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一種水陸檢波器數(shù)據(jù)海底反射系數(shù)反演的方法
【專利摘要】一種水陸檢波器數(shù)據(jù)海底反射系數(shù)反演的方法，特點是包括以下步驟：用地震人工震源激發(fā)和采集水中檢波器與陸地檢波器地震數(shù)據(jù)并做預(yù)處理；計算水中檢波器數(shù)據(jù)與陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換；計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲數(shù)據(jù)；計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲時間序列數(shù)據(jù)；計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)；構(gòu)造并求解海底反射系數(shù)特征方程；計算上行波數(shù)據(jù)能量；確定最佳海底反射系數(shù)；繪制海底反射系數(shù)剖面和存儲海底反射系數(shù)于地震數(shù)據(jù)道頭中；本發(fā)明實現(xiàn)水中檢波器數(shù)據(jù)與陸地檢波器數(shù)據(jù)的合并處理，消除地震數(shù)據(jù)中海水鳴震多次波干擾影響，有效提高地震數(shù)據(jù)信噪比和分辨率，具有一定的抗噪能力。
【專利說明】一種水陸檢波器數(shù)據(jù)海底反射系數(shù)反演的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田的勘探、開發(fā)、開采技術(shù)，具體是為反映地下地層層位、油藏描述提供高分辨率的地震圖形和數(shù)據(jù)的一種水陸檢波器數(shù)據(jù)海底反射系數(shù)反演的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展，海上油氣勘探的難度和深度也越來越大，對地震資料的信噪比和分辨率要求也越來越高。三維地震可以精確地描述儲層。OBC(Ocean BottomCable，海底電纜)，是一種聯(lián)合海上和陸地地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)，把檢波器固定在海底，可以獲得高分辨率三維地震數(shù)據(jù)。它使用一個固定的排列，把檢波器固定在海底接收地震波，而一艘航船僅僅拖拽震源進行地震波激發(fā)。在OBC數(shù)據(jù)采集中，至少三艘船:一艘震源船，僅僅拖拽著氣槍震源排列，進行地震波激發(fā)；一艘接收船，是固定不動的，連接著海底電纜，接收地震波；一艘船或者幾艘船，鋪設(shè)海底電纜和回收海底電纜。OBC目前僅僅局限于水深不超過150米的海域。但是隨著電纜和電纜回收系統(tǒng)的改進，OBC技術(shù)正在向更深的海域推進。在一些特殊的地區(qū)，為了方便油藏監(jiān)控試驗，設(shè)計試驗系統(tǒng)，把接收電纜保留在海底多年，以方便多次數(shù)據(jù)采集。為了得到地下介質(zhì)高精度的三維圖像，必須精確地知道所有炮點和接收點的位置。GPS (Global Posit1ning System,全球定位系統(tǒng))數(shù)據(jù)或者基于海岸的無線電定位，提供炮船精確位置。同時也要精確定位電纜船，把每一個檢波器放置到預(yù)先設(shè)計的位置。
[0003]在OBC數(shù)據(jù)采集時，由于海底和海面都是較強的反射界面。隨著一個反射地震子波從地下達到海底，海底電纜中的檢波器，感應(yīng)并記錄下這個反射地震子波。這個反射子波繼續(xù)向上前進達到海面，受到海面的反射，然后改變方向向下傳播，達到海底。海底電纜中的檢波器，再一次感應(yīng)并記錄下這個地震子波。同時這個地震子波受到海底的反射，然后改變方向向上傳播，達到海面，受到海面的反射，然后改變方向向下傳播，達到海底。這個循環(huán)重復(fù)進行。而這些原始反射地震子波不希望的二次和后續(xù)達到，就是海水鳴震多次波(交混回響)。海水鳴震多次波是海上地震勘探數(shù)據(jù)中最大的噪聲干擾。消除海水鳴震多次波噪聲干擾，是海上地震數(shù)據(jù)處理中最為重要的步驟。
