專利名稱：軌道式可控震源極化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地震資料處理方法領(lǐng)域，是一種井間地震資料的前期處理方法。
2、背景技術(shù)在地震野外資料采集中，常規(guī)使用的可控震源產(chǎn)生的地震波都是線性極化波。軌道式可控震源是利用電機(jī)使離心質(zhì)體繞某一軸做旋轉(zhuǎn)，電機(jī)以不斷增大的頻率旋轉(zhuǎn)來(lái)撞擊井壁進(jìn)行激發(fā)地震波，這樣震源產(chǎn)生的地震波是環(huán)形極化波。該種震源的優(yōu)點(diǎn)是既能夠產(chǎn)生縱波，也能夠產(chǎn)生橫波，同時(shí)較少產(chǎn)生管波等噪音。
3、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是由于軌道式可控震源激發(fā)的地震波為環(huán)形極化波，與線性極化波存在較大區(qū)別，為了與常規(guī)的線性極化地震資料進(jìn)行對(duì)比分析，需要對(duì)環(huán)形極化波向線性極化波進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而提出的軌道式可控震源極化處理方法。
采用的技術(shù)方案主要包括兩個(gè)步驟極化分解和震源坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。
3.1極化分解設(shè)定質(zhì)量中心的徑向位移為u，則正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)在X、Y軸的投影分別為μcwx和μcwy，翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)在X、Y軸的投影分別為μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都與θ角有關(guān)。θ角是從x軸轉(zhuǎn)到質(zhì)量中心的角度，對(duì)于產(chǎn)生的震源函數(shù)s(f)，離心質(zhì)體以f＝ω/2π頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，則角度θ＝ωt，假設(shè)位移u對(duì)所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通過(guò)正轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)記錄相加和相減，得到線形極化后的μx(ωt)和μy(ωt)的等同數(shù)據(jù)。即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)這樣就完成了把正、反轉(zhuǎn)兩套不同方向的資料轉(zhuǎn)化為沿X、Y兩個(gè)方向傳播的線性極化波場(chǎng)。但這樣分解出的兩個(gè)線性分量μx(ωt)和μy(ωt)運(yùn)動(dòng)存在相位差，必須采用希爾伯特(Hilbert)變換(90°相位轉(zhuǎn)換)來(lái)校正相位差。至此，環(huán)形極化的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)記錄就被轉(zhuǎn)化為等同的線性極化的X和Y方向的震源記錄。
3.2震源坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換在震源觀測(cè)中，假設(shè)軌道式可控震源信號(hào)在X和Y軸上投影分別為sx(f)和sy(f)，則有 Tij表示震源方向?yàn)閕時(shí)在j方向觀測(cè)到的地球介質(zhì)的反射系數(shù)函數(shù)，表示j方向激發(fā)，i方向接受，其中 如果震源傳感器正好位于X方向，則記錄下的震源信號(hào)是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面內(nèi)的狀態(tài)是隨機(jī)的，震源傳感器傳出的Sx(f)信號(hào)與實(shí)際有一定的差別。實(shí)際工作中不能檢測(cè)到Sx(f)，而是檢測(cè)到 根據(jù)3.1中計(jì)算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考慮到sx(f)和sy(f)的關(guān)系，有 作自相關(guān)，并假設(shè) 則有 式中x+和y+中的+表示逆時(shí)針觀測(cè)。
同理，對(duì)于順時(shí)針觀測(cè)有 從而有 式中x-和y-中的-表示順時(shí)針觀測(cè)。
總之，有
相當(dāng)于震源為(x′，y′)，接收源為(x，y)，而且下式成立 同時(shí)對(duì)其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′滿足下式 因而有 關(guān)于 的求取，可根據(jù)以下原理我們知道當(dāng)在Y方向激發(fā)地震波時(shí)，進(jìn)行的觀測(cè)是SH波觀測(cè)，此時(shí)不存在SV波和P波，觀測(cè)數(shù)據(jù)中Z分量不應(yīng)該有直達(dá)P波能量，那么使Tzx′和Tzy′中直達(dá)P波能量完全轉(zhuǎn)移到Tzx上的 角就是震源坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整的角度。
發(fā)明的效果該技術(shù)可以完成軌道式可控震源的環(huán)形極化方式轉(zhuǎn)換成線性極化方式，得到的地震波場(chǎng)為線性極化地震波，為軌道式震源地震處理提供良好的資料基礎(chǔ)。


