恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法和装置，该方法包括：获取低频检波器输出的第一地震数据和模拟检波器输出的第二地震数据，其中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，低频检波器和模拟检波器接收到的是同源地震信号；根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率；根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复。本发明解决了现有技术中地震数据中的低频信号难以有效恢复的技术问题，达到了有效恢复地震数据中的低频信号的技术效果。
【专利说明】恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及地震勘测【技术领域】，特别涉及一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法和装置。
【背景技术】
[0002]低频信号由于其特有的穿透能力和稳定性，在复杂构造成像和地震反演方面都起着非常重要的作用。然而，常规地震勘探应用的模拟检波器的自然频率一般为10Hz，对于IOHz以下的地震数据信号衰减较为严重，因此，如何实现对地震数据中的低频信号的有效恢复是应用模拟检波器实现地震勘探的关键。[0003]然而，目前针对如何有效实现对地震数据中的低频信号的恢复尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法和装置，以至少解决现有技术中难以有效恢复地震数据中的低频信号的技术问题。
[0005]本发明实施例提供了一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法，包括:获取低频检波器输出的第一地震数据和模拟检波器输出的第二地震数据，其中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，低频检波器和模拟检波器接收到的是同源地震信号；根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率；根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复。
[0006]在一个实施例中，根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括:确定第一地震数据和第二地震数据是否具有相同的数据格式；如果数据格式不相同，则将第一地震数据和第二地震数据转换为相同的数据格式；对相同数据格式的第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正；确定进行时差校正后的第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比；根据功率谱密度比得到模拟检波器可恢复信号的最低频率。
[0007]在一个实施例中，对相同数据格式的第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正，包括:按照以下公式计算第一地震数据和第二地震数据之间的时差:
[0008]Z(t) = X(t)? Y(t)
[0009]Z (ω) =FFT [Ζ (t)]
[0010]δ (ω) =arctan (imag (Ζ (ω), real (Ζ (ω))
[0011]δ?(ω)=δ (ω)/ω
[0012]其中，Z(t)表示第一地震数据和第二地震数据的互相关，X(t)表示第一地震数据，Y(t)表示第二地震数据，?表示相关运算，ζ(ω)表示对Z(t)进行傅里叶变换后得到的结果，FFT[]表示傅里叶变换，ω表示角频率，δ (ω)表示X(t)和Y(t)在角频率为ω时的相位差，δ?(ω)表示X(t)和Y(t)在角频率为ω时第一地震数据和第二地震数据之间的时差；根据计算得到的时差，对第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正。
[0013]在一个实施例中，根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括:确定第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比；绘制第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比曲线，将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线进行对比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率。
[0014]在一个实施例中，将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线进行对t匕，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括:将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线相重合的曲线段对应的频率最小值，作为模拟检波器可恢复信号的最低频率。
[0015]在一个实施例中，在确定第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比之后，所述方法还包括:根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，按照以下公式计算得到用于对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复的反滤波函数:
[0016]hi (O) 二 11 ^PSDRi(O) = I / ^ PSDt{(0) I PSD2(CJ)
[0017]其中，h(co)表示反滤波函数，PSDR(CO)表示第一地震数据和第二地震数据的功率谱密度比，PSD1(GJ)表示第一地震数据的功率谱密度，PSD2(GJ)表示第二地震数据的功率谱密度。
[0018]在一个实施例中，根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括:计算所述模拟检波器所在的观测区中的多个模拟检波器可恢复信号的最低频率；对多个模拟检波器对应的可恢复信号的最低频率进行拟合，得到应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率；根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复，包括:根据得到的应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率对该观测区中的模拟检波器输出的第二地震数据中的低频信号进行恢复。`
