[发明专利]一种基于受迫振动的震源线性扫描信号设计方法

说明书

本发明涉及一种基于受迫振动的震源线性扫描信号设计方法，属于地球物理勘探技术领域。本发明通过分析可控震源扫描激发时近地表受迫振动系统振动特性信息，确定不同近地表条件下的共振频率和优势频带范围，结合有效波频率范围设计适合不同类型近地表条件的线性扫描信号。本发明一方面提高扫描信号中受迫振动系统优势频带和有效信号频带能量，根据受迫振动系统“驱动频率等于共振频率时，系统振幅最大”的特点更好的将扫描时间内有限的激发能量向地下输入，提高能量传输效率和接收记录的信噪比；另一方面舍弃扫描信号频带范围外能量，扫描时长相比生产中线性扫描不变，保证施工效率。

技术领域

本发明涉及一种基于受迫振动的震源线性扫描信号设计方法，属于地球物理勘探技术领域。

背景技术

控震源地震资料采集施工中，扫描信号经过可控震源电控系统、液压控制系统驱动振动系统激发地震波，扫描信号是影响地震波质量的关键因素之一。地震波经过大地传播到地面仪器采集系统，经扫描信号相关，形成单炮记录。受到检波器、仪器、大地吸收衰减等滤波作用，获得地震记录频谱变窄且偏向低频，这些影响无法人为改变。

可控震源扫描信号有线性和非线性两类，其中线性扫描信号应用最为广泛的是Chirp信号，该信号扫描频率变化均匀，扫描能量平均分配。受机械-液压系统限制，可控震源使用的线性扫描信号无法在低频部分(5Hz以下)输出足够强度的能量，即便设计了较高的驱动幅度，但由于在该部分畸变较高，具有实际生产意义的基波出力值仍然较低，实现不了真正意义的低频勘探。以往对可控震源扫描信号设计主要从提高分辨率出发，采取的思路主要有两种：一是采用指数扫描信号，通过增强高频段能量补偿近地表吸收衰减效应，以达到拓宽地震记录有效频带范围的目的；二是采用低驱动幅度和长扫描时间方式以降低可控震源扫描信号的起始频率，实现拓宽扫描信号频带范围的目的。上述两种方式均需通过大幅增加扫描时间来提高输出能量，影响可控震源施工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于受迫振动的震源线性扫描信号设计方法，以解决可控震源在不同地表激发单炮能量差异大以及有效出力低的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种基于受迫振动的震源线性扫描信号设计方法，该设计方法包括以下步骤：

1)获取可控震源扫描激发时近地表受迫振动系统振动特性信息，所述振动特性信息用频率-能量数据进行表征；

2)根据近地表受迫振动系统振动特性信息确定共振频率及优势频带；

3)根据共振频率、优势频带及有效信号频率分布范围确定近地表加强频带范围，所述的近地表加强频带范围覆盖共振频率、优势频带和有效信号频带；

4)根据扫描信号低频端所在频率及吉布斯现象确定斜坡长度，完成基于受迫振动的可控震源线性扫描信号设计。

本发明通过分析可控震源扫描激发时近地表受迫振动系统振动特性信息，确定不同近地表条件下的共振频率和优势频带范围，结合有效波频率范围设计适合不同类型近地表条件的线性扫描信号。本发明一方面提高扫描信号中受迫振动系统优势频带和有效信号频带能量，根据受迫振动系统“驱动频率等于共振频率时，系统振幅最大”的特点更好的将扫描时间内有限的激发能量向地下输入，提高能量传输效率和接收记录的信噪比；另一方面舍弃扫描信号频带范围外能量，保证扫描时长相比生产中线性扫描不变，保证施工效率。

进一步地，所述的步骤1)中的振动特性信息采用单频扫描方式得到：统计各单频激发地震记录中距震源最近或偏移距最小接收道的直达波初至的振幅属性，建立单频扫描频率与统计振幅属性之间的拟合曲线，该拟合曲线就是所要得到频率-能量数据。