[发明专利]利用可控震源谐波提高地震数据质量的方法

摘要

利用可控震源谐波提高地震数据质量的方法，它属于地震勘探资料采集与处理领域。提高地震数据质量的方法为1、由混叠未相关数据到相关数据；2、基于纯相位滤波器的各阶谐波分离流程；3、各阶谐波叠加流程设计；将可控震源谐波作为信号进行利用，设计基于纯相位滤波器的高效分离流程；根据各次谐波频谱分布设计合理的叠加策略来利用谐波提高数据质量。

主权项

利用可控震源谐波提高地震数据质量的方法，方法为1)、由混叠未相关数据到相关数据；2)、基于纯相位滤波器的各阶谐波分离流程；3)、各阶谐波叠加流程设计；其特征在于所述的步骤1由混叠未相关数据到相关数据为：采用升频扫描时，谐波表示为：sm(t)=am(t)cos(2πm(f+f2-f12Tt)t)---(1)]]>其中，m代表谐波的阶数，当m＝1时代表基波；am(t)代表各阶谐波的出力大小；f1，f2代表基波的起始频率和终止频率；T代表扫描长度；从公式(1)可以看出，谐波和基波拥有相同的表达形式，基波可以看作一阶谐波，为了便于区分，以下一阶谐波统称基波，非一阶谐波统称谐波；从混叠采集的观点看，基波和谐波被看作不同的混叠震源，并同时激发接收；谐波也被用于地下介质的成像过程中；基波及谐波对应不同的混叠震源，其在频率域表示为1×M矩阵， S＝[s1s2...sM]   (2)其中，si代表基波或谐波，i＝1，2，...，M；M代表谐波的最高阶次；它们的编码函数在频率域用M×1编码矩阵表示， B＝[b1b2...bM]H   (3)编码函数bi可以是振幅编码也可是相位编码，i＝1，2，...，M；H代表矩阵转置；通过波传播算子L作用后可以得到地表接收的原始混叠炮记录， W＝LSB   (4)利用基波和谐波扫描信号与原始混叠炮记录进行相关可以得到与炸药震源相似的单炮记录， Wcorr＝WS*   (5)其中，S*为S的共轭算子；Wcorr的第is项为，Wcorris=L(Σi=1Mbisi(sis)*)---(6)]]>从公式(6)可以看出，当i＝is时代表第is阶谐波扫描信号与自身的谐波炮记录进行相关，这一部分为有效信号；当i≠is时代表第is阶谐波扫描信号与第i阶谐波炮记录进行相关，这一部分为噪音；为了不在单炮中引入交叉项噪音，需要先分离各阶谐波，然后再进行利用；所述的步骤2基于纯相位滤波器的各阶谐波分离流程为：首先通过公式(1)合成基波扫描信号，然后进行傅里叶变换得到其频谱为，S1(f)=|S1(f)|e-iΦ1(f)---(7)]]>其中，|S1(f)|代表振幅谱；Φ1(f)代表相位谱；f代表频率；令上式的振幅谱等于1并取其共轭，可得到一阶纯相位滤波器，P1(f)=eiΦ1(f)---(8)]]>将纯相位滤波器作用于原始混叠炮记录，Wp=L(Σi=1MbisiP1)---(9)]]>对作用后的数据进行反傅里叶变换得到时间域信号wp(t)；将wp(t)中负时间部分去除得到信号w′p(t)，然后进行傅里叶变换，并应用反纯相位滤波器P1*， W′p≈L(b1s1P1P1*)＝L(b1s1)   (10)通过上述过程即可利用纯相位滤波器实现压制大部分高阶谐波的目的；为了将高阶谐波利用起来，将W′p从原始信号中减去，W′′p≈L(Σi=1Mbisi)-L(b1s1)=L(Σi=1Mbisi)---(11)]]>然后对W″p应用二阶纯相位滤波器并重复上述过程即可实现分离大部分二阶谐波的目的；如此重复上述过程即可实现分离大部分各阶谐波炮记录的目的；采用力信号作为相关的扫描信号。