[发明专利]一种组合式海底地震仪姿态自动校正装置及方法

说明书

本发明公开了一种组合式海底地震仪姿态自动校正装置及方法，属于海洋地震勘探技术领域。方法以原始姿态记录的主动源地震道集为输入数据，利用仪器内部装配电子罗盘记录的俯仰角与翻滚角将三分量数据校准至水平姿态。然后将X分量旋转至纵测线方向，需先求取旋转方位角。基于初始方位角旋转后第一个水平分量与垂向分量的互相关结果求取最终旋转方位角。本发明还提供了用于实现上述方法的装置。通过本发明可实现组合式海底地震仪三分量地震计道集数据的姿态自动校正，大大提高了组合式海底地震仪在海洋能源与资源主动源地震勘探中的数据预处理速率。

技术领域

本发明涉及属于海洋地震勘探技术领域，具体涉及一种组合式海底地震仪三分量地震计姿态自动校正装置及方法。

背景技术

海洋地震勘探是海洋油气资源勘探与开发的主要手段之一。以气枪震源和组合式海底地震仪为代表的新型海洋地震采集技术具有成本低、效率高、施工点密集、作业范围大、四分量数据采集、全方位角成像等优点，因此得到广泛应用，为海底资源勘探发挥了极大作用。经过短短几年的仪器研发、海试测试与市场培育推广，组合式海底地震仪新型采集概念与方式已成为世界海洋地震勘探主流，该仪器很快占据了可观的市场份额，成为新型海洋油气地震勘探的核心技术装备。

组合式海底地震仪内部未装配有姿态自调节系统。特别是在用缆绳进行投放时，仪器所记录三分量地震数据的姿态取决于其着底时的瞬时姿态，需要后期在数据处理过程中进行姿态校正，或者为三分量检波器定向分析。

现有技术中，对组合式海底地震仪姿态校正的方法极少，且不能实现自动化数据处理，需要人工干预直达波到时拾取以开展偏振分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化的组合式海底地震仪姿态校正方法，该方法通过结合内部罗盘记录姿态、AIC到时拾取、线性函数拟合求取初始方位角、互相关函数极性判别等可量化操作，实现了旋转欧拉角的自识别，无需人工干预即可实现三分量姿态校正。

具体的，组合式海底地震仪姿态自动校正方法，所述方法包括以下步骤：

步骤101：组合式海底地震仪完成海上人工源放炮作业，利用放炮时间与位置导航信息，从连续记录数据序列中截取单个组合式海底地震仪的共接收点道集，作为输入数据；

步骤102：将原始三分量地震计道集数据校正至水平姿态，即采用笛卡尔三维坐标系旋转方法实现俯仰角与翻滚角的校正，欧拉角采用仪器内部电子罗盘记录数值；

步骤103：求取校正至水平姿态的第一水平分量与三维地震勘探的纵测线正方向的方位角，采用旋转后两个水平分量的偏振分析方法获取初始方位角，进一步利用初始方位角旋转后的第一个水平分量与垂向分量之间直达P波极性一致的准则确定最终方位角，引入互相关算法进行极性判别；

步骤104：利用步骤103求取的最终方位角，对步骤102校正的水平三分量道集再次进行三维坐标系旋转计算，获取三维地震勘探纵测线方向、联络测线方向与垂向坐标系下的道集数据；

步骤105：对校正完成的道集按道输出保存，在道头信息中保存翻滚角、俯仰角与方位角。

进一步的，所述方法步骤102中，对俯仰角和翻滚角的校正方法如下：

V_xyv＝R_θR_φV_xyz

其中，V_xyv为校正至水平姿态的三分量地震数据列向量，V_xyz为原始三分量地震数据列向量，R_θ、R_φ分别为俯仰角和翻滚角的旋转矩阵，其表达式为：

其中，θ为俯仰角，φ为翻滚角。