一种针对海洋地震数据中海面起伏效应校正的整形滤波方法技术

本发明专利技术涉及一种针对海洋地震数据中海面起伏效应校正的整形滤波方法，通过波场能量吸收、散射和衰减规律，在切除直达波和浅层干扰后提取反射地震数据中的各道信号。将各道信号加权平均，进而消除海面的随机起伏效应导致的信号走时差，恢复和校正地震信号相位。然后对各道信号的振幅信息进行加权和平滑处理，恢复和校正各道信号的振幅。最后以原始数据中提取的各道信号为输入，以计算得到的各道准确信号为期望输出，对各道数据进行反褶积整形滤波，进而消除海面起伏效应导致的数据中振幅和相位畸变。本发明专利技术在保证数据原始信息的不被破坏的条件下，对数据中海面起伏效应产生的畸变进行了校正，避免了其对后续反演和成像结果的不良影响。

A method of shaping and filtering for correction of sea surface fluctuation effect in marine seismic data

【技术实现步骤摘要】
一种针对海洋地震数据中海面起伏效应校正的整形滤波方法
本专利技术涉及一种海洋地震勘探方法，尤其是涉及一种针对海洋地震数据中海面起伏效应的地震数据中信号的提取、振幅和相位信息校正的整形滤波方法。
技术介绍
近些年来，随着勘探靶区从陆地向大洋转移，以及海上高精度时移地震的兴起，起伏海面对反射地震数据和成像结果的影响逐渐被重视。不同于传统的水平界面假设，实际的海面是一个随机起伏的复杂曲面。这种复杂的曲面会使地震波形成复杂的散射，进而影响波场的传播规律和观测数据所携带的靶区信息。这种影响主要表现在两方面：1、海面的不规则起伏形态使波场能量发生聚焦和发散效应，进而影响观测数据的振幅特征；2、海面的不规则高程使波场的走时产生误差，进而影响观测数据的相位特征。那么在处理海洋数据时，由于海面形态的不可知性和误差的传递性，人们只能将海面按照水平镜面处理，进而不可避免的在成像、反演和滤波等操作中引入由海面起伏效应产生的误差。这种误差会对某些条件下的时移地震和高分辨率成像带来不可忽略的致命影响。鉴于此，本专利技术主要针对起伏海面效应带来的振幅、相位误差进而消除和校正。针对海面起伏效应的影响，国内外学者做了大量的研究。《70thAnn.Internet.SocMtgExpi.GeophysExpandAbstracts》2000年第01期公开了Laws和Kragh的“Time-lapseseismicandtherough-seawavelet”，该文对观测得到的时移地震成像结果进行了分析，认为起伏海面对时移地震成像结果引起的误差不可忽略。《GeophysicalProspecting》2010年第02期公开了Laws和Kragh的“Roughseasandtime-lapseseismic”，该文系统地分析了起伏海面对地震数据的影响；认为：即使在适度平静的海面环境下，起伏海面对反射地震数据在某些频段上的振幅、相位误差依然较大。《85thAnn.Internet.SocMtgExpi.GeophysExpandAbstracts》2015年公开了Egorov等的“Influenceofroughseasurfaceonseasurfacereflections:deeptowedhigh-resolutionmarineseismiccasestudy”，该文采用Kirchoff近似法进行起伏海面下的数值模拟，分析了震源较深的情况下起伏海面对地震成像的影响。《石油地球物理勘探》2019年第04期公开了孟祥羽等的“起伏海面条件下的反射地震响应”，该文研究了我国近海起伏海面条件下的反射地震响应，并对起伏海面效应做了定量分析。《地球物理学报》2019年第08期公开了孟祥羽等的“起伏海面对反射地震偏移成像结果的影响”，该文分析了不同起伏海面下的波场照明分布，并以此为基础研究了海面起伏效应对反射地震成像结果的影响。上述工作中人们的主要围绕着如何计算起伏海面的散射场和起伏海面的影响特征等问题进行研究，这也凸显了消除海面起伏效应影响的重要性。到目前为止，文献中还没有关于如何消除海面起伏效应的具体算法和流程被报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于找到一种可以有效消除海面起伏效应的具体算法和流程，并对起伏海面下的地震数据进行校正。本专利技术思想：本专利技术借鉴了反褶积的整形滤波思想。通过求取反褶积算子，对受海面起伏效应影响的各道地震信号进行整形滤波，恢复其在平静海面下的振幅和相位特征。常用的反褶积方法通常先对多道地震数据的振幅、相位特征进行总体统计分析，进而实现地震信号的提取，并利用求取的单一反褶积算子对多道数据进行统一操作。本专利技术的方法与现有的反褶积方法不同，本专利技术考虑到海面形态的横向非均匀性，故而不能仅对多道数据统一操作；需在多道信号统一加权平均的基础上，单独提取每一道地震数据的信号和期望输出。