[0004]在淺水區(qū)，使用反褶積方法，可以有效消除海水鳴震多次波干擾，以恢復(fù)一次反射地震子波。但是對于海水深度超過10米的地區(qū)，原始反射地震子波與后續(xù)海水鳴震多次波干擾之間的時差很大，使得反褶積算法不能有效去除海水鳴震多次波干擾產(chǎn)生的同相軸。如果不能有效地從地震數(shù)據(jù)中去除海水鳴震多次波干擾，那么幾個子波代表著一個反射界面，這樣就會模糊地質(zhì)斷層界面。OBC采集的數(shù)據(jù)，提供了同一位置水中檢波器數(shù)據(jù)和陸地檢波器數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)。這兩種數(shù)據(jù)分別使用水中檢波器和陸地檢波器記錄。水中檢波器是一種壓力檢波器，記錄的是地震波產(chǎn)生的壓力變化；陸地檢波器是一種質(zhì)點速度檢波器，記錄的是質(zhì)點速度變化。由于這兩種檢波器的記錄機理不同，對于同一位置處海水鳴震多次波干擾，表現(xiàn)出不同特征。與水中檢波器記錄的海水鳴震多次波干擾相比，陸地檢波器記錄的海水鳴震多次波干擾表現(xiàn)出極性和振幅特征差異。兩種檢波器記錄的海水鳴震多次波干擾，其極性是相反的，振幅是不同的，且相差一個與海底反射系數(shù)成比例的常數(shù)，這個常數(shù)值就是標(biāo)定因子。因此利用這種振幅和極性特征差異，可以有效消除海水鳴震多次波干擾。這樣消除海水鳴震多次波干擾的步驟包括:(I)在每一個接收點位置處，記錄水中檢波器數(shù)據(jù)和陸地檢波器數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)；(2)利用兩種檢波器的傳感器靈敏度(傳導(dǎo)常數(shù))，調(diào)整陸地檢波器數(shù)據(jù)的振幅，以匹配水中檢波器數(shù)據(jù)的振幅；(3)計算確定標(biāo)定因子、海水深度、海底反射系數(shù)參數(shù)，(4)利用標(biāo)定因子，標(biāo)定調(diào)整振幅后的陸地檢波器數(shù)據(jù)；(5)把標(biāo)定后的陸地檢波器數(shù)據(jù)，與對應(yīng)的水中檢波器數(shù)據(jù)相加，得到水陸地檢波器標(biāo)定數(shù)據(jù)，(6)利用海水深度、海底反射系數(shù)參數(shù)，消除海水鳴震多次波干擾。這樣，計算海底反射系數(shù)，構(gòu)成了室內(nèi)海上地震數(shù)據(jù)處理消除海水鳴震多次波干擾方法的關(guān)鍵步驟。
[0005]在包含海水鳴震多次波的OBC數(shù)據(jù)中，由于數(shù)據(jù)的能量是由地下反射波的能量和海水鳴震多次波的能量構(gòu)成。消除海水鳴震多次波后，地震數(shù)據(jù)中，已經(jīng)消除了多次波能量，剩下地下反射波的能量。因此為了有效估算海底反射系數(shù)，通常使用能量最小作為確定海底反射系數(shù)的準則。
[0006]目前常規(guī)處理方法是，采用掃描方法計算確定海底反射系數(shù)。采用預(yù)先設(shè)定一個海底反射系數(shù)范圍值和掃描步長，采用掃描方法給出一系列的反射系數(shù)值，對一系列海底反射系數(shù)，計算一系列Backus海水鳴震多次波逆濾波器算子，對頻率域水陸檢上行波場數(shù)據(jù)(即，水陸檢波器數(shù)據(jù)之和)乘以Backus海水鳴震多次波逆濾波器算子，得到濾波處理后的上行波場數(shù)據(jù)，然后使用傅立葉逆變換，將上行波場數(shù)據(jù)變換到時間域，在時間域計算一系列波場數(shù)據(jù)能量，其中最小能量所對應(yīng)的海底反射系數(shù)，就是所求最佳海底反射系數(shù)。以上方法采用預(yù)先設(shè)定一個海底反射系數(shù)范圍值和掃描步長，采用掃描方法，因此計算費時，且計算的海底反射系數(shù)數(shù)值必定存在誤差。而且計算精度低，計算費時，不能滿足實際數(shù)據(jù)處理需要。
[0007]發(fā)明目的
[0008]本發(fā)明提供一種目的在于快速、準確地進行水中檢波器數(shù)據(jù)和陸地檢波器數(shù)據(jù)合并處理，消除地震數(shù)據(jù)中海水鳴震多次波干擾，計算精確、效率高的水陸檢波器數(shù)據(jù)海底反射系數(shù)反演的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明包括以下步驟:
[0010]I)用地震人工震源激發(fā)和采集水中檢波器與陸地檢波器地震數(shù)據(jù)并做預(yù)處理；
[0011]步驟I)所述的預(yù)處理是指對地震數(shù)據(jù)置標(biāo)簽、定義觀測系統(tǒng)、水中檢波器與陸地檢波器地震數(shù)據(jù)分離、速度分析、疊加預(yù)處理工作；
[0012]2)計算水中檢波器數(shù)據(jù)與陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換；
[0013]按照以下公式計算水中檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換Η」(ω):
[0014]",(ω) = ￡>,.["]產(chǎn)(!)

