利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法
【專利摘要】利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法，它屬于地震勘探資料采集與處理領(lǐng)域。提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法為：1、由混疊未相關(guān)數(shù)據(jù)到相關(guān)數(shù)據(jù)；2、基于純相位濾波器的各階諧波分離流程；3、各階諧波疊加流程設(shè)計(jì)；將可控震源諧波作為信號(hào)進(jìn)行利用，設(shè)計(jì)基于純相位濾波器的高效分離流程；根據(jù)各次諧波頻譜分布設(shè)計(jì)合理的疊加策略來利用諧波提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
【專利說明】利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于地震勘探資料采集與處理領(lǐng)域，具體涉及一種利用可控震源諧波提高 地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 可控震源是地震勘探中最常用的陸地震源之一。但是由于該震源系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的 非線性和震源與大地耦合等因素，可控震源數(shù)據(jù)中不可避免地包括諧波。傳統(tǒng)地，可控震源 諧波一直被作為影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的噪音。但其機(jī)械系統(tǒng)的非線性和震源與大地耦合等因素， 可控震源數(shù)據(jù)中不可避免地包括諧波。但諧波一直被認(rèn)為是一種影響地震資料的噪音，所 以通常會(huì)采用兩種方式對(duì)其進(jìn)行處理。第一種是設(shè)計(jì)合理的采集參數(shù)，在數(shù)據(jù)采集階段進(jìn) 行壓制。第二種是在室內(nèi)利用一定的處理方法對(duì)其進(jìn)行去除。現(xiàn)有的方法都將其進(jìn)行去除。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明的目的是提供利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法，它不僅可以克 服可控震源存在的問題，而且可以提高可控震源的數(shù)據(jù)質(zhì)量。
[0004] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案：1、由混疊未相關(guān) 數(shù)據(jù)到相關(guān)數(shù)據(jù)；2、基于純相位濾波器的各階諧波分離流程；3、各階諧波疊加流程設(shè)計(jì)。
[0005] 所述的步驟1由混疊未相關(guān)數(shù)據(jù)到相關(guān)數(shù)據(jù)為：
[0006] 采用升頻掃描時(shí)，諧波可以表示為：
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法，其特征在于利用可控震源諧波提高地 震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法為1)、由混疊未相關(guān)數(shù)據(jù)到相關(guān)數(shù)據(jù)；2)、基于純相位濾波器的各階諧 波分離流程；3)、各階諧波疊加流程設(shè)計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法，其特征在于所 述的步驟1由混疊未相關(guān)數(shù)據(jù)到相關(guān)數(shù)據(jù)為： 采用升頻掃描時(shí)，諧波可以表示為：
其中，m代表諧波的階數(shù)，當(dāng)m = 1時(shí)代表基波；am(t)代表各階諧波的出力大??；fi，f2 代表基波的起始頻率和終止頻率；T代表掃描長度；從公式（1)可以看出，諧波和基波擁有 相同的表達(dá)形式，基波可以看作一階諧波（為了便于區(qū)分，以下一階諧波統(tǒng)稱基波，非一階 諧波統(tǒng)稱諧波）； 從混疊采集的觀點(diǎn)看，基波和諧波應(yīng)該被看作不同的混疊震源，并同時(shí)激發(fā)接收；因 此，諧波也應(yīng)該被用于地下介質(zhì)的成像過程中； 基波及諧波就是對(duì)應(yīng)的不同的混疊源，其在頻率域可以表示為1ΧΜ矩陣，
(2) 其中，Si(i = 1，2，…，Μ)代表基波和諧波；它們的編碼函數(shù)在頻率域可以用MX 1編 碼矩陣表示，
(3) 編碼函數(shù)bji = 1，2,…，M)可以是振幅編碼也可是相位編碼；通過波傳播算子L作 用后可以得到地表接收的原始混疊記錄，
(4) 利用基波和諧波掃描信號(hào)與原始混疊炮記錄進(jìn)行相關(guān)可以得到與炸藥震源相似的單 炮記錄，
(5) (6) 從公式（6)可以看出，當(dāng)i = is時(shí)代表第is階諧波掃描信號(hào)與自身的諧波炮記錄進(jìn) 行相關(guān)，這一部分為有效信號(hào)；當(dāng)i尹is時(shí)代表第is階諧波掃描信號(hào)與第i階諧波炮記錄 進(jìn)行相關(guān)，這一部分為噪音；為了不在單炮中引入交叉項(xiàng)噪音，需要先分離各階諧波，然后 再進(jìn)行利用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法，其特征在于所 述的步驟2基于純相位濾波器的各階諧波分離流程為： 首先通過公式（1)合成基波掃描信號(hào)，然后進(jìn)行傅里葉變換，
(7) 令上式的振幅譜等于1并取其共軛，可得到第一階純相位濾波器，
(8) 將純相位濾波器作用于原始混疊炮記錄，
(9) 對(duì)作用后的數(shù)據(jù)進(jìn)行反傅里葉變換得到時(shí)間域信號(hào)％(〇 ;從公式（9)可以看出，作用 純相位濾波器的過程相當(dāng)于用振幅譜為1的基波掃描信號(hào)與數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)，這樣做的好處 是正反純相位濾波器是保幅的； 將％(〇中負(fù)時(shí)間部分去除得到信號(hào)w' p(t)，然后進(jìn)行傅里葉變換，并應(yīng)用反純相位 濾波器，
(10) 通過上述過程即可利用純相位濾波器實(shí)現(xiàn)壓制大部分高階諧波的目的；為了將高階諧 波利用起來，將W' p從原始信號(hào)中減去，
(11) 然后對(duì)w" p應(yīng)用二階純相位濾波器并重復(fù)上述過程即可實(shí)現(xiàn)分離大部分二階諧波的 目的；如此重復(fù)上述過程即可實(shí)現(xiàn)分離大部分各階諧波炮記錄的目的； 為了使相關(guān)記錄更可靠，最好采用力信號(hào)作為相關(guān)的掃描信號(hào)；但是力信號(hào)同樣受到 諧波干擾，也可利用上述流程來對(duì)力信號(hào)進(jìn)行分離； 該分離流程相對(duì)高效，它分離每一階諧波記錄需五次傅里葉變換和兩次相關(guān)，比較便 于處理滑動(dòng)掃描紀(jì)錄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用可控震源諧波提高地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法，其特征在于所 述的步驟3各階諧波疊加流程設(shè)計(jì)為： 各階諧波炮記錄雖然都具有對(duì)地下相同的照明，但是不能直接進(jìn)行疊加，因?yàn)楦麟A諧 波炮記錄頻率成分不相同；直接疊加將導(dǎo)致頻譜出現(xiàn)異常；設(shè)計(jì)的疊加原則為：頻率重疊 部分進(jìn)行疊加并平均，頻率不重疊部分直接疊加；下面以使用一次和二次諧波記錄進(jìn)行疊 加為例給出疊加公式，
(12) 其中，屯為1階諧波相關(guān)炮記錄,d2為2階諧波相關(guān)炮記錄,d為最終疊加炮記錄,f為 頻率。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK104216010SQ201310220887
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】胡江濤 申請(qǐng)人:上海青鳳致遠(yuǎn)地球物理地質(zhì)勘探科技有限公司