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一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，屬于地震勘探數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，其校正步驟為：設(shè)置錘擊震源的方位角，作為實(shí)際水平X分量；實(shí)時(shí)測(cè)量檢波器的姿態(tài)角，并自動(dòng)記錄三分量檢波器水平X分量和水平Y(jié)分量的方位角；自動(dòng)計(jì)算所測(cè)量的三分量檢波器水平X分量方位到錘擊方位的角度差；利用該角度差將測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新投影到錘擊方位上；將投影后的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新疊加合成，獲得實(shí)際水平X分量的地震數(shù)據(jù)。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)校正，且校正質(zhì)量高，操作效率高，能夠從原始數(shù)據(jù)本身提高地震數(shù)據(jù)后期處理精度。
【專利說明】一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三分量地震勘探的數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)實(shí)時(shí)、校正質(zhì)量和效率高的三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為復(fù)雜地形及海上油氣勘探的重要物探方法之一，三分量地震勘探由于單次的施工即可獲得豐富的全波信息而被廣泛應(yīng)用，相對(duì)成本低、破壞性小且效率較高。三分量地震勘探主要采用三分量檢波器來獲取包括橫波、縱波、轉(zhuǎn)換波等在內(nèi)多種類型地震數(shù)據(jù)，從而提高地震勘探的效率，同時(shí)保證后期數(shù)據(jù)處理有更多選擇組合，以提高原始地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量。由于三分量地震勘探是利用三分量檢波器來獲取全波信息，在實(shí)際施工過程中，并不能保證將檢波器完全垂直放置，且各個(gè)檢波器之間的水平分量方位也存在較大差異，因此相對(duì)于同一震源激發(fā)位置，各個(gè)檢波器接收到的數(shù)據(jù)同樣會(huì)存在差異，同時(shí)也勢(shì)必導(dǎo)致各個(gè)分量之間的各種波形存在相互干擾的現(xiàn)象，即各檢波器分量不可避免地會(huì)存在不同類型的干擾，這種現(xiàn)象也會(huì)進(jìn)一步影響后期地震數(shù)據(jù)的成果分析。
[0003]總體來說，由于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工限制，通常各個(gè)三分量檢波器相互之間的參考方向不一致，因此相對(duì)于同一震源激發(fā)位置，各個(gè)三分量檢波器接收的振動(dòng)信號(hào)也存在較大差異，由此導(dǎo)致地震剖面波形圖初至混亂，各分量興趣子波能量強(qiáng)弱分布不均，且對(duì)震源系統(tǒng)的適應(yīng)性不高，特別是用于橫波勘探時(shí)，與震源敲擊方向同向或垂直方向上的橫波分量分布規(guī)律不明顯，甚至導(dǎo)致其不具有橫波波形特征，正反向激發(fā)震源極性不相反，橫縱波波組速度差異不明顯，極大影響地震數(shù)據(jù)處理精度。
[0004]針對(duì)這一問題，當(dāng)前所采用的主流方法是多次激發(fā)測(cè)試炮的方式。即通過合理選擇震源激發(fā)點(diǎn)隨機(jī)放炮產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，根據(jù)各個(gè)檢波器接收到的數(shù)據(jù)差異逐漸遞推來確定檢波器之間的方位角信息，這種方式在一定程度上提高了原始數(shù)據(jù)的精度。但是由于測(cè)試炮的數(shù)據(jù)本身就存在干擾誤差，因此利用有誤差的數(shù)據(jù)所遞推的方位角信息同樣存在誤差，且這一誤差是原始數(shù)據(jù)本身決定的，因此是隨機(jī)性的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種精度高、處理效率高的三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，包括以下步驟:
[0007]I)設(shè)置震源激發(fā)點(diǎn)的錘擊方位，將其作為最終校正完成后的實(shí)際水平X分量方位；
[0008]2)實(shí)時(shí)獲取三分量檢波器的姿態(tài)角，并自動(dòng)記錄三分量檢波器水平X分量和水平Y(jié)分量的方位角；