[0019]在一个实施例中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，包括:在所述模拟检波器为一个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在以该模拟检波器为圆心，半径小于预定的阈值的区域内；或者，在所述模拟检波器为多个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在所述多个模拟检波器所在位置所构成的几何图形的中心位置。
[0020]本发明实施例还提供了一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的装置，包括:获取模块，用于获取低频检波器输出的第一地震数据和模拟检波器输出的第二地震数据，其中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，低频检波器和模拟检波器接收到的是同源地震信号；确定模块，用于根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率；恢复模块，用于根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复。
[0021]在一个实施例中，确定模块包括:第一确定单兀，用于确定第一地震数据和第二地震数据是否具有相同的数据格式；转换单元，用于在确定出数据格式不相同的情况下，将第一地震数据和第二地震数据转换为相同的数据格式；校正单元，用于对相同数据格式的第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正；第二确定单元，用于确定进行时差校正后的第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比；获取单元，用于根据功率谱密度比得到模拟检波器可恢复信号的最低频率。
[0022]在一个实施例中，所述校正单元包括:计算子单元，用于按照以下公式计算第一地震数据和第二地震数据之间的时差:
[0023]Z(t) = X(t) ? Y(t)
[0024]Z ( ω ) =FFT [Ζ (t)]
[0025]δ (ω) =arctan (imag (Ζ (ω), real (Ζ (ω))
[0026]δ t ( ω ) = δ ( ω ) / ω
[0027]其中，Z(t)表示第一地震数据和第二地震数据的互相关，X(t)表示第一地震数据，Y(t)表示第二地震数据，?表示相关运算，Ζ(ω)表示对Z(t)进行傅里叶变换后得到的结果，FFT[]表示傅里叶变换，ω表示角频率，δ (ω)表示X(t)和Y(t)在角频率为ω时的相位差，δ?(ω)表示X(t)和Y(t)在角频率为ω时第一地震数据和第二地震数据之间的时差；校正子单元，用于根据计算得到的时差，对第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正。
[0028]在一个实施例中，所述确定模块包括:第三确定单元，用于确定第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比；第四确定单元，用于绘制第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比曲线，将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线进行对比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率。
[0029]在一个实施例中，所述第四确定单元具体用于将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线相重合的曲线段对应的频率最小值，作为模拟检波器可恢复信号的最低频率。
`[0030]在一个实施例中，所述确定模块还包括:计算单元，用于根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，按照以下公式计算得到用于对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复的反滤波函数:
[0031]h{(0) = I /^PSDR(O)) = I / ^jPSDs(ω) / PSD2(Ca)
[0032]其中，h(co)表示反滤波函数，PSDR(GJ)表示第一地震数据和第二地震数据的功率谱密度比，PSD1(GJ)表示第一地震数据的功率谱密度，PSD2(GJ)表示第二地震数据的功率谱密度。
[0033]在一个实施例中，所述确定模块具体用于计算所述模拟检波器所在的观测区中的多个模拟检波器可恢复信号的最低频率；对多个模拟检波器对应的可恢复信号的最低频率进行拟合，得到应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率；所述恢复模块具体用于根据得到的应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率对该观测区中的模拟检波器输出的第二地震数据中的低频信号进行恢复。
[0034]在一个实施例中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值包括:在所述模拟检波器为一个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在以该模拟检波器为圆心，半径小于预定的阈值的区域内；或者，在所述模拟检波器为多个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在所述多个模拟检波器所在位置所构成的几何图形的中心位置。
[0035]在本发明实施例中，通过布设的与模拟检波器之间的距离小于预设的阈值的低频检波器来接收同源地震信号，然后根据模拟检波器与低频检波器输出的地震数据的功率谱密度比确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，在确定出模拟检波器可恢复信号的最低频率后再对模拟检波器输出的地震数据中的低频信号进行恢复。因为预先确定了可恢复信号的最低频率，从而使得恢复出的低频信号更为准确。通过上述方式解决了现有技术中地震数据中的低频信号难以有效恢复的技术问题，达到了有效恢复低频地震信号的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0037]图1是本发明实施例的恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法的处理流程图；
