本發(fā)明屬于地震勘探和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種盲源地震波場(chǎng)的地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

地震這種自然災(zāi)害會(huì)造成災(zāi)難性的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此，地震的預(yù)測(cè)就顯得尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)的地震預(yù)測(cè)方法中利用兩個(gè)接收器記錄波場(chǎng)的互相關(guān)，來(lái)恢復(fù)該兩個(gè)接收點(diǎn)之間的地震響應(yīng)，這一方法現(xiàn)在統(tǒng)稱(chēng)為地震干涉法(Seismic Interferometry)。Wapenaar(2002,2004)等人基于地震互換原理，發(fā)展了一種理論，即：

$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$

(1)式中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分別表示在地表A和B位置處接收的盲源波場(chǎng)分量，i表示某一個(gè)接收時(shí)間段，N表示接收時(shí)間段的個(gè)數(shù)，G(x_A,x_B,t)表示在位置A處激發(fā)(虛源)、位置B處接收的格林函數(shù)，G(x_A,x_B,-t)表示逆時(shí)格林函數(shù)，s(t)表示虛源子波時(shí)間函數(shù)。

由于波動(dòng)方程是二階的，理論上有：

G(x_A,x_B,t)＝G(x_A,x_B,-t)

故恢復(fù)后的波場(chǎng)通常取互相關(guān)結(jié)果的正向部分而舍去逆時(shí)部分。

但是，由于公式(1)的推導(dǎo)，是基于震源是噪聲且分布均勻的理論假設(shè)，但盲源實(shí)際資料的取得往往不能滿足這一要求，導(dǎo)致恢復(fù)的格林函數(shù)部分位于波場(chǎng)相關(guān)的正向時(shí)間中，部分位于逆時(shí)時(shí)間中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種盲源地震波場(chǎng)的地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建方法，很好地恢復(fù)接收點(diǎn)間的地震響應(yīng)，從而構(gòu)建較高信噪比的虛源道集，為盲源地震技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種盲源地震波場(chǎng)的地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建方法，包括：

步驟31、選擇虛源位置：選擇一個(gè)接收器作為參考接收器，該參考接收器位置作為虛源位置；

步驟32、選擇虛源接收點(diǎn)位置：選擇一個(gè)接收器作為接收接收器，該接收接收器的位置作為虛源激發(fā)的虛源接收點(diǎn)位置；

步驟33、地震道互相關(guān)：將參考接收器和接收接收器的記錄進(jìn)行互相關(guān)，獲得如公式$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$左邊所示的包含了正向格林函數(shù)和逆時(shí)格林函數(shù)的地震響應(yīng)，其中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分別表示在地表A和B位置處接收的盲源波場(chǎng)分量，i表示某一個(gè)接收時(shí)間段，N表示接收時(shí)間段的個(gè)數(shù)，s(t)表示虛源子波時(shí)間函數(shù)，G(x_A,x_B,t)表示在虛源位置A激發(fā)，在虛源接收點(diǎn)位置B接收的格林函數(shù)，G(x_A,x_B,-t)表示逆時(shí)格林函數(shù)，將互相關(guān)結(jié)果的前半部分作為格林函數(shù)的逆時(shí)響應(yīng)，而互相關(guān)結(jié)果的后半部分作為格林函數(shù)的正向響應(yīng)。

步驟34、虛源地震道恢復(fù)：將上述格林函數(shù)的正向響應(yīng)與逆時(shí)響應(yīng)求和，獲得虛源激發(fā)的一個(gè)地震道數(shù)據(jù)，即G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)}(2)。

