轨道式可控震源极化处理方法

专利名称：轨道式可控震源极化处理方法
技术领域：
本发明属于地震资料处理方法领域，是一种井间地震资料的前期处理方法。
2、背景技术在地震野外资料采集中，常规使用的可控震源产生的地震波都是线性极化波。轨道式可控震源是利用电机使离心质体绕某一轴做旋转，电机以不断增大的频率旋转来撞击井壁进行激发地震波，这样震源产生的地震波是环形极化波。该种震源的优点是既能够产生纵波，也能够产生横波，同时较少产生管波等噪音。
3、发明内容本发明的目的是由于轨道式可控震源激发的地震波为环形极化波，与线性极化波存在较大区别，为了与常规的线性极化地震资料进行对比分析，需要对环形极化波向线性极化波进行转换，而提出的轨道式可控震源极化处理方法。
采用的技术方案主要包括两个步骤极化分解和震源坐标系统转换。
3.1极化分解设定质量中心的径向位移为u，则正转转动在X、Y轴的投影分别为μcwx和μcwy，翻转转动在X、Y轴的投影分别为μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都与θ角有关。θ角是从x轴转到质量中心的角度，对于产生的震源函数s(f)，离心质体以f＝ω/2π频率转动，则角度θ＝ωt，假设位移u对所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通过正转和翻转记录相加和相减，得到线形极化后的μx(ωt)和μy(ωt)的等同数据。即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)这样就完成了把正、反转两套不同方向的资料转化为沿X、Y两个方向传播的线性极化波场。但这样分解出的两个线性分量μx(ωt)和μy(ωt)运动存在相位差，必须采用希尔伯特(Hilbert)变换(90°相位转换)来校正相位差。至此，环形极化的正转和反转记录就被转化为等同的线性极化的X和Y方向的震源记录。
3.2震源坐标系统转换在震源观测中，假设轨道式可控震源信号在X和Y轴上投影分别为sx(f)和sy(f)，则有 Tij表示震源方向为i时在j方向观测到的地球介质的反射系数函数，表示j方向激发，i方向接受，其中如果震源传感器正好位于X方向，则记录下的震源信号是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面内的状态是随机的，震源传感器传出的Sx(f)信号与实际有一定的差别。实际工作中不能检测到Sx(f)，而是检测到 根据3.1中计算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考虑到sx(f)和sy(f)的关系，有 作自相关，并假设 则有 式中x+和y+中的+表示逆时针观测。
同理，对于顺时针观测有 从而有 式中x-和y-中的-表示顺时针观测。
总之，有
相当于震源为(x′，y′)，接收源为(x，y)，而且下式成立 同时对其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′满足下式 因而有 关于 的求取，可根据以下原理我们知道当在Y方向激发地震波时，进行的观测是SH波观测，此时不存在SV波和P波，观测数据中Z分量不应该有直达P波能量，那么使Tzx′和Tzy′中直达P波能量完全转移到Tzx上的 角就是震源坐标系统调整的角度。
发明的效果该技术可以完成轨道式可控震源的环形极化方式转换成线性极化方式，得到的地震波场为线性极化地震波，为轨道式震源地震处理提供良好的资料基础。


图1震源激发方向与能量传播示意2震源传感器处于某一位置示意3震源转到某一位置时信号传感器接收的记录示意4顺时针原始记录(左)、逆时针原始记录(中)与处理后记录(右)对比图具体实施例方式下面结合附图作进一步说明。
轨道式可控震源是一种比较特殊的震源设备，其工作方式为把震源沉放到井中某一深度，通过电缆给震源电机加电，使震源内的偏心体从静止状态开始顺时针旋转，随着转速线形提升，震源频率呈线形提高(偏心体的转动频率就是震源发射的声波信号频率)，达到所要求的频率时断电，得到一套正转记录(ClockWise)。以同样方式从静止状态开始逆时针旋转，则得到一套反转记录(Counter ClockWise)这样就完成一个深度点上地震波的激发。
轨道式可控震源资料与常规震源资料存在很大差异，主要表现在正转和翻转两套记录资料的直达波分别呈现正“叠瓦”和反“叠瓦”状(如图4所示)，无法拾取到准确的初至时间，给后续处理中利用初至进行的直达波射线追踪和层析反演带来很大影响，增大拾取误差，降低了层析成像的精度；另一方面，由于直达波影响，得到的反射波场变得比较零乱，根据成像理论，这样的资料很难实现同相叠加。由于野外记录得到正转和反转两种资料，相互耦合在一起，因此，必须进行环形极化到线形极化的转换。
主要包括两个步骤极化分解和震源坐标系统转换。
5.1极化分解如图2所示假设质量中心的径向位移为u，则正转转动在X、Y轴的投影分别为μcwx和μcwy，翻转转动在X、Y轴的投影分别为μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都与θ角有关。θ角是从x轴转到质量中心的角度，对于产生的震源函数s(f)，离心质体以f＝ω/2π频率转动，则角度θ＝ωt，假设位移u对所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通过正转和翻转记录相加和相减，得到线形极化后的μx(ωt)和μy(ωt)的等同数据。即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt) (5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt) (6)这样就完成了把正、反转两套不同方向的资料转化为沿X、Y两个方向传播的线性极化波场。但这样分解出的两个线性分量μx(ωt)和μy(ωt)运动存在相位差，必须采用希尔伯特(Hilbert)变换(90°相位转换)来校正相位差。至此，环形极化的正转和反转记录就被转化为等同的线性极化的X和Y方向的震源记录。
