一种基于边界积分反算子的鬼波压制方法

摘要

本发明涉及一种基于边界积分反算子的鬼波压制方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据地震波传播的边界积分公式以及地震深度数据，计算得到鬼波的边界积分算子公式；2)根据步骤1)得到的鬼波边界积分算子公式，利用鬼波算子和压制鬼波反算子的耦合关系，得到压制鬼波反算子的计算公式；3)根据步骤2)中得到的压制鬼波反算子的计算公式以及含有鬼波的地震数据，计算得到压制鬼波后的地震数据。本发明能够根据不同采集方式获得的地震资料，得到压制鬼波后的地震数据，且计算方法效率高，因而本发明可以广泛应用于海洋地震勘探过程中。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋地震勘探领域的地震资料处理方法，尤其涉及一种基于边界积分反算子的鬼波压制方法。

背景技术

在海上地震勘探过程中，由于鬼波的影响，海上拖缆地震数据采集要想获得较低频率的地震资料，一般采用较深震源和较大拖缆沉放深度，为了获得较高频率地震资料一般采用较浅震源和较小拖缆沉放深度。为了研究中深层储层的地质情况，地震勘探的目标既要得到中深层的目标成像，同时要求高分辨的地震资料。这就需要消除鬼波的影响，以达到扩展地震频带从而获得更好的中深目标地层的地质信息的目的。

随着近几年地震采集设备、地震处理方法的改进，国内外研发了很多新型的地震采集方法，通过地震采集和地震信息处理设法消除鬼波的影响。相对于常规地震资料的处理流程，宽频地震资料处理技术存在的主要问题之一是如何压制或削弱鬼波，从而获得更宽频带的地震数据。针对不同的采集方法提出来了可以减轻或消除鬼波的影响来获得宽频地震数据处理技术，可以获得对更加精细的地震资料和高分辨率的地震成果剖面，但是由于采集方式的改变，在很大程度上增加了采集成本，同时针对新的采集方式的鬼波压制方法处理过程复杂、难度较大，不能应用于以前大量常规采集的地震资料。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够压制不同采集方式获取的海上地震资料中的鬼波的基于边界积分反算子的鬼波压制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于边界积分反算子的鬼波压制方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据地震波传播的边界积分公式以及地震深度数据，计算得到鬼波的边界积分算子；2)根据步骤1)得到的鬼波的边界积分算子以及鬼波算子和压制鬼波的反算子的耦合关系，得到压制鬼波的反算子；3)根据得到的压制鬼波的反算子以及含有鬼波的地震数据，计算得到压制鬼波后的地震数据。

所述步骤1)中，鬼波的边界积分算子计算方法包括以下步骤：1.1)根据采集的地震数据中的震源深度和电缆深度信息，得到地震采集的几何关系图，进而得到电缆上所接收到的地震信号与分别来自地下和来自海面反射到达电缆检波器的地震信号的关系；1.2)根据自由界面的边界连续条件以及步骤1.1)中地震采集的几何关系图，得到海水面上接收到的地震信号与分别来自地下和来自海面反射到达海水面的地震信号的关系；1.3)根据波动方程的边界元积分公式，得到电缆上所接收到的地震信号与以来自地下到达海水面和来自海面反射到达海水面的地震信号的边界积分公式的关系；1.4)根据步骤1.2)和步骤1.3)得到的关系，将电缆上所接收到的地震信号表示为来自地下到达海水面的地震信号的边界积分形式，即不含鬼波的地震信号与鬼波的边界积分算子的表达式。

所述步骤1.1)中，电缆上所接收到的地震信号u(r)为来自地下到达电缆检波器的信号u_t(r)与来自海面反射到达电缆检波器的信号u_g(r)之和，即：

u(r)＝u_t(r)+u_g(r)，

式中r为电缆所在的位置矢量。

所述步骤1.2)中，海水面上所接收到的地震信号u(r₀)为来自地下到达海水面的信号u_t(r₀)与来自海面反射到达海水面的信号u_g(r₀)之和且等于0，即：

u(r₀)＝u_t(r₀)+u_g(r₀)＝0；

式中，r₀为海水面所在的位置矢量。

所述步骤1.3)中，电缆上所接收到的地震信号与以来自地下到达海水面和来自海面反射到达海水面的地震信号的边界积分公式的关系为：

所述步骤1.3)中，电缆上所接收到的地震信号表示为来自地下到达海水面的地震信号的边界积分形式为：

其中，其中A(r,r₀)为鬼波的边界积分算子公式，即：

所述步骤2)中，得到的压制鬼波的反算子的计算公式为：

B(r,r₀)＝A^-(r,r₀)；

式中，A^-(r,r₀)为鬼波的边界积分算子离散化后矩阵的逆矩阵。

所述步骤3)中，根据压制鬼波的反算子的计算公式以及含有鬼波的地震记录，计算压制鬼波后的地震信号u_t(r₀)的公式为：

u_t(r₀)＝B(r,r₀)u(r)。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明所需要的地震资料仅涉及采集深度数据，降低了对地震资料的要求，有效降低了采集成本。2、本发明根据地震资料获得压制鬼波的边界积分反算子，然后将边界积分反算子应用于含鬼波的地震数据，相比于现有技术中波场分析等采用最优化算法的方法，本发明计算速度快80倍以上，有效提高了计算效率。3、本发明根据波场叠加原理，考虑了地震波传播方程的波动特征和振幅变化特征，避免了基于地震波传播的射线路径进行鬼波压制处理方法对地震资料振幅的影响，为后续的储层预测与烃类检测的准确性提供了更好的保障。本发明可以广泛应用于海洋地震勘探过程中。

