CN112285767B - 海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法 - Google Patents

海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112285767B
CN112285767B CN202011094047.0A CN202011094047A CN112285767B CN 112285767 B CN112285767 B CN 112285767B CN 202011094047 A CN202011094047 A CN 202011094047A CN 112285767 B CN112285767 B CN 112285767B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ocean
component
dispersion energy
surface wave
frequency dispersion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011094047.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112285767A (zh
Inventor
王元
游庆瑜
郝天珧
胡耀星
赵春蕾
张妍
徐锡强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Geology and Geophysics of CAS
Original Assignee
Institute of Geology and Geophysics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Geology and Geophysics of CAS filed Critical Institute of Geology and Geophysics of CAS
Priority to CN202011094047.0A priority Critical patent/CN112285767B/zh
Priority to US17/138,940 priority patent/US11567227B2/en
Publication of CN112285767A publication Critical patent/CN112285767A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112285767B publication Critical patent/CN112285767B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/24—Recording seismic data
    • G01V1/242—Seismographs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3843—Deployment of seismic devices, e.g. of streamers
    • G01V1/3852—Deployment of seismic devices, e.g. of streamers to the seabed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/162—Details
    • G01V1/164—Circuits therefore
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/186—Hydrophones
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/44—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
    • G01V1/48—Processing data
    • G01V1/50—Analysing data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/14—Signal detection
    • G01V2210/142—Receiver location
    • G01V2210/1427—Sea bed

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开了一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法，属于海洋地震勘探技术领域。方法实现包括如下步骤。首先进行海洋面波人工地震观测系统设计，根据作业区的地质情况设计合理的观测系统以保证成像的分辨率，完成海上人工源地震作业。其次开展海底面波的数据预处理。然后分别开展三分量地震计的舒尔特波与声导波频散能量成像、一分量水听计声导波频散能量成像。最后将三分量舒尔特波频散能量谱与一分量声导波频散能量谱进行叠加与归一化处理。装置基于上述方法实现。通过本发明可实现海洋四分量海洋面波的频散分析，提取多阶海洋面波频散曲线，为我国海洋地质工程调查、海洋地球物理调查提供新的技术支撑。

Description

海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法
技术领域
本发明涉及属于海洋地震勘探技术领域，具体涉及一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法。主要应用于海洋地质工程调查，同时应用于海洋地球物理调查。
