[发明专利]一种组合式海底地震仪方位角自动识别装置及方法

说明书

本发明公开了一种组合式海底地震仪方位角自动识别装置及方法，属于海洋地震勘探技术领域。方法以任意两台组合式海底地震仪的原始三分量地震计记录的天然源背景噪声序列为输入数据。首先基于噪声互相关算法求取这一对仪器之间的三分量格林函数。然后利用多个仪器对在0°至360°范围内旋转水平分量的格林函数相关系数最大值获得多个初始方位角。最后利用数据窗和统计分析结果对多个初始方位角筛选以确认最终方位角。同时本发明公开了一种组合式海底地震仪天然源地震数据方位角自动识别的装置。本发明将大大提高组合式海底地震仪在海洋能源与资源开发监测中的天然源地震观测数据预处理速率。

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天然源地震数据方位角自动识别装置及方法。

背景技术

海洋地震学方法是海洋能源与资源开发现场监测的核心技术手段。组合式海底地震仪作为新型海洋地震采集设备，具有成本低、效率高、可密集布放等优点，特别是仪器集数采和地震计为一体的小型化集成设计，因此可广泛应用于海洋能源与资源开发地震监测。

在海洋能源开发中，特别是新兴的海底页岩气开发中，需要高压注水对页岩气储层压裂后实现开采，压裂过程需利用地震学方法开展注水前缘运移、岩石压裂应力方向变化等监测，组合式海底地震仪是开展此监测的最佳海洋地震探测装备。同时，在海洋石油开采过程中，需要用地震学方法监测油气运移等参数以评价开采进展，在海洋开采石油平台的井口周围遍布各种线缆、石油运输管道等，相比于海底地震拖缆，组合式海底地震仪是最为合适的地震记录设备。

尽管组合式海底地震仪内部装配了电子罗盘，可实现方位角记录，但受应用场景附近各种铁器的影响，利用磁北原理测得的方位角误差较大(最大至50°)，无法满足后期数据处理与应用中的方位角校正精度，需一种新方法、新技术以识别出精确的方位角。

现有技术中，对组合式海底地震仪姿态校正的方法空白，且无自动识别算法。基于天然源地震数据进行海底地震仪方位角确认方法包括P波和Rayleigh波极性分析法、波形模拟对比法。噪声互相关法进行海底地震仪方位角识别的方法。但无组合式海底地震仪天然源地震数据的方位角自动识别方法。

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，该方法通过多分量互相关计算、格林函数表达、初始方位角优化分析、面波群速度时窗截取、信噪比数据选取等可量化操作，实现了基于噪声互相关法天然源地震数据方位角自主识别，无需人工干预和人工源放炮即可实现组合式海底地震仪的方位角识别。

具体的，组合式海底地震仪方位角自动识别方法，所述方法包括以下步骤：

步骤101：对所有投放的组合式海底地震仪完成海上天然源数据记录，选取所有组合式海底地震仪的地震计三分量天然源噪声序列为输入数据，其中需求取方位角的仪器记为仪器A；

步骤102：计算仪器A三分量分别与其他任一仪器B之间的原始位移三分量格林函数；循环计算仪器A与其他除仪器B之外所有剩余仪器之间的原始位移三分量格林函数；

步骤103：在0°至360°范围内分别求取步骤102所得仪器A与仪器B的旋转三分量格林函数的相关系数与归一化相关系数，仪器A与仪器B的旋转三分量格林函数分别记为C_rz、C_tz、C_zz，相关系数的最大值与归一化相关系数正值对应的角度值即为仪器A相对于仪器B的初始方位角，循环计算完成仪器A与其他除仪器B之外所有仪器的三分量格林函数相关系数S_rz与归一化相关系数R_rz，利用相关系数最大值与归一化相关系数正值对应的角度值求取仪器A与其他除仪器B之外所有仪器的初始方位角；

步骤104：基于海底Scholte面波群，经仪器间距计算后选取格林函数截取时窗，基于选取的格林函数截取时窗计算格林函数C_rz的信噪比SNR；