一种水陆检波器地震数据标定因子反演方法
【专利摘要】本发明提供了一种水陆检波器地震数据标定因子反演方法，该方法包括：采集水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据进行预处理；计算水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的均方根振幅比、自相关函数及互相关函数的加权和；根据加权和计算相关函数的乘积及相关函数的乘积的乘积；根据相关函数的乘积及相关函数的乘积的乘积计算最大方差模方程系数，并以此计算标定因子特征方程系数；构造标定因子特征方程并求解标定因子特征方程；根据最大方差模方程系数及标定因子计算最大方差模；根据最大方差模确定最佳标定因子；根据最佳标定因子计算反射系数；绘制最佳标定因子及海底反射系数的剖面并将最佳标定因子和海底反射系数存储于地震数据道头中。
【专利说明】一种水陆检波器地震数据标定因子反演方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于石油勘探、开发及开采技术，具体的讲，是关于一种水陆检波器地震数据标定因子反演方法。
【背景技术】
[0002]随着地震勘探技术的发展，海上油气勘探的难度和深度越来越大，对地震资料的信噪比和分辨率要求也越来越高。利用OBC (Ocean Bottom Cable，海底电缆)进行数据采集的技术是一种联合海上和陆地地震数据采集技术。OBC使用一个固定的排列，把检波器固定在海底接收地震波，而用航船拖拽震源进行地震波激发。在OBC数据采集过程中，至少使用三艘航船:一艘震源船，用来拖拽着气枪震源排列，进行地震波激发；一艘接收船，固定不动，连接着海底电缆，接收地震波；一艘航船或者几艘航船，铺设海底电缆和回收海底电缆。OBC目前仅仅局限于水深不超过150米的海域，随着电缆和电缆回收系统的改进，OBC技术正在向更深的海域推进。三维地震可以精确地描述储层，为了得到地下介质高精度的三维图像，必须精确地知道所有炮点和接收点的位置，同时也要精确定位电缆船，把每一个检波器放置到预先设计的位置。
[0003]在OBC数据采集时，由于海底和海面都是较强的反射界面。随着一个反射地震子波从地下达到海底，海底电缆中的检波器感应并记录下这个反射地震子波。这个反射地震子波继续向上前进达到海面，受到海面的反射，然后改变方向向下传播，达到海底。海底电缆中的检波器，再一次感应并记录下这个地震子波。同时这个地震子波受到海底的反射，然后改变方向向上传播，达到海面，受到海面的反射，然后改变方向向下传播，达到海底，反射地震子波如上的循环重复进行,形成海水鸣震多次波(交混回响),海水鸣震多次波是海上地震勘探数据中最大的噪声干扰，消除海水鸣震多次波噪声干扰，是海上地震数据处理中最为重要的步骤。
[0004]在浅水区，使用反褶积方法，可以有效消除海水鸣震多次波干扰，以恢复一次反射地震子波。但是对于海水深度超过10米的地区，反射地震子波与后续海水鸣震多次波干扰之间的时差很大，使得反褶积算法不能有效去除海水鸣震多次波干扰产生的同相轴。如果不能有效地从地震数据中去除海水鸣震多次波干扰，那么几个子波代表着一个反射界面，这样就会模糊地质断层界面。
[0005]OBC采集的数据提供了同一位置水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据两种数据。这两种数据分别使用水中检波器和陆地检波器记录。水中检波器是一种压力检波器，记录的是地震波产生的压力变化；陆地检波器是一种质点速度检波器，记录的是质点速度变化。由于这两种检波器的记录机理不同，对于同一位置处海水鸣震多次波干扰，表现出不同特征。与水中检波器记录的海水鸣震多次波干扰相比，陆地检波器记录的海水鸣震多次波干扰表现出极性和振幅特征差异。两种检波器记录的海水鸣震多次波干扰，其相位是不同的，振幅也是不同的，且振幅相差一个与海底反射系数成比例的常数，这个常数值就是标定因子。因此，利用这种振幅和相位特征差异，可以有效消除海水鸣震多次波干扰。消除海水鸣震多次波干扰的步骤包括:(1)在每一个接收点位置处，记录水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据两种数据；(2)利用两种检波器的传感器灵敏度(传导常数)，调整陆地检波器地震数据的振幅，以匹配水中检波器地震数据的振幅；(3)利用标定因子，标定调整振幅后的陆地检波器地震数据；(4)把标定后的陆地检波器地震数据，与对应的水中检波器地震数据相加，得到消除海水鸣震多次波干扰后的海上地震数据。这样，计算标定因子，构成了室内海上地震数据处理消除海水鸣震多次波干扰方法的根本方法和关键步骤。
[0006]在包含海水鸣震多次波的OBC数据中，由于数据的能量是由地下反射波的能量和海水鸣震多次波的能量构成。数据的自相关包含着地下反射波的自相关和海水鸣震多次波的自相关。由于地下反射波的自相关函数能量集中在自相关函数零点附近，而海水鸣震多次波的自相关能量位于远离自相关函数零点处。消除海水鸣震多次波后，由于地震数据中已经消除了多次波能量，剩下地下反射波的能量，即零点附近自相关函数值增加，而远离零点处自相关函数值减小。自相关函数方差模可以反映这种关系，因此，为了有效估算标定因子，通常使用自相关函数方差模最小作为确定标定因子的准则。
[0007]常规处理方法，多采用扫描方法计算确定标定因子。采用预先设定一个标定因子范围值和扫描步长，采用扫描方法给出一系列的标定因子值，然后计算水中检波器地震数据和陆地检波器地震数据的数据和，再对数据和计算自相关函数，由自相关函数计算最大方差模，最后由最大的最大方差模值，确定出标定因子数值。该方法需要大量的自相关计算和最大方差模计算，因此计算非常费时。
[0008]在通常情况下，水陆两种检波器的传感器灵敏度(传导常数)数值，仅仅野外采集人员知道，而室内处理人员并不知道水陆两种检波器的传感器灵敏度数值，因此不可能使用水陆检波器的传感器灵敏度数值来调整陆地检波器地震数据的振幅。另一方面，由于各个检波器之间和连接电缆之间也存在制造和与海底接触耦合的差异，使得各个检波器之间表现出的传感器灵敏度数值也不相同，采集时仅仅知道制造商提供的制造上的传感器灵敏度数值，而真正检波器接收时的传感器灵敏度数值不可能知道。
【发明内容】
[0009]本发明提供一种水陆检波器地震数据标定因子反演方法，以快速、准确地进行水中检波器数据和陆地检波器数据的合并处理，达到消除地震数据中海水鸣震多次波干扰的目的。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供一种水陆检波器地震数据标定因子反演方法，所述的方法包括:
[0011]采集利用地震人工震源激发的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据，并对所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据进行预处理；
