CN111856580A - 一种超远偏移距obs数据初至波能量增强方法及处理终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法及处理终端，所述方法包括如下步骤：步骤1：根据OBS数据确定OBS在海底的位置和炮点的位置，并计算偏移距，得到包含偏移距的OBS数据；步骤2：从OBS数据中获得P分量和Z分量；步骤3：拾取P分量上初至波的旅行时，基于初至旅行时预设时窗，分别截取一段P分量数据和Z分量数据；步骤4：计算P分量数据的自相关和P分量数据与Z分量数据的互相关；步骤5：根据P分量数据和Z分量数据按对应公式得到初至波能量增强后的数据；步骤6：对比P分量数据、Z分量数据和初至波能量增强后的数据，优化时窗大小进行重新处理。本发明有效提高拾取超远偏移距初至波旅行时的可信度。

Description

一种超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法及处理终端
技术领域
本发明涉及地震资料处理技术领域，具体是一种超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法及处理终端。
背景技术
在海洋深部地壳结构研究中，通过OBS(中文称之为海底地震仪)探测是其中最重要的手段之一，通过在海面处的震源激发、设置在海底的OBS接收的方式来记录海底舌部的反射和折射信号，根据反射和折射信号研究海洋深部地壳结构。为了能够更好记录到来自海洋深部壳幔结构处的反射和折射信号，要求炮点(即震源)和接收点(即OBS)的间距(即偏移距)非常大，可达几百公里。
在获得反射和折射信号进行室内分析时，通常是通过初至波旅行时来反演海洋深部地壳结构，而初至波旅行时的可信度和分辨率与拾取的初至旅行时的数量及分布范围息息相关。因此，拾取分布范围广的初至波旅行时由于其可信度和分辨率较高，反演的海洋深部地壳结构效果也更好。实际获得数据中，一般在60km(公里)以内，拾取的初至波旅行时比较可靠，而在超远偏移距(＞60km)地方，拾取初至波旅行时误差较大，不利于反演。目前，通常偏移距＞60km可以视为超远偏移距，但其他起点的偏移距(例如＞70km)也可以视为超远偏移距，本发明的超远偏移距是指偏移距＞60km。
为了获得分布范围更广(也即偏移距更远)的初至波旅行时，也即需要增强初至波能量，以使得初至波能够在较远偏移距处也能够被拾取到，现有技术中，通常考虑在有限的中远偏移距范围内来增加射线数。例如，万奎元等提出利用在沉积层中经过多次反射的二次Pg折射波来增加反演的分辨率；Bharadwaj提出利用地震干涉方法把折射的一阶多次波转换为初至折射波；申请号为201810648783.2的中国发明专利提出基于镜像原理把折射多次波转换为虚拟OBS点上的初至波。在这些现有方案中，均未考虑超远偏移距处的初至波。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，其能够解决超远偏移距处初至波能量增强问题；
本发明的目的之二是提供一种处理终端，其能够解决超远偏移距处初至波能量增强问题。
实现本发明的目的之一的技术方案为：一种超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，包括如下步骤：
步骤1：获得OBS数据，根据OBS数据确定OBS在海底的位置以及炮点的位置，并计算偏移距，得到包括偏移距的OBS数据；
步骤2：从包括偏移距的OBS数据中获得P分量和Z分量；
步骤3：拾取P分量上初至波的旅行时，基于初至波旅行时预设一个时窗，通过时窗分别在P分量上初至波的旅行时和Z分量上初至波的旅行时各截取一段P分量数据和Z分量数据；
步骤4：按公式①、②分别计算P分量数据的自相关Rz(τ)和P分量数据与Z分量数据的互相关Rpz(τ)：
Figure BDA0002603682930000031
Figure BDA0002603682930000032
式中，x(t)表示通过时窗截取到的Z分量数据，y(t)表示通过时窗截取到的P分类数据，T表示时窗宽度；
根据公式③计算标定算子cal：
Figure BDA0002603682930000033
步骤5：按公式④计算得到初至波能量增强的数据U：
Figure BDA0002603682930000034
式中，P和Z分别表示P分量数据和Z分量数据，ρ表示海水密度，c表示海水声速。