[0038]图2是本发明实施例的恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法的处理流程图一个具体实例的流程图；
[0039]图3是本发明实施例的低频检波器布设的示意图；
[0040]图4是本发明实施例的恢复模拟检波器地震数据低频信号的装置的结构示意图；
[0041]图5是本发明实施例的恢复模拟检波器地震数据低频信号的装置的具体的结构示意图；
[0042]图6是本发明实施例的恢复模拟检波器地震数据低频信号的装置的具体的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0044]本发明实施例提供了一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0045]步骤101:获取低频检波器输出的第一地震数据和模拟检波器输出的第二地震数据，其中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，低频检波器和模拟检波器接收到的是同源地震信号；
[0046]步骤102:根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率；
[0047]步骤103:根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复。
[0048]在上述实施例中，通过布设的与模拟检波器之间的距离小于预设的阈值的低频检波器来接收同源地震信号，然后根据模拟检波器与低频检波器输出的地震数据的功率谱密度比确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，在确定出模拟检波器可恢复信号的最低频率后再对模拟检波器输出的地震数据中的低频信号进行恢复。因为预先确定了可恢复信号的最低频率，从而使得恢复出的低频信号更为准确。通过上述方式解决了现有技术中地震数据中的低频信号难以有效恢复的技术问题，达到了有效恢复低频地震信号的技术效果。
[0049]考虑到在实施的过程中，模拟检波器与布设的低频检波器的数据格式有可能是不同的，例如布设的低频检波器采用的时序的数据格式记录数据，而模拟检波器采用的是道序的数据格式记录数据。在这种情况下，为了实现对数据的有效处理，就需要对低频检波器和模拟检波器的数据进行格式转换，以实现数据格式的统一。在一个实施例中，上述步骤102中，根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率可以包括:先确定第一地震数据和第二地震数据是否具有相同的数据格式；如果数据格式不相同，则将第一地震数据和所述第二地震数据转换为相同的数据格式，然后，再根据相同格式的第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率。
[0050]同时，因为不同的仪器在获取相同数据的时候会产生一定的时差，为了使得测量的结果更为准确，在计算之前可以先对得到的数据进行时差校正(又可以称为TO时校正)，即，先对相同数据格式的第一地震数据和第二地震之间的时差进行校正；然后再确定进行时差校正后的第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，根据该功率谱密度比得到模拟检波器可恢复信号的最低频率。
[0051]在本例中，具体的对第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正可以包括:
[0052]I)按照以下公式计算第一地震数据和第二地震数据之间的时差:
【权利要求】
1.一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的方法，其特征在于，包括: 获取低频检波器输出的第一地震数据和模拟检波器输出的第二地震数据，其中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，低频检波器和模拟检波器接收到的是同源地震信号； 根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率； 根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括: 确定第一地震数据和第二地震数据是否具有相同的数据格式； 如果数据格式不相同，则将第一地震数据和第二地震数据转换为相同的数据格式； 对相同数据格式的第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正； 确定进行时差校正后的第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比； 根据功率谱密度比得到模拟检波器可恢复信号的最低频率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对相同数据格式的第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正，包括: 按照以下公式计算第一地震数据和第二地震数据之间的时差:`
Z(I) = X(t) ? Y(t)
Z(ω)=FFT[Ζ (t)]
δ (ω)=arctan(imag(Ζ(ω), real(Ζ(ω))
δ t ( ω ) = δ ( ω ) / ω 其中，Z(t)表示第一地震数据和第二地震数据的互相关，X(t)表示第一地震数据，Y(t)表示第二地震数据，?表示相关运算，ζ(ω)表示对Z(t)进行傅里叶变换后得到的结果，FFT[]表示傅里叶变换，ω表示角频率，δ (ω)表示X(t)和Y(t)在角频率为ω时的相位差，δ?(ω)表示X(t)和Y(t)在角频率为ω时第一地震数据和第二地震数据之间的时差； 根据计算得到的时差，对第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括: 确定第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比； 绘制第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比曲线，将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线进行对比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线进行对比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括: 将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线相重合的曲线段对应的频率最小值，作为模拟检波器可恢复信号的最低频率。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在确定第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比之后，所述方法还包括: 根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，按照以下公式计算得到用于对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复的反滤波函数:
