一種煤炭陷落柱識別方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地震數據成像領域，具體而言，涉及一種基于地震繞射波成像的煤炭 陷落柱識別方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 在煤炭開采過程中，斷層、斷裂、陷落柱等不連續地質體會破壞煤層的連續性，易 于誘發透水、瓦斯突出等事故，嚴重威脅著煤礦作業的安全，因此，有效識別斷層、斷裂和陷 落柱等不連續地質體具有重要的意義。
[0003] 目前，用于識別斷層、斷裂的方法有很多種方法，包括地震相干體技術(Bahorich and Farmer ,1995; Marfurt，et al·，1998,1999; Gersztenkorn and Marfurt，1999)，匹配 追蹤算法（Mallat and Zhang，1993;Castagna et al.，2003;Liu and Marfurt，2005)和譜 分解算法（Partyka et al.，1999;Puryear et al.，2012;Gao et al.，2013)等。但是，由于 陷落柱本身的大小不等、分布規律差等特點，而使得上述的幾種方法均不能有效識別陷落 柱，因此，陷落柱識別一直都是地震勘探的難題。
[0004] 為了解決上述難題，相關技術采取地震波成像技術對陷落柱進行識別，具體方法 包括，采集地震炮集數據，通過現有地震波成像技術針對地震炮集數據中的反射波進行成 像處理，通過對反射波的成像處理結果進行煤炭陷落柱識別，但是，反射波為宏觀尺度地質 單元響應，通常只能解決空間展布大于一個地震波長的地質體勘探問題，其對于煤炭陷落 柱等小尺度的地質信息的識別效果較差。因此針對反射波研發的地震波成像技術針對陷落 柱等小尺度的地質信息成像上效果不佳，不能很好的對煤炭陷落柱等小尺度的地質信息進 行識別。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種煤炭陷落柱識別方法和裝置，能夠提取獲取的地震炮 集數據中攜帶的是更小尺度的地質信息的繞射波，通過成像后的繞射波準確的評價陷落柱 地質體，從而準確的進行目標區域中煤炭陷落柱的識別。
[0006] 第一方面，本發明實施例提供了一種煤炭陷落柱識別方法，包括：
[0007] 獲取目標區域的地震炮集數據和地震炮集數據對應的地震波偏移速度文件；其 中，地震炮集數據包括多個單炮數據;每個單炮數據均包括地下巖層界面反射或者折射的 多個地震波;地震波攜帶有地質信息；
[0008] 根據每個單炮數據對應的檢波器空間位置和地震波偏移速度文件，計算由每個單 炮數據的地震波炮點位置經地下成像空間任意一個成像點位置到每個單炮數據的地震波 檢波點位置的每個單炮數據的繞射波走時；
[0009] 對每個單炮數據及單炮數據的繞射波走時進行馬氏距離計算處理，獲取每個單炮 數據的繞射波振幅值樣點;其中，繞射波振幅值樣點攜帶有小尺度地質信息;小尺度地質信 息至少包括:地層層位信息、斷層信息和陷落柱信息；
[0010]分別對每個單炮數據的繞射波振幅值樣點進行成像處理，得到每個單炮數據的繞 射波成像結果；
[0011]將地震炮集數據對應的所有單炮數據的繞射波成像結果進行疊加處理，得到地震 炮集數據的繞射波成像結果，以便根據地震炮集數據的繞射波成像結果進行煤炭陷落柱識 別。
[0012] 結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，根 據每個單炮數據對應的檢波器空間位置和地震波偏移速度文件，計算由每個單炮數據的地 震波炮點位置經地下成像空間任意一個成像點位置到每個單炮數據的地震波檢波點位置 的每個單炮數據的繞射波走時包括：
[0013] 根據每個單炮數據對應的檢波器空間位置和地震波偏移速度文件，計算由每個單 炮數據的地震波炮點位置到每一個地下成像空間成像點位置的走時ts;
[0014] 根據每個單炮數據對應的檢波器空間位置和地震波偏移速度文件，計算由每一個 地下成像空間成像點位置到每個單炮數據的地震波檢波點位置的走時t R;其中，每個單炮 數據在一個成像點的走時tR與走時ts相對應；
[0015] 分別對每個單炮數據的走時ts以及與走時ts對應的走時tR進行求和處理，得到對 應于每個單炮數據的多個繞射波走時。
[0016] 結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種 可能的實施方式，其中，對每個單炮數據及單炮數據的繞射波走時進行馬氏距離計算處理， 獲取每個單炮數據的繞射波振幅值樣點包括：
[0017] 對于任意一個單炮數據，根據單炮數據和單炮數據的多個繞射波走時，計算單炮 數據對應的地下成像空間中每個成像點的振幅值樣點序列，得到對應于單炮數據的多個振 幅值樣點序列；
[0018] 根據振幅值樣點的能量大小，分別對得到的每一個振幅值樣點序列中的振幅值樣 點進彳丁排序處理；
[0019] 分別對排序處理后的每一個振幅值樣點序列進行馬氏距離計算處理，得到每一個 振幅值樣點序列中按預設順序排列的所有振幅值樣點的馬氏距離；
[0020] 根據每個振幅值樣點序列中按預設順序排列的所有振幅值樣點的馬氏距離，提取 對應的每個振幅值樣點序列中符合預設條件的振幅值樣點，得到對應于每個單炮數據的多 組繞射波振幅值樣點。