背景技术
因海洋浅部沉积层的剪切波速度与剪切模量直接相关，剪切模量常常作为一种间接评价手段，被广泛应用于海上石油平台、海洋风场、海底管道和海底隧道等海洋工程建设中，以衡量海底沉积层中是否存在“软”的介质、裂隙及含水溶洞等。在我国近海海域，浅部沉积层多为松软的泥沙岩，对应剪切波速度值最低达80m/s，传统的体波剪切波分析方法很难获得高信噪比的转换波数据。而海洋面波具有频散特性，横向传播衰减较慢，且频散曲线对于剪切波速度参数敏感度最高，海洋面波频散分析方法技术成为一种目前应用最广、技术最可靠的海底剪切波探测技术。
在海底存在两种界面波，一种是频率介于1Hz-20Hz的舒尔特波，以首次证明其存在的国外学者Scholte命名(Scholte,1947)；另一种是频率介于5Hz–150Hz的声导波(Glangeaud等,1999；Klein等,2005)。两种波最大的不同是，舒尔特波沿海水与海底的分界面传播，声导波在海水中沿海面和海底多次反射传播。这就决定了两种波的速度存在较大差异，舒尔特波一般与浅部剪切波速度相关，其速度值是剪切波速度值的0.95倍，速度较低；声导波速度则介于海水中压缩波(P波)和浅部沉积层压缩波速度之间，远高于舒尔特波。
目前现有技术都是单纯利用一种海洋面波进行频散能量成像，无两种不同类型海洋面波联合成像先例。在舒尔特波频散能量成像中，大多数研究仅只利用了垂向舒尔特波，利用三分量舒尔特波开展频散分析的案例较少。在声导波海洋面波频散能量成像中，也是仅利用了水听分量。实际上，三分量高频地震计同样记录了声导波，因此利用两种类型海洋面波联合频散能量成像技术，将会大大促进海洋面波探测技术发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，以解决海洋面波探测多阶频散曲线提取的难题，通过四分量海洋面波数据采集、四分量人工源道集数据预处理、三分量舒尔特波频散能量成像、一分量声导波频散能量成像与四分量频散能量谱叠加，实现舒尔特波与声导波四分量海洋面波联合频散能量成像。这将大大提高海洋面波频散曲线的阶数，特别是能够更多高阶海洋面波频散曲线。高阶面波频散曲线在后续的剪切波速度反演中会提供更多的约束，特别是能增加反演模型的深度、提高反演模型的分辨率。
具体的，海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，所述方法包括以下步骤：
步骤101：设计海洋面波人工地震观测系统，包括海底地震仪投放点位与人工震源激发点位；按照设计的海洋面波人工地震观测系统开展海上地震数据采集，包括海底地震仪投放、气枪放炮、海底地震仪回收、海底地震仪原始数据回收；
步骤102：利用人工震源激发的时间与位置导航信息，从海底地震仪记录的原始连续数据序列中截取气枪激发的共接收点道集，并完成剖面位置校正、钟差校正，然后进行道均衡处理、带通滤波处理，输出结果并保存为SU或SEGY格式；
步骤103：读取三分量地震计的人工震源共接收点道集数据，对三分量地震计进行姿态校正，获得炮线方向、垂直炮线方向和垂向的三分量地震道集数据，利用相移法对炮线方向和垂向的舒尔特波分别进行频散能量成像，分别获得舒尔特波炮线向频散能量谱、垂向频散能量谱；
步骤104：读取水听计分量的人工震源共接收点道集数据，利用相移法对该分量的海洋声导波进行频散能量分析，获得水听计分量的声导波频散能量谱；
步骤105：将炮线方向舒尔特波频散能量谱、垂向舒尔特波频散能量谱和声导波频散能量谱进行叠加，对叠加后的海洋面波频散能量谱进行归一化处理，获得最终海洋面波频散能量图。
另一方面，本发明还提供了一种用于实现上述方法的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置，所述装置包括：海底地震仪原始数据读取模块，用于读取海底地震仪记录的原始二进制格式数据；海洋面波数据预处理模块，用于转换原始数据格式、提取共接收点道集、进行姿态校准、时钟漂移校正、道均衡及带通滤波；海洋面波相移法分析模块，用于计算共接收点道集的频散能量谱；海洋面波频散能量叠加模块，用于叠加舒尔特波和声导波频散能量谱，并进行归一化处理；海洋面波频散能量谱保存输出模块，用于保存输出经归一化的海洋面波频散能量图。
本发明的有益效果在于：本发明设计一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法，对于浅部沉积层剪切波速度低时提取高阶海洋面波频散曲线的难题，利用三分量地震计舒尔特波频散能量谱与一分量水听计声导波频散能量谱叠加的方式，获得多阶海洋面波频散曲线。特别是构建了一整套频散能量谱叠加分析技术，从四分量海洋面波仪器设备、海上作业系统设计、后期数据处理方面均提出了具体技术要求、细节。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
图2是本发明装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：
如图1所示，本发明提出的一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，包括如下步骤：
步骤101：设计海洋面波人工地震观测系统，包括海底地震仪投放点位与人工震源激发点位。按照设计的观测系统开展海上地震数据采集，包括海底地震仪投放、气枪放炮、海底地震仪回收、海底地震仪原始数据回收。
步骤102：利用人工震源激发的时间与位置导航信息，从海底地震仪记录的原始连续数据序列中截取气枪激发的共接收点道集，并完成剖面位置校正、钟差校正，然后进行道均衡处理、带通滤波处理，并输出保存为SU或SEGY格式。
