一種單頻地震散射噪聲的定量分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單頻地震散射噪聲的定量分析方法，屬于地震資料質(zhì)量分析【技術(shù)領(lǐng)域】。首先獲取地形數(shù)據(jù)，并對(duì)地形邊界進(jìn)行線性離散，得到互不重復(fù)的線性單元，之后計(jì)算單頻地震散射噪聲下地形邊界上節(jié)點(diǎn)到線性單元的格林函數(shù)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)到線性單元的格林函數(shù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)，利用節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)表征節(jié)點(diǎn)間地震散射噪聲的相互影響；根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)得到地形單頻地震散射噪聲下的散射能量矩陣H，并計(jì)算矩陣H的特征值，利用特征值定量表征地形的單頻地震散射噪聲的復(fù)雜度。本發(fā)明的方法通過實(shí)現(xiàn)了地震散射噪聲的定量分析，對(duì)于地震數(shù)據(jù)采集中地震震源的選取以及地震數(shù)據(jù)的處理有著重要的參考價(jià)值，該方法尤其適用于山地等復(fù)雜地形。
【專利說明】一種單頻地震散射噪聲的定量分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地震勘探采集處理中的地震資料質(zhì)量分析技術(shù)，尤其涉及一種復(fù)雜地 形條件下的散射噪聲定量分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地震勘探的逐漸深入，地震勘探逐步從構(gòu)造油氣藏向復(fù)雜巖性油氣藏以及 隱蔽油氣藏轉(zhuǎn)變，地震采集的環(huán)境也由簡單到復(fù)雜，對(duì)地震勘探的要求越來越高。起伏地 表因?yàn)槠涮厥庑再|(zhì)，會(huì)對(duì)地震波場產(chǎn)生較大的影響，引起地震波在傳播方向、波形、頻譜和 能量等方面的變化，這對(duì)地震采集和處理將具有較大的影響。復(fù)雜的起伏造成地震波傳播 路徑的劇烈變化，散射能量嚴(yán)重影響了地下構(gòu)造的地震成像。
[0003] 復(fù)雜山地地區(qū)地形在地質(zhì)歷史年代當(dāng)中，受不同的構(gòu)造作用、沉積作用、和風(fēng)化剝 蝕作用的影響造成了起伏地形的不規(guī)則。不同的地質(zhì)作用對(duì)山地地形變化有著明顯的差 異，這使得山地地形形成了小尺度變化和大尺度的疊加，這種結(jié)構(gòu)特征使其很容易用統(tǒng)計(jì) 自相關(guān)函數(shù)來描述。不規(guī)則地形對(duì)地震信號(hào)的散射具有十分重要的影響，不同地形對(duì)地震 信號(hào)的散射作用具有比較大的區(qū)別，但是利用地形的統(tǒng)計(jì)特征不能準(zhǔn)確的去定量描述地形 對(duì)地震信號(hào)散射的影響。
[0004] 目前針對(duì)地震散射噪音的分析主要基于地震散射噪音正反演理論，通過地震散 射模型來估算近地表散射波分布。由波動(dòng)理論建立近地表傳播和散射模型，并在平行地表 的一個(gè)網(wǎng)格面的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上設(shè)置波阻抗差函數(shù)來近似地表的非均勻性。散射波場是入射波 場與波阻抗差函數(shù)的函數(shù)。在這樣的模式下，由炮集記錄提取入射波場，進(jìn)而通過最小二 乘法，求解波阻抗差函數(shù)，最終得到散射波場的估計(jì)。這種方法需要利用波動(dòng)方程正演 方法得到模擬炮擊記錄，然后從炮集記錄提取入射波場再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算估計(jì)散射波場。由 于不同變化特征的起伏地形對(duì)地震波傳播的影響不盡相同，對(duì)應(yīng)的地震波響應(yīng)特征也具有 不同的變化。利用波動(dòng)方程正反演理論，不僅要耗費(fèi)巨大的計(jì)算時(shí)間，而且不能定量的分析 由于不同地形變化引起的地震散射噪音。為了定量的分析起伏地形的變化，研究不同變化 的起伏地形的地震波響，進(jìn)一步了解復(fù)雜地形地貌散射的影響，解決復(fù)雜地區(qū)山地勘探中 遇到的散射能量定量分析問題，本發(fā)明提出了一種復(fù)雜地形條件下的散射噪聲定量分析方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種單頻地震散射噪聲的定 量分析方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震散射噪聲的定量分析。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種單頻地震散射噪聲的定量分析 方法，包括以下步驟：
[0007] (1)獲取地形數(shù)據(jù)，并采用N個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)地形邊界進(jìn)行線性離散，得到L個(gè)互不重復(fù) 的線性單元；其中，節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不包括地形邊界的端點(diǎn)，N彡0, L彡1 ;
[0008] (2)計(jì)算單頻地震散射噪聲下地形邊界上節(jié)點(diǎn)到線性單元的格林函數(shù)，并根據(jù)節(jié) 點(diǎn)到線性單元的格林函數(shù)計(jì)算得到地形邊界上節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)，利用節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù) 表征節(jié)點(diǎn)間地震散射噪聲的相互影響；
[0009] (3)根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)得到地形單頻地震散射噪聲下的散射能量矩陣H，并 計(jì)算所述散射能量矩陣Η的特征值，利用所述特征值定量表征地形的單頻地震散射噪聲的 復(fù)雜度。