步驟35、虛源道集構(gòu)建：重復(fù)步驟32～步驟34，即獲得該虛源的一個(gè)地震道集。

在所述步驟31之前還包括：

步驟1、讀取測(cè)線實(shí)際地震道數(shù)據(jù)；

步驟2、實(shí)際資料預(yù)處理。

所述實(shí)際資料預(yù)處理包括：帶通濾波和振幅規(guī)則化處理。

還包括：

將所有接收器都作為虛源位置，獲得的測(cè)線類(lèi)似于地面地震的虛源地震資料進(jìn)行偏移成像處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：盲源實(shí)際資料試驗(yàn)表明：本發(fā)明能有效地從盲源地震波場(chǎng)中恢復(fù)如面波和反射波等的有效波，與現(xiàn)有的技術(shù)方法(舍去逆時(shí)格林函數(shù))相比，顯著地提高恢復(fù)波場(chǎng)的精度和分辨率，為恢復(fù)波場(chǎng)的后續(xù)具體應(yīng)用如偏移等，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種盲源地震波場(chǎng)的地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建方法流程圖；

圖2為四川某地29井水力壓裂工區(qū)地表監(jiān)測(cè)測(cè)線示意圖；

圖3(a)圖1中WZ29-3測(cè)線的一段4s實(shí)際波場(chǎng)記錄示意圖；

圖3(b)為圖2帶通濾波后的波場(chǎng)示意圖

圖3(c)為圖2振幅規(guī)則化后的波場(chǎng)示意圖；

圖4(a)為利用公式(2)進(jìn)行的虛源位于第1道的地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建結(jié)果示意圖；

圖4(b)為利用公式(2)進(jìn)行的虛源位于第20道的地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建結(jié)果示意圖；

圖4(c)為利用公式(2)進(jìn)行的虛源位于第63道的地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建結(jié)果示意圖；

圖5(a)為地面地震資料時(shí)間偏移示意圖；

圖5(b)為公式(2)的結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)際上，由于盲源實(shí)際資料往往不能滿足地震干涉法的理論要求，導(dǎo)致恢復(fù)的格林函數(shù)部分位于波場(chǎng)相關(guān)的正向時(shí)間中，部分位于逆時(shí)時(shí)間中，即正向格林函數(shù)G(x_A,x_B,t)與逆時(shí)格林函數(shù)不相等G(x_A,x_B,-t)，即：

G(x_A,x_B,t)≠G(x_A,x_B,-t)

因此，發(fā)明的具體內(nèi)容為：

將正向格林函數(shù)G(x_A,x_B,t)與逆時(shí)格林函數(shù)G(x_A,x_B,-t)相加，來(lái)獲得恢復(fù)后新的正向格林函數(shù)G′(x_A,x_B,t)，即：

G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)} (2)

這一方法能極大地改善和增強(qiáng)恢復(fù)地震響應(yīng)中的有效波信息，但同時(shí)也增加了恢復(fù)地震響應(yīng)的虛假同相軸。

如圖1所示，具體步驟如下：

步驟1、讀取測(cè)線實(shí)際地震道數(shù)據(jù)：讀入如圖3所示的測(cè)線WZ29-3的實(shí)際記錄。

步驟2、實(shí)際資料預(yù)處理：如帶通濾波(圖3b)和振幅規(guī)則化處理(圖3c)等。

步驟3、地震響應(yīng)恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建：

步驟31、選擇虛源位置：選擇某一個(gè)接收器作為參考接收器，該參考接收器位置將作為虛源位置。

步驟32、選擇虛源接收點(diǎn)位置：選擇某一個(gè)接收器作為接收接收器，該接接收接收器位置將作為虛源激發(fā)的接收器位置。

步驟33、地震道互相關(guān)：將該對(duì)接收器的記錄進(jìn)行互相關(guān)，即將參考接收器和接收接收器的記錄進(jìn)行互相關(guān)，獲得如公式$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$左邊所示的包含了正向格林函數(shù)和逆時(shí)格林函數(shù)的地震響應(yīng)，其中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分別表示在地表A和B位置處接收的盲源波場(chǎng)分量，i表示某一個(gè)接收時(shí)間段，N表示接收時(shí)間段的個(gè)數(shù)，s(t)表示虛源子波時(shí)間函數(shù)，G(x_A,x_B,t)表示在虛源位置A激發(fā)，在虛源接收點(diǎn)位置B接收的格林函數(shù)，G(x_A,x_B,-t)表示逆時(shí)格林函數(shù)，將互相關(guān)結(jié)果的前半部分作為格林函數(shù)的逆時(shí)響應(yīng)，而互相關(guān)結(jié)果的后半部分作為格林函數(shù)的正向響應(yīng)。

