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专利号: 2019108801833
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于共聚焦域稀疏反演的海上多震源波场分离方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取混合炮集P以及所述混合炮集中包括的每个单震源的激发延迟时间;根据所述每个单震源的激发延迟时间,对所述混合炮集进行伪分离操作;

S2、在经伪分离处理后的混合炮集中选取若干条同相轴,提取每条同相轴对应的叠加速度和初至时间,得到若干个时间-速度对;

S3、先将混合炮集进行傅里叶正变换,再采用聚焦变换算子对混合炮集进行聚焦正变换操作后,得到若干个共聚焦子域;其中,聚焦正变换过程中需用到的聚焦算子均基于步骤S2处理得到的时间-速度对计算得到;

S4、基于步骤S3得到的所述若干个共聚焦子域,建立多震源波场分离的稀疏约束反演目标函数,其为:其中,Xk表示了地下深度为k及其附近的反射波场在共聚焦子域压缩的信息;σ表示混合炮集中的噪声大小,ω表示角频率;对于元素为Aij的矩阵A,||A||S和||A||F分别表示和范数以及弗罗贝尼乌斯范数,其中,||A||S=∑i,j|Aij|, i,j分别表示元素A在矩阵中对应的行数、列数;K为聚焦算子的数量; 是将地表震源的波场外推到地下深度为zk的正传算子, 是将地下深度为zk的波场外推到地表检波点的反传算子;

S5、采用谱投影梯度算法对所述稀疏约束反演目标函数进行求解,得到去除串扰噪声的共聚焦域数据;

S6、针对所述去除串扰噪声的共聚焦域数据,采用聚焦变换算子对其进行聚焦反变换,再进行傅里叶反变换后,将其还原为时间-空间域的数据体,实现混合源波场分离。

2.根据权利要求1所述的海上多震源波场分离方法,其特征在于,步骤S1中,所述伪分离操作具体为:将获取到的混合炮集,按照混合炮集中包括的每个单震源的激发延迟时间,对其进行时间校正,从而将把混合炮集校正到主震源零延迟的炮集记录。

3.根据权利要求1所述的海上多震源波场分离方法,其特征在于,步骤S3中,所述聚焦算子通过相移算子 和 计算得到,其中,将所述聚焦算子定义为:上述表达式中, 为经过傅里叶反变换后得到的聚焦算子;Δz=|zn-zm|,其中, zi为炮点或检波点与焦点在垂直方向上的距离,c、t为基于同相轴得到的对应时间-速度对; 其中,k是定义为k=ω/c的波数,ω和c分别代表角频率和时间-速度对中对应的纵波速度;kz是纵向波数,kx是横向波数,表示对“·”进行傅里叶反变换。

4.根据权利要求1或3所述的海上多震源波场分离方法,其特征在于,步骤S3中,首先,采用聚焦变换算子对混合炮集进行反褶积操作,将混合炮集由时间-空间域转变为共聚焦域的数据体X(t),其由公式(1)所示:X(t)=W-T(t)*-1P(t)*-1W+(t);

其中,P(t)为时间-空间域的数据体,W+是将地表震源的波场外推到地下深度为zk的正传算子,W-是将地下深度为zk的波场外推到地表检波点的反传算子;“*”表示将聚焦变换数据体应用到地震数据体,即时间和空间的双重褶积,“*-1”表示运用聚焦变换算子对地震数据体进行反褶积计算,T表示转置;

其次,通过傅里叶变换,将公式(1)变换到频率域,使得时间域的褶积变成频率域的乘积,得到公式(2):Xk=Wk-HPWk+H,k=1,2,...,K;

其中,共有K级聚焦算子W+和W-,W+表示频率域的正传算子,W-表示频率域的反传算子,且每一级的正传和反传算子相对应,在得到每一级的聚焦算子并将其进行组合后,进一步得到相应的共聚焦子域Xk;P表示频率域的混合炮集数据。

5.根据权利要求1所述的海上多震源波场分离方法,其特征在于,步骤S5中,为了实现随机源数据的分离,将伪分离后的混合地震数据体Pbl应用到步骤S4中建立的稀疏约束反演目标函数,将其进一步转化为:其中,Γ是混合算子,随后采用谱投影梯度算法对上述转化后的目标函数进行求解,得到去除串扰噪声的共聚焦域数据。

6.根据权利要求1所述的海上多震源波场分离方法,其特征在于,步骤S6中,在基于步骤S5得到的去除串扰噪声后的共聚焦域数据体的两端,利用聚焦变换算子对其进行褶积计算,得到分离后的地震数据体Pdebl(t),其由公式(3)所示:Pdebl(t)=W-T(t)*X(t)*W+(t);

将公式(3)变换到频率域后,在频率域对Pdebl(t)进行聚焦反变换,其中,聚焦反变换的数学计算公式由公式(4)所示:公式(4)中,共有K对聚焦变换算子 和 为将波场从地表外推到第k个深度为zk的位置, 为将波场外推到地表检波点的位置;Xk表示第k个共聚焦子域;Pdebl为分离后的频率域地震数据体,其中,在对Pdebl进行傅里叶反变换即得到分离后的时空域地震数据。

7.一种基于共聚焦域稀疏反演的海上多震源波场分离系统,其特征在于,包括以下模块:伪分离模块,用于获取混合炮集以及所述混合炮集中包括的每个单震源的激发延迟时间;根据所述每个单震源的激发延迟时间,对所述混合炮集进行伪分离操作;

同相轴选取模块,用于从伪分离模块获取在经伪分离处理后的混合炮集,并从其中选取若干条同相轴,提取每条同相轴对应的叠加速度和初至时间,得到若干个时间-速度对;

聚焦正变换模块,用于采用聚焦变换算子对混合炮集进行反褶积操作即聚焦正变换,得到若干个共聚焦子域;其中,从同相轴选取模块获取到时间-速度对数据,计算得到聚焦正变换过程中需用到的聚焦算子;

目标函数建立、求解模块,用于从聚焦正变换模块得到的共聚焦子域数据,基于获取到的数据建立多震源波场分离的稀疏约束反演目标函数,并基于谱投影梯度算法对所述目标函数进行求解,得到去除串扰噪声的共聚焦域数据;

聚焦反变换模块,用于从目标函数建立、求解模块中获取所述去除串扰噪声的共聚焦域数据,针对所述去除串扰噪声的共聚焦域数据,采用聚焦变换算子对其进行褶积操作即聚焦反变换,将其还原为时间-空间域的数据体,实现混合源波场分离。

8.根据权利要求7所述的海上多震源波场分离系统,其特征在于,所述聚焦正变换模块中还包括聚焦算子求解模块,其用于通过相移算子 和 计算得到对应的聚焦算子。

9.根据权利要求7或8所述的海上多震源波场分离系统,其特征在于,聚焦正变换模块中还包括共聚焦子域建立模块,用于在频率域进行共聚焦正变换,其中,聚焦变换算子包括K级正传、反传算子,且每一级的正传和反传算子相对应,在得到每一级的聚焦算子并将其进行组合后,进一步得到相应的共聚焦子域Xk:Xk=Wk-HPWk+H,k=1,2,...,K;

其中,共有K对聚焦算子W+和W-,W+表示频率域的正传算子,W-表示频率域的反传算子,P表示频率域混合炮集数据。