[0009]3)計(jì)算所測(cè)量的三分量檢波器水平X分量方位到錘擊方位的角度差；[0010]4)利用所述角度差將測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新投影到錘擊方位上；
[0011]5)將投影后的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新疊加合成，獲得實(shí)際水平X分量的地震數(shù)據(jù)；
[0012]6)由于水平X分量和水平Y(jié)分量是垂直的關(guān)系，利用上述同樣步驟I)?5)獲得實(shí)際水平Y(jié)分量的地震數(shù)據(jù)。
[0013]本方法校正對(duì)象為三分量檢波器水平X分量和水平Y(jié)分量數(shù)據(jù)。
[0014]其中校正對(duì)象即地震數(shù)據(jù)均為是嚴(yán)格正交的三分量模擬檢波器或數(shù)字檢波器獲取的三分量地震數(shù)據(jù)；校正前的地震數(shù)據(jù)分別由水平X分量和水平Y(jié)分量檢波器測(cè)量來獲取，校正后的X分量數(shù)據(jù)為錘擊方位的數(shù)據(jù)，校正后的Y分量數(shù)據(jù)為與錘擊方位垂直方位的數(shù)據(jù)，水平X分量和水平Y(jié)分量的數(shù)據(jù)均是由測(cè)量的數(shù)據(jù)投影后合成而來的；用于測(cè)量檢波器方位角的姿態(tài)傳感器內(nèi)置安裝于檢波器內(nèi)部，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取水平X分量和水平Y(jié)分量的方位角。
[0015]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:利用內(nèi)置安裝于三分量檢波器內(nèi)部的姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)獲取三分量檢波器的姿態(tài)角。
[0016]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述實(shí)際水平X分量和實(shí)際水平Y(jié)分量的數(shù)據(jù)均由兩組數(shù)據(jù)合成，分別是測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)進(jìn)行投影后的數(shù)據(jù)。
[0017]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述校正前的數(shù)據(jù)分別為水平X分量和水平Y(jié)分量所測(cè)量的數(shù)據(jù)，校正后的水平X分量數(shù)據(jù)為錘擊方位的數(shù)據(jù)，校正后的水平Y(jié)分量數(shù)據(jù)為與錘擊方位垂直方位的數(shù)據(jù)。
[0018]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述地震數(shù)據(jù)為三個(gè)嚴(yán)格正交的三分量地震數(shù)據(jù)。
[0019]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述三分量檢波器為三分量模擬檢波器或三分量數(shù)字檢波器。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過自動(dòng)獲取傾角方位信息，主動(dòng)結(jié)合震源激發(fā)方位對(duì)水平分量數(shù)據(jù)進(jìn)行重新旋轉(zhuǎn)投影合成，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際水平分量數(shù)據(jù)重新校正。本發(fā)明通過以上過程實(shí)現(xiàn)三分量地震數(shù)據(jù)水平分量數(shù)據(jù)的自動(dòng)實(shí)時(shí)校正，改進(jìn)水平分量地震波形同相軸混亂及初至拾取困難的問題，且具有校正質(zhì)量高、操作效率高的特點(diǎn)，能夠從原始數(shù)據(jù)本身提高地震數(shù)據(jù)后期處理精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明校正流程圖；
[0022]圖2為三分量檢波器各分量分布圖；
[0023]圖3為數(shù)據(jù)校正原理圖；