附图说明

图1是本发明基于边界积分反算子的鬼波压制方法流程图；

图2是电缆接收的地震信号示意图；

图3是含有鬼波的地震数据应用本发明前后的效果对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供的一种基于边界积分反算子的鬼波压制方法，包括以下步骤：

1)根据地震波传播的边界积分公式以及收集的地震深度数据，计算得到鬼波的边界积分算子公式；其中，地震深度数据包括震源深度和电缆深度信息；

2)根据步骤1)得到的鬼波的边界积分算子公式，利用鬼波算子和压制鬼波反算子的耦合关系，得到压制鬼波的反算子的计算公式；

3)根据步骤2)中得到的压制鬼波反算子的计算公式以及含有鬼波的地震记录，即可计算得到压制鬼波后的地震数据。

上述步骤1)中，根据地震波传播的边界积分公式以及收集的地震基础数据，计算鬼波的边界积分算子的方法，包括以下步骤：

1.1)根据采集的地震数据中的震源深度和电缆深度信息，得到地震采集的几何关系图，进而得到电缆上所接收到的地震信号与分别来自地下和来自海面反射到达电缆检波器的地震信号的关系。

海上拖缆地震勘探中，在地震数据采集过程中，地震船会记录地震班报信息，地震班报信息中会包含采集时的震源深度和电缆深度，利用震源深度和电缆深度信息，可以得到地震采集的几何关系图。

如图2所示，电缆上所接收到的地震信号u(r)为来自地下到达电缆检波器的信号u_t(r)与来自海面反射到达电缆检波器的信号u_g(r)之和，即：

u(r)＝u_t(r)+u_g(r)>

式中r为电缆所在的位置矢量。

1.2)根据自由界面的边界连续条件以及步骤1.1)中地震采集的几何关系图，得到海水面上接收到的地震信号与分别来自地下和来自海面反射到达海水面的地震信号的关系。

根据地震采集的几何关系图可知，海水面上所接收到的地震信号u(r₀)为来自地下到达海水面的信号u_t(r₀)与来自海面反射到达海水面的信号u_g(r₀)之和，即：

u(r₀)＝u_t(r₀)+u_g(r₀)>

式中，r₀为海水面所在的位置矢量。

假设海水面为自由界面，根据自由界面的边界连续条件，我们可以得出：

u(r₀)＝u_t(r₀)+u_g(r₀)＝0>

1.3)根据波动方程的边界元积分公式，得到电缆上所接收到的地震信号与以来自地下到达海水面和来自海面反射到达海水面的地震信号的边界积分公式的关系。

其中，波动方程的边界元积分公式为：

对于二维海水介质，为边界法向导数。其中为汉克尔函数，k＝ω/v为背景波数，ω为角频率，v为海水速度。

将公式(1)、(3)联合可得：

1.4)根据步骤1.2)和步骤1.3)得到的关系，将电缆上所接收到的地震信号表示为来自地下到达海水面的地震信号的边界积分形式，即不含鬼波的地震信号与鬼波的边界积分算子的表达式。

将公式(3)代入公式(5)可得：

其中A(r,r₀)为鬼波的边界积分算子公式，即：

上述步骤2)中，根据鬼波的边界积分算子计算得到压制鬼波的反算子时，首先对公式(7)进行离散积分计算，将鬼波的边界积分算子A(r,r₀)转换为矩阵形式A(r,r₀)，之后求取该矩阵A(r,r₀)的逆矩阵B(r,r₀)，即

B(r,r₀)＝A^-(r,r₀)>

B(r,r₀)即为压制鬼波反算子的计算公式。

上述步骤3)中，根据压制鬼波的反算子的计算公式以及含有鬼波的地震数据，计算压制鬼波后的地震信号u_t(r₀)时，只需要将压制鬼波反算子与含有鬼波的地震数据的u(r)做乘积即可，即：

u_t(r₀)＝B(r,r₀)u(r)>

下面通过具体实施例对本发明基于边界积分反算子的鬼波压制方法的效果进行详细说明：

如图3所示，选择一个二维地震测线，该二维地震测线海水平均深度超过1000m，在地震采集过程中，采用的震源深度为8m，电缆深度为13m，该地震资料存在较强鬼波，由于鬼波的影响，地震资料的波组特征被鬼波掩盖，采用本发明进行鬼波压制后，地震波组特征变清晰，地质构造特征更易识别。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。