[发明专利]海底节点地震数据上下行波场分离的方法及装置

说明书

本发明提供了一种海底节点地震数据上下行波场分离的方法及装置，其中，该方法包括：根据水中检波器地震数据，确定水中检波器数据的平均自相关函数；根据水陆检波器数据，确定水陆检波器地震数据的平均互相关函数，陆水检波器数据的平均互相关函数；根据陆地检波器数据，确定陆地检波器数据的平均自相关函数；根据该相关函数，确定分离因子特征方程系数；根据该系数，构造分离因子特征方程；根据该方程，执行迭代步骤，得到最佳分离因子值；根据最佳分离因子值，确定最佳波场分离贡献因子值；根据最佳波场分离贡献因子值，确定纯上行、纯下行波场数据。上述技术方案提高了上下行波场数据分离精度和效率，提高了地震数据信噪比和分辨率。

技术领域

本发明涉及地球物理地震勘探技术领域，特别涉及一种海底节点地震数据上下行波场分离的方法及装置。

背景技术

随着地震勘探技术的发展，海上油气勘探的难度和深度也越来越大，对地震资料的信噪比和分辨率要求也越来越高。三维地震可以精确地描述储层。海上海底结点(OceanBottom Node，OBN)水陆检波器数据采集，把水中检波器和陆地检波器固定在一起，分别接收气枪震源产生的压力波场和速度波场，以获得高分辨率三维地震数据。它使用一个固定连接电缆，把检波器固定放置到海底，接收地震波，而一艘航船仅仅拖拽震源进行地震波激发。在海底电缆(Ocean Bottom Cable，OBC)数据采集中，至少三艘船：一艘震源船，仅仅拖拽着气枪震源排列，进行地震波激发；一艘接收船，是固定不动的，连接着海底电缆，接收地震波；一艘船或者几艘船，铺设海底电缆和回收海底电缆。OBC目前仅仅局限于水深不超过150米的海域。但是随着电缆和电缆回收系统的改进，OBC技术正在向更深的海域推进。在一些特殊的地区，为了方便油藏监控试验，设计试验系统，把接收电缆保留在海底多年，以方便多次数据采集。在OBN数据采集中，至少两艘船：一艘震源船，拖拽着气枪震源排列，进行地震波激发；一艘放线船，作业时在固定排列位置处收放检波器(水中检波器和陆地检波器)，提取数据。OBN采集适应于更深海域。为了得到地下介质高精度的三维图像，必须精确地知道所有炮点和接收点的位置。GPS(Global Positioning System，全球定位系统)数据或者基于海岸的无线电定位，提供炮船精确位置。同时也要精确定位电缆船，把每一个检波器放置到预先设计的位置。

海底节点水陆检波器数据采集，提供了同一位置水中检波器数据和陆地检波器数据两种数据，这两种数据分别使用水中检波器和陆地检波器记录。水中检波器是一种压力检波器，记录的是地震波产生的压力变化；陆地检波器是一种质点速度检波器，记录的是质点速度变化。由于这两种检波器记录机理不同，对于同一位置处海平面多次波干扰，表现出不同特征。与水中检波器记录的海平面多次波干扰相比，陆地检波器记录的海平面多次波干扰表现出极性和振幅特征差异。两种检波器记录的海平面多次波干扰，极性是相反的，振幅是不同的，且相差一个与海底反射系数成比例的常数，这个常数值就是能量匹配系数。因此利用这种振幅和极性特征差异，可以有效消除海平面多次波干扰。将标定后的陆地检波器数据与对应的水中检波器数据相加，得到水陆检波器标定数据(上行波场数据)，消除了海平面多次波干扰；将标定后的陆地检波器数据与对应的水中检波器数据相减，得到了与海平面相关的多次波数据(下行波场数据)，用于后续上行波场与下行波场联合反褶积、去噪和偏移等处理，以进一步提高分辨率和信噪比。

常规处理方法，采用扫描方法计算确定能量匹配系数。采用预先设定一个能量匹配系数范围值和扫描步长，采用扫描方法给出一系列的能量匹配系数值，然后计算水中检波器数据和陆地检波器数据的数据和，再对数据和计算自相关函数，由自相关函数计算最大方差模，最后由最大的最大方差模值，确定出能量匹配系数数值。该方法需要大量的自相关计算和最大方差模计算，因此计算非常费时。同时，由于数据中包括着噪声，因此在使用能量匹配系数进行上行波场与下行波场分离后，分离出来的上行波场中包含着下行波场，分离出来的下行波场中包含着上行波场，即不能完全实现上行波场与下行波场的完全分离。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容