本發(fā)明涉及一種壓縮方法及裝置，屬于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法及裝置。

背景技術(shù)：

在礦井地震中，由于煤層速度和圍巖速度差異較大的原因，使得在地震波波場(chǎng)中廣泛存在有l(wèi)ove型槽波。與常見(jiàn)體波的波場(chǎng)不同，這種波場(chǎng)有強(qiáng)頻散特性，使得波場(chǎng)波列很長(zhǎng)，往往可達(dá)100ms以上，且傳播路徑越長(zhǎng)波列也越長(zhǎng)，致使波場(chǎng)的能量分散，嚴(yán)重降低了記錄的信噪比，特別是反射槽波的信噪比(因?yàn)榉瓷洳鄄ㄍǔ鞑ヂ窂捷^長(zhǎng))；長(zhǎng)的波列也使得反射波成像的空間分辨率很低；此外強(qiáng)頻散特性使得不同頻率的波場(chǎng)速度也不同，影響成像精度。

現(xiàn)有技術(shù)中，主要采用反褶積和頻譜翹曲法對(duì)love型槽波進(jìn)行壓縮。

反褶積方法用于只能實(shí)現(xiàn)對(duì)振幅譜的校正，love型槽波主要是相位的差異導(dǎo)致的，所以很難用反褶積的方法真正實(shí)現(xiàn)對(duì)波場(chǎng)的壓縮，特別是反射波與直達(dá)波的波列長(zhǎng)度、波形差異明顯，且時(shí)間越滯后，這種差異越明顯，更難實(shí)現(xiàn)壓縮。

頻譜翹曲法主要思路為將隨頻率變化的波數(shù)進(jìn)行泰勒展開(kāi)進(jìn)行二階近似，然后導(dǎo)出的反頻散濾波器，能實(shí)現(xiàn)對(duì)直到槽波和反射槽波的壓縮作用，但由于是近似，效果仍然有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法及裝置。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：

一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法，包括：

曲線提取步驟，用于利用s變換提取輸入的道數(shù)據(jù)的頻散曲線；

波速確定步驟，根據(jù)所頻散曲線分析確定圍巖橫波速度和煤層橫波速度；

厚度確定步驟，計(jì)算各種厚度對(duì)應(yīng)的理論群速度頻散曲線并與實(shí)際數(shù)據(jù)頻散譜進(jìn)行匹配，匹配最佳的頻散曲線對(duì)應(yīng)的厚度即為最佳煤層厚度；

相位校正步驟，根據(jù)理論頻散曲線對(duì)每個(gè)時(shí)間樣點(diǎn)處的所有頻率進(jìn)行相位校正，變換回時(shí)間域即可得到該樣點(diǎn)的時(shí)間域幅值。

優(yōu)化的，上述的一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法，所述曲線提取步驟中，基于下式進(jìn)行s變換：

式中，f為中心頻率，τ為高斯窗中心處的時(shí)間，t為時(shí)間

變換后經(jīng)過(guò)τ＝x/u，得到頻散譜a(u＝x/τ,f)，其中u為群速度，x為炮檢距離。

優(yōu)化的，上述的一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法，所述波速確定步驟中，將折射橫波的速度認(rèn)定為圍巖的橫波速度，將頻散譜上最大頻率對(duì)應(yīng)的群速度作為煤層橫波速度。

優(yōu)化的，上述的一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法，所述厚度確定步驟中，基于下式計(jì)算理論頻散曲線與實(shí)際頻散的匹配性：

式中，d為煤層厚度，u(d)表示煤層厚度d時(shí)頻率點(diǎn)f對(duì)應(yīng)的群速度，maxf為最大頻率，a(u(d),f)為在頻率為f，群速度為u(d)時(shí)對(duì)應(yīng)的頻散譜值

優(yōu)化的，上述的一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法，所述相位校正步驟中，

計(jì)算輸入道h(t)的傅里葉變換h(ω)；對(duì)h(w)進(jìn)行相位校正，基于下式對(duì)校正后的h(w)反變換回時(shí)間域得壓縮后的時(shí)間域信號(hào)

式中vs2為波速，c(ω)為相速度。

優(yōu)化的，上述的一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法，所述波速度為煤層橫波速度、埃里相速度中的一種；所述相速度為最佳煤厚計(jì)算出的頻率對(duì)應(yīng)的相速度、基階相速度中的一種。

優(yōu)化的，上述的一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法，建立觀測(cè)系統(tǒng)后，將待處理數(shù)據(jù)一次輸入逐道處理；循環(huán)計(jì)算各輸入道，直到所有道計(jì)算完畢后輸入成segy文件。

一種基于頻率域的煤層love型槽波壓縮裝置，包括：

曲線提取模塊，用于利用s變換提取輸入的道數(shù)據(jù)的頻散曲線；

波速確定模塊，根據(jù)所頻散曲線分析確定圍巖橫波速度和煤層橫波速度；

厚度確定模塊，計(jì)算各種厚度對(duì)應(yīng)的理論群速度頻散曲線并與實(shí)際數(shù)據(jù)頻散譜進(jìn)行匹配，匹配最佳的頻散曲線對(duì)應(yīng)的厚度即為最佳煤層厚度；

相位校正模塊，根據(jù)理論頻散曲線對(duì)每個(gè)時(shí)間樣點(diǎn)處的所有頻率進(jìn)行相位校正，變換回時(shí)間域即可得到該樣點(diǎn)的時(shí)間域幅值。

因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：不用區(qū)分直達(dá)波和反射波，既能壓縮直達(dá)love型槽波，也能壓縮反射love型槽波；可指定壓縮給定階數(shù)的love型槽波。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的技術(shù)流程圖；

