[发明专利]基于高次余弦幅度加权的地震波束形成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种地震勘探数据预处理方法，尤其是在强背景噪声下利用定向地震波束原理进行地震数据预处理时，采用基于高次余弦幅度加权的地震波束形成方法。

背景技术：

目前定向地震波束的实现方法主要有两种，一种是采用相控震源直接激发定向地震波束；一种是基于接收阵列的时域地震波束形成方法。基于接收阵列的时域地震波束形成方法既可以采用等幅加权也可以采用非等幅加权。等幅加权方式能通过控制相位或延时参数来控制波束方向，通过合理的波束方向设计，可令地震波聚焦，使得地震接收阵列主要接收来自地下目标体方向的数据，改善接收数据信噪比。等幅加权方式的不足之处是虽然波束方向可控，但波束形态不能灵活控制，因此无法根据地质目标情况及地震观测系统参数灵活控制定向地震波场的能量分布，达到更好改善接收排列信噪比的目的。

发明内容：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种适于强背景噪声下，利用定向地震波束原理，采用基于高次余弦幅度加权的接收端地震波束形成方法用于地震数据预处理过程，进一步提高地震数据信噪比。

本发明提出针对地下结构及观测系统参数，通过对多炮地震数据进行余弦不等幅加权叠加的方法，在接收端合成波束形态可控的定向地震波，改善地震数据信噪比。主要思想：首先依据地震波束形成原理与观测的目标层、观测系统参数，设计定向地震波方向及波束形成延时控制参数；然后，根据余弦加权分布函数计算各单炮记录对应的幅度权值因子；最后通过延时及加权叠加的波束形成方法获得高信噪比定向地震波数据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于高次余弦幅度加权的地震波束形成方法，包括以下步骤：

a、取一条测线上的所有N个单炮记录，并对各单炮记录顺序标号，构建地震记录集U={R₁,R₂,...,R_i,...,R_N},其中i为炮点序号，i取值范围为1到N的整数，R_i为第i炮记录，N为总炮数，地震测线采用等偏移距观测方法，即每一炮点记录的最大炮检距x₂和最小炮检距x₁保持不变，记录道数不变，道间距不变，炮点距为D；

b、将取得的多炮地震记录分组，设波束形成控制参数为p，p取值为大于5的整数，则第一分组对应的单炮记录编号为1,2,L，p，第二分组对应的单炮记录编号为2,3,L，p+1，以此类推，则共有N-p+1组,在记录集U上定义N-p+1个子集U₁,U₂,...,U_w...,U_l，其中l=N-p+1，任一子集U_w代表一个地震记录分组，包含以第w个炮点为起始的相邻p个单炮点记录，U_w={R_w(t),R_w+1(t),L,R_g(t)}，w为该分组记录起始炮记录编号，g=w+p-1为该组终止炮记录编号；

c、根据观测的目标层位置设置波束方向θ_max，计算延时参数τ，对所有分组内的p个相邻炮点记录依次等间隔延时τ,以第w组U_w为例，即R_w延时0得到r_w，R_w+1延时得到r_w+1，…，R_g延时为(p-1)τ得到r_g，则u_w={r_w,r_w+1,K,r_g}为第w组依次延时τ后生成的新组，相应地延时后形成的新记录集为u={u₁,u₂,L,u_w,L,u_l}，w=1,2,L,l、l=N-p+1，根据公式（1）计算θ_max，由θ_max和上覆介质平均速度计算τ：