軌道式可控震源極化處理方法

2024-01-25 17:48:15

專利名稱：軌道式可控震源極化處理方法
技術領域：
本發明屬於地震資料處理方法領域，是一種井間地震資料的前期處理方法。
2、背景技術在地震野外資料採集中，常規使用的可控震源產生的地震波都是線性極化波。軌道式可控震源是利用電機使離心質體繞某一軸做旋轉，電機以不斷增大的頻率旋轉來撞擊井壁進行激發地震波，這樣震源產生的地震波是環形極化波。該種震源的優點是既能夠產生縱波，也能夠產生橫波，同時較少產生管波等噪音。
3、發明內容本發明的目的是由於軌道式可控震源激發的地震波為環形極化波，與線性極化波存在較大區別，為了與常規的線性極化地震資料進行對比分析，需要對環形極化波向線性極化波進行轉換，而提出的軌道式可控震源極化處理方法。
採用的技術方案主要包括兩個步驟極化分解和震源坐標系統轉換。
3.1極化分解設定質量中心的徑向位移為u，則正轉轉動在X、Y軸的投影分別為μcwx和μcwy，翻轉轉動在X、Y軸的投影分別為μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都與θ角有關。θ角是從x軸轉到質量中心的角度，對於產生的震源函數s(f)，離心質體以f＝ω/2π頻率轉動，則角度θ＝ωt，假設位移u對所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通過正轉和翻轉記錄相加和相減，得到線形極化後的μx(ωt)和μy(ωt)的等同數據。即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)這樣就完成了把正、反轉兩套不同方向的資料轉化為沿X、Y兩個方向傳播的線性極化波場。但這樣分解出的兩個線性分量μx(ωt)和μy(ωt)運動存在相位差，必須採用希爾伯特(Hilbert)變換(90°相位轉換)來校正相位差。至此，環形極化的正轉和反轉記錄就被轉化為等同的線性極化的X和Y方向的震源記錄。
3.2震源坐標系統轉換在震源觀測中，假設軌道式可控震源信號在X和Y軸上投影分別為sx(f)和sy(f)，則有 Tij表示震源方向為i時在j方向觀測到的地球介質的反射係數函數，表示j方向激發，i方向接受，其中 如果震源傳感器正好位於X方向，則記錄下的震源信號是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面內的狀態是隨機的，震源傳感器傳出的Sx(f)信號與實際有一定的差別。實際工作中不能檢測到Sx(f)，而是檢測到 根據3.1中計算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考慮到sx(f)和sy(f)的關係，有 作自相關，並假設 則有 式中x+和y+中的+表示逆時針觀測。
同理，對於順時針觀測有 從而有 式中x-和y-中的-表示順時針觀測。
總之，有
相當于震源為(x′，y′)，接收源為(x，y)，而且下式成立 同時對其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′滿足下式 因而有 關於 的求取，可根據以下原理我們知道當在Y方向激發地震波時，進行的觀測是SH波觀測，此時不存在SV波和P波，觀測數據中Z分量不應該有直達P波能量，那麼使Tzx′和Tzy′中直達P波能量完全轉移到Tzx上的 角就是震源坐標系統調整的角度。
發明的效果該技術可以完成軌道式可控震源的環形極化方式轉換成線性極化方式，得到的地震波場為線性極化地震波，為軌道式震源地震處理提供良好的資料基礎。


