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1、(10)申请公布号 CN 102426386 A (43)申请公布日 2012.04.25 CN 102426386 A *CN102426386A* (21)申请号 201110329896.4 (22)申请日 2011.10.27 G01V 1/02(2006.01) (71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长春市前进大街 2699 号 (72)发明人 林君 王忠仁 高健 刘瑞 陈卫 (74)专利代理机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 代理人 王立文 (54) 发明名称 脉冲编码可控震源的多维匹配冲击方法 (57) 摘要 本发明涉及一种脉冲编码可控震源的多维匹 配。
2、冲击方法。依据多维匹配冲击的信号流程首先 产生 4 个相互关联的匹配冲击信号， 分别作为脉 冲编码可控震源的激发信号于同等采集条件下依 次激发得到 4 个匹配的原始地震记录， 而后依据 多维匹配冲击的信号流程对 4 个匹配的原始地震 记录进行解码叠加运算得到脉冲编码可控震源多 维匹配冲击的综合解码地震剖面。本发明与脉冲 编码可控震源的常规线性扫描冲击方法相比， 能 够进一步提高地震信号的信噪比， 压制地震剖面 中的相关噪声和随机噪声干扰， 是一种有效的脉 冲编码可控震源编码方案。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4。
3、 页 附图 3 页 CN 102426393 A1/1 页 2 1. 一种脉冲编码可控震源的多维匹配冲击方法， 其特征在于 ： 通过使脉冲编码可控震 源在相同采集条件下依次激发 4 个相互关联的匹配冲击信号来完成多维匹配冲击过程， 多 维匹配冲击方法完整的信号流程是通过以下 9 个步骤来顺序实现 ： a、 首先确定用于产生多维匹配冲击信号的匹配伪随机序列偶 ak 和 bk 的长度 N ； b、 依次构造由 “1” 、“-1” 所构成且长度为 N 的两个相关联的匹配伪随机序列偶 ak 和 bk ； c、 以正弦载波信号对两个匹配伪随机序列偶 ak 和 bk 进行调制产生连续振动方式 可控震源的匹。
4、配扫描信号 pa(t) 和 pb(t) ； d、 将 pa(t) 和 pb(t) 中以 0 相位起始的各正弦波保留， 以 p 相位起始的各正弦波置零得 到两个子信号 pa1(t) 和 pb1(t) ； 将 pa(t) 和 pb(t) 中以 0 相位起始的各正弦波置零， 以 p 相 位起始的各正弦波保留并做反相处理得到两个子信号 pa2(t) 和 pb2(t) ； e、 将 4 个子信号 pa1(t)、 pb1(t)、 pa2(t)、 pb2(t) 各正弦波周期中的单个正弦波对应一 个元素 “1” ， 零信号对应一个元素 “0” ， 得到 4 个由 “0” 、“1” 构成的多维匹配伪随机子序列 。
5、ak1、 bk1、 ak2、 bk2 ； f、 以地震子波信号对多维匹配伪随机子序列 ak1、 bk1、 ak2、 bk2 进行调制得到由 脉冲编码可控震源激发的 4 个多维匹配冲击信号 qa1(t)、 qb1(t)、 qa2(t)、 qb2(t) ； g、 以多维匹配冲击信号 qa1(t)、 qb1(t)、 qa2(t)、 qb2(t) 分别作为脉冲编码可控震源的激 发信号进行同等条件下 4 次激发， 采集得到 4 个匹配的原始地震记录 Ra1(xi， t)、 Rb1(xi， t)、 Ra2(xi， t)、 Rb2(xi， t)， ( 其中 i 1， 2， 3， .， M， M 为地震道数 。
