[發(fā)明專利]一種基于受迫振動的震源線性掃描信號設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110469851.0
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113189642A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田新琦;碗學(xué)儉;張偉;王寧;許亞博;康智清;曹志剛;劉明;于冬梅;師晨旭;馮麗華;吳樹奎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工集團(tuán)有限公司;中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化石油工程地球物理有限公司;中石化石油工程地球物理有限公司華北分公司
• 主分類號: G01V1/24
• 分類號: G01V1/24;G01V1/28
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

本發(fā)明涉及一種基于受迫振動的震源線性掃描信號設(shè)計方法，屬于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過分析可控震源掃描激發(fā)時近地表受迫振動系統(tǒng)振動特性信息，確定不同近地表條件下的共振頻率和優(yōu)勢頻帶范圍，結(jié)合有效波頻率范圍設(shè)計適合不同類型近地表條件的線性掃描信號。本發(fā)明一方面提高掃描信號中受迫振動系統(tǒng)優(yōu)勢頻帶和有效信號頻帶能量，根據(jù)受迫振動系統(tǒng)“驅(qū)動頻率等于共振頻率時，系統(tǒng)振幅最大”的特點更好的將掃描時間內(nèi)有限的激發(fā)能量向地下輸入，提高能量傳輸效率和接收記錄的信噪比；另一方面舍棄掃描信號頻帶范圍外能量，掃描時長相比生產(chǎn)中線性掃描不變，保證施工效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于受迫振動的震源線性掃描信號設(shè)計方法，屬于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

控震源地震資料采集施工中，掃描信號經(jīng)過可控震源電控系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)驅(qū)動振動系統(tǒng)激發(fā)地震波，掃描信號是影響地震波質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。地震波經(jīng)過大地傳播到地面儀器采集系統(tǒng)，經(jīng)掃描信號相關(guān)，形成單炮記錄。受到檢波器、儀器、大地吸收衰減等濾波作用，獲得地震記錄頻譜變窄且偏向低頻，這些影響無法人為改變。

可控震源掃描信號有線性和非線性兩類，其中線性掃描信號應(yīng)用最為廣泛的是Chirp信號，該信號掃描頻率變化均勻，掃描能量平均分配。受機(jī)械-液壓系統(tǒng)限制，可控震源使用的線性掃描信號無法在低頻部分(5Hz以下)輸出足夠強度的能量，即便設(shè)計了較高的驅(qū)動幅度，但由于在該部分畸變較高，具有實際生產(chǎn)意義的基波出力值仍然較低，實現(xiàn)不了真正意義的低頻勘探。以往對可控震源掃描信號設(shè)計主要從提高分辨率出發(fā)，采取的思路主要有兩種：一是采用指數(shù)掃描信號，通過增強高頻段能量補償近地表吸收衰減效應(yīng)，以達(dá)到拓寬地震記錄有效頻帶范圍的目的；二是采用低驅(qū)動幅度和長掃描時間方式以降低可控震源掃描信號的起始頻率，實現(xiàn)拓寬掃描信號頻帶范圍的目的。上述兩種方式均需通過大幅增加掃描時間來提高輸出能量，影響可控震源施工效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于受迫振動的震源線性掃描信號設(shè)計方法，以解決可控震源在不同地表激發(fā)單炮能量差異大以及有效出力低的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種基于受迫振動的震源線性掃描信號設(shè)計方法，該設(shè)計方法包括以下步驟：

1)獲取可控震源掃描激發(fā)時近地表受迫振動系統(tǒng)振動特性信息，所述振動特性信息用頻率-能量數(shù)據(jù)進(jìn)行表征；

2)根據(jù)近地表受迫振動系統(tǒng)振動特性信息確定共振頻率及優(yōu)勢頻帶；

3)根據(jù)共振頻率、優(yōu)勢頻帶及有效信號頻率分布范圍確定近地表加強頻帶范圍，所述的近地表加強頻帶范圍覆蓋共振頻率、優(yōu)勢頻帶和有效信號頻帶；

4)根據(jù)掃描信號低頻端所在頻率及吉布斯現(xiàn)象確定斜坡長度，完成基于受迫振動的可控震源線性掃描信號設(shè)計。

本發(fā)明通過分析可控震源掃描激發(fā)時近地表受迫振動系統(tǒng)振動特性信息，確定不同近地表條件下的共振頻率和優(yōu)勢頻帶范圍，結(jié)合有效波頻率范圍設(shè)計適合不同類型近地表條件的線性掃描信號。本發(fā)明一方面提高掃描信號中受迫振動系統(tǒng)優(yōu)勢頻帶和有效信號頻帶能量，根據(jù)受迫振動系統(tǒng)“驅(qū)動頻率等于共振頻率時，系統(tǒng)振幅最大”的特點更好的將掃描時間內(nèi)有限的激發(fā)能量向地下輸入，提高能量傳輸效率和接收記錄的信噪比；另一方面舍棄掃描信號頻帶范圍外能量，保證掃描時長相比生產(chǎn)中線性掃描不變，保證施工效率。

進(jìn)一步地，所述的步驟1)中的振動特性信息采用單頻掃描方式得到：統(tǒng)計各單頻激發(fā)地震記錄中距震源最近或偏移距最小接收道的直達(dá)波初至的振幅屬性，建立單頻掃描頻率與統(tǒng)計振幅屬性之間的擬合曲線，該擬合曲線就是所要得到頻率-能量數(shù)據(jù)。