[发明专利]一种检波器组合参数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，具体涉及一种检波器组合参数计算方法。

背景技术

地震勘探中，通常利用检波器组合的办法来接收地震信号。它是利用干扰波与有效波在传播方向上的差异来压制干扰波的一种有效方法，主要用于压制面波之类低视速度规则干扰及无规则的随机干扰，尤其在地震记录品质差，干扰严重的工区，为使微弱的有效信号不至于被强大的噪音淹没，更有必要采用检波器组合来接收。

组合的实质是波场的叠加，波场叠加的关键是准确得到各方向传入子波的时差，时差越小波形叠加损失越小，反之则波场值正负抵消，可以达到压制的目的。在均一速度的介质中，平面波到达各检波器的时差取决于其入射的方向，垂直接收平面入射时差为零，平行接收平面入射时差最大。

研究表明地震勘探的噪音主要来源于近地表，有效波在近炮点道垂直入射到检波器，而随着目的层变浅以及炮检距的增加，其入射方向与地表法线的夹角会增大，可以这样认为：在地下半空间，反射信号其主要能量是以“束状”形式入射到检波点，其三维的形态为圆锥体，二维截切面为三角形，顶点在检波点，噪音主要分布在“挖”掉圆锥有效信号后剩余的部分。噪音和有效信号其天然的入射方向差异性为我们设计检波器组合参数提供了便利。

组合具有方向特性、频率特性和统计特性，现有的学术文章和设计方案往往采用平面简谐波来讨论问题，将三维的空间组合问题简化为二维线性组合，再将不同方向入射的子波通过视速度转化为一维入射问题，通过通放带和压制带的带宽位置来评价某种组合参数的好坏，进而筛选出“最好”的组合参数，这种讨论方式存在着不足之处：

1、简谐波频率成分单一，不能完全表征地震子波；

2、用视速度等价入射方向，组合的方向和频率特性不具有空间指示性，不直观；

3、组合特性公式的推导建立在线性等组内距的基础上(这样保证相邻检波器间有相同的时差)，不适用于线性不等间距、圆形、十字形等非规则平面形态组合以及各种三维的体阵组合参数讨论；

4、对于组合优劣没有一个定量化的评价标准。

本专利的目的即为了克服以上现有技术的不足，寻找到一种快速的组合参数定量化计算方法，同时具有良好地可操作性，可以为野外施工提供方案指导。

发明内容

本发明提出了一种检波器组合参数设计方法，用来根据表层及目的层信息设计合理的检波组合参数，多压制噪音能量，少损失有效信号，从而提高地震记录的信噪比，为后期的处理解释工作提供信噪比更高的原始资料。该发明推导了雷克子波入射条件下组合特性的表达式，因直接计算各组元点到目标观测位置的时差，避开了组元必须等间隔排列的约束条件，然后通过最大化三维空间内有效波入射能量与理论噪音能量的比值来确定最优组合参数，填补了定量化检波器组合参数设计技术的空白，同时也为野外施工提供了可靠的依据。

实现本发明包含三大步骤，其一为雷克子波入射情况下组合输出响应的推导（组合参数的函数关系的建立）；其二为组合参数优化的目标函数建立；其三为组合参数优化计算的程序实现。

参照附图3，各检波器在观测位置的叠加子波的表达式如下：

    (1)

对其做傅里叶变换，得到频域表达式：

         (2)

利用欧拉定理展开指数项，并且只考虑振幅，组合特性可以表达为：

    (3)

其中F(f) 为雷克子波频率域表达式，

                          (4)

式(4)中，f₀为雷克子波主频，式(3)中，N为组合个数，c_i为各检波器的加权系数（灵敏度），△t_i为各检波器到目的观测平面的时间，可以表达为：

     (5)

其中d_i为各检波器到目标观测平面的距离，v为检波器表层速度，r为组合中心到观测平面的距离，px_i，py_i，pz_i为过组合中心的观测平面法线在XYZ三个坐标轴上的投影长度，表达为：

                        (6)