鉴于此，首先，利用波场能量的吸收、散射和衰减规律，提取各道数据的信号；然后，通过各道信号的加权平均和振幅、相位信息的恢复来求取各道信号的期望输出；最后，以此为基础，求取各道单独对应的整形滤波算子，并对分别进行整形滤波，实现海面起伏效应的校正。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：1、一种针对海洋地震数据中海面起伏效应校正和整形滤波方法，包括以下步骤：A、读入切除直达波和浅层干扰信息后的共炮域地震数据、数据采样间隔、程序中滤波算子长度、信号提取长度和振幅平滑次数；B、利用波场能量吸收、散射和衰减规律，提取每道地震数据中波场绝对值最大时刻，并以此为基准分别向上、向下延伸窗口，提取该窗口范围内的信号；C、对各道信号加权平均，进而抵消海面随机起伏产生的波场到时误差；D、对步骤C中加权平均的信号进行处理，消除每一道由海面起伏效应产生的振幅畸变，公式：qwsign(x,t)＝q(x)×sign(perc,t)式中：q(x)为第x道信号与加权平均信号的振幅比值；sign(x)为提取的第x道信号；sign(perc)为加权平均的信号；qwsign(x)为第x道的期望信号，对于q(x)的求取：其中：smoothtime代表括号中序列平滑time次；F、将步骤B提取的各道信号作为输入信号，将步骤D得到的各道信号作为期望输出信号，根据反褶积理论，求取各道的反褶积整形滤波算子；G、将步骤A中读入的数据与步骤E中对应的整形滤波算子进行褶积操作，进而得到消除海面起伏效应的反射地震数据；H、根据需求，对多炮多道数据重复步骤A-F的操作。有益效果：①为了对海洋地震数据中的海面起伏效应进行有效压制，本专利技术首次提出了海面起伏效应消除的基本思想，借鉴了传统反褶积技术的整形滤波功能，在此基础上对其进行改进，详细的列出了算法流程。②在本专利技术中首次利用波场能量的吸收、散射和衰减规律来提取各道地震信号，并对提取的多道地震信号进行加权平均，进而抵消由海面不规则起伏产生的相位误差。③考虑海面起伏的横向非均匀性，对提取的多道信号进行一系列的振幅恢复和光滑等处理，校正各道信号的振幅，得到各道振幅和相位都准确的期望输出信号。④相比于现有的反褶积的多道统一整形滤波操作，本专利技术对每一道数据的反褶积整形算子进行了分别的求取，并对各道数据进行单独操作。⑤基于以上的操作和处理，本专利技术能够有效地压制海面起伏效应对地震数据振幅、相位、波形等特征的影响，进而避免其对后续反演和成像工作的影响。附图说明：图1一种针对海洋地震数据中海面起伏效应校正的整形滤波方法流程图；图2本专利技术利用波场能量的吸收、散射和衰减规律求解的具体图(a)起伏海面地震数据的信号提取窗口图，(b)起伏海面下的各道实际信号图，(c)平静海面下的各道标准信号图，(d)本专利技术校正后的各道信号图；图3实施实例的到时对比图(a)起伏海面地震数据图，(b)平静海面地震数据图，(c)利用本专利技术校正海面起伏效应后的地震数据图；图4实施例的振幅对比图(a)起伏海面地震数据图，(b)平静海面地震数据图，(c)经过本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对海洋地震数据中海面起伏效应校正和整形滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：/nA、读入切除直达波和浅层干扰信息后的共炮域地震数据、数据采样间隔、程序中滤波算子长度、信号提取长度和振幅平滑次数；/nB、利用波场能量吸收、散射和衰减规律，提取每道地震数据中波场绝对值最大时刻，并以此为基准分别向上、向下延伸窗口，提取该窗口范围内的信号；/nC、对各道信号加权平均，进而抵消海面随机起伏产生的波场到时误差；/nD、对步骤C中加权平均的信号进行处理，消除每一道由海面起伏效应产生的振幅畸变，公式：/nqwsign(x,t)＝q(x)×sign(perc,t)/n式中：q(x)为第x道信号与加权平均信号的振幅比值；sign(x)为提取的第x道信号；sign(perc)为加权平均的信号；qwsign(x)为第x道的期望信号，对于q(x)的求取：/n

【技术特征摘要】
1.一种针对海洋地震数据中海面起伏效应校正和整形滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、读入切除直达波和浅层干扰信息后的共炮域地震数据、数据采样间隔、程序中滤波算子长度、信号提取长度和振幅平滑次数；
B、利用波场能量吸收、散射和衰减规律，提取每道地震数据中波场绝对值最大时刻，并以此为基准分别向上、向下延伸窗口，提取该窗口范围内的信号；
C、对各道信号加权平均，进而抵消海面随机起伏产生的波场到时误差；
D、对步骤C中加权平均的信号进行处理，消除每一道由海面起伏效应产生的振幅畸变，公式：
qwsign(x,t)＝q(x)×sign(perc,t)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥羽，孙建国，刘明忱，徐则双，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22