进一步地，所述根据OBS数据确定OBS在海底的位置，其实现过程包括如下步骤：
从OBS数据中拾取直达波的旅行时，通过最小二乘法对直达波的旅行时进行处理得到OBS在海底的位置。
进一步地，所述步骤2中，获得P分量和Z分量后，还包括分别对P分量和Z分量进行预处理，预处理包括噪音衰减、球面扩散和反褶积。
进一步地，所述步骤3中，时窗位于P分量和Z分量上初至波的旅行时上初至信号特征对应较好的偏移距处，截取得到对应的P分量数据和Z分量数据。
进一步地，在执行完步骤5之后，还包括以下步骤：
步骤6：对比P分量数据、Z分量数据和初至波能量增强后的数据U，以确定是否优化步骤3中的时窗大小，若是，重新选择时窗大小后，重复步骤3-步骤6，若否，则结束处理，以使得最终的初至波U合格。
实现本发明的目的之二的技术方案为：一种处理终端，其包括，存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于运行所述程序指令，以执行所述超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法的步骤。
本发明的有益效果为：本发明通过P分量数据和Z分量数据的组合来增强OBS数据中超远偏移距处初至波的能量，并且也间接提高了近偏移距处初至波的信噪比，能够提高拾取初至波旅行时的可信度。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的流程图；
图2为拾取初至波的旅行时的示意图；
图3是某实际工区中OBS数据的P分量数据；
图4是同一工区中OBS数据的Z分量数据；
图5为对与图3和图4同一OBS数据按本发明处理得到的初至波；
图6为处理终端的结构示意图。
具体实施方案
下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述：
如图1-图5所示，一种超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，包括如下步骤：
步骤1：获得OBS数据，以确定OBS在海底的位置，根据OBS海底的位置以及炮点的位置计算偏移距，得到包括偏移距的OBS数据。本步骤中，具体从OBS数据中拾取直达波的旅行时，通过最小二乘法对直达波的旅行时进行处理得到OBS在海底的位置。
步骤2：从包括偏移距的OBS数据中获得P分量和Z分量，分别对P分量和Z分量进行预处理，预处理包括噪音衰减、球面扩散和反褶积等。
采集到的OBS数据中，一般会记录4个分量，分别是水听器(水检检波器)分量、两个水平分量以及一个垂直分量，垂直分量通过陆检检波器接收得到。水听器分量即是P分量，两个水平分量分别是X分量和Y分量，垂直分量为Z分量，其中，P分量和Z分量记录了较多的初至波。
步骤3：拾取P分量上初至波的旅行时，对于初至波不清晰的地方，根据经验或已有信息进行大致延伸得到。基于初至波的旅行时预设一个时窗，运用该时窗分别在P分量上和Z分量上各截取一段P分量数据和Z分量数据。其中，时窗位于P分量和Z分量上初至信号特征较好的偏移距处，通过在初至信号特征较好的偏移距处设置时窗，从而截取对应的P分量数据和Z分量数据。
如图2所示，图2为拾取初至波的旅行时的示意图，图中左边的矩形框表示时窗，该时窗位于初至信号特征对应较好的偏移距处，右边的矩形框表示初至波不清晰的区域，对于此处不清晰的初至波，可根据经验或已有信息进行大致延伸得到。
步骤4：由于P分量和Z分量分别为水检检波器和陆检检波器接收的地震信号，两种检波器的仪器响应不同、与海底耦合关系不同，因此，在组合之前需要对P分量和Z分量数据进行标定处理，以使得两者分量数据在振幅、频率和相位特征一致。
按公式①、②分别计算P分量数据的自相关Rz(τ)和计算P分量数据与Z分量数据的互相关Rpz(τ)：
Figure BDA0002603682930000061
Figure BDA0002603682930000062
式中，x(t)表示通过时窗截取到的Z分量数据，y(t)表示通过时窗截取到的P分类数据，T表示时窗宽度。
根据公式③计算标定算子cal：
Figure BDA0002603682930000063
标定算子cal为维纳滤波算子。
步骤5：按公式④计算得到初至波能量增强的数据U：
Figure BDA0002603682930000064
式中，P和Z分别表示P分量数据和Z分量数据，ρ表示海水密度，c表示海水声速，也即是声波在海水中的传播速度，ρ和c可通过海洋测绘得到，通常可从海洋测绘的CTD数据中获得。