[0012]计算所述水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的均方根振幅比；
[0013]计算所述水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的自相关函数及互相关函数；
[0014]计算所述自相关函数及互相关函数的加权和；
[0015]根据所述的加权和计算相关函数的乘积及所述相关函数的乘积的乘积；
[0016]根据所述相关函数的乘积及所述相关函数的乘积的乘积计算最大方差模方程系数；
[0017]根据所述的最大方差模方程系数计算标定因子特征方程系数；
[0018]根据所述的标定因子特征方程系数构造标定因子特征方程并求解所述的标定因子特征方程；
[0019]根据所述的最大方差模方程系数及所述标定因子特征方程的标定因子计算最大方差模；
[0020]根据所述的最大方差模确定最佳标定因子；
[0021]根据所述的最佳标定因子计算反射系数；
[0022]绘制最佳标定因子及海底反射系数的剖面并将所述最佳标定因子和海底反射系数存储于地震数据道头中。
[0023]在一实施例中，对所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据进行预处理，包括:定义观测系统、对所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据置标签、对所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据进行分离、去噪、滤波、速度分析及叠加处理。
[0024]在一实施例中，计算所述水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的均方根振幅比，包括:
[0025]按照下述公式计算水中检波器与陆地检波器均方根振幅比W^iHG:
[0026]
【权利要求】
1.一种水陆检波器地震数据标定因子反演方法，其特征在于，所述的方法包括: 采集利用地震人工震源激发的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据，并对所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据进行预处理； 计算所述水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的均方根振幅比； 计算所述水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的自相关函数及互相关函数； 计算所述自相关函数及互相关函数的加权和； 根据所述的加权和计算相关函数的乘积及所述相关函数的乘积的乘积； 根据所述相关函数的乘积及所述相关函数的乘积的乘积计算最大方差模方程系数； 根据所述的最大方差模方程系数计算标定因子特征方程系数； 根据所述的标定因子特征方程系数构造标定因子特征方程并求解所述的标定因子特征方程； 根据所述的最大方差模方程系数及所述标定因子特征方程的标定因子计算最大方差模； 根据所述的最大方差模确定最佳标定因子； 根据所述的最佳标定因子计算反射系数； 绘制最佳标定因子及海底反射系数的剖面并将所述最佳标定因子和海底反射系数存储于地震数据道头中。``
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据进行预处理，包括:定义观测系统、所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据置标签、对所述的水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据进行分离、去噪、滤波、速度分析及叠加处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的均方根振幅比，包括: 按照下述公式计算水中检波器与陆地检波器均方根振幅比Fm:
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述水中检波器地震数据及陆地检波器地震数据的自相关函数及互相关函数，包括: 按照下述公式计算水中检波器地震数据自相关函数B,
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，计算所述自相关函数及互相关函数的加权和，包括: 按照下述公式计算计算水中检波器数据自相关函数加权和C /
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述的加权和计算相关函数的乘积及所述相关函数的乘积的乘积，包括: 按照下述公式计算所述相关函数的乘积1^:
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述相关函数的乘积及所述相关函数的乘积的乘积计算最大方差模方程系数，包括: 按照下述公式计算最大方差模方程分子的系数Pn:
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述的最大方差模方程系数计算标定因子特征方程系数，包括: 按照下述公式计算标定因子特征方程系数Tn:
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述的标定因子特征方程系数构造标定因子特征方程并求解所述的标定因子特征方程，包括: 按照下述公式构造所述标定因子特征方程:
TcrHT1 a+T2 α 2+…+T15 α 15=0 ； 求解所述标定因子特征方程，得到标定因子α特征方程对应的15个根αη，η=1，2，3，…，15ο
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述的最大方差模方程系数及所述标定因子特征方程的标定因子计算最大方差模，包括: 按照下述公式计算最大方差模Varm ( α ):
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述的最大方差模确定最佳标定因子，包括: 确定15个所述最大方差模值Varm ( α η)中的最大值，所述最大值对应的特征方程的根为最佳标定因子 a best=Max {Varm( a j)，Varm ( α 2)，…，Varm ( α 15)}。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据所述的最佳标定因子计算反射系数，包括: 按照下述公式计算反射系数R:
【文档编号】G01V1/28GK103675910SQ201310736942
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】高少武, 黄燕 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司