一种盲源地震波场的地震响应恢复与虚源道集构建方法

技术领域

本发明属于地震勘探和开发领域，具体涉及一种盲源地震波场的地震响应恢复与虚源道集构建方法。

背景技术

地震这种自然灾害会造成灾难性的人员伤亡和财产损失，因此，地震的预测就显得尤为重要。

现有技术的地震预测方法中利用两个接收器记录波场的互相关，来恢复该两个接收点之间的地震响应，这一方法现在统称为地震干涉法(Seismic Interferometry)。Wapenaar(2002,2004)等人基于地震互换原理，发展了一种理论，即：

$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\approx \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$

(1)式中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分别表示在地表A和B位置处接收的盲源波场分量，i表示某一个接收时间段，N表示接收时间段的个数，G(x_A,x_B,t)表示在位置A处激发(虚源)、位置B处接收的格林函数，G(x_A,x_B,-t)表示逆时格林函数，s(t)表示虚源子波时间函数。

由于波动方程是二阶的，理论上有：

G(x_A,x_B,t)＝G(x_A,x_B,-t)

故恢复后的波场通常取互相关结果的正向部分而舍去逆时部分。

但是，由于公式(1)的推导，是基于震源是噪声且分布均匀的理论假设，但盲源实际资料的取得往往不能满足这一要求，导致恢复的格林函数部分位于波场相关的正向时间中，部分位于逆时时间中。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种盲源地震波场的地震响应恢复与虚源道集构建方法，很好地恢复接收点间的地震响应，从而构建较高信噪比的虚源道集，为盲源地震技术的实际应用奠定基础，具有实际应用价值。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种盲源地震波场的地震响应恢复与虚源道集构建方法，包括：

步骤31、选择虚源位置：选择一个接收器作为参考接收器，该参考接收器位置作为虚源位置；

步骤32、选择虚源接收点位置：选择一个接收器作为接收接收器，该接收接收器的位置作为虚源激发的虚源接收点位置；

步骤33、地震道互相关：将参考接收器和接收接收器的记录进行互相关，获得如公式$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\approx \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$左边所示的包含了正向格林函数和逆时格林函数的地震响应，其中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分别表示在地表A和B位置处接收的盲源波场分量，i表示某一个接收时间段，N表示接收时间段的个数，s(t)表示虚源子波时间函数，G(x_A,x_B,t)表示在虚源位置A激发，在虚源接收点位置B接收的格林函数，G(x_A,x_B,-t)表示逆时格林函数，将互相关结果的前半部分作为格林函数的逆时响应，而互相关结果的后半部分作为格林函数的正向响应。

步骤34、虚源地震道恢复：将上述格林函数的正向响应与逆时响应求和，获得虚源激发的一个地震道数据，即G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)}(2)。

步骤35、虚源道集构建：重复步骤32～步骤34，即获得该虚源的一个地震道集。

在所述步骤31之前还包括：

步骤1、读取测线实际地震道数据；

步骤2、实际资料预处理。

所述实际资料预处理包括：带通滤波和振幅规则化处理。

还包括：

将所有接收器都作为虚源位置，获得的测线类似于地面地震的虚源地震资料进行偏移成像处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：盲源实际资料试验表明：本发明能有效地从盲源地震波场中恢复如面波和反射波等的有效波，与现有的技术方法(舍去逆时格林函数)相比，显著地提高恢复波场的精度和分辨率，为恢复波场的后续具体应用如偏移等，奠定了坚实的基础。

附图说明

图1为本发明实施例一种盲源地震波场的地震响应恢复与虚源道集构建方法流程图；

图2为四川某地29井水力压裂工区地表监测测线示意图；

图3(a)图1中WZ29-3测线的一段4s实际波场记录示意图；

图3(b)为图2带通滤波后的波场示意图

图3(c)为图2振幅规则化后的波场示意图；

图4(a)为利用公式(2)进行的虚源位于第1道的地震响应恢复与虚源道集构建结果示意图；

图4(b)为利用公式(2)进行的虚源位于第20道的地震响应恢复与虚源道集构建结果示意图；

图4(c)为利用公式(2)进行的虚源位于第63道的地震响应恢复与虚源道集构建结果示意图；

图5(a)为地面地震资料时间偏移示意图；

图5(b)为公式(2)的结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

实际上，由于盲源实际资料往往不能满足地震干涉法的理论要求，导致恢复的格林函数部分位于波场相关的正向时间中，部分位于逆时时间中，即正向格林函数G(x_A,x_B,t)与逆时格林函数不相等G(x_A,x_B,-t)，即：

