一种任意弯曲拖缆鬼波压制方法及系统与流程
本发明属于海洋地球物理勘探领域，具体涉及一种任意弯曲拖缆鬼波压制方法及系统。
背景技术：
在海洋地震勘探中，由于海平面的存在，在激发和接收环节都会产生鬼波，鬼波的存在压制了地震反射信号的低高频能量，并产生了陷波点，降低了地震资料带宽和分辨率。为了消除鬼波的影响从而拓宽频带提高信号分辨率，hill等(2006)提出了上下缆宽频采集技术来压制鬼波；tenghamn等(2007)提出了双检宽频采集技术，利用上行波和下行波极性特点来压制鬼波，拓宽频带；soubaras(2010)提出了斜缆宽频采集技术，利用斜缆陷波多样性压制鬼波。在国内，鬼波压制也成为海洋地震资料处理的热点，管西竹等(2015)推导了基于波动方程的波场延拓方法，有效地解决了上下缆中的鬼波和有效波的干涉问题，杨金龙等(2017)推导了基于格林理论的鬼波压制技术，适用于各种宽频采集方式。
更具体地，基于波动理论和散射理论，杨金龙等(2017)详细介绍了格林理论的鬼波压制方法：
其中，p(r,rs,ω)为地震波场，g0(r'g,r,ω)为背景介质中的格林函数。▽为获得地震波场和格林函数的偏微分算子，
积分面的切向矢量一般可以表示为
其中，下标g代表预测点位置的接收器。
当拖缆水平放置时，归一化因子λ＝1，
其中，(x'g,y'g,z'g)为预测点位置，(x,y,z)为检波点位置，(xs,ys,zs)为震源位置。公式(3)说明，已知地震波场p和格林函数g0以及它们的垂向导数，可以计算出水平拖缆鬼波压制后的地震波场pr。
但上述鬼波压制方法主要针对水平拖缆进行鬼波压制，如果弯曲拖缆数据还是采用水平拖缆鬼波压制方法(公式(3))处理会引入很多噪音，并且无法有效压制鬼波。
在海洋地震资料采集中由于海浪的影响，拖缆一般无法严格水平放置，会产生一定弯曲，因此，如何有效地解决任意弯曲拖缆采集地震资料中的鬼波压制问题仍是本领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种任意弯曲拖缆鬼波压制方法，包括：
s1、获取弯曲拖缆采集数据；
s2、根据所述弯曲拖缆采集数据获取弯曲拖缆空间变化信息；
s3、根据所述弯曲拖缆采集数据和所述弯曲拖缆空间变化信息进行鬼波压制，获取鬼波压制后地震波场。
可选地，所述弯曲拖缆空间变化信息为拖缆深度z随水平位置x和y变化的函数。
可选地，所述步骤s3包括：
计算所述弯曲拖缆采集数据p的偏导数；
计算在背景介质中的格林函数g0及其偏导数；
根据所述弯曲拖缆空间变化信息计算归一化因子λ；
所述鬼波压制后地震波场为：
其中，(x'g,y'g,z'g)为预测点位置，(x,y,z)为检波点位置，(xs,ys,zs)为震源位置，ω为圆周频率，∫∫m.s.为在检波器测量面上的面积分。
可选地，所述归一化因子λ根据拖缆深度z对水平位置x和y的偏微分计算得出：
本发明提供一种任意弯曲拖缆鬼波压制系统，包括：
采集模块，用于获取弯曲拖缆采集数据；
计算模块，根据所述弯曲拖缆采集数据获取弯曲拖缆空间变化信息；
鬼波压制模块，根据所述弯曲拖缆采集数据和所述弯曲拖缆空间变化信息进行鬼波压制，获取鬼波压制后地震波场。
可选地，所述弯曲拖缆空间变化信息为拖缆深度z随水平位置x和y变化的函数。
可选地，所述鬼波压制模块具体用于：
计算所述弯曲拖缆采集数据p的偏导数；
计算在背景介质中的格林函数g0及其偏导数；
根据所述弯曲拖缆空间变化信息计算归一化因子λ；
所述鬼波压制后地震波场为：
其中，(x'g,y'g,z'g)为预测点位置，(x,y,z)为检波点位置，(xs,ys,zs)为震源位置，ω为圆周频率，∫∫m.s.为在检波器测量面上的面积分。
可选地，所述归一化因子λ根据拖缆深度z对水平位置x和y的偏微分计算得出：
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行本发明任一实施例提供的方法中的步骤。
本发明基于格林理论鬼波压制方法，提出了任意弯曲拖缆采集数据的鬼波压制方法。本发明是纯数据驱动，因此无需已知任何地下介质信息，适用于各种复杂的地质结构情况和各种弯曲拖缆海洋地震采集数据。
附图说明
图1为本发明实施例提供的任意弯曲拖缆鬼波压制方法的流程示意图。
图2为本发明实施例提供的任意弯曲拖缆鬼波压制系统的结构示意图。
图3a为抛物线拖缆模拟数据。
图3b为模拟的抛物线拖缆一次波和震源鬼波。
图3c为利用水平拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果。
图3d为利用本发明提供的任意弯曲拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果。
图3e为利用水平拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果与模拟的数据图3b的对比结果。
图3f为利用本发明提供的任意弯曲拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果与模拟的数据图3b的对比结果。
图4a为弯曲拖缆模拟数据。
图4b为模拟的弯曲拖缆一次波和震源鬼波。
图4c为利用水平拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果。
