海底节点地震数据上下行波场分离的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种海底节点地震数据上下行波场分离的方法及装置，其中，该方法包括：根据水中检波器地震数据，确定水中检波器数据的平均自相关函数；根据水陆检波器数据，确定水陆检波器地震数据的平均互相关函数，陆水检波器数据的平均互相关函数；根据陆地检波器数据，确定陆地检波器数据的平均自相关函数；根据该相关函数，确定分离因子特征方程系数；根据该系数，构造分离因子特征方程；根据该方程，执行迭代步骤，得到最佳分离因子值；根据最佳分离因子值，确定最佳波场分离贡献因子值；根据最佳波场分离贡献因子值，确定纯上行、纯下行波场数据。上述技术方案提高了上下行波场数据分离精度和效率，提高了地震数据信噪比和分辨率。

【技术实现步骤摘要】
海底节点地震数据上下行波场分离的方法及装置
本专利技术涉及地球物理地震勘探
，特别涉及一种海底节点地震数据上下行波场分离的方法及装置。
技术介绍
随着地震勘探技术的发展，海上油气勘探的难度和深度也越来越大，对地震资料的信噪比和分辨率要求也越来越高。三维地震可以精确地描述储层。海上海底结点(OceanBottomNode，OBN)水陆检波器数据采集，把水中检波器和陆地检波器固定在一起，分别接收气枪震源产生的压力波场和速度波场，以获得高分辨率三维地震数据。它使用一个固定连接电缆，把检波器固定放置到海底，接收地震波，而一艘航船仅仅拖拽震源进行地震波激发。在海底电缆(OceanBottomCable，OBC)数据采集中，至少三艘船：一艘震源船，仅仅拖拽着气枪震源排列，进行地震波激发；一艘接收船，是固定不动的，连接着海底电缆，接收地震波；一艘船或者几艘船，铺设海底电缆和回收海底电缆。OBC目前仅仅局限于水深不超过150米的海域。但是随着电缆和电缆回收系统的改进，OBC技术正在向更深的海域推进。在一些特殊的地区，为了方便油藏监控试验，设计试验系统，把接收电缆保留在海底多年，以方便多次数据采集。在OBN数据采集中，至少两艘船：一艘震源船，拖拽着气枪震源排列，进行地震波激发；一艘放线船，作业时在固定排列位置处收放检波器(水中检波器和陆地检波器)，提取数据。OBN采集适应于更深海域。为了得到地下介质高精度的三维图像，必须精确地知道所有炮点和接收点的位置。GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)数据或者基于海岸的无线电定位，提供炮船精确位置。同时也要精确定位电缆船，把每一个检波器放置到预先设计的位置。海底节点水陆检波器数据采集，提供了同一位置水中检波器数据和陆地检波器数据两种数据，这两种数据分别使用水中检波器和陆地检波器记录。水中检波器是一种压力检波器，记录的是地震波产生的压力变化；陆地检波器是一种质点速度检波器，记录的是质点速度变化。由于这两种检波器记录机理不同，对于同一位置处海平面多次波干扰，表现出不同特征。与水中检波器记录的海平面多次波干扰相比，陆地检波器记录的海平面多次波干扰表现出极性和振幅特征差异。两种检波器记录的海平面多次波干扰，极性是相反的，振幅是不同的，且相差一个与海底反射系数成比例的常数，这个常数值就是能量匹配系数。因此利用这种振幅和极性特征差异，可以有效消除海平面多次波干扰。将标定后的陆地检波器数据与对应的水中检波器数据相加，得到水陆检波器标定数据(上行波场数据)，消除了海平面多次波干扰；将标定后的陆地检波器数据与对应的水中检波器数据相减，得到了与海平面相关的多次波数据(下行波场数据)，用于后续上行波场与下行波场联合反褶积、去噪和偏移等处理，以进一步提高分辨率和信噪比。常规处理方法，采用扫描方法计算确定能量匹配系数。采用预先设定一个能量匹配系数范围值和扫描步长，采用扫描方法给出一系列的能量匹配系数值，然后计算水中检波器数据和陆地检波器数据的数据和，再对数据和计算自相关函数，由自相关函数计算最大方差模，最后由最大的最大方差模值，确定出能量匹配系数数值。该方法需要大量的自相关计算和最大方差模计算，因此计算非常费时。同时，由于数据中包括着噪声，因此在使用能量匹配系数进行上行波场与下行波场分离后，分离出来的上行波场中包含着下行波场，分离出来的下行波场中包含着上行波场，即不能完全实现上行波场与下行波场的完全分离。针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种海底节点地震数据上下行波场分离的方法，用以提高上下行波场地震数据分离的精度，该方法包括：获取水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；根据水中检波器地震数据，确定水中检波器地震数据的平均自相关函数；根据水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据，确定水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数；根据陆地检波器地震数据，确定陆地检波器地震数据的平均自相关函数；根据水中检波器地震数据的平均自相关函数，水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据的平均自相关函数，确定分离因子特征方程系数；根据分离因子特征方程系数，构造分离因子特征方程；根据分离因子特征方程，执行迭代步骤，直至得到最佳分离因子值；根据最佳分离因子值，确定最佳波场分离贡献因子值；根据最佳波场分离贡献因子值，确定纯上行波场数据和纯下行波场数据。本专利技术实施例还提供了一种海底节点地震数据上下行波场分离的装置，用以提高上下行波场地震数据分离的精度，该装置包括：获取单元，用于获取水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；相关函数确定单元，用于根据水中检波器地震数据，确定水中检波器地震数据的平均自相关函数；根据水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据，确定水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数；根据陆地检波器地震数据，确定陆地检波器地震数据的平均自相关函数；分离因子特征方程系数确定单元，用于根据水中检波器地震数据的平均自相关函数，水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据的平均自相关函数，确定分离因子特征方程系数；分离因子特征方程构造单元，用于根据分离因子特征方程系数，构造分离因子特征方程；最佳分离因子值确定单元，用于根据分离因子特征方程，执行迭代步骤，直至得到最佳分离因子值；最佳波场分离贡献因子值确定单元，用于根据最佳分离因子值，确定最佳波场分离贡献因子值；上下行波场数据确定单元，用于根据最佳波场分离贡献因子值，确定纯上行波场数据和纯下行波场数据。本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行海底节点地震数据上下行波场分离的方法。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行海底节点地震数据上下行波场分离的方法的计算机程序。与现有技术中不能完全实现上下行波场的完全分离的方案相比较，本专利技术实施例提供的技术方案：首先，本专利技术实施例提供的技术方案中分离因子特征方程系数是根据水陆检波器数据平均相关函数的自相关和互相关函数得到的，是水陆检波器地震数据的四阶累积量，而四阶累积量具有很强的抗噪性，使得上行与下行波场分离处理具有很强的抗噪能力。其次，本专利技术实施例提供的技术方案实现了海底节点水中检波器道集数据和陆地检波器道集数据分离因子特征方程系数的计算，并实现了最佳分离因子的反演和最佳波场分离贡献因子的计算，从而实现了水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的最佳上行与下行波场分离处理，提高了上下行波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底节点地震数据上下行波场分离的方法，其特征在于，包括：/n获取水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；/n根据水中检波器地震数据，确定水中检波器地震数据的平均自相关函数；根据水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据，确定水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数；根据陆地检波器地震数据，确定陆地检波器地震数据的平均自相关函数；/n根据水中检波器地震数据的平均自相关函数，水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据的平均自相关函数，确定分离因子特征方程系数；/n根据分离因子特征方程系数，构造分离因子特征方程；/n根据分离因子特征方程，执行迭代步骤，直至得到最佳分离因子值；/n根据最佳分离因子值，确定最佳波场分离贡献因子值；/n根据最佳波场分离贡献因子值，确定纯上行波场数据和纯下行波场数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种海底节点地震数据上下行波场分离的方法，其特征在于，包括：
获取水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据；
根据水中检波器地震数据，确定水中检波器地震数据的平均自相关函数；根据水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据，确定水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数；根据陆地检波器地震数据，确定陆地检波器地震数据的平均自相关函数；
根据水中检波器地震数据的平均自相关函数，水中检波器地震数据与陆地检波器地震数据的平均互相关函数，陆地检波器地震数据与水中检波器地震数据的平均互相关函数，以及陆地检波器地震数据的平均自相关函数，确定分离因子特征方程系数；
根据分离因子特征方程系数，构造分离因子特征方程；
根据分离因子特征方程，执行迭代步骤，直至得到最佳分离因子值；
根据最佳分离因子值，确定最佳波场分离贡献因子值；
根据最佳波场分离贡献因子值，确定纯上行波场数据和纯下行波场数据。


