利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法
【專利摘要】利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法，它屬于地震勘探資料采集與處理領域。提高地震數據質量的方法為：1、由混疊未相關數據到相關數據；2、基于純相位濾波器的各階諧波分離流程；3、各階諧波疊加流程設計；將可控震源諧波作為信號進行利用，設計基于純相位濾波器的高效分離流程；根據各次諧波頻譜分布設計合理的疊加策略來利用諧波提高數據質量。
【專利說明】利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法
【技術領域】：
[0001] 本發明屬于地震勘探資料采集與處理領域，具體涉及一種利用可控震源諧波提高 地震數據質量的方法。
【背景技術】：
[0002] 可控震源是地震勘探中最常用的陸地震源之一。但是由于該震源系統機械系統的 非線性和震源與大地耦合等因素，可控震源數據中不可避免地包括諧波。傳統地，可控震源 諧波一直被作為影響數據質量的噪音。但其機械系統的非線性和震源與大地耦合等因素， 可控震源數據中不可避免地包括諧波。但諧波一直被認為是一種影響地震資料的噪音，所 以通常會采用兩種方式對其進行處理。第一種是設計合理的采集參數，在數據采集階段進 行壓制。第二種是在室內利用一定的處理方法對其進行去除。現有的方法都將其進行去除。
【發明內容】
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[0003] 本發明的目的是提供利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法，它不僅可以克 服可控震源存在的問題，而且可以提高可控震源的數據質量。
[0004] 為了解決【背景技術】所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：1、由混疊未相關 數據到相關數據；2、基于純相位濾波器的各階諧波分離流程；3、各階諧波疊加流程設計。
[0005] 所述的步驟1由混疊未相關數據到相關數據為：
[0006] 采用升頻掃描時，諧波可以表示為：
[0007]
【權利要求】
1. 利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法，其特征在于利用可控震源諧波提高地 震數據質量的方法為1)、由混疊未相關數據到相關數據；2)、基于純相位濾波器的各階諧 波分離流程；3)、各階諧波疊加流程設計。
2. 根據權利要求1所述的利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法，其特征在于所 述的步驟1由混疊未相關數據到相關數據為： 采用升頻掃描時，諧波可以表示為：
其中，m代表諧波的階數，當m = 1時代表基波；am(t)代表各階諧波的出力大小；fi，f2 代表基波的起始頻率和終止頻率；T代表掃描長度；從公式（1)可以看出，諧波和基波擁有 相同的表達形式，基波可以看作一階諧波（為了便于區分，以下一階諧波統稱基波，非一階 諧波統稱諧波）； 從混疊采集的觀點看，基波和諧波應該被看作不同的混疊震源，并同時激發接收；因 此，諧波也應該被用于地下介質的成像過程中； 基波及諧波就是對應的不同的混疊源，其在頻率域可以表示為1ΧΜ矩陣，
(2) 其中，Si(i = 1，2，…，Μ)代表基波和諧波；它們的編碼函數在頻率域可以用MX 1編 碼矩陣表示，
(3) 編碼函數bji = 1，2,…，M)可以是振幅編碼也可是相位編碼；通過波傳播算子L作 用后可以得到地表接收的原始混疊記錄，
(4) 利用基波和諧波掃描信號與原始混疊炮記錄進行相關可以得到與炸藥震源相似的單 炮記錄，
(5) (6) 從公式（6)可以看出，當i = is時代表第is階諧波掃描信號與自身的諧波炮記錄進 行相關，這一部分為有效信號；當i尹is時代表第is階諧波掃描信號與第i階諧波炮記錄 進行相關，這一部分為噪音；為了不在單炮中引入交叉項噪音，需要先分離各階諧波，然后 再進行利用。
3. 根據權利要求1所述的利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法，其特征在于所 述的步驟2基于純相位濾波器的各階諧波分離流程為： 首先通過公式（1)合成基波掃描信號，然后進行傅里葉變換，
(7) 令上式的振幅譜等于1并取其共軛，可得到第一階純相位濾波器，
(8) 將純相位濾波器作用于原始混疊炮記錄，
(9) 對作用后的數據進行反傅里葉變換得到時間域信號％(〇 ;從公式（9)可以看出，作用 純相位濾波器的過程相當于用振幅譜為1的基波掃描信號與數據進行相關，這樣做的好處 是正反純相位濾波器是保幅的； 將％(〇中負時間部分去除得到信號w' p(t)，然后進行傅里葉變換，并應用反純相位 濾波器，
(10) 通過上述過程即可利用純相位濾波器實現壓制大部分高階諧波的目的；為了將高階諧 波利用起來，將W' p從原始信號中減去，
(11) 然后對w" p應用二階純相位濾波器并重復上述過程即可實現分離大部分二階諧波的 目的；如此重復上述過程即可實現分離大部分各階諧波炮記錄的目的； 為了使相關記錄更可靠，最好采用力信號作為相關的掃描信號；但是力信號同樣受到 諧波干擾，也可利用上述流程來對力信號進行分離； 該分離流程相對高效，它分離每一階諧波記錄需五次傅里葉變換和兩次相關，比較便 于處理滑動掃描紀錄。
4.根據權利要求1所述的利用可控震源諧波提高地震數據質量的方法，其特征在于所 述的步驟3各階諧波疊加流程設計為： 各階諧波炮記錄雖然都具有對地下相同的照明，但是不能直接進行疊加，因為各階諧 波炮記錄頻率成分不相同；直接疊加將導致頻譜出現異常；設計的疊加原則為：頻率重疊 部分進行疊加并平均，頻率不重疊部分直接疊加；下面以使用一次和二次諧波記錄進行疊 加為例給出疊加公式，
(12) 其中，屯為1階諧波相關炮記錄,d2為2階諧波相關炮記錄,d為最終疊加炮記錄,f為 頻率。
【文檔編號】G01V1/28GK104216010SQ201310220887
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月5日 優先權日:2013年6月5日
【發明者】胡江濤 申請人:上海青鳳致遠地球物理地質勘探科技有限公司