步骤103：读取三分量地震计的人工震源共接收点道集数据，对三分量地震计进行姿态校正，获得炮线方向、垂直炮线方向和垂向的三分量地震道集数据，利用相移法对炮线方向和垂向的舒尔特波分别进行频散能量成像，分别获得舒尔特波炮线向频散能量谱、垂向频散能量谱。
步骤104：读取水听计分量的人工震源共接收点道集数据，利用相移法对该分量的海洋声导波进行频散能量分析，获得水听计分量的声导波频散能量谱。
步骤105：将炮线方向舒尔特波频散能量谱、垂向舒尔特波频散能量谱和声导波频散能量谱进行叠加，对叠加后的海洋面波频散能量谱进行归一化处理，获得最终海洋面波频散能量图。
上述步骤101中，对于用于采集海洋面波的海底地震观测设备海底地震仪，设备规格参数要求如下：第一，四分量数采系统，包括三分量地震计和一分量水听计；第二，三分量地震计为宽频带地震计，频带范围最低要求为1Hz–250Hz；第三，声学水听计频带范围满足为5Hz–500Hz，具备低频声学信号记录能力；第四，数据采样率满足500SPS，最好能满足1000SPS。对于气枪激发震源的要求，气枪总容量需满足3000inch3的要求，激发子波频带范围宽度大于60Hz，其中高频不高于120Hz，低频不低于5Hz。
上述步骤101中，观测系统设计需满足水深不超过100m，气枪震源激发的最大偏移距不小于2500m，更大的偏移距会提高频散能量成像分辨率；气枪的投放深度大于5m，在水深较大的区域建议投放深度大于10m；气枪激发点距Δx需满足下式：
Figure BDA0002723074380000041
其中，Vag为探测区域的海洋面波最小相速度，fmax为海洋面波可观测的最大频率。作业过程中，需先投放海底地震仪，待海底地震仪着底后，再进行气枪震源激发作业，最后开展海底地震仪回收。
上述步骤103中，对于三分量地震计姿态校正包括两步：首先校正翻滚角和俯仰角，这样即保证垂向分量铅锤于海面法线方向；最后校正方位角，保证X分量指向炮线正方向，Y分量垂直于炮线正方向。对俯仰角和翻滚角的校正方法如下：
Vxyv＝RθRφVxyz
其中，Vxyv为校正至水平姿态的三分量地震数据列向量，Vxyz为原始三分量地震数据列向量，Rθ、Rφ分别为俯仰角和翻滚角的旋转矩阵，其表达式为：
Figure BDA0002723074380000042
其中，θ为俯仰角，
Figure BDA0002723074380000043
为翻滚角。进行方位角校正的方法为：
Vrtv＝RγVxyv
其中，Vrtv为方位角校正后列向量，Rγ为方位角旋转矩阵，其中：
Figure BDA0002723074380000044
其中，γ为利用直达波偏振分析获得的方位角。
上述步骤103和步骤104中，用相移法计算海洋面波的频散能量谱方法如下。对时空域垂向分量海洋面波共接收点道集ri进行傅里叶变换：
Ri(xk,ω)＝FFT(ri)
其中，i为道数序号，xk为偏移距，Ri(xk,ω)为频谱。然后对频谱进行振幅归一化处理获得归一化频谱Ti(xk,ω)：
Figure BDA0002723074380000045
其中，|Ri(xk,ω)|表示取模运算。
给定海洋面波相速度vs和频率ω时，可获得该点的频散能量值为：
Figure BDA0002723074380000046
其中，j为复数单位。选取一定的海洋面波相速度范围和频率范围，以特定的相速度和频率间隔循环计算该范围内所有点对应的频散能量值，即可获得该时空域共接收点道集的海洋面波频散能量谱。针对四分量舒尔特波和声导波频散能量谱计算，建议相速度计算范围取值与100m/s–1800m/s，相速度计算间隔取值1m/s，频率范围取值0.8Hz–150Hz。
上述步骤105中，对炮线方向舒尔特波频散能量Dr(vs,ω)、垂向舒尔特波频散能量Dz(vs,ω)与水听分量声导波频散能量Dd(vs,ω)利用下式进行进行叠加、归一化处理：
Figure BDA0002723074380000051
其中，Ds(vs,ω)为叠加归一化海洋面波频散能量值。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置。
图2是本发明的一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像框图，包括，海底地震仪原始数据读取模块201，海洋面波数据预处理模块202，海洋面波相移法分析模块203，海洋面波频散能量叠加模块204，海洋面波频散能量谱保存输出模块205，对该结构说明如下。
海底地震仪原始数据读取模块201，用于读取海底地震仪记录的人工源地震原始数据。
海洋面波数据预处理模块202，用于海底地震仪位置校正、钟差校正、道均衡处理、带通滤波处理和姿态校正。
海洋面波相移法分析模块203，用于通过相移法计算共接收点道集的频散能量谱。
海洋面波频散能量叠加模块204，用于叠加、归一化处理舒尔特波和声导波频散能量谱。
海洋面波频散能量谱保存输出模块205，用于保存输出叠加归一化的海洋面波频散谱。
上述模块202中，对于三分量地震计姿态校正包括两步：首先校正翻滚角和俯仰角，这样即保证垂向分量铅锤于海面法线方向；最后校正方位角，保证X分量指向炮线正方向，Y分量垂直于炮线正方向。对俯仰角和翻滚角的校正方法如下：
Vxyv＝RθRφVxyz
其中，Vxyv为校正至水平姿态的三分量地震数据列向量，Vxyz为原始三分量地震数据列向量，Rθ、Rφ分别为俯仰角和翻滚角的旋转矩阵，其表达式为：
Figure BDA0002723074380000052
其中，θ为俯仰角，
Figure BDA0002723074380000053
为翻滚角。进行方位角校正的方法为：
Vrtv＝RγVxyv
其中，Vrtv为方位角校正后列向量，Rγ为方位角旋转矩阵，其中：
Figure BDA0002723074380000054
其中，γ为利用直达波偏振分析获得的方位角。