6、) h、 将 (Ra1(xi， t)-Ra2(xi， t) 和 (Rb1(xi， t)-Rb2(xi， t) 分别进行解码运算得到两个匹配 的解码地震剖面 Ca(xi， t) 和 Cb(xi， t) ； i、 最后对两个匹配的解码地震剖面 Ca(xi， t) 和 Cb(xi， t) 进行叠加运算得到脉冲编码 可控震源多维匹配冲击的综合解码地震剖面 C(xi， t)。 权 利 要 求 书 CN 102426386 A CN 102426393 A1/4 页 3 脉冲编码可控震源的多维匹配冲击方法 技术领域 0001 本发明涉及一种地球物理勘探方法， 尤其是适用于以脉冲编码可控震源多维匹配 冲击作。
7、为震源进行激发的高分辨率地震勘探。 背景技术 0002 震源是地震勘探中信号的源头， 其信号质量对于地震记录的分辨率和信噪比具有 决定性作用。炸药震源是一种陆地地震勘探中的有效震源形式， 然而其对于环境的破坏和 污染等弊端已无法适应城市及工程等领域中对于非破坏性地震勘探的要求。可控震源作 为一种非破坏性震源形式在陆地地震勘探中得到了广泛的应用， 其中具有代表性的是基于 Vibroseis 技术的连续振动方式可控震源。Vibroseis 可控震源以 Chirp 信号作为震源扫 描信号以线性扫频的形式向地下引入连续的地震波， 其原始地震记录经相关解码等运算后 可压缩为单脉冲形式的地震剖面。然而由于。
8、 Chirp 信号的自相关函数旁瓣能量较强， 使得 Vibroseis 可控震源 Chirp 扫描的地震剖面中存在明显的旁瓣效应， 降低了地震信号的分 辨率。 0003 为了压制可控震源 Chirp 线性扫描地震剖面中的旁瓣效应， 数字通信领域中的伪 随机编码方案被应用到连续振动方式可控震源的信号设计中。其中二元 m- 序列伪随机扫 描方法可以有效压制 Chirp 扫描所产生的旁瓣效应， 然而由于相关运算的作用而使地震剖 面中出现了能量较强的相关噪声， 降低了地震信号的信噪比。基于连续振动方式可控震源 的匹配扫描方法依次激发两个相互匹配的伪随机扫描信号， 通过将采集到的两个匹配的原 始地震记录。
9、进行解码和叠加运算， 能够有效压制地震响应剖面中的旁瓣效应和相关噪声干 扰， 同时提高了地震信号的分辨率和信噪比， 是一种有效的连续振动方式可控震源编码方 式。 Vibroseis可控震源除了旁瓣效应及相关噪声等干扰之外， 由于可控震源基板与地面耦 合的频率响应的非线性以及耦合条件的差异等因素， 容易使震源信号产生畸变， 在解码地 震剖面中出现的谐波干扰以常规数据处理方法难以消除。 0004 基于编码冲击方式的脉冲编码可控震源不同于连续振动方式的 Vibroseis 可控 震源， 其结合了 Vibroseis 技术线性扫频的思想和 Mini-SOSIE 技术随机冲击的思想， 按 照一定的时间间。
10、隔规律向地下激发扫描冲击序列， 各次冲击之间的时间间隔按线性规律变 化。扫描冲击方式的脉冲编码可控震源不受连续振动方式 Vibroseis 可控震源耦合条件的 限制和影响， 所产生的冲击序列信号具有良好的稳定性和一致性， 近年来在浅层高分辨率 地震勘探等领域中得到了广泛的应用和不断的完善。 目前适用于脉冲编码可控震源的编码 方案为线性扫描冲击编码方案。 发明内容 0005 本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足， 提共一种适用于冲击式脉冲编码 可控震源的多维匹配冲击方法。 0006 该方法通过依次激发 4 个相关联的多维匹配冲击信号， 并对采集得到的 4 个相互 说 明 书 CN 10242。
11、6386 A CN 102426393 A2/4 页 4 关联的你原始地震记录进行解码叠加等运算来进一步提高地震信号的信噪比， 压制解码地 震剖面中出现的相关噪声和随机噪声等干扰信号。 0007 本发明的目的是通过以下技术方案实现的 ： 0008 首先确定用于产生多维匹配冲击信号的匹配伪随机序列偶 (ak 和 bk 的长度 N。 0009 依次构造由 “1” 、“-1” 所构成且长度为 N 的两个相关联的匹配伪随机序列偶 (ak) 和 bk)。 0010 以正弦载波信号对两个匹配伪随机序列偶 (ak 和 bk 进行调制产生连续振动 方式可控震源的匹配扫描信号 pa(t) 和 pb(t)。 00。