圖1震源激發(fā)方向與能量傳播示意2震源傳感器處于某一位置示意3震源轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)信號(hào)傳感器接收的記錄示意4順時(shí)針原始記錄(左)、逆時(shí)針原始記錄(中)與處理后記錄(右)對(duì)比圖具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
軌道式可控震源是一種比較特殊的震源設(shè)備，其工作方式為把震源沉放到井中某一深度，通過(guò)電纜給震源電機(jī)加電，使震源內(nèi)的偏心體從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，隨著轉(zhuǎn)速線形提升，震源頻率呈線形提高(偏心體的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率就是震源發(fā)射的聲波信號(hào)頻率)，達(dá)到所要求的頻率時(shí)斷電，得到一套正轉(zhuǎn)記錄(ClockWise)。以同樣方式從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則得到一套反轉(zhuǎn)記錄(Counter ClockWise)這樣就完成一個(gè)深度點(diǎn)上地震波的激發(fā)。
軌道式可控震源資料與常規(guī)震源資料存在很大差異，主要表現(xiàn)在正轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)兩套記錄資料的直達(dá)波分別呈現(xiàn)正“疊瓦”和反“疊瓦”狀(如圖4所示)，無(wú)法拾取到準(zhǔn)確的初至?xí)r間，給后續(xù)處理中利用初至進(jìn)行的直達(dá)波射線追蹤和層析反演帶來(lái)很大影響，增大拾取誤差，降低了層析成像的精度；另一方面，由于直達(dá)波影響，得到的反射波場(chǎng)變得比較零亂，根據(jù)成像理論，這樣的資料很難實(shí)現(xiàn)同相疊加。由于野外記錄得到正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種資料，相互耦合在一起，因此，必須進(jìn)行環(huán)形極化到線形極化的轉(zhuǎn)換。
主要包括兩個(gè)步驟極化分解和震源坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。
5.1極化分解如圖2所示假設(shè)質(zhì)量中心的徑向位移為u，則正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)在X、Y軸的投影分別為μcwx和μcwy，翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)在X、Y軸的投影分別為μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都與θ角有關(guān)。θ角是從x軸轉(zhuǎn)到質(zhì)量中心的角度，對(duì)于產(chǎn)生的震源函數(shù)s(f)，離心質(zhì)體以f＝ω/2π頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，則角度θ＝ωt，假設(shè)位移u對(duì)所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通過(guò)正轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)記錄相加和相減，得到線形極化后的μx(ωt)和μy(ωt)的等同數(shù)據(jù)。即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)這樣就完成了把正、反轉(zhuǎn)兩套不同方向的資料轉(zhuǎn)化為沿X、Y兩個(gè)方向傳播的線性極化波場(chǎng)。但這樣分解出的兩個(gè)線性分量μx(ωt)和μy(ωt)運(yùn)動(dòng)存在相位差，必須采用希爾伯特(Hilbert)變換(90°相位轉(zhuǎn)換)來(lái)校正相位差。至此，環(huán)形極化的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)記錄就被轉(zhuǎn)化為等同的線性極化的X和Y方向的震源記錄。
5.2震源坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換震源坐標(biāo)系統(tǒng)的調(diào)整原理如圖3所示。在震源觀測(cè)中，假設(shè)軌道式可控震源信號(hào)在X和Y軸上投影分別為sx(f)和sy(f)，則有 Tij表示震源方向?yàn)閕時(shí)在j方向觀測(cè)到的地球介質(zhì)的反射系數(shù)函數(shù)，表示j方向激發(fā)，i方向接受，其中 如果震源傳感器正好位于X方向，則記錄下的震源信號(hào)是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面內(nèi)的狀態(tài)是隨機(jī)的，震源傳感器傳出的Sx(f)信號(hào)與實(shí)際有一定的差別。實(shí)際工作中不能檢測(cè)到Sx(f)，而是檢測(cè)到
根據(jù)5.1中計(jì)算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考慮到sx(f)和sy(f)的關(guān)系，有 作自相關(guān)，并假設(shè) 則有 式中x+和y+中的+表示逆時(shí)針觀測(cè)。
同理，對(duì)于順時(shí)針觀測(cè)有 從而有 式中x-和y-中的-表示順時(shí)針觀測(cè)。
總之，有 相當(dāng)于震源為(x′，y′)，接收源為(x，y)，而且下式成立
