多震源并行激发采集与混合地震记录分离方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种地球物理勘探数据采集与数据处理方法，尤其是可控震源地震勘 探的采集方法和数据预处理方法。
【背景技术】：
[0002] 长期以来，可控震源一般采用单震源逐个炮点激发，即串行激发的方法进行地震 勘探采集，生产效率较低。为了提高生产效率，现在的震源技术正在从串行工作方式向并行 工作方式转变。多震源并行激发方法是指在不同震源点布置多台可控震源，并行激发。但 多震源并行激发采集的原始地震记录不可避免地混合了多个震源地震信号，不同震源相互 干扰严重，这样取得的数据不能直接使用，必须采用适当的分离方法，从混合地震记录中分 离出来自不同震源点的单震源记录，才能按照常规方法进行地震数据处理。
[0003] 目前的多震源并行激发采集与混合地震记录的分离方法分为两类，一类方法是各 震源采用相同的扫描信号。该类方法采集过程简单，但混合记录分离算法复杂。
[0004] CN103675903A公开了"一种随机去噪多震源地震记录波场分离方法"，通过变换炮 集，滤波，逆变换炮集等步骤分离出单震源地震记录。另一类方法是各震源采用不同的扫描 信号。该类方法数据采集质量主要受各震源扫描信号影响，混合记录分离算法简单。
[0005] CN103605154A公开了"一种可控震源分频同时激发方法"，将扫描信号分成若干短 时的子扫描信号进行分段激发，然后采用互相关或褶积方法分离出每一子扫描信号形成的 地震记录，再通过叠加求得每一震源的地震记录。该方法需要震源在每个炮点多次激发，影 响采集效率。
【发明内容】
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[0006] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种多震源并行激发采集与混 合地震记录分离方法。
[0007] 主要思想是依据投入施工的震源台数，将勘探区内各测线的炮点分成对应的若干 组，每台震源对应一组炮点，各震源并行激发，独立地完成组内所有炮点的采集任务。施工 中，不同震源分别采用不同的扫描信号，每台震源扫描信号在施工过程中始终保持不变。各 震源激发信号基于伪随机方法设计，不同震源扫描信号满足独立、非相关特性；检波器覆盖 所有炮点对应的接收阵列，一次性布设不再滚道；施工过程地震仪中连续记录生成混合地 震记录。采集结束后，根据各炮点激发时间，截取各炮点混合地震记录，并以各炮点所使用 的震源扫描信号作为参考信号进行互相关检测，即可分离出该炮点的单震源地震记录。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009] 多震源并行激发采集与混合记录分离方法，包括以下步骤：
[0010] a、在勘探区域内，按照常规单震源激发采集方法设计炮点和观测系统，设炮点数 为m个，对应炮点编号为1?m;对所有炮点的接收排列都布置好检波器，地震仪以脉冲震 源模式采集，施工过程中连续记录对应所有检波器排列的可控震源未相关地震数据；
[0011] 所述的多震源并行激发采集方法是指：设参与并行采集施工的可控震源为n 台，编号为1?n号，第k号震源在施工过程中始终采用相同的扫描信号sk(t)，其中 kG{1，2,…n}，t为采样时刻序列，取值范围从1到N，其中N=TXFs为总采样点数，Fs为 地震仪采样率，T为扫描时间，则各并行震源扫描信号集S(t) = {Sl(t)，s2(t)，…sk(t)，… sn(t)}，
[0012] b、设各震源信号的频带范围为F=[FpF2]，匕，&为震源扫描信号的最低和最高 频率，所有震源扫描信号的扫描时间T和频带范围F不变；
[0013] c、设各震源信号的频带范围为F=[FpF2]，Fi，&为震源扫描信号的最低和最高 频率，所有震源扫描信号的扫描时间T和频带范围F不变；
[0014] d、第k号震源扫描信号sk(t)的设计采用如下方法：首先将扫描时间T和频带F随 机分成x段，形成子扫描时间集T' ={TpT2，…Tx}和子频带集：F' = {f\?f2,f3?f4，… ?f2上其中对不同震源x，1\，F'随机选取，x选取为4?10之间的随机整数值，凡在 满足T=W- +TX条件下随机选取，f^f2,…f^，f2x在满足F'能够覆盖频带范围F的 情况下随机选取，然后定义子信号集Vk= ;
[0015] 其中第i个子信号
【主权项】