5.2震源坐标系统转换震源坐标系统的调整原理如图3所示。在震源观测中，假设轨道式可控震源信号在X和Y轴上投影分别为sx(f)和sy(f)，则有 Tij表示震源方向为i时在j方向观测到的地球介质的反射系数函数，表示j方向激发，i方向接受，其中如果震源传感器正好位于X方向，则记录下的震源信号是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面内的状态是随机的，震源传感器传出的Sx(f)信号与实际有一定的差别。实际工作中不能检测到Sx(f)，而是检测到
根据5.1中计算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考虑到sx(f)和sy(f)的关系，有 作自相关，并假设 则有 式中x+和y+中的+表示逆时针观测。
同理，对于顺时针观测有 从而有 式中x-和y-中的-表示顺时针观测。
总之，有 相当于震源为(x′，y′)，接收源为(x，y)，而且下式成立
同时对其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′满足下式 因而有 关于 的求取，可根据以下原理我们知道当在Y方向激发地震波时，进行的观测是SH波观测，此时不存在SV波和P波，观测数据中Z分量不应该有直达P波能量，那么使Tzx′和Tzy′中直达P波能量完全转移到Tzx上的 角就是震源坐标系统调整的角度。
在胜利油田垦71地区进行了实验，得到了较好的原始资料，如图4所示，极化处理前，直达波呈叠瓦状，一致性差、信噪比低。应用该处理技术后，完成了从环形极化波场到线性极化波场的转换，得到了沿入射方向的地震记录，直达波一致性变好，反射波明显，信噪比明显提高。
权利要求
1.轨道式可控震源极化处理方法，其特征是包括两个步骤极化分解和震源坐标系统转换，1.1极化分解设定质量中心的径向位移为u，则正转转动在X、Y轴的投影分别为μcwx和μcwy，翻转转动在X、Y轴的投影分别为μccwx和μccwy，μcwx、μcwy、μccwx和μccwy都与θ角有关，θ角是从x轴转到质量中心的角度，对于产生的震源函数s(f)，离心质体以f＝ω/2π频率转动，则角度θ＝ωt，假设位移u对所有θ具有相同的振幅A，可得到下式μcwx＝Acos(θ)(1)μcwy＝Asin(θ)(2)μccwx＝Acos(-θ)＝Acos(θ)(3)μccwy＝Asin(-θ)＝-Asin(θ) (4)通过正转和翻转记录相加和相减，得到线形极化后的μx(ωt)和μy(ωt)的等同数据，即μx(ωt)＝μcwx+μcwy+μccwx+μccwy＝2Acos(ωt)(5)μy(ωt)＝μcwx+μcwy-μccwx-μccwy＝2Asin(ωt)(6)这样就完成了把正、反转两套不同方向的资料转化为沿X、Y两个方向传播的线性极化波场，但这样分解出的两个线性分量μx(ωt)和μy(ωt)运动存在相位差，必须采用希尔伯特变换来校正相位差，至此，环形极化的正转和反转记录就被转化为等同的线性极化的X和Y方向的震源记录，1.2震源坐标系统转换在震源观测中，假设轨道式可控震源信号在X和Y轴上投影分别为sx(f)和sy(f)，则有 Tij表示震源方向为i时在j方向观测到的地球介质的反射系数函数，表示j方向激发，i方向接受，其中如果震源传感器正好位于X方向，则记录下的震源信号是Sx(f)。然而，由于震源在井下水平面内的状态是随机的，震源传感器传出的Sx(f)信号与实际有一定的差别，实际工作中不能检测到Sx(f)，而是检测到 根据1.1中计算可以得到，在X和Y方向上接受的地震波Rx(f)和Ry(f)， 考虑到sx(f)和sy(f)的关系，有 作自相关，并假设 则有 式中x+和y+中的+表示逆时针观测，同理，对于顺时针观测有 从而有 式中x-和y-中的-表示顺时针观测，总之，有 相当于震源为(x′，y′)，接收源为(x，y)，而且下式成立 同时对其他分量也成立，故可得到Txx′，Tyx′，Tzx′，Txy′，Tyy′，Tzz′满足下式 因而有
全文摘要
本发明属于地震资料处理方法领域，是一种井间地震资料的前期处理方法。由于轨道式可控震源激发的地震波为环形极化波，与线性极化波存在较大区别，为了与常规的线性极化地震资料进行对比分析，需要对环形极化波向线性极化波进行转换，而提出的轨道式可控震源极化处理方法。采用的技术方案主要包括两个步骤极化分解和震源坐标系统转换。极化分解把正、反转两套不同方向的资料转化为沿X、Y两个方向传播的线性极化波场。该技术可以完成轨道式可控震源的环形极化方式转换成线性极化方式，得到的地震波场为线性极化地震波，为轨道式震源地震处理提供良好的资料基础。
文档编号G01V1/28GK101034164SQ20071001361
公开日2007年9月12日 申请日期2007年2月7日 优先权日2007年2月7日
发明者孔庆丰, 乔玉雷, 姚忠瑞 申请人:孔庆丰