H=I
[0015]式中，hj[n]為水檢數(shù)據(jù)；i為虛數(shù)單位，且i2 = _1 ; ω為角頻率,單位為弧度/秒(Ω/s) ;n表示共檢波點道集數(shù)據(jù)時間樣點順序號，η = I, 2, 3，…，IN, IN表示共檢波點道集數(shù)據(jù)時間樣點總個數(shù)表示共檢波點道集數(shù)據(jù)道順序號= 1，2，3，…，IL，IL表示共檢波點道集數(shù)據(jù)總道數(shù)。
[0016]按照以下公式計算陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換(^(ω):
[0017]^/(ω)-Χ-/[/?>/,"Η(2)

?-1
[0018]式中，gj [η]為陸檢數(shù)據(jù)。
[0019]3)計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲數(shù)據(jù)；
[0020]按照以下公式計算上行波場數(shù)據(jù)Cj ( ω ):
[0021]Cj ( ω ) = Hj ( ω ) +Gj ( ω )(3)
[0022]按照以下公式計算上行波場一階延遲數(shù)據(jù)Dj(Co):
[0023]Dj ( ω ) = -2RS (Hj ( ω )+Gj ( ω )) θ?ω τ(4)
[0024]式中，Rs為海面反射系數(shù)，τ為水層雙程旅行時間，單位為秒(S)。
[0025]按照以下公式計算上行波場二階延遲數(shù)據(jù)Ε」(ω):
[0026]￡.(ω) = R; (//; (ω)+Gj (ω) )β?2ωτ(5 )
[0027]4)計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲時間序列數(shù)據(jù)；
[0028]按照以下公式計算上行波場時間序列數(shù)據(jù)Cj[η]:
[0029]CM = -V ?~'(ω)β-?απ?ω(6)

2nJ
[0030]按照以下公式計算上行波場一階延遲時間序列數(shù)據(jù)Clj[η]:
[0031]d [//] = —i D丨Uii)e "''"dω(7)

-
[0032]按照以下公式計算上行波場二階延遲時間序列數(shù)據(jù)θ」[η]:
[0033]=.丄.1"''"cho(8)

2nJ-x
[0034]5)計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)；
[0035]按照以下公式計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)％、&1、a2、a3和a4:

IL IN
[0036]αο=ΣΣΓ/[/?]

J=I H=I

IL IN
[0037]α{ =[η]

j=\ η=\

IL IN
[0038]<h = ΣΣ("/2[/?]+ 2c:/[叱["])

7=1 h=1

IL IN
[0039]Cl、Clj [/?>,_ [η]

j=l H=I

IL IN
[0040]?4 = Σ Σe) [" ]( 9 )

7=1 ?=1
[0041]6)構(gòu)造并求解海底反射系數(shù)特征方程；
[0042]按照以下公式構(gòu)造海底反射系數(shù)特征方程:
[0043]a1+2a2R+3a3R2+4a4R3 = O(10)
[0044]式中，R為海底反射系數(shù)特征方程的變元。求解特征方程(10)，可以得到三個海底反射系數(shù)數(shù)值RpR2和R3。
[0045]7)計算上行波數(shù)據(jù)能量；
[0046]按照以下公式計算上行波數(shù)據(jù)能量Qp Q2和Q3:
[0047]Qy — ci{) + 6/| /?] + u-, /?| u'R' + 6/^/?,
[0048]Qi — + ct'R, + Rn + a i +
[0049]Qit — Cii^ + ?,χ R.' + u.0 R-, + U1R1 +(11)
[0050]8)確定最佳海底反射系數(shù)；
[0051]按照以下公式確定最佳海底反射系數(shù)Rbsst:
[0052]Rbest = 彳化 P J β , 02, ft }( 12)

