一种主动源面波勘探观测系统及其参数优化方法与流程

本发明涉及面波勘探，更具体的说是涉及一种主动源面波勘探观测系统及其参数优化方法。

背景技术：

1、面波勘探观测系统主要用于主动源面波勘探、多道瞬态面波勘探以及震源方位判定，在使用前，需要对参数进行设定。

2、目前，面波勘探观测系统无法分析判断当前观测装置参数的适用性，无法保证勘探结果的有效性和准确性。尤其对于最小偏移距和检波器排列长度两个关键参数的判断。

3、因此，在观测时，如何优化确定合适的最小偏移距和检波器排列长度是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种主动源面波勘探观测系统及其参数优化方法，目的在于优化确定合适的最小偏移距和检波器排列长度，以克服现有技术中的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本申请公开了一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其中所述面波勘探观测系统包括多个主排列检波器；多个主排列检波器直线布设，相邻的主排列检波器上方或下方至少有一个附加检波器，

4、进一步参数优化方法包括：

5、根据两个相邻的主排列检波器和一个附加检波器获得震源平面波入射角；

6、根据所述震源平面波入射角、实际入射角及误差阈值，确定所需参数；

7、获取所述震源平面波入射角的步骤包括：

8、确定两个相邻的主排列检波器和任一附加检波器中，任意两个检波器间的互功率谱获取对应的第一相位差谱和第二相位差谱；

9、获取所选检波器之间的距离和坐标，根据所述第一相位差谱和第二相位差谱的比值，得到震源平面波入射角。

10、为便于计算震源平面波入射角，所述多个主排列检波器等间距布设，附加检波器垂直布设于主排列检波器的正上方/下方，且所述附加检波器与对应垂直分量上的主排列检波器之间的间距与相邻两个主排列检波器之间的间距相同。

11、为进一步优化上述技术方案，所述参数包括：最小偏移距和主排列检波器排列长度；为减少判断次数，

12、当确定最小偏移距时，从距离震源最近端的主排列检波器开始依次判断，

13、当确定主排列检波器排列长度时，从距离震源最远端的主排列检波器开始依次判断。

14、为进一步优化上述技术方案，根据如下公式确定相位差谱，

15、

16、式中，pxy(f)(m1,m2)表示检波器m1与检波器m2采集信号的互功率谱，|pxy(f)(m1,m2)|表示为互功率谱的幅值谱，rm1m2为检波器m1和m2之间的距离，为检波器m1、检波器m2平面位置形成的矢量，矢量方向为由检波器m1指向检波器m2，表示平面地震波传播方向的矢量，为平面向量与平面波传播方向之间的夹角，逆时针为正顺时针为负(即平面向量逆时针方向旋转至平面波传播方向矢量转过的角度)，λ(f)为不同频率的平面地震波的波长。

17、其中，互功率谱pxy(f)(m1,m2)表达式如下，

18、

19、式中，m1与m2表示检波器序号；"pxy(f)(m1,m2,)|为互功率谱的幅值谱，为检波器m1与m2采集信号的互功率的相位谱；

20、为进一步优化上述技术方案，当根据相位差谱比值获得的夹角为两个主排列检波器在平面形成的向量与平面地震波传播方向的第一夹角时，所述第一夹角为平面波入射角；

21、当根据相位差谱比值获得的夹角为一个主排列检波器和一个附加检波器在平面形成的向量与平面地震波传播方向的第二夹角时，通过如下公式获得平面波入射角：

22、

23、式中，为水平方向向量，为所得平面波入射角，根据检波器m1和m2的坐标获得。

24、为进一步优化上述技术方案，根据pxy(f)(m1,m2)虚部b(f)(m1,m2)的正负来判断取值，

25、当pxy(f)(m1,m2)的虚部b(f)(m1,m2)为正时，

26、

27、当pxy(f)(m1,m2)的虚部b(f)(m1,m2)为负时，

28、

29、为进一步优化上述技术方案，所述实际入射角通过面波勘探系统直接获得。

30、另一方面，本申请公开了一种主动源面波勘探观测系统，包括多个主排列检波器和附加检波器；多个主排列检波器直线布设，附加检波器布设于主排列检波器的上方或下方，其中，相邻的主排列检波器上方或下方至少有一个附加检波器；

31、还包括：震源平面波入射角获取模块，用于应用权利要求1-7任一所述面波勘探观测系统参数优化方法中获取震源平面波入射角的步骤，根据两个相邻的主排列检波器和一个附加检波器获得震源平面波入射角；

32、参数优化模块，用于获取各主排列检波器的震源平面波入射角，并根据所述震源平面波入射角确定所需最小偏移距以及主排列检波器排列长度。

33、为进一步优化上述技术方案，多个主排列检波器等间距布设，且所述附加检波器与对应主排列检波器之间的间距与相邻两个主排列检波器之间的间距相同，以便于计算。

34、经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种主动源面波勘探观测系统及其参数优化方法，与现有技术相比，

35、本发明通过设置垂直分量检波器，可确定最佳的观测系统参数，包括最小偏移距和检波器排列长度，从而可保证勘探结果的准确性和客观性。

36、同时，本申请只需利用地面上三个不在同一直线上的检波器组成的观测装置即可实现震源频带范围内不同频率的面波入射方位角的计算，不仅对检波器数量要求不高，而且计算过程简单，并能获取震源频带范围内满足平面波理论假设的不同频率的面波的入射方位角。

37、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

38、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其特征在于，所述面波勘探观测系统包括多个主排列检波器；多个主排列检波器直线布设，相邻的主排列检波器上方或下方至少有一个附加检波器，参数优化方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其特征在于，所述多个主排列检波器等间距布设，附加检波器垂直布设于主排列检波器的正上方/下方，且所述附加检波器与对应垂直分量上的主排列检波器之间的间距与相邻两个主排列检波器之间的间距相同。

3.根据权利要求1所述的一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其特征在于，所述参数包括：最小偏移距和主排列检波器排列长度；

4.根据权利要求1所述的一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其特征在于，根据如下公式确定相位差谱，

5.根据权利要求4所述的一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其特征在于，当根据相位差谱比值得到的夹角为两个主排列检波器在平面形成的向量与平面地震波传播方向的第一夹角时，所述第一夹角为平面波入射角；

6.根据权利要求4所述的一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其特征在于，根据pxy(f)(m1,m2)虚部b(f)(m1,m2)的正负来判断取值，

7.根据权利要求1所述的一种主动源面波勘探观测系统参数优化方法，其特征在于，所述实际入射角通过面波勘探系统直接获得。

8.一种主动源面波勘探观测系统，其特征在于，包括多个主排列检波器和附加检波器；多个主排列检波器直线布设，附加检波器布设于主排列检波器的上方或下方，其中，相邻的主排列检波器上方或下方至少有一个附加检波器；

技术总结
本发明公开了一种主动源面波勘探观测系统及其参数优化方法，面波勘探观测系统包括多个主排列检波器；多个主排列检波器等间距直线布设，相邻的主排列检波器上方或下方至少有一个附加检波器，参数优化方法包括：根据两个相邻的主排列检波器和一个附加检波器获得震源平面波入射角；根据所述震源平面波入射角、实际入射角及误差阈值，确定所需参数。本发明通过设置分量检波器，可确定最佳的观测系统参数，包括最小偏移距和检波器排列长度，从而可保证勘探结果的准确性和客观性。

技术研发人员：徐富文,谢玉福,卢鹏,盛威,戴雨,李辉,刘博
受保护的技术使用者：湖北金楚资环勘测技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15