[0024]圖4為數(shù)據(jù)校正效果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明更容易被理解，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026]參閱圖1，一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，主要包括以下步驟:設(shè)置錘擊方位，即設(shè)置震源激發(fā)點(diǎn)的錘擊方位，將其作為最終校正完成后的實(shí)際水平X分量方位；自動(dòng)獲取檢波器姿態(tài)角，即利用內(nèi)置安裝于三分量檢波器內(nèi)部的姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取檢波器的姿態(tài)角，并自動(dòng)記錄三分量檢波器水平X分量和水平Y(jié)分量的方位角；旋轉(zhuǎn)角差計(jì)算，即自動(dòng)計(jì)算所測(cè)量的三分量檢波器水平X分量方位到錘擊方位的角度差；水平分量數(shù)據(jù)重新投影，即利用該角度差將測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新投影到錘擊方位上，即實(shí)際水平X分量；水平分量數(shù)據(jù)重新疊加，即將投影后的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新疊加合成，獲得實(shí)際水平X分量的地震數(shù)據(jù)；通過以上過程來完成水平X分量地震數(shù)據(jù)的校正，由于水平X分量和水平Y(jié)分量是垂直的關(guān)系，可以利用上述同樣步驟獲得實(shí)際水平Y(jié)分量的地震數(shù)據(jù)。
[0027]參閱圖1，其中所設(shè)置的錘擊方位，是在選取震源激發(fā)位置時(shí)已經(jīng)確定好的，即震源激發(fā)位置與正北方向的夾角，因此在進(jìn)行自動(dòng)校正之前可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置；自動(dòng)獲取檢波器姿態(tài)角，是由集成在檢波器內(nèi)部的姿態(tài)傳感器自動(dòng)檢測(cè)，并由軟件自動(dòng)記錄檢波器的方位角信息，為數(shù)據(jù)校正提供參考角；其中的旋轉(zhuǎn)角差計(jì)算，主要是計(jì)算自動(dòng)獲取的方位角與錘擊方位角的角度差；其中的水平分量數(shù)據(jù)重新投影，是將測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量數(shù)據(jù)結(jié)合旋轉(zhuǎn)角度差進(jìn)行重新投影，最終投影到實(shí)際的水平X分量和水平Y(jié)分量上；其中的水平分量數(shù)據(jù)重新疊加，由于重新投影后的水平X分量和水平Y(jié)分量數(shù)據(jù)均是分別來自于測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量數(shù)據(jù)，因此需要將重新投影后的實(shí)際水平X分量和水平Y(jié)分量數(shù)據(jù)進(jìn)行重新疊加。上述過程均通過編程軟件自動(dòng)執(zhí)行完成。
[0028]參閱圖2，本發(fā)明涉及的檢波器為三分量檢波器，既可以是模擬檢波器也可以是數(shù)字檢波器。其三個(gè)分量分別是水平X分量、水平Y(jié)分量、Z分量，三個(gè)分量為正交關(guān)系，即三個(gè)分量之間均相互垂直。這種情況下，在隨機(jī)任意的震源激發(fā)位置，對(duì)于水平分量來說，無論在任何方位激發(fā)震源 ，水平X分量和水平Y(jié)分量均能接收到信號(hào)，但是兩者的能量會(huì)存在差異，甚至?xí)霈F(xiàn)其中一個(gè)分量沒有信號(hào)的情況(錘擊方位與其中一個(gè)分量的方位相同)，這樣就會(huì)出現(xiàn)原本屬于水平X分量的數(shù)據(jù)被分配到水平Y(jié)分量的情況，而且對(duì)于水平Y(jié)分量來說，也引入了干擾。同樣這種情況對(duì)于水平Y(jié)分量也是存在的。因此在校正時(shí)實(shí)際水平X分量的數(shù)據(jù)是來自于所測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量，實(shí)際水平Y(jié)分量同樣如此。
[0029]參閱圖3，水平分量數(shù)據(jù)投影疊加的具體過程如下:設(shè)姿態(tài)傳感器測(cè)量的當(dāng)前檢波器姿態(tài)值為s.(X#J, Y#J, Z.)，即所測(cè)量檢波器方位，設(shè)Xm與正北方向夾角為β。且由于檢波器的三個(gè)分量是嚴(yán)格正交的，因此水平X分量與水平Y(jié)分量是相互垂直的。
[0030]這里假設(shè)實(shí)際敲擊方向如圖3中的X3;，其與正北方向的夾角為α，α可以在O~360度范圍內(nèi)任意選取，而且是可以提前測(cè)量的，即是已知的。
[0031]在進(jìn)行校正時(shí)，針對(duì)水平X分量，需要將所測(cè)量的水平X?分量與Y?分量的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)，由于校正的數(shù)據(jù)來自于測(cè)量的水平X分量和測(cè)量的水平Y(jié)分量，因此這一過程分為兩部分:即從測(cè)量的水平X分量X?方位旋轉(zhuǎn)投影到X實(shí)方位(錘擊方位)，以及測(cè)量的水平Y(jié)分量旋轉(zhuǎn)到方位，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新投影。Y分量也同樣按此方法處理。