2.如权利要求1所述的海底节点地震数据上下行波场分离的方法，其特征在于，根据分离因子特征方程，执行迭代步骤，直至得到最佳分离因子值，包括：
根据分离因子特征方程，执行迭代步骤，确定一阶最佳分离因子值；
根据分离因子特征方程及一阶最佳分离因子值，执行迭代步骤，确定二阶最佳分离因子值；
根据分离因子特征方程及二阶最佳分离因子值，执行迭代步骤，确定三阶最佳分离因子值；所述三阶最佳分离因子值为最佳分离因子值。


3.如权利要求1所述的海底节点地震数据上下行波场分离的方法，其特征在于，所述最佳波场分离贡献因子值包括：水中检波器地震数据对上行波场的贡献因子值，水中检波器地震数据对下行波场的贡献因子值，陆地检波器地震数据对上行波场的贡献因子值，以及陆地检波器地震数据对下行波场的贡献因子值；
根据最佳波场分离贡献因子值，确定纯上行波场数据和纯下行波场数据，包括：
根据水中检波器地震数据对上行波场的贡献因子值，以及水中检波器地震数据对下行波场的贡献因子值，确定纯上行波场数据；
根据陆地检波器地震数据对上行波场的贡献因子值，以及陆地检波器地震数据对下行波场的贡献因子值，确定纯下行波场数据。


4.如权利要求1所述的海底节点地震数据上下行波场分离的方法，其特征在于，所述分离因子特征方程为：



式中，Q表示纯上行波场和纯下行波场互相关函数能量，α、β和γ为上行波场与下行波场的分离因子；其中，α是能量匹配系数，β是上行波场中下行波场的能量系数，γ是下行波场中上行波场的能量系数；f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8,f9,f10,f78是分离因子特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：高少武，张少华，王成祥，方云峰，詹毅，李鹏，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11