上述模块203中，用相移法计算海洋面波的频散能量谱方法如下。对时空域垂向分量海洋面波共接收点道集ri进行傅里叶变换：
Ri(xk,ω)＝FFT(ri)
其中，i为道数序号，xk为偏移距，Ri(xk,ω)为频谱。然后对频谱进行振幅归一化处理获得归一化频谱Ti(xk,ω)：
Figure BDA0002723074380000061
其中，|Ri(xk,ω)|表示取模运算。
给定海洋面波相速度vs和频率ω时，可获得该点的频散能量值为：
Figure BDA0002723074380000062
其中，j为复数单位。选取一定的海洋面波相速度范围和频率范围，以特定的相速度和频率间隔循环计算该范围内所有点对应的频散能量值，即可获得该时空域共接收点道集的海洋面波频散能量谱。针对四分量舒尔特波和声导波频散能量谱计算，建议相速度计算范围取值与100m/s–1800m/s，相速度计算间隔取值1m/s，频率范围取值0.8Hz–150Hz。
上述模块205中，对炮线方向舒尔特波频散能量Dr(vs,ω)、垂向舒尔特波频散能量Dz(vs,ω)与水听分量声导波频散能量Dd(vs,ω)利用下式进行进行叠加、归一化处理：
Figure BDA0002723074380000063
其中，Ds(vs,ω)为叠加归一化海洋面波频散能量值。
本发明实现了如下技术效果：一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法与装置，利用人工震源激发与海底地震仪实现人工源海洋面波数据采集，结合舒尔特波频散能量谱成像、声导波频散能量谱成像、两种类型海洋面波频散能量谱叠加，实现多阶多类型海洋面波频散能量谱综合成像。此方法技术是海洋面波分析中提取高阶频散曲线的基础，利用从该技术频散能量谱结果图中的极值位置，可提取多阶海洋面波频散曲线，为海洋面波频散曲线反演分析提供更多约束，会大大促进海洋面波探测技术的发展。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤101：设计海洋面波人工地震观测系统，包括海底地震仪投放点位与人工震源激发点位；按照设计的海洋面波人工地震观测系统开展海上地震数据采集，包括海底地震仪投放、气枪放炮、海底地震仪回收、海底地震仪原始数据回收；
步骤102：利用人工震源激发的时间与位置导航信息，从海底地震仪记录的原始连续数据序列中截取气枪激发的共接收点道集，并完成剖面位置校正、钟差校正，然后进行道均衡处理、带通滤波处理，输出结果并保存为SU或SEGY格式；
步骤103：读取三分量地震计的人工震源共接收点道集数据，对三分量地震计进行姿态校正，获得炮线方向、垂直炮线方向和垂向的三分量地震道集数据，利用相移法对炮线方向和垂向的舒尔特波分别进行频散能量成像，分别获得舒尔特波炮线方向频散能量谱、垂向频散能量谱；
步骤104：读取水听计分量的人工震源共接收点道集数据，利用相移法对该分量的海洋声导波进行频散能量分析，获得水听计分量的声导波频散能量谱；
步骤105：将炮线方向舒尔特波频散能量谱、垂向舒尔特波频散能量谱和声导波频散能量谱进行叠加，对叠加后的海洋面波频散能量谱进行归一化处理，获得最终海洋面波频散能量图。
2.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法步骤101中，对于用于采集海洋面波的海底地震观测设备海底地震仪，设备规格参数要求如下：四分量数采系统，包括三分量地震计和一分量水听计；三分量地震计为宽频带地震计，频带范围最低要求为1Hz–250Hz；声学水听计频带范围为5Hz–500Hz，具备低频声学信号记录能力；数据采样率500SPS，气枪激发震源要求气枪总容量3000inch3，激发子波频带范围宽度大于60Hz，其中高频不高于120Hz，低频不低于5Hz。
3.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法步骤101中，观测系统设计水深不超过100m，气枪震源激发的最大偏移距不小于2500m；气枪的投放深度大于5m，气枪激发点距Δx需满足下式：
Figure FDA0002972694500000011
其中，Vag为探测区域的海洋面波最小相速度，fmax为海洋面波可观测的最大频率；作业过程中，先投放海底地震仪，待海底地震仪着底后，再进行气枪震源激发作业，最后开展海底地震仪回收。
4.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法步骤103中，对于三分量地震计姿态校正包括两步：首先校正翻滚角和俯仰角；然后校正方位角；对俯仰角和翻滚角的校正方法如下：
Vxyv＝RθRφVxyz
其中，Vxyv为校正至水平姿态的三分量地震数据列向量，Vxyz为原始三分量地震数据列向量，Rθ、Rφ分别为俯仰角和翻滚角的旋转矩阵，表达式为：
Figure FDA0002972694500000021
其中，θ为俯仰角，
Figure FDA0002972694500000022
为翻滚角；进行方位角校正的方法为：
Vrtv＝RγVxyv
其中，Vrtv为方位角校正后列向量，Rγ为方位角旋转矩阵，其中：
Figure FDA0002972694500000023
其中，γ为利用直达波偏振分析获得的方位角。
5.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法中，用相移法计算海洋面波的频散能量谱方法如下：对时空域垂向分量海洋面波共接收点道集ri进行傅里叶变换：
Ri(xk,ω)＝FFT(ri)
其中，i为道数序号，xk为偏移距，Ri(xk,ω)为频谱；然后对频谱进行振幅归一化处理获得归一化频谱Ti(xk,ω)：
Figure FDA0002972694500000024
其中，|Ri(xk,ω)|表示取模运算；
给定一点的海洋面波相速度vs和频率ω时，获得该点的频散能量值为：