[0010] 進(jìn)一步，如上所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，步驟（1)中，利用近地 表調(diào)查資料獲得地形數(shù)據(jù)；所述地形數(shù)據(jù)為高程數(shù)據(jù)。
[0011] 進(jìn)一步，如上所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，步驟（2)中，節(jié)點(diǎn)間的格 林函數(shù)的值越大，節(jié)點(diǎn)間的地震散射噪聲越大。
[0012] 進(jìn)一步，如上所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，步驟（2)中，計(jì)算單頻地 震散射噪聲下地形邊界上節(jié)點(diǎn)到線性單元的格林函數(shù)的方式為：
[0013] 設(shè)節(jié)點(diǎn)為地形邊界上的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)，記為節(jié)點(diǎn)i，線性單元為第1個(gè)線性單元，記為 線性單元1，其中，i = 1，2,…，N，1 = 1，2,…L ;則節(jié)點(diǎn)i到線性單元1的格林函數(shù)G/'為：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種單頻地震散射噪聲的定量分析方法，包括以下步驟： (1) 獲取地形數(shù)據(jù)，并采用N個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)地形邊界進(jìn)行線性離散，得到L個(gè)互不重復(fù)的線 性單元；其中，節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不包括地形邊界的端點(diǎn)，N彡0, L彡1 ; (2) 計(jì)算單頻地震散射噪聲下地形邊界上節(jié)點(diǎn)到線性單元的格林函數(shù)，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)到 線性單元的格林函數(shù)計(jì)算得到地形邊界上節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)，利用節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)表征 節(jié)點(diǎn)間地震散射噪聲的相互影響； (3) 根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)得到地形單頻地震散射噪聲下的散射能量矩陣H，并計(jì)算 所述散射能量矩陣H的二階特征值，利用所述二階特征值定量表征地形的單頻地震散射噪 尸的復(fù)雜度。
2. 如權(quán)利要求1所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，其特征在于：步驟（1)中， 利用近地表調(diào)查資料獲得地形數(shù)據(jù)；所述地形數(shù)據(jù)為高程數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，其特征在于：步驟（2)中， 節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)的值越大，節(jié)點(diǎn)間的地震散射噪聲越大。
4. 如權(quán)利要求3所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，其特征在于：步驟（2)中， 計(jì)算單頻地震散射噪聲下地形邊界上節(jié)點(diǎn)到線性單元的格林函數(shù)的方式為： 設(shè)節(jié)點(diǎn)為地形邊界上的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)，記為節(jié)點(diǎn)i，線性單元為第1個(gè)線性單元，記為線性 單元1，其中，i = 1，2,…，N，1 = 1，2,…L ;則節(jié)點(diǎn)i到線性單元1的格林函數(shù)G/為：
其中，
，(:^)表示節(jié)點(diǎn)i到線性單元1上任意一點(diǎn)的格林函 數(shù)，A為節(jié)點(diǎn)i到線性單元1上任意一點(diǎn)的矢量距離，ri (I)為利用離散插值函數(shù)€) 轉(zhuǎn)換后的局部自然坐標(biāo)系下的節(jié)點(diǎn)i到線性單元1上任意一點(diǎn)的矢量距離，I為所述的局 部自然坐標(biāo)系下的線性單元1上任意一點(diǎn)的，，
3階第一類漢克爾函數(shù)，v 為地層的地震波傳播速度，f?為地震波的頻率。
5. 如權(quán)利要求4所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，其特征在于：根據(jù)節(jié)點(diǎn)到 線性單元的格林函數(shù)計(jì)算得到地形邊界上節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)的方式為： 設(shè)地形邊界上的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，則節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的格林函數(shù)為：
其中：
勺節(jié)點(diǎn)i到線性單元h和12的格林函數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，其特征在于：步驟（3)中， 根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的格林函數(shù)得到地形單頻地震散射噪聲下的散射能量矩陣H的方式為：
其中： HiJ = I GiJ I。
7.如權(quán)利要求6所述的單頻地震散射噪聲的定量分析方法，其特征在于：步驟（3)中， 利用散射能量矩陣H的二階特征值R定量表征地形的單頻地震散射噪聲的復(fù)雜度，二階特 征值R越高單頻地震散射噪聲的復(fù)雜度越高，其中：
其中，I |H| |2為散射能量矩陣H的二階范數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01V1/30GK104280774SQ201410460753
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】管西竹, 符力耘, 魏偉 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所