12、11 将 pa(t) 和 pb(t) 中以 0 相位起始的各正弦波保留， 以 p 相位起始的各正弦波置 零得到两个子信号 pa1(t) 和 pb1(t) ； 将 pa(t) 和 pb(t) 中以 0 相位起始的各正弦波置零， 以 p 相位起始的各正弦波保留并做反相处理得到两个子信号 pa2(t) 和 pb2(t)。 0012 将 4 个子信号 pa1(t)、 pb1(t)、 pa2(t)、 pb2(t) 各正弦波周期中的单个正弦波对应 一个元素 “1” ， 零信号对应一个元素 “0” ， 得到 4 个由 “0” 、“1” 构成的多维匹配伪随机子序 列 ak1、 bk1、 ak2、 bk2。 0。
13、013 以地震子波信号对多维匹配伪随机子序列 ak1、 bk1、 ak2、 bk2 进行调制得 到可由脉冲编码可控震源激发的 4 个多维匹配冲击信号 qa1(t)、 qb1(t)、 qa2(t)、 qb2(t)。 0014 以多维匹配冲击信号 qa1(t)、 qb1(t)、 qa2(t)、 qb2(t) 分别作为脉冲编码可控震源 的激发信号进行同等条件下4次激发， 采集得到4个匹配的原始地震记录Ra1(xi， t)、 Rb1(xi， t)、 Ra2(xi， t)、 Rb2(xi， t)， ( 其中 i 1， 2， 3， .， M， M 为地震道数 )。 0015 将 (Ra1(xi， t)-R。
14、a2(xi， t) 和 (Rb1(xi， t)-Rb2(xi， t) 分别进行解码运算得到两个 匹配的解码地震剖面 Ca(xi， t) 和 Cb(xi， t)。 0016 最后对两个匹配的解码地震剖面 Ca(xi， t) 和 Cb(xi， t) 进行叠加运算得到脉冲 编码可控震源多维匹配冲击的综合解码地震剖面 C(xi， t)。 0017 有益效果 ： 本发明为了能够对比脉冲编码可控震源的多维匹配冲击方法相对于常 规线性扫描冲击方法所具有的优势， 在相同的地震波采集系统及采集条件下先后进行了大 锤震源激发和脉冲编码可控震源的线性扫描冲击以及多维匹配冲击。在图 6(a) 所示的大 锤震源激发的地。
15、震剖面中， 远偏移距地震道中存在严重的随机噪声干扰， 淹没了有效的地 震信号， 信噪比较低 ； 在图 6(b) 所示的脉冲编码可控震源线性扫描冲击的解码地震剖面 中， 远偏移距地震道中的随机噪声干扰相比大锤震源激发情形得到了明显的衰减， 然而其 剖面下部存在线状相关噪声干扰 ； 在图 6(c) 所示的脉冲编码可控震源多维匹配冲击的综 合解码地震剖面中， 同样能够有效压制远偏移距地震道中的随机噪声干扰， 同时相比线性 扫描冲击情形， 相关噪声的能量要微弱得多， 使得地震剖面的信噪比得到了进一步的提高。 本发明的多维匹配冲击方法是一种有效的脉冲编码可控震源编码方案， 对于现有的线性扫 描冲击可控震。
16、源， 仅需更改震源控制器中的编码信号， 即可实现脉冲编码可控震源的多维 匹配冲击过程。 附图说明 0018 图 1 ： 脉冲编码可控震源多维匹配冲击信号流程图。 说 明 书 CN 102426386 A CN 102426393 A3/4 页 5 0019 图 2 ： 连续振动方式可控震源匹配扫描信号 pa(t) 和 pb(t) 信号波形图。 0020 图 3 ： 匹配扫描子信号 pa1(t)、 pb1(t)、 pa2(t)、 pb2(t) 信号波形图。 0021 图 4 ： 多维匹配冲击信号 qa1(t)、 qb1(t)、 qa2(t)、 qb2(t) 信号波形图。 0022 图 5 ： 多。
17、维匹配冲击原始地震记录 ( 截取 5s 15s 部分 )。 0023 图 6 ： (a) 大锤震源激发的原始地震剖面 ； 0024 (b) 脉冲编码可控震源线性扫描冲击的解码地震剖面 ； 0025 (c) 脉冲编码可控震多维匹配冲击的综合解码地震剖面 C(xi， t)。 具体实施方式 0026 下面结合附图和实施例作进一步的详细说明 ： 0027 按照图 1 中的多维匹配冲击信号流程图对脉冲编码可控震源多维匹配冲击的完 整过程做进一步详细说明。 0028 首先确定匹配伪随机序列偶 ak 和 bk 的长度。为叙述方便， 取 N 10。 0029 依次构造由 “1” 、“-1” 构成且长度 N 1。