同時(shí)對(duì)其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′滿足下式 因而有 關(guān)于 的求取，可根據(jù)以下原理我們知道當(dāng)在Y方向激發(fā)地震波時(shí)，進(jìn)行的觀測(cè)是SH波觀測(cè)，此時(shí)不存在SV波和P波，觀測(cè)數(shù)據(jù)中Z分量不應(yīng)該有直達(dá)P波能量，那么使Tzx′和Tzy′中直達(dá)P波能量完全轉(zhuǎn)移到Tzx上的 角就是震源坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整的角度。
在勝利油田墾71地區(qū)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得到了較好的原始資料，如圖4所示，極化處理前，直達(dá)波呈疊瓦狀，一致性差、信噪比低。應(yīng)用該處理技術(shù)后，完成了從環(huán)形極化波場(chǎng)到線性極化波場(chǎng)的轉(zhuǎn)換，得到了沿入射方向的地震記錄，直達(dá)波一致性變好，反射波明顯，信噪比明顯提高。
權(quán)利要求
1.軌道式可控震源極化處理方法，其特征是包括兩個(gè)步驟極化分解和震源坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，1.1極化分解設(shè)定質(zhì)量中心的徑向位移為u，則正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)在X、Y軸的投影分別為μcwx和μcwy，翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)在X、Y軸的投影分別為μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都與θ角有關(guān)，θ角是從x軸轉(zhuǎn)到質(zhì)量中心的角度，對(duì)于產(chǎn)生的震源函數(shù)s(f)，離心質(zhì)體以f＝ω/2π頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，則角度θ＝ωt，假設(shè)位移u對(duì)所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通過(guò)正轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)記錄相加和相減，得到線形極化后的μx(ωt)和μy(ωt)的等同數(shù)據(jù)，即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)這樣就完成了把正、反轉(zhuǎn)兩套不同方向的資料轉(zhuǎn)化為沿X、Y兩個(gè)方向傳播的線性極化波場(chǎng)，但這樣分解出的兩個(gè)線性分量μx(ωt)和μy(ωt)運(yùn)動(dòng)存在相位差，必須采用希爾伯特變換來(lái)校正相位差，至此，環(huán)形極化的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)記錄就被轉(zhuǎn)化為等同的線性極化的X和Y方向的震源記錄，1.2震源坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換在震源觀測(cè)中，假設(shè)軌道式可控震源信號(hào)在X和Y軸上投影分別為sx(f)和sy(f)，則有 Tij表示震源方向?yàn)閕時(shí)在j方向觀測(cè)到的地球介質(zhì)的反射系數(shù)函數(shù)，表示j方向激發(fā)，i方向接受，其中 如果震源傳感器正好位于X方向，則記錄下的震源信號(hào)是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面內(nèi)的狀態(tài)是隨機(jī)的，震源傳感器傳出的Sx(f)信號(hào)與實(shí)際有一定的差別，實(shí)際工作中不能檢測(cè)到Sx(f)，而是檢測(cè)到 根據(jù)1.1中計(jì)算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考慮到sx(f)和sy(f)的關(guān)系，有 作自相關(guān)，并假設(shè) 則有 式中x+和y+中的+表示逆時(shí)針觀測(cè)，同理，對(duì)于順時(shí)針觀測(cè)有 從而有 式中x-和y-中的-表示順時(shí)針觀測(cè)，總之，有 相當(dāng)于震源為(x′，y′)，接收源為(x，y)，而且下式成立 同時(shí)對(duì)其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′滿足下式 因而有
全文摘要
本發(fā)明屬于地震資料處理方法領(lǐng)域，是一種井間地震資料的前期處理方法。由于軌道式可控震源激發(fā)的地震波為環(huán)形極化波，與線性極化波存在較大區(qū)別，為了與常規(guī)的線性極化地震資料進(jìn)行對(duì)比分析，需要對(duì)環(huán)形極化波向線性極化波進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而提出的軌道式可控震源極化處理方法。采用的技術(shù)方案主要包括兩個(gè)步驟極化分解和震源坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。極化分解把正、反轉(zhuǎn)兩套不同方向的資料轉(zhuǎn)化為沿X、Y兩個(gè)方向傳播的線性極化波場(chǎng)。該技術(shù)可以完成軌道式可控震源的環(huán)形極化方式轉(zhuǎn)換成線性極化方式，得到的地震波場(chǎng)為線性極化地震波，為軌道式震源地震處理提供良好的資料基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01V1/28GK101034164SQ20071001361
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者孔慶豐, 喬玉雷, 姚忠瑞 申請(qǐng)人:孔慶豐