单震源定向照明地震信号合成方法技术

本发明专利技术涉及一种地球物理测量方法，尤其是地震勘探中的基于单震源的定向照明地震信号合成方法。在测线上设计１个以上乃至ｎ个奇数等间距炮点，同时在该测线上还布设有１个以上乃至Ｎ个等道间距检波点，通过可控震源取得炮点１单炮地震数据，移动炮点，取得炮点２单炮地震数据，移动炮点，取得炮点３单炮地震数据，以此方式类推取得乃至ｎ个炮点的单炮地震数据，将延时后的单炮地震数据做线性叠加，合成具有方向性的定向照明地震信号，该信号对应定向地震波场。单震源定向照明地震信号合成方法与相控地震信号相比，信号的信噪比得到改善，具有需要震源数目少，工作成本低，操作简单，克服了多个激震器不一致性的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地球物理测量方法，尤其是地震勘探中的基于单震源的定向 照明地震信号合成方法。
技术介绍
现有的可控震源地震勘探按参与工作的震源数目可分为两类。 一类是单震 源；另一类是阵列震源。单震源在地下半空间激发的地震波场可近似认为球面波 场，无方向性；阵列可控震源激发的地震波场具有明显的方向性。阵列震源又分 为组合震源和相控震源。其中组合震源激发的地震波场方向确定，主波束方向垂 直地面向下；相控震源激发的地震波场也存在方向性，但方向可控； 一般来说， 合理控制地震波方向，采用相控震源可获得比单个或组合震源更高信噪比的地震 信号。如ZL200410010711.3公开的"相控可控震源系统"和ZL200410010712.8 公开的"相控阵地震勘探方法"。相控信号的高信噪比源于相控地震波场的方向 性，而相控地震波场的方向性直接源于相控震源是一种方向性震源，换言之，相 控地震信号的方向性是固有的；而常规可控震源地震勘探时，出于成本及现有工 作设备的考虑，往往采用单个震源，当测区地质条件复杂或噪声较强时，单震源 地震信号往往信噪较低，难以满足高分辨率勘探需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种适用于背景噪声较 强，难以得到高信噪比数据的地震勘探环境的基于单震源定向照明地震信号合成 方法。定向照明地震信号合成方法，是根据多个炮点位置上的差异，利用波场的矢 量叠加原理，通过对多个单震源的单炮数据加权延时叠加，合成定向地震波信号， 定向地震波方向可控。合理控制定向地震波方向，可使目标体的反射波信号信噪 比最强。定向照明地震信号合成方法，能够有效解决强噪声地质体及倾斜地质体 地震勘探信噪比低的问题。。本专利技术的目的是通过以下方式实现的基于单震源定向照明地震信号的合成方法，包括下列顺序和步骤a、 在测线上设计l个以上乃至n个奇数等间距炮点，设炮点间距为d，同时在该测线上还布设有1个以上乃至N个等道间距检波点；b、 通过可控震源取得炮点1单炮地震数据；c、 按设定的炮点间距d在该测线上移动炮点，保持检波器阵列位置不变，取得炮点2单炮地震数据；d、 再按设定的炮点间距在该测线上移动炮点，保持检波器阵列位置不变， 取得炮点3单炮地震数据，以此方式类推取得乃至n个炮点的单炮地震数据；e、 将取得的l、 2、 3……n炮单炮地震数据依次作等间隔延时；f、 将延时后的K 2、 3……n炮单炮地震数据做线性叠加，合成具有方向性 的定向照明地震信号，该信号对应定向地震波场。有益效果经试验，本专利技术公开的基于适 于背景噪声较强，难以得到高信噪比数据的地震勘探环境，与现有的单震源地震 信号相比，定向照明地震信号的信噪比得到改善；由于合成定向照明地震波场时 地震波方向可根据目标产状控制，对于陡倾角目标体勘探效果更好；与相控地震 信号相比，具有需要震源数目少，工作成本低，控制简单的优点，且克服了多个 激震器的不一致性的问题。 附图说明图1为不同炮点处各单炮地震数据形成的球面波场 图2为多个单炮地震数据形成的波场的叠加 图3为多个单炮地震数据合成的定向照明数据的等效地震波场具体实施方式定向照明地震，是根据多个炮点位置上的差异，对多个基于单震源的单炮数 据加权延时叠加，由波场的矢量叠加原理，即可合成定向地震波信号，定向地震 波方向由延时参数控制。合理控制定向地震波方向，可使目标体的反射波信号信 噪比最强。定向照明地震信号合成方法，是实现基于单震源的定向照明地震勘探 的最重要的技术保证，对解决强噪声地质区域及倾斜地质体的有效勘探具有重要 意义。