数据U也即是由P分量数据和Z分量数据合并后的数据。
优选地，在执行完步骤5之后，还可以执行步骤6：
步骤6：对比P分量数据、Z分量数据和合并得到的数据U，以确定是否优化步骤3中的时窗大小，若是，重新选择时窗大小后，重复步骤3-步骤6，若否，则结束处理，以使得最终的初至波能量得到增强的数据U合格。
本发明通过P分量数据和Z分量数据的组合来增强OBS数据中超远偏移距处初至波的能量，并且也间接提高了近偏移距处初至波的信噪比，能够提高拾取初至波旅行时的可信度。
图3是某实际工区中OBS数据的P分量数据，图4是同一工区中OBS数据的Z分量数据。图3和图4可看出，OBS数据的最大偏移距超过150km，虽近偏移距处的初至波非常清晰，但在超远偏移距上(＞60km)初至波的拾取比较困难，如位于偏移距100-160km处的方框。图5为对与图3和图4同一OBS数据按本发明处理得到的初至波能量增强的数据U，从图5可明显看出，在超远偏移距处，初至波的能量得到非常明显提升，如位于偏移距100-160km处的方框。
如图6所示，本发明还涉及一种实现以上方法的实体装置的处理终端100，其包括，
存储器101，用于存储程序指令；
处理器102，用于运行所述程序指令，以执行所述超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法中的步骤。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：获得OBS数据，根据OBS数据确定OBS在海底的位置以及炮点的位置，并计算偏移距，得到包括偏移距的OBS数据；
步骤2：从包括偏移距的OBS数据中获得P分量和Z分量；
步骤3：拾取P分量上初至波的旅行时，基于初至波的旅行时预设一个时窗，通过时窗分别在P分量上初至波的旅行时和Z分量上初至波的旅行时各截取一段P分量数据和Z分量数据；
步骤4：按公式①、②分别计算P分量数据的自相关Rz(τ)和P分量数据与Z分量数据的互相关Rpz(τ)：
Figure FDA0002603682920000011
Figure FDA0002603682920000012
式中，x(t)表示通过时窗截取到的Z分量数据，y(t)表示通过时窗截取到的P分类数据，T表示时窗宽度；
根据公式③计算标定算子cal：
Figure FDA0002603682920000013
步骤5：按公式④计算得到初至波能量增强的数据U：
Figure FDA0002603682920000014
式中，P和Z分别表示P分量数据和Z分量数据，ρ表示海水密度，c表示海水声速。
2.根据权利要求1所述的超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，其特征在于，所述根据OBS数据确定OBS在海底的位置，其实现过程包括如下步骤：
从OBS数据中拾取直达波的旅行时，通过最小二乘法对直达波的旅行时进行处理得到OBS在海底的位置。
3.根据权利要求1所述的超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，其特征在于，所述步骤2中，获得P分量和Z分量后，还包括分别对P分量和Z分量进行预处理，预处理包括噪音衰减、球面扩散和反褶积。
4.根据权利要求1所述的超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，其特征在于，所述步骤3中，时窗位于P分量和Z分量上初至波的旅行时上初至信号特征对应较好的偏移距处，截取得到对应的P分量数据和Z分量数据。
5.根据权利要求1所述的超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法，其特征在于，在执行完步骤5之后，还包括以下步骤：
步骤6：对比P分量数据、Z分量数据和初至波能量增强后的U，以确定是否优化步骤3中的时窗大小，若是，重新选择时窗大小后，重复步骤3-步骤6，若否，则结束处理，以使得最终的初至波能量增强后的数据U合格。
6.一种处理终端，其包括，
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于运行所述程序指令，以执行如权利要求1-5任一项所述超远偏移距OBS数据初至波能量增强方法的步骤。
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