[發明專利]一種組合式海底地震儀姿態自動校正裝置及方法

有效

• 申請號: 202010093443.5
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111257940B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 王元;游慶瑜;郝天珧;胡耀星;趙春蕾;張妍;徐錫強
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G01V1/24;G01V1/36
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 張燕

本發明公開了一種組合式海底地震儀姿態自動校正裝置及方法，屬于海洋地震勘探技術領域。方法以原始姿態記錄的主動源地震道集為輸入數據，利用儀器內部裝配電子羅盤記錄的俯仰角與翻滾角將三分量數據校準至水平姿態。然后將X分量旋轉至縱測線方向，需先求取旋轉方位角。基于初始方位角旋轉后第一個水平分量與垂向分量的互相關結果求取最終旋轉方位角。本發明還提供了用于實現上述方法的裝置。通過本發明可實現組合式海底地震儀三分量地震計道集數據的姿態自動校正，大大提高了組合式海底地震儀在海洋能源與資源主動源地震勘探中的數據預處理速率。

技術領域

本發明涉及屬于海洋地震勘探技術領域，具體涉及一種組合式海底地震儀三分量地震計姿態自動校正裝置及方法。

背景技術

海洋地震勘探是海洋油氣資源勘探與開發的主要手段之一。以氣槍震源和組合式海底地震儀為代表的新型海洋地震采集技術具有成本低、效率高、施工點密集、作業范圍大、四分量數據采集、全方位角成像等優點，因此得到廣泛應用，為海底資源勘探發揮了極大作用。經過短短幾年的儀器研發、海試測試與市場培育推廣，組合式海底地震儀新型采集概念與方式已成為世界海洋地震勘探主流，該儀器很快占據了可觀的市場份額，成為新型海洋油氣地震勘探的核心技術裝備。

組合式海底地震儀內部未裝配有姿態自調節系統。特別是在用纜繩進行投放時，儀器所記錄三分量地震數據的姿態取決于其著底時的瞬時姿態，需要后期在數據處理過程中進行姿態校正，或者為三分量檢波器定向分析。

現有技術中，對組合式海底地震儀姿態校正的方法極少，且不能實現自動化數據處理，需要人工干預直達波到時拾取以開展偏振分析。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自動化的組合式海底地震儀姿態校正方法，該方法通過結合內部羅盤記錄姿態、AIC到時拾取、線性函數擬合求取初始方位角、互相關函數極性判別等可量化操作，實現了旋轉歐拉角的自識別，無需人工干預即可實現三分量姿態校正。

具體的，組合式海底地震儀姿態自動校正方法，所述方法包括以下步驟：

步驟101：組合式海底地震儀完成海上人工源放炮作業，利用放炮時間與位置導航信息，從連續記錄數據序列中截取單個組合式海底地震儀的共接收點道集，作為輸入數據；

步驟102：將原始三分量地震計道集數據校正至水平姿態，即采用笛卡爾三維坐標系旋轉方法實現俯仰角與翻滾角的校正，歐拉角采用儀器內部電子羅盤記錄數值；

步驟103：求取校正至水平姿態的第一水平分量與三維地震勘探的縱測線正方向的方位角，采用旋轉后兩個水平分量的偏振分析方法獲取初始方位角，進一步利用初始方位角旋轉后的第一個水平分量與垂向分量之間直達P波極性一致的準則確定最終方位角，引入互相關算法進行極性判別；

步驟104：利用步驟103求取的最終方位角，對步驟102校正的水平三分量道集再次進行三維坐標系旋轉計算，獲取三維地震勘探縱測線方向、聯絡測線方向與垂向坐標系下的道集數據；

步驟105：對校正完成的道集按道輸出保存，在道頭信息中保存翻滾角、俯仰角與方位角。

進一步的，所述方法步驟102中，對俯仰角和翻滾角的校正方法如下：

V_xyv＝R_θR_φV_xyz

其中，V_xyv為校正至水平姿態的三分量地震數據列向量，V_xyz為原始三分量地震數據列向量，R_θ、R_φ分別為俯仰角和翻滾角的旋轉矩陣，其表達式為：

其中，θ為俯仰角，φ為翻滾角。