1. 一种多震源并行激发采集与混合地震记录分离方法，其特征在于，包括以下步骤： a、 在勘探区域内，按照常规单震源激发采集方法设计炮点和观测系统，设炮点数为m 个，对应炮点编号为1?m ;对所有炮点的接收排列都布置好检波器，地震仪以脉冲震源模 式采集，施工过程中连续记录对应所有检波器排列的可控震源未相关地震数据； 所述的多震源并行激发采集方法是指：设参与并行采集施工的可控震源为η台，编号 为1?η号，第k号震源在施工过程中始终采用相同的扫描信号Sk(t)，其中k e {1，2,… n}，t为采样时刻序列，取值范围从1到N，其中N = TXFs为总采样点数，Fs为地震仪采样 率，T为扫描时间，则各并行震源扫描信号集S(t) = {Sl(t)，s2(t)，…sk(t)，?sn(t)}; b、 设各震源信号的频带范围为F = [F1, F2]，F1, &为震源扫描信号的最低和最高频率， 所有震源扫描信号的扫描时间T和频带范围F不变； c、 设各震源信号的频带范围为F = [F1, F2]，F1, &为震源扫描信号的最低和最高频率， 所有震源扫描信号的扫描时间T和频带范围F不变； d、 第k号震源扫描信号Sk(t)的设计采用如下方法：首先将扫描时间T和频带F随机 分成X段，形成子扫描时间集Τ' = {1\，T2，…TJ和子频带集： ?'=化1?匕，心?"?4_1?^}，其中对不同震源1，^'随机选取，1选取为 4?10之间的随机整数值，Ti在满足T = T JT2+…+Tx条件下随机选取， L f2，…f2x在满足F'能够覆盖频带范围F的情况下随机选取，然后定义子信号集 Vk= {vk；1(t), vk；2(t), -vk；x(t)}； 其中第i个子信号
〇 < t < Ti,心^匕为vk;i⑴的起始 和终止频率，T^Vlu(t)的扫描时间，i e {1，2,…X}，最后将Vk中的X段子信号首尾相连 合并成 Sk(t)，即 sk(t) = [Vk^t) vk，2(t)…vk，x(t)]; e、 判定扫描信号sk (t)与前k-1号震源扫描信号S1 (t)，S2 (t)，一Slrt (t)之间的独立性， 用两信号sk(t)和~⑴之间的相关系数Clu表示两信号的独立性，
其中，当CluSO. 1，判定两信号为极弱 相关，若Sk⑴与S1⑴，S2⑴，…?⑴均满足极弱相关，则Sk⑴作为有效的第k号震源 扫描信号；否则sk (t)无效，按照步骤c和d重新设计第k号震源扫描信号Sk(t)，直到其与 之前的所有设计好的震源扫描信号之间独立性为极弱相关； 第k号震源分配的任务炮点集为Pk，所有震源完成全部施工任务的炮点： p = P1U P2U-U pku…u pn= {i，2...m}，且 6η^η...ηηη...η^=0 ; f、 各震源按照其任务炮点集内规定的炮点位置进行并行激发，各自独立地工作，直至 完成整条测线所有炮点任务，在并行激发过程中，要记录各震源在不同炮点的激发时间，整 个施工过程中，地震仪对工作区域布设的全部检波器连续记录，记录方式选择脉冲震源模 式，也叫原始非相关记录模式，获得混合地震记录R ; g、按c和d中所述方法逐一设计η个震源扫描信号，形成并行震源系统扫描信号集 K多台震源在各炮点并行工作时，一方面记录各炮点处的震源起振时间G(t)= i，τ 2,…τ nJ，另一方面地震仪连续记录震源施工时间内的所有检波点地震数据R，R是 一个包含多炮数据的混合地震记录；混合地震记录中各震源信号存在相互干扰，需要从混 合地震记录中分离得到不同炮点处的地震记录； i、 对任一个炮点w，W e {1，2,…，m}，采用如下方法分离得到该炮点的单炮地震记录： 以该炮点处震源起振时间τ w为计时起点，从混合地震记录R中截取T+1秒的地震记录R w， 其中1为常规地震采集过程所需要的听时间，根据常规地震勘探方法选取；然后以该炮点 处使用的震源的扫描信号s, (t)为参考信号，对截取的地震记录&进行互相关检测，得到该 炮点的单震源地震记录1>~=心《^(〇，其中0代表互相关，这里\(〇￡5(〇; j、 逐一对m个炮点进行步骤i的操作，从混合地震记录R中分离出全部m个单震源地 震记录 r = Ir1, r2,…，rm}。
【专利摘要】本发明涉及一种多震源并行激发采集与混合地震记录分离方法，将勘探区内各测线炮点分成对应的若干组，不同震源分别采用不同扫描信号，各震源激发信号基于伪随机方法设计，检波器覆盖所有炮点对应的接收阵列，一次性布设不再滚道；施工过程地震仪中连续记录生成混合地震记录，采集结束后，根据各炮点激发时间，截取各炮点混合地震记录，并以各炮点所使用的震源扫描信号作为参考信号进行互相关检测，即可分离出该炮点单震源地震记录。与现有单震源激发采集方法相比，极大幅度提高了地震勘探效率，采用n台震源并行工作，实际施工时间仅为现有单震源激发采集方法的1/n台时间，生产效率提高了n倍，降低了施工成本，提供了低成本数据采集方法。
【IPC分类】G01V1-00, G01V1-30
【公开号】CN104536034
【申请号】CN201510012632
【发明人】姜弢, 杨志超, 陈振振, 徐学纯, 林君, 马瑞琪
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月8日