多震源并行激發(fā)采集與混合地震記錄分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種地球物理勘探數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理方法，尤其是可控震源地震勘 探的采集方法和數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 長期以來，可控震源一般采用單震源逐個炮點激發(fā)，即串行激發(fā)的方法進行地震 勘探采集，生產(chǎn)效率較低。為了提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)在的震源技術(shù)正在從串行工作方式向并行 工作方式轉(zhuǎn)變。多震源并行激發(fā)方法是指在不同震源點布置多臺可控震源，并行激發(fā)。但 多震源并行激發(fā)采集的原始地震記錄不可避免地混合了多個震源地震信號，不同震源相互 干擾嚴重，這樣取得的數(shù)據(jù)不能直接使用，必須采用適當?shù)姆蛛x方法，從混合地震記錄中分 離出來自不同震源點的單震源記錄，才能按照常規(guī)方法進行地震數(shù)據(jù)處理。
[0003] 目前的多震源并行激發(fā)采集與混合地震記錄的分離方法分為兩類，一類方法是各 震源采用相同的掃描信號。該類方法采集過程簡單，但混合記錄分離算法復(fù)雜。
[0004] CN103675903A公開了"一種隨機去噪多震源地震記錄波場分離方法"，通過變換炮 集，濾波，逆變換炮集等步驟分離出單震源地震記錄。另一類方法是各震源采用不同的掃描 信號。該類方法數(shù)據(jù)采集質(zhì)量主要受各震源掃描信號影響，混合記錄分離算法簡單。
[0005] CN103605154A公開了"一種可控震源分頻同時激發(fā)方法"，將掃描信號分成若干短 時的子掃描信號進行分段激發(fā)，然后采用互相關(guān)或褶積方法分離出每一子掃描信號形成的 地震記錄，再通過疊加求得每一震源的地震記錄。該方法需要震源在每個炮點多次激發(fā)，影 響采集效率。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多震源并行激發(fā)采集與混 合地震記錄分離方法。
[0007] 主要思想是依據(jù)投入施工的震源臺數(shù)，將勘探區(qū)內(nèi)各測線的炮點分成對應(yīng)的若干 組，每臺震源對應(yīng)一組炮點，各震源并行激發(fā)，獨立地完成組內(nèi)所有炮點的采集任務(wù)。施工 中，不同震源分別采用不同的掃描信號，每臺震源掃描信號在施工過程中始終保持不變。各 震源激發(fā)信號基于偽隨機方法設(shè)計，不同震源掃描信號滿足獨立、非相關(guān)特性；檢波器覆蓋 所有炮點對應(yīng)的接收陣列，一次性布設(shè)不再滾道；施工過程地震儀中連續(xù)記錄生成混合地 震記錄。采集結(jié)束后，根據(jù)各炮點激發(fā)時間，截取各炮點混合地震記錄，并以各炮點所使用 的震源掃描信號作為參考信號進行互相關(guān)檢測，即可分離出該炮點的單震源地震記錄。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0009] 多震源并行激發(fā)采集與混合記錄分離方法，包括以下步驟：
[0010] a、在勘探區(qū)域內(nèi)，按照常規(guī)單震源激發(fā)采集方法設(shè)計炮點和觀測系統(tǒng)，設(shè)炮點數(shù) 為m個，對應(yīng)炮點編號為1?m;對所有炮點的接收排列都布置好檢波器，地震儀以脈沖震 源模式采集，施工過程中連續(xù)記錄對應(yīng)所有檢波器排列的可控震源未相關(guān)地震數(shù)據(jù)；