Kbest -*M，-^2，九3 J
[0053]9)繪制海底反射系數(shù)剖面和存儲海底反射系數(shù)于地震數(shù)據(jù)道頭中。
[0054]發(fā)明效果
[0055]本發(fā)明實現(xiàn)水中檢波器數(shù)據(jù)與陸地檢波器數(shù)據(jù)的合并處理，消除地震數(shù)據(jù)中海水鳴震多次波干擾影響，有效提高地震數(shù)據(jù)信噪比和分辨率，具有一定的抗噪能力。
[0056]采用直接計算水陸數(shù)據(jù)上行波場時間序列以及其一階和二階延遲時間序列，實現(xiàn)直接計算確定出海底反射系數(shù)。計算量小、計算速度快、穩(wěn)定性好和計算精度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]圖1水陸檢合并共檢波點道集數(shù)據(jù)對比；
[0058](a)水檢數(shù)據(jù)
[0059](b)陸檢數(shù)據(jù)
[0060](c)現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0061](d)本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0062]圖2水陸檢合并共檢波點道集數(shù)據(jù)頻譜對比；
[0063](a)水檢數(shù)據(jù)
[0064](b)陸檢數(shù)據(jù)
[0065](C)現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0066](d)本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0067]圖3水陸檢合并共炮點道集數(shù)據(jù)對比；
[0068](a)水檢數(shù)據(jù)
[0069](b)陸檢數(shù)據(jù)
[0070](C)現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0071](d)本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0072]圖4水陸檢合并共炮點道集數(shù)據(jù)頻譜對比；
[0073](a)水檢數(shù)據(jù)
[0074](b)陸檢數(shù)據(jù)
[0075](c)現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0076](d)本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0077]圖5水陸檢合并疊加數(shù)據(jù)對比；
[0078](a)水檢數(shù)據(jù)
[0079](b)陸檢數(shù)據(jù)
[0080](c)現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0081](d)本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0082]圖6水陸檢合并疊加數(shù)據(jù)頻譜對比；
[0083](a)水檢數(shù)據(jù)
[0084](b)陸檢數(shù)據(jù)
[0085](C)現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0086](d)本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)
[0087]圖7反演反射系數(shù)結(jié)果。

【具體實施方式】
[0088]本發(fā)明通過計算水中檢波器數(shù)據(jù)和陸地檢波器數(shù)據(jù)的傅立葉變換，進而計算上行波場數(shù)據(jù)以及其一階延遲和二階延遲數(shù)據(jù)，然后計算上行波場時間序列數(shù)據(jù)以及其一階延遲和二階延遲時間序列數(shù)據(jù)，再計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)，構(gòu)造并求解海底反射系數(shù)特征方程，由特征方程根計算上行波場時間序列能量，再由上行波場時間序列能量確定最佳海底反射系數(shù)，最后對水中檢波器數(shù)據(jù)和陸地檢波器數(shù)據(jù)進行合并處理，消除海水鳴震多次波干擾，以有效提高地震數(shù)據(jù)信噪比和分辨率。
[0089]以下結(jié)合附圖和實例詳細說明本發(fā)明。
[0090]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)，包括以下步驟:
[0091](I)用地震人工震源激發(fā)和采集水中檢波器與陸地檢波器地震數(shù)據(jù)，并對地震數(shù)據(jù)置標(biāo)簽、定義觀測系統(tǒng)、水中檢波器與陸地檢波器地震數(shù)據(jù)分離、速度分析、疊加等預(yù)處理工作；
[0092](2)計算水中檢波器數(shù)據(jù)與陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換；
[0093]Backus海水鳴震多次波逆濾波器算子表達式為
[0094]B(Z) = (1-RsRZ)2 = 1_2RSRZ+RS2R2Z2(I)
[0095]式中，R為海底反射系數(shù)，是海底反射系數(shù)特征方程的變元，為本發(fā)明所求取的參數(shù)；RS為海面反射系數(shù)，由用戶通過試驗給定的參數(shù)，通常取值為-1 ;Z為延遲算子，其表達式為
[0096]Z = eiaT(2)
[0097]式中，i為虛數(shù)單位,且i2 =-1, ω為角頻率,單位為弧度/秒(Ω/s) ； τ為水層雙程旅行時間，單位為秒(S)，在本發(fā)明中作為已知參數(shù)，通過其它方法計算確定，與海水深度之間的關(guān)系為
2Ζ),、
[0098]T =——(3)
Y
[0099]式中，V為海水速度,單位為米/秒(m/s), D為海水深度,單位為米(m)。
[0100]根據(jù)震源鳴震和微屈反射鳴震多次波模型，為了有效消除震源鳴震和微屈反射鳴震多次波，使用算子BackUS海水鳴震多次波逆濾波器算子，乘以上行波場(水陸檢波器數(shù)據(jù)之和)。即
[0101]Sj ( ω ) = (Hj ( ω ) +Gj ( ω )) B ( ω )(4)
[0102]式中，Sj(Co)為消除海水鳴震多次波干擾波場傅立葉變換數(shù)據(jù)，Η」(ω)為水檢波場傅立葉變換數(shù)據(jù)，Gj(O)為陸檢波場傅立葉變換數(shù)據(jù)，j表示共檢波點道集數(shù)據(jù)道順序號；j = I, 2，3，…，IL, IL表示共檢波點道集數(shù)據(jù)總道數(shù)。且
[0103]A(CO) = tsW