[0032]如圖3中從測(cè)量的水平X分量位旋轉(zhuǎn)投影到方位，需要旋轉(zhuǎn)τ = α-β的角度。
[0033]在X $方位進(jìn)行投影時(shí)，針對(duì)X3m需取X3m *cos ( α - β )，而對(duì)Ym由于需要多旋轉(zhuǎn)90度(水平X分量和水平Y(jié)分量是相互垂直的)，因此需取YM*cos(a -90-β )，即_ΥΜ氺sin ( α - β )。
[0034]貝IjX 實(shí)=X 測(cè) *cos ( α - β ) +Y測(cè) *cos ( α - β -90)；
[0035]即X 實(shí)=X測(cè) *cos ( α - β ) -Y測(cè) *sin ( α - β )；
[0036]以此類推，貝丨JY實(shí)=X}則*cos(a-β+90)+Υ測(cè)*cos(a-β )；
[0037]即Y實(shí)=X測(cè)*sin(a-β )+Υ測(cè)*cos(a-β )；
[0038]如錘擊方位為a = 245，則按如下公式進(jìn)行計(jì)算:
[0039]X 實(shí)=X測(cè) *cos (245—β )—Y測(cè) *sin (245—β )；
[0040]X 實(shí)=Xs *sin (245- β ) +Y測(cè) *cos (245- β )。
[0041]其中β為自動(dòng)測(cè)量的檢波器水平X分量方位(與正北方向夾角)。
[0042]水平X分量校正前后的對(duì)比效果如圖4所示，從圖4中可以看出，未校正前的各道地震波形分布雜亂，并沒有按照由淺至深(從左向右)的波形走時(shí)規(guī)律分布，各道波形的起跳點(diǎn)也沒有按照規(guī)律逐級(jí)分布，造成初至無法拾?。欢Ｕ蟮牟ㄐ畏植挤浅＞鶆颍覈?yán)格按照由淺至深(從左向右)的波形走時(shí)規(guī)律分布，各道波形的起跳點(diǎn)也是由淺至深(從左向右)的波形走時(shí)規(guī)律分布，因此能清晰的辨認(rèn)和拾取初至。
【權(quán)利要求】
1.一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)設(shè)置震源激發(fā)點(diǎn)的錘擊方位，將其作為最終校正完成后的實(shí)際水平X分量方位； 2)實(shí)時(shí)獲取三分量檢波器的姿態(tài)角，并自動(dòng)記錄三分量檢波器水平X分量和水平Y(jié)分量的方位角； 3)計(jì)算所測(cè)量的三分量檢波器水平X分量方位到錘擊方位的角度差； 4)利用所述角度差將測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新投影到錘擊方位上； 5)將投影后的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)重新疊加合成，獲得實(shí)際水平X分量的地震數(shù)據(jù)； 6)利用上述同樣步驟I)?5)獲得實(shí)際水平Y(jié)分量的地震數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，其特征在于:利用內(nèi)置安裝于三分量檢波器內(nèi)部的姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)獲取三分量檢波器的姿態(tài)角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，其特征在于:所述實(shí)際水平X分量和實(shí)際水平Y(jié)分量的數(shù)據(jù)均由兩組數(shù)據(jù)合成，分別是測(cè)量的水平X分量和水平Y(jié)分量地震數(shù)據(jù)進(jìn)行投影后的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，其特征在于:所述校正前的數(shù)據(jù)分別為水平X分量和水平Y(jié)分量所測(cè)量的數(shù)據(jù)，校正后的水平X分量數(shù)據(jù)為錘擊方位的數(shù)據(jù)，校正后的水平Y(jié)分量數(shù)據(jù)為與錘擊方位垂直方位的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，其特征在于:所述地震數(shù)據(jù)為三個(gè)嚴(yán)格正交的三分量地震數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的一種三分量檢波器水平分量數(shù)據(jù)自動(dòng)校正方法，其特征在于:所述三分量檢波器為三分量模擬檢波器或三分量數(shù)字檢波器。
【文檔編號(hào)】G01V1/36GK103984024SQ201410226691
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】李懷良, 庹先國(guó), 沈統(tǒng), 劉勇, 蔣鑫, 陽林鋒, 毛小波, 賀春艷 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)