[0011] 所述的多震源并行激發(fā)采集方法是指：設(shè)參與并行采集施工的可控震源為n 臺，編號為1?n號，第k號震源在施工過程中始終采用相同的掃描信號sk(t)，其中 kG{1，2,…n}，t為采樣時刻序列，取值范圍從1到N，其中N=TXFs為總采樣點數(shù)，F(xiàn)s為 地震儀采樣率，T為掃描時間，則各并行震源掃描信號集S(t) = {Sl(t)，s2(t)，…sk(t)，… sn(t)}，
[0012] b、設(shè)各震源信號的頻帶范圍為F=[FpF2]，匕，&為震源掃描信號的最低和最高 頻率，所有震源掃描信號的掃描時間T和頻帶范圍F不變；
[0013] c、設(shè)各震源信號的頻帶范圍為F=[FpF2]，F(xiàn)i，&為震源掃描信號的最低和最高 頻率，所有震源掃描信號的掃描時間T和頻帶范圍F不變；
[0014] d、第k號震源掃描信號sk(t)的設(shè)計采用如下方法：首先將掃描時間T和頻帶F隨 機分成x段，形成子掃描時間集T' ={TpT2，…Tx}和子頻帶集：F' = {f\?f2,f3?f4，… ?f2上其中對不同震源x，1\，F(xiàn)'隨機選取，x選取為4?10之間的隨機整數(shù)值，凡在 滿足T=W- +TX條件下隨機選取，f^f2,…f^，f2x在滿足F'能夠覆蓋頻帶范圍F的 情況下隨機選取，然后定義子信號集Vk= ;
[0015] 其中第i個子信號
【主權(quán)項】
1. 一種多震源并行激發(fā)采集與混合地震記錄分離方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 在勘探區(qū)域內(nèi)，按照常規(guī)單震源激發(fā)采集方法設(shè)計炮點和觀測系統(tǒng)，設(shè)炮點數(shù)為m 個，對應(yīng)炮點編號為1?m ;對所有炮點的接收排列都布置好檢波器，地震儀以脈沖震源模 式采集，施工過程中連續(xù)記錄對應(yīng)所有檢波器排列的可控震源未相關(guān)地震數(shù)據(jù)； 所述的多震源并行激發(fā)采集方法是指：設(shè)參與并行采集施工的可控震源為η臺，編號 為1?η號，第k號震源在施工過程中始終采用相同的掃描信號Sk(t)，其中k e {1，2,… n}，t為采樣時刻序列，取值范圍從1到N，其中N = TXFs為總采樣點數(shù)，F(xiàn)s為地震儀采樣 率，T為掃描時間，則各并行震源掃描信號集S(t) = {Sl(t)，s2(t)，…sk(t)，?sn(t)}; b、 設(shè)各震源信號的頻帶范圍為F = [F1, F2]，F(xiàn)1, &為震源掃描信號的最低和最高頻率， 所有震源掃描信號的掃描時間T和頻帶范圍F不變； c、 設(shè)各震源信號的頻帶范圍為F = [F1, F2]，F(xiàn)1, &為震源掃描信號的最低和最高頻率， 所有震源掃描信號的掃描時間T和頻帶范圍F不變； d、 第k號震源掃描信號Sk(t)的設(shè)計采用如下方法：首先將掃描時間T和頻帶F隨機 分成X段，形成子掃描時間集Τ' = {1\，T2，…TJ和子頻帶集： ?'=化1?匕，心?"?4_1?^}，其中對不同震源1，^'隨機選取，1選取為 4?10之間的隨機整數(shù)值，Ti在滿足T = T JT2+…+Tx條件下隨機選取， L f2，…f2x在滿足F'能夠覆蓋頻帶范圍F的情況下隨機選取，然后定義子信號集 Vk= {vk；1(t), vk；2(t), -vk；x(t)}； 其中第i個子信號
〇 < t < Ti,心^匕為vk;i⑴的起始 和終止頻率，T^Vlu(t)的掃描時間，i e {1，2,…X}，最后將Vk中的X段子信號首尾相連 合并成 Sk(t)，即 sk(t) = [Vk^t) vk，2(t)…vk，x(t)]; e、 判定掃描信號sk (t)與前k-1號震源掃描信號S1 (t)，S2 (t)，一Slrt (t)之間的獨立性， 用兩信號sk(t)和~⑴之間的相關(guān)系數(shù)Clu表示兩信號的獨立性，
