化，有震源车激发的时刻记为1，无震源车激发的时刻记为0，初始化是将时间序列Γ上所有的时刻都记为0。
步骤104：依次将每台震源车的激发时间加入到时间序列Γ中，并更新Γ。
其基本原理为：
根据压缩感知理论，采样的最大随机性可以转化为“采样矩阵的稀疏变换矩阵各列向量之间的最大互相关值最小”。假设自主扫描震源激发时间延迟构成采样矩阵Γ，则定义感知矩阵
ψ＝ΓF (公式1)
其中，F为稀疏变换，则感知矩阵列向量之间的最大互相关值可表示为
Figure BDA0001789809610000031
根据压缩感知理论，μ越小，采样矩阵Γ中的各量越不相干。因此，可以通过改变震源激发延迟时间序列来降低最大互相关值，即
Γ＝argminμ (公式3)
通过优化采样矩阵Γ，从而使得μ最小的采样矩阵即为所求。
对于每台震源车激发时间的添加方式，具体如下：
①遍历时间序列Γ中所有0位置，计算添加该震源车的激发时间后新的时间序列Γ'，并利用公式(1)和(2)计算该新的时间序列Γ'的μ值，取遍历所有0位置中使μ值最小的震源激发时间，作为新的时间序列Γ；
②依次添加各台震源车的激发时间，每台震源车都重复以上的步骤，直至将所有震源车的激发时间都加入到时间序列中Γ。
步骤105：将所有震源车激发时间都添加进来之后，得到当前时间序列Γ，然后以每台震源车的激发时间为基准，进行随机抖动的微调，并对每次微调的结果利用公式(1)和(2)计算该时间序列的μ值，如果μ值减小，则更新时间序列Γ，反之，不更新，即：根据公式(3)求取使μ值最小的时间序列Γ，此时，时间序列Γ即为所求最优震源激发延迟时间序列。
在应用本发明的一具体实施例中，假设某工区根据自主扫描将整个震源工区划分为6×3共18个区域，每台震源车负责对应区域的震源激发(如图2所示)。
假设各台震源车的震源激发时间范围定为20s，即18台震源车在20s时间范围内激发完，在这个20s的时间之内使各震源车的震源激发时间尽量随机。并且，假设基于时间间隔dt＝0.5s进行设计，得到的结果如图3所示。图3为最终设计的震源激发时间序列平面图，颜色深浅代表在不同的时间激发；图4为各台震源车的激发时间在20s时间轴上的显示；图5为图4进行傅里叶变换后的频谱图。
本发明根据压缩感知理论，对可控震源自主扫描的震源激发时间序列进行优化设计，并以此对观测系统进行优化。通过该发明，可以在可控震源的自主扫描中，从采集的角度大大降低邻炮干扰的相干性，从而为后续的邻炮干扰压制处理提供邻炮干扰能量最小的地震记录，改善邻炮干扰的压制效果，为精细储层预测和油气勘探提供准确资料，为实现“两宽一高”的勘探目的提供采集基础。

Claims (5)

1.降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，其特征在于，该降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法包括：
步骤1，根据勘探工区的实际情况，按照可控震源自主扫描高效采集的要求，划分震源车分布；
步骤2，根据震源车的分布情况，构建震源激发延迟时间序列Γ；
步骤3，将震源激发延迟时间序列Γ进行初始化；
步骤4，依次将每台震源车的激发时间加入到时间序列Γ中，并更新Γ；
步骤5，对整个时间序列Γ进行随机抖动微调，获得最优震源激发延迟时间序列。
2.根据权利要求1所述的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，其特征在于，在步骤3中，有震源车激发的时刻记为1，无震源车激发的时刻记为0，初始化是将时间序列Γ上所有的时刻都记为0。
3.根据权利要求1所述的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，其特征在于，在步骤4中，根据压缩感知理论，将采样的最大随机性转化为采样矩阵的稀疏变换矩阵各列向量之间的最大互相关值最小，定义感知矩阵：
ψ＝ΓF (公式1)
其中，F为稀疏变换，则感知矩阵列向量之间的最大互相关值表示为：
Figure FDA0001789809600000011
根据压缩感知理论，μ越小，采样矩阵Γ中的各量越不相干；因此，通过改变震源激发延迟时间序列来降低最大互相关值，即：
Γ＝argminμ (公式3)
通过优化采样矩阵Γ，从而使得μ最小的采样矩阵即为所求。
4.根据权利要求3所述的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，其特征在于，在步骤4中，对于每台震源车激发时间的添加方式，具体如下：
①遍历时间序列Γ中所有0位置，计算添加该震源车的激发时间后新的时间序列Γ'，并利用公式(1)和(2)计算该新的时间序列Γ'的μ值，取遍历所有0位置中使μ值最小的震源激发时间，作为新的时间序列Γ；
②依次添加各台震源车的激发时间，每台震源车都重复以上的步骤，直至将所有震源车的激发时间都加入到时间序列中Γ。
5.根据权利要求3所述的降低邻炮相干性的自主扫描观测系统设计方法，其特征在于，在步骤4中，将所有震源车激发时间都添加进来之后，得到当前时间序列Γ，然后以每台震源车的激发时间为基准，进行随机抖动的微调，并对每次微调的结果利用公式(1)和(2)计算该时间序列的μ值，如果μ值减小，则更新时间序列Γ，反之，不更新，即：根据公式(3)求取使μ值最小的时间序列Γ，此时，时间序列Γ即为所求最优震源激发延迟时间序列。
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