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于: 根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率，包括:计算所述模拟检波器所在的观测区中的多个模拟检波器可恢复信号的最低频率；对多个模拟检波器对应的可恢复信号的最低频率进行拟合，得到应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率； 根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复，包括:根据得到的应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率对该观测区中的模拟检波器输出的第二地震数据中的低频信号进行恢复。
8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，包括: 在所述模拟检波器为一个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在以该模拟检波器为圆心，半径小于预定的阈值的区域内； 或者，在所述模拟检波器为多个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在所述多个模拟检波器所在位置所构成的几何图形的中心位置。
9.一种恢复模拟检波器地震数据低频信号的装置，其特征在于，包括: 获取模块，用于获取低频检波器输出的第一地震数据和模拟检波器输出的第二地震数据，其中，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值，低频检波器和模拟检波器接收到的是同源地震信号； 确定模块，用于根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率； 恢复模块，用于根据所述最低频率，对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，确定模块包括: 第一确定单元，用于确定第一地震数据和第二地震数据是否具有相同的数据格式； 转换单元，用于在确定出数据格式不相同的情况下，将第一地震数据和第二地震数据转换为相同的数据格式； 校正单元，用于对相同数据格式的第一地震数据和第二地震数据之间的时差进行校正； 第二确定单元，用于确定进行时差校正后的第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比； 获取单元，用于根据功率谱密度比得到模拟检波器可恢复信号的最低频率。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述校正单元包括: 计算子单元，用于按照以下公式计算第一地震数据和第二地震数据之间的时差:
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括: 第三确定单元，用于确定第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比； 第四确定单元，用于绘制第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比曲线，将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线进行对比，确定模拟检波器可恢复信号的最低频率。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第四确定单元具体用于将绘制的功率谱密度比曲线与理论的功率谱密度比曲线相重合的曲线段对应的频率最小值，作为模拟检波器可恢复信号的最低频 率。
14.如权利要求12所述的 装置，其特征在于，所述确定模块还包括: 计算单元，用于根据第一地震数据与第二地震数据的功率谱密度比，按照以下公式计算得到用于对所述第二地震数据中的低频信号进行恢复的反滤波函数:h{m) = I / ^PSDR(m) = I / ^PSDi (m) i PSD2 (ω) 其中，h(?)表示反滤波函数，PSDR(O)表示第一地震数据和第二地震数据的功率谱密度比，PSD1(GJ)表示第一地震数据的功率谱密度，PSD2(GJ)表示第二地震数据的功率谱山/又ο
15.如权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于: 所述确定模块具体用于计算所述模拟检波器所在的观测区中的多个模拟检波器可恢复信号的最低频率；对多个模拟检波器对应的可恢复信号的最低频率进行拟合，得到应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率； 所述恢复模块具体用于根据得到的应用于所述观测区中所有模拟检波器的可恢复信号的最低频率对该观测区中的模拟检波器输出的第二地震数据中的低频信号进行恢复。
16.如权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于，低频检波器和模拟检波器之间的距离小于预设的阈值包括: 在所述模拟检波器为一个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在以该模拟检波器为圆心，半径小于预定的阈值的区域内； 或者，在所述模拟检波器为多个模拟检波器的情况下，所述低频检波器布置在所述多个模拟检波器所在位置所构成的几何图形的中心位置。
【文档编号】G01V1/28GK103499834SQ201310424949
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】张翊孟, 倪宇东, 蔡锡伟, 李培明, 张慕刚, 王彦娟 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