W=I
[0104]/IjUo) ^hjInyim

n=\
[0105]0/(ω)-Χ-/[/7]^,',Η(5)

η=\
[0106]式中，Sj[η]為消除海水鳴震多次波干擾波場數(shù)據(jù)，hj[η]為水檢數(shù)據(jù)，gj[n]為陸檢數(shù)據(jù)，η表示共檢波點道集數(shù)據(jù)時間樣點順序號；η = I, 2，3，…，IN, IN表示共檢波點道集數(shù)據(jù)時間樣點總個數(shù)。
[0107]按照公式(5)計算水中檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換&(ω)和陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換 Gj(OJ)；
[0108](3)計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲數(shù)據(jù)；
[0109]將方程(I)、(2)代入(4)，有
[0110]Sj ( ω ) = Cj ( ω ) +Dj ( ω ) R+Ej ( ω ) R2(6)
[0111]式中，
[0112]Cj ( ω ) = Hj ( ω ) +Gj ( ω )
[0113]Dj ( ω ) = -2RS (Hj ( ω )+Gj ( ω )) θ?ω τ
[0114]Ej(O)) = R；{/Ij(Oi) + Gj(M) y2"n( 7)
[0115]按照公式(7)計算上行波場數(shù)據(jù)Cj(Co)、上行波場一階延遲數(shù)據(jù)Dj(Co)和上行波場二階延遲數(shù)據(jù)& (ω)；
[0116](4)計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲時間序列數(shù)據(jù)；
[0117]對方程(6)進行逆傅立葉變換，有
[0118]S」[η] = C」[n] +(Ij [n] R+e」[n] R2⑶
[0119]式中，
[0120]、L?J = —Si(O))^ ivwCho
[0121]c.[/7] = ^l Ci(Oy)C ",/ω
[0122]d: [//J =-1 D.{(?) β d (?.2KJ -CO
[0123]t [//J = -*—? Ε.(ω)β ,uwdO)(9)
J 2 nJ
[0124]按照公式(9)計算上行波場時間序列數(shù)據(jù)Cj [η]、上行波場一階延遲時間序列數(shù)據(jù)Cij[η]和上行波場二階延遲時間序列數(shù)據(jù)ej[n]；
[0125](5)計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)；
[0126]消除海水鳴震多次波干擾波場數(shù)據(jù)Sj[n]的能量為

IL IN
[0127]Q ==+ + ChiR +U4Ra(10)

j=l η=\
[0128]式中，

IL IN
[0129]α0=ΣΣΓ/[/?]