步驟34、虛源地震道恢復(fù)：利用公式G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)}(2)將上述格林函數(shù)的正向響應(yīng)與逆時(shí)響應(yīng)求和，即獲得虛源激發(fā)的一個(gè)地震道數(shù)據(jù)。

步驟35、虛源道集構(gòu)建：重復(fù)步驟32～步驟34，即獲得該虛源的一個(gè)地震道集。

步驟4終止：重復(fù)步驟3，直至將所有的接收器都作為虛源位置，即可獲得該測(cè)線類(lèi)似于地面地震一樣的虛源地震資料，如圖4a、b和c所示。

步驟5應(yīng)用：對(duì)上述獲得的虛源地震資料進(jìn)行偏移成像等處理，如圖5b所示。

圖2所示的是四川某地29井水力壓裂工區(qū)地表監(jiān)測(cè)測(cè)線示意圖，圖中，共有10條測(cè)線，分別為WZ29-1、WZ29-2、WZ29-3、…、WZ29-9、WZ29-10。每條測(cè)線125道，道間距25m，最小偏移距300m，最大偏移距3400m，連續(xù)觀測(cè)48小時(shí)。測(cè)線3的監(jiān)測(cè)原始資料如圖3(a)所示，帶通濾波和振幅規(guī)則化處理的結(jié)果，如圖3(b)和3(c)所示。在此基礎(chǔ)上，利用公式(1)進(jìn)行接收點(diǎn)間的地震響應(yīng)恢復(fù)，但未能得到有效的反射波，而利用公式(2)進(jìn)行了接收點(diǎn)間的地震響應(yīng)恢復(fù)，其恢復(fù)結(jié)果如圖4(a)-圖4(c)所示，可以看到：根據(jù)公式(2)恢復(fù)的地震響應(yīng)中包含了可分辨的反射波同相軸，但在同相軸的連續(xù)性和 分辨率上都要差一些。根據(jù)恢復(fù)的反射波結(jié)果，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的動(dòng)校疊加處理，其結(jié)果如圖5(b)所示,為了便于與地面地震資料的偏移結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，圖中CDP19至31、89至101的圖版對(duì)應(yīng)于圖5(a)黑框位置。與該測(cè)線位置相同的地面地震資料時(shí)間偏移結(jié)果(圖5(a))比較，兩者在0.3s、0.9s、1.1s、1.7s和2.4s的反射波同相軸能較好地吻合。這一結(jié)果表明：利用公式(2)能有效地恢復(fù)接收點(diǎn)間的地震響應(yīng)。

由于格林函數(shù)恢復(fù)的理論，是基于震源是噪聲且分布均勻的假設(shè)，但實(shí)際上，盲源實(shí)際資料的取得往往不能滿足這一要求，導(dǎo)致恢復(fù)的格林函數(shù)部分位于波場(chǎng)相關(guān)的正向時(shí)間中部分位于逆時(shí)時(shí)間中，基于這一認(rèn)識(shí)，提出了一種新的盲源波場(chǎng)有效波恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建技術(shù)，使之能很好地構(gòu)建較高信噪比的虛源道集，從而恢復(fù)接收點(diǎn)間的地震響應(yīng)(包括面波和反射波)。盲源實(shí)際資料試驗(yàn)表明：上述有效波恢復(fù)與虛源道集構(gòu)建方法，能有效地從盲源地震波場(chǎng)中恢復(fù)如面波和反射波等的有效波。與現(xiàn)有的技術(shù)方法(舍去逆時(shí)格林函數(shù))相比，顯著地提高恢復(fù)波場(chǎng)的精度和分辨率，為盲源地震技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類(lèi)型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。