圖2為不同煤厚的群速度頻散曲線的匹配度示例圖；

圖3為最佳匹配煤厚的群速度頻散曲線與實(shí)際數(shù)據(jù)頻散譜的對(duì)比；

圖4-1為模擬數(shù)據(jù)壓縮前效果圖；

圖4-2為模擬數(shù)據(jù)壓縮后效果圖；

圖5-1為實(shí)際數(shù)據(jù)的壓縮前效果圖；

圖5-2為實(shí)際數(shù)據(jù)的壓縮后效果圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例：

本實(shí)施例的基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法包括以下步驟：

(1)、將地震數(shù)據(jù)建立觀測(cè)系統(tǒng)后按道依次輸入，逐道進(jìn)行壓縮處理；

(2)、對(duì)輸入道數(shù)據(jù)利用s變換提取其頻散曲線；

(3)、分析確定圍巖橫波速度和煤層橫波速度；

(4)、計(jì)算各種厚度對(duì)應(yīng)的理論群速度頻散曲線并與實(shí)際數(shù)據(jù)頻散譜進(jìn)行匹配，匹配最佳的頻散曲線對(duì)應(yīng)的厚度即為最佳煤層厚度；

(5)、根據(jù)理論頻散曲線對(duì)每個(gè)時(shí)間樣點(diǎn)出的所有頻率進(jìn)行相位校正，變換回時(shí)間域即可得到該樣點(diǎn)的時(shí)間域幅值；

(6)、循環(huán)樣點(diǎn)即可得到整個(gè)壓縮后的輸出道數(shù)據(jù)。

下面結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)施例的基于頻率域的煤層love型槽波壓縮方法具體流程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

(1)、建立觀測(cè)系統(tǒng)后，將待處理數(shù)據(jù)一次輸入逐道處理；

(2)、對(duì)輸入道數(shù)據(jù)h(t)利用s變換提取其群速度頻散曲線，s變換具體公式為：

式中，f為中心頻率，τ為高斯窗中心處的時(shí)間，t為時(shí)間；

變換后經(jīng)過(guò)τ＝x/u，得到頻散譜a(u＝x/τ,f)，其中u為群速度，x為炮檢距離。

(3)、分析確定圍巖橫波速度和煤層橫波速度，主要依據(jù)為折射橫波的速度即可認(rèn)定為圍巖的橫波速度vs1，通常范圍在1800m/s～2500m/s左右，而煤層橫波速度vs2為頻散譜上最大頻率對(duì)應(yīng)的群速度；

(4)、計(jì)算不同厚度對(duì)應(yīng)的理論群速度頻散曲線(如圖3)，根據(jù)下式計(jì)算理論頻散曲線與實(shí)際頻散的匹配性：

式中，d為煤層厚度，u(d)表示煤層厚度d時(shí)頻率點(diǎn)f對(duì)應(yīng)的群速度，maxf為最大頻率；a(u(d),f)為在頻率為f，群速度為u(d)時(shí)對(duì)應(yīng)的頻散譜值。

(5)、計(jì)算輸入道h(t)的傅里葉變換h(ω)；

(6)、在頻率域，對(duì)h(w)進(jìn)行相位校正并反變換回時(shí)間域得壓縮后的時(shí)間域信號(hào)具體公式為：其中vs2為煤層橫波速度，c(ω)為步驟(4)最佳煤厚d(如圖2)計(jì)算出的頻率ω對(duì)應(yīng)的相速度。

(7)、重復(fù)2-6循環(huán)計(jì)算其它輸入道，直到所有道計(jì)算完畢后輸入成segy文件。

其中步驟6公式中的vs2可以改成其它任意速度，其意義在于將所有頻率的相位校正到vs2對(duì)應(yīng)的相位處。如此處可改為埃里相速度，則該變換會(huì)將所有頻率的相位向埃里相頻率的相位校正，壓縮后槽波波至?xí)r間將處于埃里相速度對(duì)應(yīng)的時(shí)間位置，反射波同樣也會(huì)校正到反射波的埃里相位置處；如果在(6)中計(jì)算的理論群速度頻散曲線c(ω)是基階相速度，則壓縮的是基階love槽波，若是其它階相速度，則壓縮的是其它階的相速度。

本實(shí)施例對(duì)love型槽波的壓縮效果比較理想，壓縮后的槽波波形的相位一致性和波形一致性較好(如圖4-1、圖4-2的理論數(shù)據(jù)測(cè)試和圖5-1、圖5-2的實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)試)。

由于槽波波場(chǎng)的強(qiáng)頻散特性，不同時(shí)刻的槽波波形是不一致的，也即槽波波場(chǎng)不符合褶積模型，因而常規(guī)反褶積技術(shù)是不適用的；頻譜翹曲法是一種純相位濾波器，這種濾波的核心是在頻率進(jìn)行拋物線變換，也即在頻率域通過(guò)拋物線對(duì)頻散關(guān)系進(jìn)行近似，壓縮效果受近似程度影響；相比于前兩者，本發(fā)明是基于槽波頻散機(jī)理出發(fā)導(dǎo)出的，可獲得最佳結(jié)果，具有如下優(yōu)點(diǎn)：不用區(qū)分直達(dá)波和反射波，既能壓縮直達(dá)love型槽波，也能壓縮反射love型槽波；可指定壓縮給定階數(shù)的love型槽波。

本發(fā)明在關(guān)鍵的壓縮步驟中并沒(méi)有對(duì)直達(dá)波和反射波進(jìn)行區(qū)分，但恰如此本發(fā)明既能壓縮直達(dá)love型槽波，也能壓縮反射love型槽波。此外本發(fā)明可指定壓縮給定階數(shù)的love型槽波。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。