Figure FDA0002972694500000025
其中，j为复数单位，选取海洋面波相速度范围和频率范围，以特定的相速度和频率间隔循环计算该范围内所有点对应的频散能量值，获得该时空域共接收点道集的海洋面波频散能量谱；针对四分量舒尔特波和声导波频散能量谱计算，相速度计算范围取值为100m/s–1800m/s，相速度计算间隔取值1m/s，频率范围取值0.8Hz–150Hz。
6.如权利要求1所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法，其特征在于，所述方法中，对炮线方向舒尔特波频散能量Dr(vs,ω)、垂向舒尔特波频散能量Dz(vs,ω）与水听计分量声导波频散能量Dd(vs,ω)利用下式进行叠加、归一化处理：
Figure FDA0002972694500000026
其中，Ds(vs,ω)为叠加归一化海洋面波频散能量值。
7.一种用于实现权利要求1至6任一项所述的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像方法的海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置，其特征在于，所述装置包括：海底地震仪原始数据读取模块，用于读取海底地震仪记录的原始二进制格式数据；海洋面波数据预处理模块，用于转换原始数据格式、提取共接收点道集、进行姿态校准、时钟漂移校正、道均衡及带通滤波；海洋面波相移法分析模块，用于计算共接收点道集的频散能量谱；海洋面波频散能量叠加模块，用于叠加舒尔特波和声导波频散能量谱，并进行归一化处理；海洋面波频散能量谱保存输出模块，用于保存输出经归一化的海洋面波频散能量图。
CN202011094047.0A 2020-10-14 2020-10-14 海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法 Active CN112285767B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011094047.0A CN112285767B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法
US17/138,940 US11567227B2 (en) 2020-10-14 2020-12-31 Multi-mode dispersion energy imaging device and method for a four-component marine interface wave of an ocean bottom seismometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011094047.0A CN112285767B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112285767A CN112285767A (zh) 2021-01-29
CN112285767B true CN112285767B (zh) 2021-04-23

Family

ID=74496971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011094047.0A Active CN112285767B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11567227B2 (zh)
CN (1) CN112285767B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112987080B (zh) * 2021-04-22 2022-10-25 自然资源部第一海洋研究所 海底多波震源及海底探测系统
CN115144899B (zh) * 2022-06-24 2023-02-17 中国地质大学（北京） 崎岖海底obn弹性波联合偏移成像方法和装置
CN116524954B (zh) * 2023-06-25 2023-09-22 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 基于反卷积理论的深海垂直阵水下目标高精度定位方法
CN116520431B (zh) * 2023-07-03 2023-09-26 自然资源部第一海洋研究所 浅表海底沉积物宽频分层声速结构构建方法、装置和介质
CN116540298B (zh) * 2023-07-05 2023-09-12 中国科学院地质与地球物理研究所 一种海洋漏能振型面波频散谱计算方法、系统和电子设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2383414B (en) * 2001-12-22 2005-07-13 Westerngeco Ltd A method of and apparatus for processing seismic data
EP2165218B1 (en) * 2007-06-15 2017-02-22 Baker Hughes Incorporated Imaging of formation structure ahead of the drill-bit
US8509027B2 (en) * 2008-11-26 2013-08-13 Westerngeco L.L.C. Continuous adaptive surface wave analysis for three-dimensional seismic data
