[发明专利]一种可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法

说明书

本发明涉及一种可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，属于扫描信号设计技术领域。本发明首先根据得到任意近地表下可控震源的平板加速度和重锤加速度信息，通过拟合振幅比曲线和相位差曲线，进而计算出该近地表的介质属性参数、共振频率和阻尼比；然后建立耦合介质下方力的传递函数，以此计算该近地表对应的可控震源耦合介质下方力子波的频谱响应；最后按照不同近地表下共振频率和阻尼比对应的空间位置绘制对应近地表耦合介质下方力子波分布，实现可控震源耦合介质下方力子波响应的预测。本发明能够有效预测下行波能量的优势频带，为可控震源扫描信号的优化设计提供可靠依据，实现可控震源有限能量的最佳传输。

技术领域

本发明涉及一种可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，属于扫描信号设计技术领域。

背景技术

可控震源是一种安全高效、可控性强的地震勘探装备，已逐步成为地震勘探主要激发源之一。在可控震源工作前，首先要通过提升缸将可控震源车身顶起，使可控震源的重量全部作用在振动器平板上，从而保证振动器平板与地面紧密耦合。在工作过程中，可控震源振动器液压系统产生的高压液压油交替进入重锤的上下腔室，推动重锤上下运动，同时由液压油产生的液压力通过活塞杆、上板以及立柱结构传递给平板，最后通过平板与大地的接触传递给大地，从而激发地震波。因此振动器平板与大地之间接触面的近地表物性会直接影响可控震源振动器输出信号的精度及振动器的能量传递，对勘探精度具有重要的作用。

为了实现能量的最佳传输，改善下传信号的质量，提升可控震源的勘探能力，研究人员针对振动器-大地接触系统进行了大量研究，但是目前研究还主要停留在可控震源结构或者一些简单应用上。例如，公告号为CN203688810U的中国专利文件，该文件公开了一种可控震源振动器平板中心刚度加强装置，它主要由活塞杆底座、加固板构成，该方案能够在不改变原有可控震源振动器结构的前提下，加强了振动器平板的刚度，减小平板中心变形，能提高平板长宽方向上的方向变形的一致性，增强可控震源激发信号能量在大地空间分布的均匀性。又例如，申请公布号为CN110907992A的中国专利申请文件，该文件公开了一种基于可控震源震动感应的近地表物性区分方法，该方法首先采集工区各典型地表振动点的感应刚度和感应粘度；然后将所述不同振动点的感应刚度和感应粘度绘制到同一个平面坐标系中，得到物性区分图；最后根据所述物性区分图将工区划分为不同物性地表类型或将同一种物性地表类型进一步划分为不同物性区域。该方案能够根据某一地表的物性在物性图上所处的位置特征，确定其所属物性种类，以此定量划分地表地震条件类型。

综上所述，目前对可控震源的研究主要停留在平板与大地之间的接触面，通过分析平板的运动特征和接触力(地面力)的变化来研究不同近地表条件下振动器平板与大地之间的振动响应和能量传递。而可控震源耦合介质下方力信号的幅频响应能够表征可控震源能量下传情况，因此研究可控震源耦合介质下方力信号能够为可控震源扫描信号的优化设计提供可靠依据，能够提升可控震源在地震勘探中的应用效果，但是目前缺乏对可控震源耦合介质下方力信号的研究，可能会降低可控震源在地震勘探中的使用效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，以解决目前缺少对可控震源耦合介质下方力信号的研究导致的可控震源应用效果不佳的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，该预测方法包括以下步骤：

1)获取任意近地表下可控震源施工过程中的参考信号、力信号、重锤加速度信号和平板加速度信号；

2)根据平板加速度与重锤加速度信号确定振幅比曲线和相位差曲线；

3)对得到的振幅比曲线和相位差曲线分别进行拟合，求解振幅比函数和相位差函数，计算该近地表的介质属性参数，并以此得到近地表的共振频率和阻尼比；