18、0 的两个相关联的匹配伪随机序列偶 ak 和 bk 为 0030 ak 1， -1， -1， 1， -1， 1， -1， -1， -1， 1， 0031 bk 1， -1， -1， -1， -1， -1， -1， 1， 1， -1。 0032 以频率 f 50Hz 的正弦载波信号对两个匹配伪随机序列偶 ak 和 bk 进行调 制产生连续振动方式可控震源的匹配扫描信号 pa(t) 和 pb(t)， 其信号波形图如图 2 所示。 0033 将信号 pa(t) 和 pb(t) 中以 0 相位起始的各正弦波保留， 以 p 相位起始的各正弦 波置零得到两个子信号 pa1(t) 和 pb1(t) ； 将 。
19、pa(t) 和 pb(t) 中以 0 相位起始的各正弦波置 零， 以 p 相位起始的各正弦波保留并做反相处理得到两个子信号 pa2(t) 和 pb2(t)， 4 个子信 号 pa1(t)、 pb1(t)、 pa2(t)、 pb2(t) 的波形图如图 3 所示。 0034 将 4 个子信号 pa1(t)、 pb1(t)、 pa2(t)、 pb2(t) 中各正弦波周期中单个正弦波对应 一个元素 “1” ， 零信号对应一个元素 “0” ， 得到 4 个由 “0” 、“1” 构成的多维匹配伪随机子序 列 ak1、 bk1、 ak2、 bk2 为 0035 ak1 1， 0， 0， 1， 0， 1， 0。
20、， 0， 0， 1， 0036 bk1 1， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 1， 1， 0， 0037 ak2 0， 1， 1， 0， 1， 0， 1， 1， 1， 0， 0038 bk2 0， 1， 1， 1， 1， 1， 1， 0， 0， 1。 0039 以主频为 90Hz 的 Ricker 子波作为地震子波信号对多维匹配伪随机子序列 ak1、 bk1、 ak2、 bk2 进行调制得到可由脉冲编码可控震源进行激发的 4 个多维匹配冲 击信号 qa1(t)、 qb1(t)、 qa2(t)、 qb2(t)， 信号波形图如图 4 所示。 0040 以多维匹配冲击信号 qa1(t)、 qb1。
21、(t)、 qa2(t)、 qb2(t) 分别作为脉冲编码可控震源 的激发信号进行同等条件下 4 次激发采集得到 4 个匹配的原始地震记录 Ra1(xi， t)、 Rb1(xi， t)、 Ra2(x， t)、 Rb2(xi， t)， ( 其中 1#i 28， i 代表各地震道 )。图 5 显示了 Ra1(xi， t)、 Rb1(xi， t)、 Ra2(xi， t)、 Rb2(xi， t) 的 5s 15s 之间的原始地震记录。 0041 将 (Ra1(xi， t)-Ra2(xi， t) 和 (Rb1(xi， t)-Rb2(xi， t) 分别进行解码运算得到两个 匹配的解码地震剖面 Ca(xi， 。
22、t) 和 Cb(xi， t)。 说 明 书 CN 102426386 A CN 102426393 A4/4 页 6 0042 最后对两个匹配的解码地震剖面 Ca(xi， t) 和 Cb(xi， t) 进行叠加运算得到脉冲 编码可控震源多维匹配冲击的综合解码地震剖面 C(xi， t)， 其地震剖面如图 6(c) 所示。 说 明 书 CN 102426386 A CN 102426393 A1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102426386 A CN 102426393 A2/3 页 8 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102426386 A CN 102426393 A3/3 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102426386 A 。