G(x_A,x_B,t)≠G(x_A,x_B,-t)

因此，发明的具体内容为：

将正向格林函数G(x_A,x_B,t)与逆时格林函数G(x_A,x_B,-t)相加，来获得恢复后新的正向格林函数G′(x_A,x_B,t)，即：

G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)}(2)

这一方法能极大地改善和增强恢复地震响应中的有效波信息，但同时也增加了恢复地震响应的虚假同相轴。

如图1所示，具体步骤如下：

步骤1、读取测线实际地震道数据：读入如图3所示的测线WZ29-3的实际记录。

步骤2、实际资料预处理：如带通滤波(图3b)和振幅规则化处理(图3c)等。

步骤3、地震响应恢复与虚源道集构建：

步骤31、选择虚源位置：选择某一个接收器作为参考接收器，该参考接收器位置将作为虚源位置。

步骤32、选择虚源接收点位置：选择某一个接收器作为接收接收器，该接接收接收器位置将作为虚源激发的接收器位置。

步骤33、地震道互相关：将该对接收器的记录进行互相关，即将参考接收器和接收接收器的记录进行互相关，获得如公式$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\approx \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$左边所示的包含了正向格林函数和逆时格林函数的地震响应，其中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分别表示在地表A和B位置处接收的盲源波场分量，i表示某一个接收时间段，N表示接收时间段的个数，s(t)表示虚源子波时间函数，G(x_A,x_B,t)表示在虚源位置A激发，在虚源接收点位置B接收的格林函数，G(x_A,x_B,-t)表示逆时格林函数，将互相关结果的前半部分作为格林函数的逆时响应，而互相关结果的后半部分作为格林函数的正向响应。

步骤34、虚源地震道恢复：利用公式G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)}(2)将上述格林函数的正向响应与逆时响应求和，即获得虚源激发的一个地震道数据。

步骤35、虚源道集构建：重复步骤32～步骤34，即获得该虚源的一个地震道集。

步骤4终止：重复步骤3，直至将所有的接收器都作为虚源位置，即可获得该测线类似于地面地震一样的虚源地震资料，如图4a、b和c所示。

步骤5应用：对上述获得的虚源地震资料进行偏移成像等处理，如图5b所示。

图2所示的是四川某地29井水力压裂工区地表监测测线示意图，图中，共有10条测线，分别为WZ29-1、WZ29-2、WZ29-3、…、WZ29-9、WZ29-10。每条测线125道，道间距25m，最小偏移距300m，最大偏移距3400m，连续观测48小时。测线3的监测原始资料如图3(a)所示，带通滤波和振幅规则化处理的结果，如图3(b)和3(c)所示。在此基础上，利用公式(1)进行接收点间的地震响应恢复，但未能得到有效的反射波，而利用公式(2)进行了接收点间的地震响应恢复，其恢复结果如图4(a)-图4(c)所示，可以看到：根据公式(2)恢复的地震响应中包含了可分辨的反射波同相轴，但在同相轴的连续性和 分辨率上都要差一些。根据恢复的反射波结果，进行了简单的动校叠加处理，其结果如图5(b)所示,为了便于与地面地震资料的偏移结果进行对比，图中CDP19至31、89至101的图版对应于图5(a)黑框位置。与该测线位置相同的地面地震资料时间偏移结果(图5(a))比较，两者在0.3s、0.9s、1.1s、1.7s和2.4s的反射波同相轴能较好地吻合。这一结果表明：利用公式(2)能有效地恢复接收点间的地震响应。

由于格林函数恢复的理论，是基于震源是噪声且分布均匀的假设，但实际上，盲源实际资料的取得往往不能满足这一要求，导致恢复的格林函数部分位于波场相关的正向时间中部分位于逆时时间中，基于这一认识，提出了一种新的盲源波场有效波恢复与虚源道集构建技术，使之能很好地构建较高信噪比的虚源道集，从而恢复接收点间的地震响应(包括面波和反射波)。盲源实际资料试验表明：上述有效波恢复与虚源道集构建方法，能有效地从盲源地震波场中恢复如面波和反射波等的有效波。与现有的技术方法(舍去逆时格林函数)相比，显著地提高恢复波场的精度和分辨率，为盲源地震技术的实际应用奠定基础，具有很大的潜在应用价值。

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。