其中，當CluSO. 1，判定兩信號為極弱 相關(guān)，若Sk⑴與S1⑴，S2⑴，…?⑴均滿足極弱相關(guān)，則Sk⑴作為有效的第k號震源 掃描信號；否則sk (t)無效，按照步驟c和d重新設(shè)計第k號震源掃描信號Sk(t)，直到其與 之前的所有設(shè)計好的震源掃描信號之間獨立性為極弱相關(guān)； 第k號震源分配的任務(wù)炮點集為Pk，所有震源完成全部施工任務(wù)的炮點： p = P1U P2U-U pku…u pn= {i，2...m}，且 6η^η...ηηη...η^=0 ; f、 各震源按照其任務(wù)炮點集內(nèi)規(guī)定的炮點位置進行并行激發(fā)，各自獨立地工作，直至 完成整條測線所有炮點任務(wù)，在并行激發(fā)過程中，要記錄各震源在不同炮點的激發(fā)時間，整 個施工過程中，地震儀對工作區(qū)域布設(shè)的全部檢波器連續(xù)記錄，記錄方式選擇脈沖震源模 式，也叫原始非相關(guān)記錄模式，獲得混合地震記錄R ; g、按c和d中所述方法逐一設(shè)計η個震源掃描信號，形成并行震源系統(tǒng)掃描信號集 K多臺震源在各炮點并行工作時，一方面記錄各炮點處的震源起振時間G(t)= i，τ 2,…τ nJ，另一方面地震儀連續(xù)記錄震源施工時間內(nèi)的所有檢波點地震數(shù)據(jù)R，R是 一個包含多炮數(shù)據(jù)的混合地震記錄；混合地震記錄中各震源信號存在相互干擾，需要從混 合地震記錄中分離得到不同炮點處的地震記錄； i、 對任一個炮點w，W e {1，2,…，m}，采用如下方法分離得到該炮點的單炮地震記錄： 以該炮點處震源起振時間τ w為計時起點，從混合地震記錄R中截取T+1秒的地震記錄R w， 其中1為常規(guī)地震采集過程所需要的聽時間，根據(jù)常規(guī)地震勘探方法選取；然后以該炮點 處使用的震源的掃描信號s, (t)為參考信號，對截取的地震記錄&進行互相關(guān)檢測，得到該 炮點的單震源地震記錄1>~=心《^(〇，其中0代表互相關(guān)，這里\(〇￡5(〇; j、 逐一對m個炮點進行步驟i的操作，從混合地震記錄R中分離出全部m個單震源地 震記錄 r = Ir1, r2,…，rm}。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多震源并行激發(fā)采集與混合地震記錄分離方法，將勘探區(qū)內(nèi)各測線炮點分成對應(yīng)的若干組，不同震源分別采用不同掃描信號，各震源激發(fā)信號基于偽隨機方法設(shè)計，檢波器覆蓋所有炮點對應(yīng)的接收陣列，一次性布設(shè)不再滾道；施工過程地震儀中連續(xù)記錄生成混合地震記錄，采集結(jié)束后，根據(jù)各炮點激發(fā)時間，截取各炮點混合地震記錄，并以各炮點所使用的震源掃描信號作為參考信號進行互相關(guān)檢測，即可分離出該炮點單震源地震記錄。與現(xiàn)有單震源激發(fā)采集方法相比，極大幅度提高了地震勘探效率，采用n臺震源并行工作，實際施工時間僅為現(xiàn)有單震源激發(fā)采集方法的1/n臺時間，生產(chǎn)效率提高了n倍，降低了施工成本，提供了低成本數(shù)據(jù)采集方法。
【IPC分類】G01V1-00, G01V1-30
【公開號】CN104536034
【申請?zhí)枴緾N201510012632
【發(fā)明人】姜弢, 楊志超, 陳振振, 徐學(xué)純, 林君, 馬瑞琪
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月8日