[0021] 結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第三種 可能的實施方式，其中，分別對排序處理后的每一個振幅值樣點序列進行馬氏距離計算處 理，得到每一個振幅值樣點序列中按預設順序排列的所有振幅值樣點的馬氏距離包括：
[0022] 通過以下公式計算每一個按預設順序排列的振幅值樣點序列的中值
?其中，μχ為振幅值樣點序列的中值，median為中值運算， ?，ζ' = 1，2,…，汊為按預設順序排序后的振幅樣點序列，N為振幅值樣點序列中樣點個數；
[0023] 通過以下公式計算每一個按預設順序排列的振幅值樣點序列的中值絕對值偏差
;其中，< 為中值絕對值偏差；
[0024] 根據中值和中值絕對值偏差平方，計算每一個振幅值樣點序列中按預設順序排列 的所有振幅值樣點的馬氏距離
；其中，八)為馬氏距離。
[0025] 結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第四種 可能的實施方式，其中，根據每個振幅值樣點序列中按預設順序排列的所有振幅值樣點的 馬氏距離，提取對應的每個振幅值樣點序列中符合預設條件的振幅值樣點包括：
[0026] 對于任意一個振幅值樣點序列，根據振幅值樣點序列中按預設順序排列的每個振 幅值樣點的馬氏距離以及反射波振幅值樣點的預設馬氏距離閾值，計算振幅值樣點序列中 的樣點去除數量；
[0027] 根據預設馬氏距離閾值和樣點去除數量，對振幅值樣點序列中按預設順序排列的 振幅值樣點進行樣點去除處理，得到振幅值樣點序列中剩余的振幅值樣點；
[0028] 提取剩余的振幅值樣點作為振幅值樣點序列中符合預設條件的振幅值樣點。
[0029] 結合第一方面的第四種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第五種 可能的實施方式，其中，分別對每個單炮數據的繞射波振幅值樣點進行成像處理，得到每個 單炮數據的繞射波成像結果包括：
[0030] 將在每個振幅值樣點序列中提取的符合預設條件的振幅值樣點分別進行求和處 理，得到每個振幅值樣點序列對應的繞射波成像結果；
[0031] 將單炮數據對應的所有振幅值樣點序列的繞射波成像結果進行疊加處理，得到對 應于單炮數據的繞射波成像結果。
[0032] 結合第一方面的第五種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第六種 可能的實施方式，其中，將在每個振幅值樣點序列中提取的符合預設條件的振幅值樣點分 別進行求和處理，得到每個振幅值樣點序列對應的繞射波成像結果包括：
[0033] 通過以下公式將在每個振幅值樣點序列中提取的符合預設條件的振幅值樣點分
，得到每個振幅值樣點序列對應的 繞射波成像結果;其中，V(m)為繞射波成像結果，m = m(x，y，z)為地下成像空間每個成像點 位置，u(r，ts+tR)為預處理后的地震炮集數據，r(X，y，z)為檢波點位置，ts，t R分別為由炮點 位置到成像點位置和由成像點位置到檢波器位置的走時，A為偏移成像孔徑，w(m，r)為幾何 擴散因子，Tri M為基于馬氏距離和反射波振幅去除的繞射波成像算子。
[0034] 結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，獲 取目標區域的地震炮集數據和地震炮集數據對應的地震波偏移速度文件包括：
[0035]獲取目標區域的地震炮集數據；
[0036]對地震炮集數據進行地震預處理，得到可用于偏移成像的地震炮集數據;其中，地 震預處理至少包括:去除噪聲處理和靜校正處理；
[0037]對地震炮集數據進行偏移速度分析處理，得到地震炮集數據對應的地震波偏移速 度文件。
[0038] 第二方面，本發明實施例還提供了一種煤炭陷落柱識別裝置，裝置包括：
[0039] 獲取模塊，用于獲取目標區域的地震炮集數據和地震炮集數據對應的地震波偏移 速度文件;其中，地震炮集數據包括多個單炮數據;每個單炮數據均包括地下巖層界面反射 或者折射的多個地震波;地震波攜帶有地質信息；
[0040] 繞射波走時計算模塊，用于根據每個單炮數據對應的檢波器空間位置和地震波偏 移速度文件，計算由每個單炮數據的地震波炮點位置經地下成像空間任意一個成像點位置 到每個單炮數據的地震波檢波點位置的每個單炮數據的繞射波走時；
[0041] 馬氏距離計算處理模塊，用于對每個單炮數據及單炮數據的繞射波走時進行馬氏 距離計算處理，獲取每個單炮數據的繞射波振幅值樣點;其中，繞射波振幅值樣點攜帶有小 尺度地質信息;小尺度地質信息至少包括:地層層位信息、斷層信息和陷落柱信息；
[0042] 成像處理模塊，用于分別對每個單炮數據的繞射波振幅值樣點進行成像處理，得 到每個單炮數據的繞射波成像結果；
[0043]疊加處理模塊，用于將地震炮集數據對應的所有單炮數據的繞射波成像結果進行 疊加處理，得到地震炮集數據的繞射波成像結果，以便根據地震炮集數據的繞射波成像結 果進行煤炭陷落柱識別。
[0044] 結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，繞 射波走時計算模