[發(fā)明專利]基于高次余弦幅度加權(quán)的地震波束形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310263893.4
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103336302A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜弢;宋健;徐學(xué)純;林君;葛利華;賈海青
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王立文

1.一種基于高次余弦幅度加權(quán)的地震波束形成方法，包括以下步驟：

a、取一條測線上的所有N個單炮記錄，并對各單炮記錄順序標(biāo)號，構(gòu)建地震記錄集U={R₁,R₂,...,R_i,...,R_N},其中i為炮點(diǎn)序號，i取值范圍為1到N的整數(shù)，R_i為第i炮記錄，N為總炮數(shù)，地震測線采用等偏移距觀測方法，即每一炮點(diǎn)記錄的最大炮檢距x₂和最小炮檢距x₁保持不變，記錄道數(shù)不變，道間距不變，炮點(diǎn)距為D；

b、將取得的多炮地震記錄分組，設(shè)波束形成控制參數(shù)為p，p取值為大于5的整數(shù)，則第一分組對應(yīng)的單炮記錄編號為1,2,L，p，第二分組對應(yīng)的單炮記錄編號為2,3,L，p+1，以此類推，則共有N-p+1組,在記錄集U上定義N-p+1個子集U₁,U₂,...,U_w...,U_l，其中l(wèi)=N-p+1，任一子集U_w代表一個地震記錄分組，包含以第w個炮點(diǎn)為起始的相鄰p個單炮點(diǎn)記錄，U_w={R_w(t),R_w+1(t),L,R_g(t)}，w為該分組記錄起始炮記錄編號，g=w+p-1為該組終止炮記錄編號；

c、根據(jù)觀測的目標(biāo)層位置設(shè)置波束方向θ_max，計(jì)算延時參數(shù)τ，對所有分組內(nèi)的p個相鄰炮點(diǎn)記錄依次等間隔延時τ,以第w組U_w為例，即R_w延時0得到r_w，R_w+1延時τ得到r_w+1，…，R_g延時為(p-1)τ得到r_g，則u_w={r_w,r_w+1,K,r_g}為第w組依次延時τ后生成的新組，相應(yīng)地延時后形成的新記錄集為u={u₁,u₂,L,u_w,L,u_l}，w=1,2,L,l、l=N-p+1，根據(jù)公式（1）計(jì)算θ_max，由θ_max和上覆介質(zhì)平均速度計(jì)算τ：

τ=Dsin(θmax)v]]>…………………………………………（2）

公式中θ_max為定向地震主波束與觀測系統(tǒng)垂線的夾角，H為激發(fā)點(diǎn)到反射界面法線深度，D為炮點(diǎn)距，v為觀測目標(biāo)層到地面的平均速度，α∈[0°，90°)為反射面傾角，即反射面與水平面的夾角。當(dāng)傾斜面的斜率為正時為上傾斜地層，當(dāng)傾斜面的斜率為負(fù)時為下傾斜地層，定義斜率的坐標(biāo)系為：以炮點(diǎn)與檢波器所在的直線為橫軸，炮點(diǎn)指向接收檢波器陣列方向?yàn)闄M軸正方向，垂直接收檢波器陣列的方向?yàn)榭v軸，向上為縱軸正方向；

d、取余弦階數(shù)m的初值為2，計(jì)算最小炮檢距觀測方向與垂向的夾角θ₁和最大炮檢距觀測方向與垂向的夾角θ₂，具體計(jì)算公式如下：

公式中H為激發(fā)點(diǎn)到反射界面法線深度，α∈[0°，90°)為反射面傾角，即反射面與水平面的夾角；

e、計(jì)算各單炮記錄所要乘以的改變數(shù)據(jù)幅值的幅度因子W（q），計(jì)算公式如下：

W(q)=s+(1-s)cosm|(q-w+1)-p+12|πp-1]]>…………（5）

公式中（5）中s為歸一化臺式高度，取0≤s≤0.5，q={w,w+1,L,g}為第w組分組單炮記錄的編號，m為余弦的階數(shù)；

f、計(jì)算等幅加權(quán)與余弦加權(quán)歸一化方向因子F₁(θ)和F₂(θ)，對F₁(θ)和F₂(θ)分別取模后在θ₁到θ₂上求積分，得出等幅加權(quán)與余弦加權(quán)在接收陣列內(nèi)的總能量E₁、E₂，計(jì)算公式如下：

F1(θ)=1psinp(kDsin(θ)-2πf0τ)2kDsin(θ)-2πf0τ2]]>………………（6）

F2(θ)=|Σn=0p-1W(n+1)ein(kDsinθ-2πf0τ)|Σn=1pW(n)]]>………………………（7）

E1=∫θ1θ2|F1(θ)|dθ]]>……………………………………（8）

E2=∫θ1θ2|F2(θ)|dθ]]>……………………………………（9）

式中為自由空間波數(shù)，θ為地下任一觀測點(diǎn)方向與垂向的夾角，f₀為地震波主頻；

g、判斷的值是否大于等于0.3，如果則將余弦階數(shù)m加1，然后重復(fù)步驟e到f，直到滿足或m值等于4為止；

h、對延時后形成的新記錄集u={u₁,u₂,L,u_w,L,u_l}中的各分組，采用余弦加權(quán)疊加，得到具有定向地震波束信息的地震數(shù)據(jù)單炮記錄集S={S₁,S₂,L,S_w,L,S_l},S_w表示第w分組采用余弦加權(quán)方式生成的單炮記錄，計(jì)算公式如下：

Sw(t)=Σq=wgrqW(q)]]>……………………（10）

i、判斷合成后的地震數(shù)據(jù)集S的信噪比是否滿足地震勘探采集數(shù)據(jù)質(zhì)量要求，如果滿足要求，處理結(jié)束，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟j；

j、對波束形成控制參數(shù)p加2，重新分組，然后重新執(zhí)行步驟e到i。