US8379483B2 (en) * 2009-06-04 2013-02-19 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for determining radial shear velocity variation from dipole acoustic logging
US8861308B2 (en) * 2009-12-07 2014-10-14 Westerngeco L.L.C. Simultaneous joint inversion of surface wave and refraction data
US9304221B2 (en) * 2011-04-04 2016-04-05 Westerngeco L.L.C. Determining an indication of wavefield velocity
US9052412B2 (en) * 2011-07-29 2015-06-09 Westerngeco L.L.C. Determining an orientation angle of a survey sensor
US20150308864A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Björn N. P. Paulsson Vector Sensor for Seismic Application
EP3359982B1 (en) * 2015-10-07 2022-12-14 Services Pétroliers Schlumberger Seismic sensor orientation
US10670761B2 (en) * 2016-12-27 2020-06-02 Halliburton Energy Services, Inc. Quasi-static Stoneley slowness estimation
CN107024714B (zh) * 2017-03-24 2019-02-15 中国石油天然气集团公司 一种实现气枪震源质控的处理方法及装置
CN110879410A (zh) * 2019-09-25 2020-03-13 核工业北京地质研究院 一种多分量地震面波勘探方法
CN111257941B (zh) * 2020-02-18 2020-09-04 中国科学院地质与地球物理研究所 一种组合式海底地震仪方位角自动识别装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220113442A1 (en) 2022-04-14
CN112285767A (zh) 2021-01-29
US11567227B2 (en) 2023-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112285767B (zh) 海底地震仪四分量海洋面波多阶频散能量成像装置及方法
CN101556339B (zh) 对不规则接收机位置海洋地震拖缆数据进行消重影的方法
CN1664617B (zh) 用于组合记录在海洋地震拖缆中的压力传感器信号和质点运动传感器的信号的方法
CN108594302B (zh) 一种地震子波的提取方法及处理终端
JPH0374349B2 (zh)
CN111290017B (zh) 一种震电波场联合提取瑞雷波频散特征的面波勘探方法
CN111458008B (zh) 基于单固定水听器和单移动声源的海洋地声参数反演方法
CN112285768B (zh) 一种高频海洋声导波频散分析装置及方法
CN111257941B (zh) 一种组合式海底地震仪方位角自动识别装置及方法
AU2014218352B2 (en) Distributed multi-sensor streamer
CN112327362B (zh) 速度域的海底多次波预测与追踪衰减方法
AU2014203490A1 (en) Survey techniques using streamers at different depths
CN104570116A (zh) 基于地质标志层的时差分析校正方法
CN104199087B (zh) 水陆检波器数据海水深度反演方法和装置
CN104181586A (zh) 一种水陆检波器数据海底反射系数反演的方法
CN112285775B (zh) 一种海底浅部沉积层剪切波速度探测装置及方法
US20100172208A1 (en) System and technique for local in-sea processing of particle motion data
CN108957545A (zh) 气枪阵列子波方向性反褶积方法及系统
CN113777653B (zh) 一种合成孔径式浅层地震剖面勘探方法和系统
McCauley et al. Transmission of marine seismic survey, air gun array signals in Australian waters
CN111691876B (zh) 一种利用声波测井对邻井成像的方法、装置及存储介质
CN116540298B (zh) 一种海洋漏能振型面波频散谱计算方法、系统和电子设备
CN116609834B (zh) 一种基于海洋垂直缆地震勘探的数据处理方法
CN114721044B (zh) 一种多频率接收函数和振幅比联合反演地壳结构的方法及系统
WO2024132998A1 (en) Sidescan sonar towfish with fiber optic gyroscopic sensing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant