专利名称：电磁式可控震源地震信号检测方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁式可控震源地震信号检测方法，尤其是基于激发信号估计的电磁式可控震源地震信号的检测方法。
背景技术：
现有的电磁式可控震源地震勘探方法，由于对环境的无破坏性，在地震勘探中受到越加广泛的关注。可控震源地震勘探存在的主要问题，是震源能量弱，背景噪声强，因此接收数据的信噪比较低，为此 研究高精度的可控震源地震信号检测方法具有重要意义。当前可控震源地震信号检测，一般采用互相关检测方法，而互相关检测，需要选择合适的相关参考信号。根据相关检测原理，参考信号应选取震源的实际激发信号，但是激发信号无法直接测量得到。常用的互相关检测方法，以震源控制系统控制信号或基板附近采集的地震信号作为参考信号，由于二者与实际激发信号存在着不相似性，当震源与地面耦合不好或地下结构复杂时，信号检测质量下降。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于激发信号估计的电磁式可控震源地震信号的检测方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明通过对可控震源信号激发及采集过程的系统分析，提出一种基于震源激发信号重构的相关检测参考信号设计方法，主要思想是通过对基板附近检波器信号分析，合理设计滤波器，利用各种地震波到时不一致特点，提取直达波信号，在此基础上应用反滤波处理，估计震源实际激发信号。本发明的主要优势在于震源激发信号估计时充分考虑了以下两方面因素一是针对每个震源点采集记录估计震源激发信号，充分考虑了不同震源(炮)点的电磁式可控震源耦合特殊性；二是考虑了复杂地质条件下基板信号掺杂了大量杂波干扰，以致引起信号检测时出现大量虚假多次波的问题。电磁式可控震源地震信号检测方法，包括下列顺序和步骤a、在勘探区域，采用电磁式可控震源地震数据采集时，在每个震源点，令震源基板与大地充分接触，实现震源与大地的良好耦合；b、观测系统设计时，对每个震源点，都需要在震源基板附近放置地震检波器；检波器位置选择遵循如下原则，即以检波器接收信号不饱和为前提，检波器尽可能离震源距离近，且与地下良好耦合；C、在距震源基板10-50cm处设置检波器，将震源基板附近检波器和最后一个检波器分别与地震仪连接，使得地震仪记录各道原始数据的同时也记录基板附近检波器信号；d、根据震源控制信号s (t)，构建其匹配滤波器h(t)；e、提取每个震源点地震记录的基板附近信号，记为v(t)；
f、将此匹配滤波器作用于基板附近信号，得到输出信号=其中0代表卷积运算符号；g、从v(t)中提取初至信号d(t)，作为直达波的估计，由于引入卷积运算，此时直达波为地震子波形式；h、通过反褶积运算，将d(t)变 换为激发信号本来的调频形式g(t)，g(t)即为对激发信号的估计；i、以g(t)为参考信号，对可控震源单炮记录做互相关检测，即得到包含震源子波的地震记录。有益效果经试验，本发明适于任何电磁式可控震源地震数据检测过程，尤其适于可控震源与地面耦合不好或地质体结构复杂，勘探条件较差的可控震源地震信号检测，本发明与现有的以震源控制信号、基板附近信号为相关参考信号的互相关检测方法相比，检测结果信噪比得到显著的提高。尤其是解决了在金属矿区用地震勘探方法找矿由于信噪比低而不能的问题；本发明使得地震勘探能够用于金属矿区的地震数据采集和金属矿藏的寻找。
附图I为可控震源激发及信号采集过程流程图附图2a为实测数据与重构信号相关地震剖面图附图2b为实测数据与基板附近信号相关地震剖面图
具体实施例方式下面结合附图和实施例作进一步的详细说明基于激发信号估计的电磁式可控震源地震信号检测方法，通过对基板附近检波器信号分析，利用各种地震波到达时间不一致特点，提取直达波信号，再通过反滤波处理，达到估计震源实际激发信号的目的。以辽宁某金属矿一个单炮点的数据采集为例，说明了与本发明相关的可控震源地震信号激发及基板附近信号采集过程，系统分析了基板附近信号特点，提出震源激发信号的检测方法。基于激发信号估计的电磁式可控震源地震信号检测方法，包括下列顺序和步骤a、在勘探区域，采用电磁式可控震源地震数据采集时，在每个震源(炮)点，令震源基板与大地充分接触，实现震源与大地的良好耦合；b、观测系统设计时，对每个震源(炮)点，都需要在震源基板附近放置地震检波器；检波器位置选择遵循如下原则，即以检波器接收信号不饱和为前提，检波器尽可能离震源距离近，且与地下良好耦合；C、在距震源基板20cm处设置检波器，设偏移距为2m，记录道为85道，道间距为2m，可控震源输出力为500N，扫描信号频率为35-150HZ，扫描时间为12s，采样时间为Ims ；将震源基板附近检波器和最后一个检波器分别与地震仪连接，使得地震仪记录各道原始数据的同时也记录基板附近检波器信号；d、根据震源控制信号s (t)，构建其匹配滤波器h(t)，过程如下对震源控制信号S (t)做傅里叶变换，可得到其频率域表示S (f)，设其匹配滤波器为h (t)，则由匹配滤波原理，h(t)频率域表示为H(f) = conj (S(f)),其中conj代表求复共轭运算；由傅里叶反变换(IFFT)，可求得匹配滤波器h(t) = IFFT (H(f))；e、提取每个震源点(或炮点)记录的基板附近信号，记为v(t)；f、将匹配滤波器h(t)作用于基板附近信号，得到输出信号呛)=冲) 冲)，其中 代表卷积运算符号；g、从v(t)中提取初至信号d(t)，作为直达波的估计。分析过程如下由图I可知可控震源地震信号激发及采集过程，由于v(t)中含多个地震波，包括直达波、一次及多次反射波、面波等，因此直接用V(t)代替d(t)势必引入了大量相干子波干扰；为此，利用直达 波到时与杂波不一致特点，在时域上分离直达波d(t);由于引入卷积运算，此时直达波为地震子波形式；h、通过反裙积(deconv)运算，即 g(t) = deconv(d(t) , h(t))J#d(t)变换为激发信号本来的调频形式g(t)，g(t)即为对激发信号的估计；i、以g(t)为参考信号，对可控震源单炮记录做互相关检测，即得到包含源子波的地震记录。应当说明的是，距震源基板10-50cm处设置的检波器，只在检测震源有意义，与地震勘探剖面上的偏移距没有关系。
权利要求
1. 一种电磁式可控震源地震信号检测方法，其特征在于，包括下列顺序和步骤 a、在勘探区域，采用电磁式可控震源地震数据采集时，在每个震源点，令震源基板与大地充分接触，实现震源与大地的良好耦合； b、观测系统设计时，对每个震源点，都需要在震源基板附近放置地震检波器；检波器位置选择遵循如下原则，即以检波器接收信号不饱和为前提，检波器尽可能离震源距离近，且与地下良好耦合； C、在距震源基板10-50cm处设置检波器，将震源基板附近检波器和最后一个检波器分别与地震仪连接，使得地震仪记录各道原始数据的同时也记录基板附近检波器信号； d、根据震源控制信号s(t)，构建其匹配滤波器h(t)； e、提取每个震源点地震记录的基板附近信号，记为V(t)； f、将此匹配滤波器作用于基板附近信号，得到输出信号，其中 代表卷积运算符号； g、从v(t)中提取初至信号d(t)，作为直达波的估计。由于引入卷积运算，此时直达波为地震子波形式； h、通过反褶积运算，将d(t)变换为激发信号本来的调频形式g(t)，g(t)即为对激发信号的估计； i、以g(t)为参考信号，对可控震源单炮记录做互相关检测，即得到包含震源子波的地震记录。
全文摘要
本发明涉及一种电磁式可控震源地震信号检测方法。在勘探区域，采用电磁式可控震源地震数据采集时，检波器位置选择遵循以检波器接收信号不饱和为前提，通过反褶积运算，对可控震源单炮记录做互相关检测，即得到包含震源子波的地震记录。经试验，本发明适于任何电磁式可控震源地震数据检测过程，尤其适于可控震源与地面耦合不好或地质体结构复杂，勘探条件较差的可控震源地震信号检测，本发明与现有的以震源控制信号、基板附近信号为相关参考信号的互相关检测方法相比，信噪比得到显著的提高。尤其是解决了在金属矿区用地震勘探方法找矿由于信噪比低而不能的问题；本发明使得地震勘探能够用于金属矿区的地震数据采集和金属矿藏的寻找。
文档编号G01V1/16GK102636807SQ201210126899
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者姜弢, 徐学纯, 杨志超, 林君, 贾海青 申请人:吉林大学