J=I W=I

IL IN
[0130]Ci1 =[η]

j=l η=\
[0131]α2 = ΧΧ(?/；[/7] + 26^/7^^/7])

/=1 η=Λ

IL IN
[0132]α3 =2ΣΣdi [/?]e/ ["]./=1 η=1

IL IN
[0133]α4 =ΣΣβ/[/?](11)

7=1 η=1
[0134]按照公式(11)計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)％、&1、a2、a3和a4 ；
[0135](6)構(gòu)造并求解海底反射系數(shù)特征方程；
[0136]方程(10)兩邊對海底反射系數(shù)R求導(dǎo)數(shù)，有
[0137]-= i2j + R + 3ci^R + Aq^R(12)
SR"
[0138]令能量導(dǎo)數(shù)為0，得到海底反射系數(shù)R的特征方程
[0139]a1+2a2R+3a3R2+4a4R3 = 0(13)
[0140]按照公式(13)構(gòu)造海底反射系數(shù)特征方程，求解特征方程(13)，可以得到三個海底反射系數(shù)數(shù)值RpR2和R3;
[0141](7)計算上行波數(shù)據(jù)能量；
[0142]將三個海底反射系數(shù)數(shù)值仏、R2和R3分別代入方程(10)，得到三個能量值Q1' Q2和Q3:
[01 43] Qi = “O + “I 及I + ^R' + “3 穴I + “4尺1
[0144]Q-ι — “() + (i\R^ + Rn + ci'R’ + u^Rt
[0145]Qnt — c1 + ο,χ + Ct0 + ci^R^ +( 14)
[0146](8)確定最佳海底反射系數(shù)；
[0147]三個能量值Q1A2和Q3中最小值所對應(yīng)的海底反射系數(shù)，就是最佳海底反射系數(shù)。即最佳海底反射系數(shù)Rbest:
[0148]R = Min \Q^O,,Q,, }⑴)
/^[?,'馬'馬]-
[0149]按照公式(15)確定最佳海底反射系數(shù)Rbest ；
[0150](9)繪制海底反射系數(shù)剖面和存儲海底反射系數(shù)于地震數(shù)據(jù)道頭中。
[0151]本發(fā)明反演的海底反射系數(shù)參數(shù)，應(yīng)用于隨后水陸檢數(shù)據(jù)合并處理。
[0152]本發(fā)明進行了實際數(shù)據(jù)處理驗證。
[0153]圖1是水陸檢合并共檢波點道集數(shù)據(jù)對比，橫坐標(biāo)是炮檢距(Offset)，單位為米(m)，縱坐標(biāo)是時間(Time)，單位為毫秒(ms)，(a)是水檢數(shù)據(jù)，(b)是陸檢數(shù)據(jù)，(c)現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)，(d)是本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)；圖2是水陸檢合并共檢波點道集數(shù)據(jù)頻譜對t匕，橫坐標(biāo)是頻率(Frequency),單位為赫茲(Hz),縱坐標(biāo)是振幅(Amplitude), (a)是水檢數(shù)據(jù)，(b)是陸檢數(shù)據(jù)，(C)是現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)，(d)是本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)；圖3是水陸檢合并共炮點道集數(shù)據(jù)對比，橫坐標(biāo)是道號(Trace)，縱坐標(biāo)是時間(Time)，單位為毫秒(ms)，(a)是水檢數(shù)據(jù)，(b)是陸檢數(shù)據(jù)，(C)是現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)，(d)是本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)；圖4是水陸檢合并共炮點道集數(shù)據(jù)頻譜對比，(a)是水檢數(shù)據(jù)，(b)是陸檢數(shù)據(jù)，(C)是現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)，(d)是本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)；圖5是水陸檢合并疊加數(shù)據(jù)對t匕，橫坐標(biāo)是共中心點號(CMP)，縱坐標(biāo)是時間(Time)，單位為毫秒(ms)，(a)是水檢數(shù)據(jù)，(b)是陸檢數(shù)據(jù)，(c)是現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)，(d)是本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)；圖6是水陸檢合并疊加數(shù)據(jù)頻譜對比，(a)是水檢數(shù)據(jù)，(b)是陸檢數(shù)據(jù)，(C)是現(xiàn)有水陸檢合并數(shù)據(jù)，
(d)是本發(fā)明水陸檢合并數(shù)據(jù)；圖7是反演反射系數(shù)結(jié)果，橫坐標(biāo)是共接收點號(ReceiverNumber),縱坐標(biāo)是反射系數(shù)(Reflectivity)。。由圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6可以看出，利用本專利反演的海底反射系數(shù)，有效消除了水層產(chǎn)生的多次波干擾，提高了 OBC數(shù)據(jù)信噪比；由圖2、圖4和圖6可以看出，利用本發(fā)明反演的海水深度，有效拓寬了海底電纜數(shù)據(jù)有效頻帶，提高了 OBC數(shù)據(jù)分辨率。因此本發(fā)明反演的海底反射系數(shù)滿足了實際數(shù)據(jù)處理的需要。
【權(quán)利要求】
1.一種水陸檢波器數(shù)據(jù)海底反射系數(shù)反演的方法，特點是包括以下步驟:1)用地震人工震源激發(fā)和采集水中檢波器與陸地檢波器地震數(shù)據(jù)并做預(yù)處理；2)計算水中檢波器數(shù)據(jù)與陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換；3)計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲數(shù)據(jù)；按照以下公式計算上行波場數(shù)據(jù)Cj(Co):Cj(GJ) = Η」(ω)+6」(ω)(3)按照以下公式計算上行波場一階延遲數(shù)據(jù)Ddco):Dj(GJ) =-2Ιζ(Η」(ω)+6」(ω))θ?ωτ(4)式中，Rs為海面反射系數(shù)，τ為水層雙程旅行時間，單位為秒(S)。按照以下公式計算上行波場二階延遲數(shù)據(jù)1_(ω):Ej(M) = R； (// ,(ω) + G7(W) )ei2wt(5'、4)計算上行波場以及上行波場一階和二階延遲時間序列數(shù)據(jù)；按照以下公式計算上行波場時間序列數(shù)據(jù)cjn]:Cj[η] = 士J: Cy (O)e-—dω(6)按照以下公式計算上行波場一階延遲時間序列數(shù)據(jù)+ [η]:".["] =丄廠 Di,:'"dco<?)按照以下公式計算上行波場二階延遲時間序列數(shù)據(jù)ej[n]:e ；["] = j E丨((a) e "''"d ω(8 )5)計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)；按照以下公式計算海底反射系數(shù)特征方程系數(shù)％、B1, a2、a3和a4:?ο-ΣΣ^;[?]
7=1 H=IO1=2丈 Y CvMiZy [η]
j=\ n=\?2 ^ΣΣ(β,/[/7]+2cJ ["知 / [/?])
J=I H=I
IL IN?3 =2ZZi7/
j=\ H=I