图4d为利用本发明提供的任意弯曲拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果。
图4e为利用水平拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果与模拟的数据图4b的对比结果。
图4f为利用本发明提供的任意弯曲拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果与模拟的数据图4b的对比结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供一种任意弯曲拖缆鬼波压制方法，包括：
s1、获取弯曲拖缆采集数据；
s2、根据所述弯曲拖缆采集数据获取弯曲拖缆空间变化信息；
当拖缆随着水平方向变化时，弯曲拖缆空间变化信息为拖缆深度z随水平位置x和y变化的函数，即z＝f(x,y)。根据弯曲拖缆采集数据即可得出该弯曲拖缆空间变化信息。
s3、根据所述弯曲拖缆采集数据和所述弯曲拖缆空间变化信息进行鬼波压制，获取鬼波压制后地震波场。
在本发明的一个实施例中，步骤s3具体包括步骤：
301、计算所述弯曲拖缆采集数据p的偏导数；
302、计算在背景介质中的格林函数g0及其偏导数；
303、根据所述弯曲拖缆空间变化信息计算归一化因子λ；
归一化因子λ根据拖缆深度z对水平位置x和y的偏微分计算得出：
304、计算鬼波压制后地震波场，所述鬼波压制后地震波场为：
其中，(x'g,y'g,z'g)为预测点位置，(x,y,z)为检波点位置，(xs,ys,zs)为震源位置，ω为圆周频率，∫∫m.s.为在检波器测量面上的面积分。
将步骤301至303得到的值代入到上述公式(4)中进行鬼波压制，即可得到鬼波压制后地震波场。
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行本发明任一实施例提供的方法中的步骤。
请参照图2，本发明实施例提供一种任意弯曲拖缆鬼波压制系统，包括：采集模块10、计算模块20、鬼波压制模块30。其中：
采集模块10用于获取弯曲拖缆采集数据。
计算模块20与采集模块10相连。计算模块20用于根据所述弯曲拖缆采集数据获取弯曲拖缆空间变化信息；当拖缆随着水平方向变化时，弯曲拖缆空间变化信息为拖缆深度z随水平位置x和y变化的函数，即z＝f(x,y)。根据弯曲拖缆采集数据即可得出该弯曲拖缆空间变化信息。
鬼波压制模块30与所述采集模块10、计算模块20相连。鬼波压制模块30根据弯曲拖缆采集数据和弯曲拖缆空间变化信息进行鬼波压制，获取鬼波压制后地震波场。鬼波压制模块30具体用于计算所述弯曲拖缆采集数据p的偏导数，计算在背景介质中的格林函数g0及其偏导数，根据所述弯曲拖缆空间变化信息计算归一化因子λ，归一化因子λ根据拖缆深度z对水平位置x和y的偏微分计算得出；最后计算鬼波压制后地震波场，所述鬼波压制后地震波场可以通过上述公式(4)计算。
本发明充分考虑了实际拖缆空间位置变化信息，可以更有效地压制鬼波，有效防止拖缆弯曲变化时，压制鬼波有残留并引入误差。本发明为单炮计算，占用内存小，计算速度快，无需已知地下任何介质信息，完全数据驱动，适用于各种复杂的海洋地质情形和各种弯曲拖缆数据。
下面进一步通过弯曲拖缆模拟数据进行鬼波压制处理，验证本方法的有效性：
模拟数据由简单层状模型产生，该模型有两层。图3a为抛物线拖缆模拟数据，其中拖缆深度z(x)＝0.0004x2+100，包括直达波、一次波以及伴随的震源鬼波和检波器鬼波。图3b为模拟的抛物线拖缆一次波和震源鬼波，作为鬼波压制结果的参考。图3c和图3d分别为利用水平拖缆和弯曲拖缆鬼波压制方法进行鬼波压制后的结果。可以看出，利用水平拖缆鬼波压制方法，无法有效压制弯曲拖缆的鬼波，还有大量的鬼波残留，而利用弯曲拖缆鬼波压制方法压制鬼波后，检波器鬼波得到有效压制，提高了鬼波压制的精度。图3e和图3f分别为鬼波压制后结果与模拟的数据图3b的对比结果，可以看出利用弯曲拖缆鬼波压制方法压制鬼波后效果明显优于利用水平拖缆鬼波压制方法压制的结果。图4a为弯曲拖缆模拟数据，其中拖缆深度随水平位置x圆弧震荡，数据包含直达波、一次波以及伴随的震源鬼波和检波器鬼波。类似于抛物线拖缆鬼波压制结果，图4b-图4f也证明了弯曲拖缆鬼波压制方法可以有效压制鬼波，压制效果明显优于水平拖缆鬼波压制方法压制效果。
当采集拖缆不能完全水平放置时，实际地震拖缆采集中由于海浪等的影响，采集拖缆也无法完全水平放置，如果利用改进的弯曲拖缆鬼波压制方法(公式(4))处理，可以有效地提高鬼波压制的精度。也就是说，本发明可以有效地压制弯曲拖缆数据鬼波，提高鬼波压制的精度。
本发明提供的任意弯曲拖缆鬼波压制方法及系统，首先计算地震波场p和格林函数g0的垂向导数。其次根据拖缆深度信息，计算拖缆深度z对水平位置x和y的偏微分和归一化系数λ。随后利用公式(4)进行弯曲拖缆数据鬼波压制。本发明形成了针对任意弯曲拖缆采集数据的鬼波压制处理流程；可以有效地解决任意弯曲拖缆采集地震资料中的鬼波压制问题。本发明无需已知地下结构，因此完全数据驱动，适用于各种弯曲拖缆采集数据。鬼波压制后有效地提高了鬼波压制的精度。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
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