圖1震源激發方向與能量傳播示意2震源傳感器處於某一位置示意3震源轉到某一位置時信號傳感器接收的記錄示意4順時針原始記錄(左)、逆時針原始記錄(中)與處理後記錄(右)對比圖具體實施例方式下面結合附圖作進一步說明。
軌道式可控震源是一種比較特殊的震源設備，其工作方式為把震源沉放到井中某一深度，通過電纜給震源電機加電，使震源內的偏心體從靜止狀態開始順時針旋轉，隨著轉速線形提升，震源頻率呈線形提高(偏心體的轉動頻率就是震源發射的聲波信號頻率)，達到所要求的頻率時斷電，得到一套正轉記錄(ClockWise)。以同樣方式從靜止狀態開始逆時針旋轉，則得到一套反轉記錄(Counter ClockWise)這樣就完成一個深度點上地震波的激發。
軌道式可控震源資料與常規震源資料存在很大差異，主要表現在正轉和翻轉兩套記錄資料的直達波分別呈現正「疊瓦」和反「疊瓦」狀(如圖4所示)，無法拾取到準確的初至時間，給後續處理中利用初至進行的直達波射線追蹤和層析反演帶來很大影響，增大拾取誤差，降低了層析成像的精度；另一方面，由於直達波影響，得到的反射波場變得比較零亂，根據成像理論，這樣的資料很難實現同相疊加。由於野外記錄得到正轉和反轉兩種資料，相互耦合在一起，因此，必須進行環形極化到線形極化的轉換。
主要包括兩個步驟極化分解和震源坐標系統轉換。
5.1極化分解如圖2所示假設質量中心的徑向位移為u，則正轉轉動在X、Y軸的投影分別為μcwx和μcwy，翻轉轉動在X、Y軸的投影分別為μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都與θ角有關。θ角是從x軸轉到質量中心的角度，對於產生的震源函數s(f)，離心質體以f＝ω/2π頻率轉動，則角度θ＝ωt，假設位移u對所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通過正轉和翻轉記錄相加和相減，得到線形極化後的μx(ωt)和μy(ωt)的等同數據。即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)這樣就完成了把正、反轉兩套不同方向的資料轉化為沿X、Y兩個方向傳播的線性極化波場。但這樣分解出的兩個線性分量μx(ωt)和μy(ωt)運動存在相位差，必須採用希爾伯特(Hilbert)變換(90°相位轉換)來校正相位差。至此，環形極化的正轉和反轉記錄就被轉化為等同的線性極化的X和Y方向的震源記錄。
5.2震源坐標系統轉換震源坐標系統的調整原理如圖3所示。在震源觀測中，假設軌道式可控震源信號在X和Y軸上投影分別為sx(f)和sy(f)，則有 Tij表示震源方向為i時在j方向觀測到的地球介質的反射係數函數，表示j方向激發，i方向接受，其中 如果震源傳感器正好位於X方向，則記錄下的震源信號是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面內的狀態是隨機的，震源傳感器傳出的Sx(f)信號與實際有一定的差別。實際工作中不能檢測到Sx(f)，而是檢測到
根據5.1中計算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考慮到sx(f)和sy(f)的關係，有 作自相關，並假設 則有 式中x+和y+中的+表示逆時針觀測。
同理，對於順時針觀測有 從而有 式中x-和y-中的-表示順時針觀測。
總之，有 相當于震源為(x′，y′)，接收源為(x，y)，而且下式成立
同時對其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′滿足下式 因而有 關於 的求取，可根據以下原理我們知道當在Y方向激發地震波時，進行的觀測是SH波觀測，此時不存在SV波和P波，觀測數據中Z分量不應該有直達P波能量，那麼使Tzx′和Tzy′中直達P波能量完全轉移到Tzx上的 角就是震源坐標系統調整的角度。
在勝利油田墾71地區進行了實驗，得到了較好的原始資料，如圖4所示，極化處理前，直達波呈疊瓦狀，一致性差、信噪比低。應用該處理技術後，完成了從環形極化波場到線性極化波場的轉換，得到了沿入射方向的地震記錄，直達波一致性變好，反射波明顯，信噪比明顯提高。
權利要求
1.軌道式可控震源極化處理方法，其特徵是包括兩個步驟極化分解和震源坐標系統轉換，1.1極化分解設定質量中心的徑向位移為u，則正轉轉動在X、Y軸的投影分別為μcwx和μcwy，翻轉轉動在X、Y軸的投影分別為μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都與θ角有關，θ角是從x軸轉到質量中心的角度，對於產生的震源函數s(f)，離心質體以f＝ω/2π頻率轉動，則角度θ＝ωt，假設位移u對所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通過正轉和翻轉記錄相加和相減，得到線形極化後的μx(ωt)和μy(ωt)的等同數據，即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)這樣就完成了把正、反轉兩套不同方向的資料轉化為沿X、Y兩個方向傳播的線性極化波場，但這樣分解出的兩個線性分量μx(ωt)和μy(ωt)運動存在相位差，必須採用希爾伯特變換來校正相位差，至此，環形極化的正轉和反轉記錄就被轉化為等同的線性極化的X和Y方向的震源記錄，1.2震源坐標系統轉換在震源觀測中，假設軌道式可控震源信號在X和Y軸上投影分別為sx(f)和sy(f)，則有 Tij表示震源方向為i時在j方向觀測到的地球介質的反射係數函數，表示j方向激發，i方向接受，其中 如果震源傳感器正好位於X方向，則記錄下的震源信號是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面內的狀態是隨機的，震源傳感器傳出的Sx(f)信號與實際有一定的差別，實際工作中不能檢測到Sx(f)，而是檢測到 根據1.1中計算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考慮到sx(f)和sy(f)的關係，有 作自相關，並假設 則有 式中x+和y+中的+表示逆時針觀測，同理，對於順時針觀測有 從而有 式中x-和y-中的-表示順時針觀測，總之，有 相當于震源為(x′，y′)，接收源為(x，y)，而且下式成立 同時對其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′滿足下式 因而有
全文摘要
本發明屬於地震資料處理方法領域，是一種井間地震資料的前期處理方法。由於軌道式可控震源激發的地震波為環形極化波，與線性極化波存在較大區別，為了與常規的線性極化地震資料進行對比分析，需要對環形極化波向線性極化波進行轉換，而提出的軌道式可控震源極化處理方法。採用的技術方案主要包括兩個步驟極化分解和震源坐標系統轉換。極化分解把正、反轉兩套不同方向的資料轉化為沿X、Y兩個方向傳播的線性極化波場。該技術可以完成軌道式可控震源的環形極化方式轉換成線性極化方式，得到的地震波場為線性極化地震波，為軌道式震源地震處理提供良好的資料基礎。
文檔編號G01V1/28GK101034164SQ20071001361
公開日2007年9月12日 申請日期2007年2月7日 優先權日2007年2月7日
發明者孔慶豐, 喬玉雷, 姚忠瑞 申請人:孔慶豐