(9、
J=I n=\6)構(gòu)造并求解海底反射系數(shù)特征方程；按照以下公式構(gòu)造海底反射系數(shù)特征方程:a1+2a2R+3a3R2+4a4R3 = O(10) 式中，R為海底反射系數(shù)特征方程的變元，求解特征方程(10)，可以得到三個海底反射系數(shù)數(shù)值R!、M口 R3; 7)計算上行波數(shù)據(jù)能量； 按照以下公式計算上行波數(shù)據(jù)能量Qp Q2和Q3:
= + ?,χ + ci，R\ + a > /?| + ci^Ri
Q1 — Uii + ci'.R’ + ci0 + u'Rn + Q.、— u,^ + ^/| R' + U0 R.' + u.'R‘' + U^R ^(11) 8)確定最佳海底反射系數(shù)； 按照以下公式確定最佳海底反射系數(shù)Rbsst: Rbest = Min(12) 9)繪制海底反射系數(shù)剖面和存儲海底反射系數(shù)于地震數(shù)據(jù)道頭中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點是步驟I)所述的預(yù)處理是指對地震數(shù)據(jù)置標(biāo)簽、定義觀測系統(tǒng)、水中檢波器與陸地檢波器地震數(shù)據(jù)分離、速度分析、疊加預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點是步驟2)所述的陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換是: 按照以下公式計算水中檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換&(ω): = ^(I)

η=\ 式中，hj[n]為水檢數(shù)據(jù)；i為虛數(shù)單位，且i2 = -1 ； ω為角頻率,單位為弧度/秒(Ω/s) ；η表示共檢波點道集數(shù)據(jù)時間樣點順序號，η = I, 2, 3，…，IN, IN表示共檢波點道集數(shù)據(jù)時間樣點總個數(shù)；j表示共檢波點道集數(shù)據(jù)道順序號；j = 1，2，3，…，IL, IL表示共檢波點道集數(shù)據(jù)總道數(shù)； 按照以下公式計算陸地檢波器數(shù)據(jù)傅立葉變換Gd ω):?、?=；^?高’^2)

?=1 式中，g彳η]為陸檢數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01V1/36GK104181586SQ201410379202
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】高少武, 趙波, 羅國安, 錢忠平, 頡冬蓮, 張文棟 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司, 中油油氣勘探軟件國家工程研究中心有限公司