[發明專利]基于自相關子波的可控震源掃描信號的設計方法

有效

• 申請號: 201410542447.1
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105572723B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 張劍;胡立新;趙國勇;亓志偉;張在武;劉夢花;崔延福;蘇騰飛;曹瑞山;梁亮
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司
• 主分類號: G01V1/04
• 分類號: G01V1/04
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所37224
• 代理人: 崔曉艷

技術領域

本發明涉及油田可控震源地震勘探領域，具體的是指一種非線性可控震源掃描信號設計方法。

背景技術

可控震源是在比較長的時間內分散地把能量傳入地下，再用相關技術將分散的長掃描信號能量集中起來并壓縮成為寬度很窄的短脈沖，它是大地反射和傳播特征修整后的掃描信號的自相關函數(子波)的集合，其自相關子波的優劣就直接影響可控震源采集資料品質。對于一個掃描信號而言，其自相關函數即相關子波的中心波峰兩側必定會有許多波瓣。如果這些波瓣衰減很慢，那么經過相關后的地震記錄中淺層反射信號的相關子波的這類波瓣將對深層反射信號產生干擾，就是說相關子波中心波峰兩側波瓣起噪聲作用。這種噪聲不是由于物理因素(如電網、風、車輛和人員行走產生的震動和聲音等)造成的，而是由于相關運算本身產生的附屬品，所以稱它為相關噪聲。旁瓣的存在，特別是第一旁瓣的存在是我們所不希望的，它會直接影響到相鄰地層的分辨與檢測。

掃描信號設計方法很多，最常用的有線性、非線性掃描，其中線性信號應用最為廣泛，實現容易，各個頻率分布均勻掃描能量平均分配、單位頻率所占有的能量相同、對掃描信號頻率范圍內的信號成分沒有頻率濾波作用；而非線性掃描信號主要是由于地層對地震波的吸收衰減不是線性的而提出來的，主要應用有兩種，指數函數掃描和對數函數掃描，可以用來補充低頻或是高頻成分，但目前使用的線性與非線性自相關子波旁瓣較大，產生較強的相關噪音，影響采集質量。

為了減少相關旁瓣，人們研究了模擬變頻掃描、組合掃描或是偽隨機掃描等掃描方法，但并未廣泛應用。張宏樂分析信號及信號相關子波的特性，得出“旋轉相位,對數分段”掃描信號符合這一要求。通過分析、論證得出“旋轉相位,對數分段”掃描信號確實是一種能改善相關子波特征的掃描信號，處于理論分析階段(張宏樂編譯.一種改善相關子波特征的掃描信號—“旋轉相位,對數分段”掃描信號.物探裝備，1999.08(3)：17～20)。為了進一步驗證“旋轉相位,對數分段”掃描信號的優點張宏樂，王梅生對對數分段掃描信號和普通線性掃描信號進行了地震勘探采集數據對比試驗。試驗結果表明地震記錄信噪比得到了明顯改善(張宏樂，王梅生.一種改善相關子波特性的掃描信號.物探裝備，2006.8(S1)：33～41)。為了設計“旋轉相位、對數分段”掃描信號，東方物探曹務祥等人提出了一種整形算法，它的原理以雷克子波波形特征來設計掃描信號，信號在設計過程中通過不斷相位的變化，求出信號的頻譜與Ricker子波頻譜進行多次迭代擬合實現(曹務祥，李憲慶，郭洪啟.可控震源掃描信號的整形設計方法.石油物探，2009.11(6)：611～614)。然而該方法采用掃描信號頻譜與Ricker子波頻譜一致，其高頻段能量較低，激發單炮頻帶較窄，不利于高分辨率地震勘探。為此我們發明了一種新的基于自相關子波的可控震源掃描信號的設計方法，解決了以上技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種掃描信號具有較好的相關子波形態，可大大提高可控震源地震資料品質的基于自相關子波的可控震源掃描信號的設計方法。

本發明的目的可通過如下技術措施來實現：基于自相關子波的可控震源掃描信號的設計方法，該基于自相關子波的可控震源掃描信號的設計方法包括：步驟1，根據勘探區域頻率要求，優選出子波形態好、頻帶較寬的子波，并設計掃描信號的起止頻率、掃描長度及起止斜坡長度；步驟2，求取子波頻譜；步驟3，按照各個頻率的掃描時間應與該頻率成分要求的振幅呈正比的關系進行分配，求出每個采樣頻率所對應的時間函數t(f)；步驟4，將時間函數t(f)進行反變換求取時頻函數f(t)；以及步驟5，通過對時頻函數f(t)進行積分求取瞬時相位，進而求取正弦可控震源掃描信號。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：

在步驟2中，根據給定子波σ通過付里葉變換，求出掃描信號的子波頻譜A(f)：

在步驟3中，根據步驟2中的子波頻譜曲線，對各個頻率的掃描時間按照其與該頻率成分要求的振幅呈正比的關系進行分配：

dt(f)＝kA(f)df (2)

求各個頻率成分在掃描信號中的出現時間，求出時間函數t(f)：

式中：

T----可控震源掃描信號長度；

k----計算使用比例常數；

f1----可控震源掃描信號的起始頻率；

f2----可控震源掃描信號起終止頻率；

A(f)----子波頻譜；

f----可控震源掃描信號瞬時頻率；