[发明专利]一种多波的波场分离与合成的方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于地震数据分析领域，具体地说，涉及一种多波的波场分离与合成的方法和系统。

背景技术

对于陆上多分量地震勘探来说，由于低速带的存在，可以假设垂直分量主要接收纵波，水平分量主要接收横波。但是这种假设在低速带较浅的地区难以成立，尤其当偏移距较大时，会产生一种称为“波型泄漏”的效应，即水平分量与垂直分量都接收到纵波与横波的部分偏振投影。压制“波型泄漏”的效应，即纵、横波波场分离，是多分量地震数据处理的一个重要方面，也是难点所在。

目前发展的算法主要有两大类：一类是基于波场“域”转换的方法，典型的方法有在f-k域滤波、tao-p域滤波等；另一类是基于地震波振动特性(极化特性)不同的滤波方法，例如偏振方向滤波、协方差矩阵特征值分析或解析信号分析极化滤波等。

例如，发明专利(公开号CN1404582A)是基于波动方程上下行波的分解，在Dankbaar.J.W.M.发表于1985年的文章(Geophys.Prosp.33：970-986)方法的基础上，通过波动方程的求散度和旋度的变换，分解涨缩P波和剪切S波；只是该专利技术克服了Dankbarr方法对于浅层低、降速带不适应问题，通过浅层速度结构的求取，校正了浅层各向异性或不均一性对深层纵、横波场分离所产生的误差。

专利(公开号CN101251603A)公开保护的是基于速度分析方法，通过二分量的波场投影实现X、Z分量的波场分离。该技术方法在波型泄漏不严重和地震数据信噪比较好地区可以使用。但是该技术只能对二分量进行处理，忽略了实际采集数据的三分量特征；在不断速度分析和抽道集过程中，不合理的速度比模型会破坏该方法的效果；重要的是该方法严重损伤了三分量地震信号所具有的矢量特征，保幅性差，不利于后续的解释与反演。此外，在波型泄漏严重的地区，或地表复杂信噪比较差的地区，尤其是浅层低、降速带厚度较薄的地区，该技术无法实现完全的波场分离，并且无法得到真振幅，无法保持振动信号矢量特征的性能。

专利(公开号CN101630017A)公开保护的是针对VSP数据的波场分离技术，通过仿射坐标变换实现。针对地面三分量地震勘探数据，该专利提出了一种仿射坐标变换和波场分离的实现方法与技术路线，但是该专利技术只能实现波场的分离，不能实现之后的再合成，无法真正有效地恢复波场的全振幅属性。

以上方法都能在一定程度上实现波场分离，但是对于“波型泄漏”较为严重的多波地震数据，压制各分量上的“波型泄漏”效应后留下的波型，如Z分量上的纵波与R分量(径向分量)上的横波也只是该波型的部分投影，其振幅并不是真振幅，所以在波场分离的同时应该考虑如何去恢复纵、横波的矢量振幅。

纵、横波都是矢量波场，恢复其矢量振幅的关键是求解正确的波矢方向。在某一时刻，纵波与横波具有完全不同的波矢方向，理论上它们都是线性偏振的；但是为了保留储层的各向异性信息，实际的多分量地震数据采集采用了无组合的单点接收方式，多分量地震数据往往具有较低的信噪比，使得某一时窗内地震波的振动轨迹杂乱无章，导致波矢方向求解的难度。

综上，现有技术进行波场分离后，虽然可以在一定程度上获得压制噪声后的地震波数据，但是由于其无法实现完全的波场分离，并且无法得到真振幅，从而导致了地震波中一部分有效数据的损失，造成了地震数据分析时精确性不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多波的波场分离与合成的方法和系统，基于仿射坐标系旋转变换的纵、横波矢量波场分离与合成，能够在信噪比较低时求解纵、横波的波矢方向，进而分离纵、横波矢量波场，并恢复其矢量振幅，对噪音进行压制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种矢量波场分离与合成方法，包括：将一定时窗内纵波/横波所在象限内纵波/横波所有波矢量进行矢量叠加，根据叠加后得到的矢量获得纵波/横波单位波矢量；对于所述时窗内的某一时刻，针对R-O-Z坐标系将所述时刻地震波的纵波矢量和横波矢量在R与Z轴方向分别分解，再以所述纵波矢量与横波矢量的方向组成非正交的仿射坐标系，将R-O-Z坐标系下延R与Z轴方向分解后分别得到的纵波矢量和横波矢量依据其分别与R、Z轴方向的夹角转换到仿射坐标系下；根据所述纵波单位波矢量和横波单位波矢量，对所述时窗内某一时刻的仿射坐标系下纵波矢量和横波矢量进行分解，获取所述仿射坐标系下纵波矢量和横波矢量与纵波单位波矢量和横波单位波矢量平行的部分进行输出，即为有效信号分量。