基于单震源定向照明地震信号的合成方法，包括下列顺序和步骤a、 在测线上设置1个以上乃至n个奇数等间距炮点，设炮点间距为d，同 时在该测线上还设有1个以上乃至N个等道间距检波点；b、 通过可控震源取得炮点l单炮地震数据；c、 按设定的炮点间距d在该测线上移动炮点，保持检波器阵列位置不变， 取得炮点2单炮地震数据；d、 再按设定的炮点间距在该测线上移动炮点，保持检波器阵列位置不变，取得炮点3单炮地震数据，以此方式类推取得乃至n个炮点的单炮地震数据；e、 将取得的l、 2、 3……n炮单炮地震数据依次作等间隔延时；f、 将延时后的l、 2、 3……n炮单炮地震数据做线性叠加，合成具有方向性 的定向照明地震信号，该信号对应定向地震波场。设置n个"为奇数)等间距炮点位置，依次取得l、 2、 3、……n炮单炮 地震数据，记为K(O， ^(/)，…，RW 。单炮地震数据可表示为 RW-'其中/代表炮点编号； 〃代表检波器道数；令 y'为地震道编号，取值范围为10iV，此时&(0 (/ = 1,2,...，"， _/ = l，2,...,AO代 表第z'炮第/道地震数据。(1)首先保持第1炮数据^W不变；将第2炮数据^(/)延时:r，得到[/2(卜"；将第3炮数据^(/)延时2r,得到K(,-2r); 依次类推，将第/炮数据延时(z'-l)r ，得到t/,0-(/-l)r); 最后，将第"炮数据C/力)延时(w-l)r，得到^/ (/-0-l)r); "个地震信号SW0 = 1，2"'"") S,々)K卜(卜l)r)('. = l，2,(2)(3)(4)(5)(6)依次做等间隔延时处理，得到构造信号，w ，:Z ^ / ")(/ = 1，2,...，")(公式l)。令^ (0 = ["0 r力)…这里/ (r)就是合成的单炮定向照明地震信 号。从地震波场的角度来看，t/,(z)对应地下半空间范围内的球面地震波场，该波场没有方向性；S,'(O对应的仍然是无方向地震波场；i (O对应n个激发点位置 不同的球面波场的叠加。考虑地下半空间的任意目标点P。显然，来自炮点2的地震波的相位要比来自炮点1的地震波超前-个相位角^ = Wsir^ + 〃 ，其中A = ^ "是地震波义长，d为相邻炮点间距离，《为P点与炮点所在射线与测线的法线方向夹角， / = -2;r/r， /是地震波频率，r是上述等间隔延时参数；来自炮点3的地震 波又比来自炮点2的地震波相位超前^，而比来自震源1的地震波相位超前 2y，其余可依此类推。因此，设五,为炮点/单炮记录经延时后对应的地震波场，则合成地震波场在户点所对应的地震波总场强为五=《+ ￡2 + ￡3 +...+ ￡ =￡,(1 + e, + +... + ,) (公式2)公式(2)是一个复数几何级数，其中每一项都代表一个矢量，总场强￡的大小与相位可以用矢量的加法求得。令1 一e萍(一)l一^6(一,/2<formula>formula see original document page 6</formula>式中《=^V (公式4) 2是总场强的相位角，这是以炮点1为相位参考点产生的。因为《与合成波场的 方向性无关，故把它舍去，取 2_ (公式5)sin二 2上式的最大值发生在^ = 0时，此时P点所在方向地震波场强最强，<formula>formula see original document page 6</formula>V/—0.' 一 ' "o , wsin—— 2定义归一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单震源定向照明地震信号合成方法，其特征在于，包括下列顺序和步骤：ａ、在测线上设计１个以上乃至ｎ个奇数等间距炮点，设炮点间距为ｄ，同时在该测线上还布设１个以上乃至Ｎ个等道间距检波点；ｂ、通过可控震源取得炮点１单炮地震数据；ｃ、按设定的炮点间距ｄ，在该测线上移动炮点，保持检波器阵列位置不变，取得炮点２单炮地震数据；ｄ、再按设定的炮点间距ｄ，在该测线上移动炮点，保持波器阵列位置不变，取得炮点３单炮地震数据，以此方式类推取得乃至ｎ个炮点的单炮地震数据；ｅ、将取得的１、２、３……ｎ炮单炮地震数据依次作等间隔延时；ｆ、将延时后的１、２、３……ｎ炮单炮地震数据做线性叠加，合成具有方向性的定向照明地震信号，该信号对应定向地震波场。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜弢，林君，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]