本發明屬于地震勘探和開發領域，具體涉及一種盲源地震波場的地震響應恢復與虛源道集構建方法。

背景技術：

地震這種自然災害會造成災難性的人員傷亡和財產損失，因此，地震的預測就顯得尤為重要。

現有技術的地震預測方法中利用兩個接收器記錄波場的互相關，來恢復該兩個接收點之間的地震響應，這一方法現在統稱為地震干涉法(Seismic Interferometry)。Wapenaar(2002,2004)等人基于地震互換原理，發展了一種理論，即：

$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$

(1)式中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分別表示在地表A和B位置處接收的盲源波場分量，i表示某一個接收時間段，N表示接收時間段的個數，G(x_A,x_B,t)表示在位置A處激發(虛源)、位置B處接收的格林函數，G(x_A,x_B,-t)表示逆時格林函數，s(t)表示虛源子波時間函數。

由于波動方程是二階的，理論上有：

G(x_A,x_B,t)＝G(x_A,x_B,-t)

故恢復后的波場通常取互相關結果的正向部分而舍去逆時部分。

但是，由于公式(1)的推導，是基于震源是噪聲且分布均勻的理論假設，但盲源實際資料的取得往往不能滿足這一要求，導致恢復的格林函數部分位于波場相關的正向時間中，部分位于逆時時間中。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種盲源地震波場的地震響應恢復與虛源道集構建方法，很好地恢復接收點間的地震響應，從而構建較高信噪比的虛源道集，為盲源地震技術的實際應用奠定基礎，具有實際應用價值。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種盲源地震波場的地震響應恢復與虛源道集構建方法，包括：

步驟31、選擇虛源位置：選擇一個接收器作為參考接收器，該參考接收器位置作為虛源位置；

步驟32、選擇虛源接收點位置：選擇一個接收器作為接收接收器，該接收接收器的位置作為虛源激發的虛源接收點位置；

步驟33、地震道互相關：將參考接收器和接收接收器的記錄進行互相關，獲得如公式$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$左邊所示的包含了正向格林函數和逆時格林函數的地震響應，其中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分別表示在地表A和B位置處接收的盲源波場分量，i表示某一個接收時間段，N表示接收時間段的個數，s(t)表示虛源子波時間函數，G(x_A,x_B,t)表示在虛源位置A激發，在虛源接收點位置B接收的格林函數，G(x_A,x_B,-t)表示逆時格林函數，將互相關結果的前半部分作為格林函數的逆時響應，而互相關結果的后半部分作為格林函數的正向響應。

步驟34、虛源地震道恢復：將上述格林函數的正向響應與逆時響應求和，獲得虛源激發的一個地震道數據，即G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)}(2)。

步驟35、虛源道集構建：重復步驟32～步驟34，即獲得該虛源的一個地震道集。

在所述步驟31之前還包括：

步驟1、讀取測線實際地震道數據；

步驟2、實際資料預處理。

所述實際資料預處理包括：帶通濾波和振幅規則化處理。

還包括：

將所有接收器都作為虛源位置，獲得的測線類似于地面地震的虛源地震資料進行偏移成像處理。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：盲源實際資料試驗表明：本發明能有效地從盲源地震波場中恢復如面波和反射波等的有效波，與現有的技術方法(舍去逆時格林函數)相比，顯著地提高恢復波場的精度和分辨率，為恢復波場的后續具體應用如偏移等，奠定了堅實的基礎。

附圖說明

圖1為本發明實施例一種盲源地震波場的地震響應恢復與虛源道集構建方法流程圖；

圖2為四川某地29井水力壓裂工區地表監測測線示意圖；

圖3(a)圖1中WZ29-3測線的一段4s實際波場記錄示意圖；

圖3(b)為圖2帶通濾波后的波場示意圖

圖3(c)為圖2振幅規則化后的波場示意圖；

圖4(a)為利用公式(2)進行的虛源位于第1道的地震響應恢復與虛源道集構建結果示意圖；

圖4(b)為利用公式(2)進行的虛源位于第20道的地震響應恢復與虛源道集構建結果示意圖；

圖4(c)為利用公式(2)進行的虛源位于第63道的地震響應恢復與虛源道集構建結果示意圖；

圖5(a)為地面地震資料時間偏移示意圖；

圖5(b)為公式(2)的結果示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：

實際上，由于盲源實際資料往往不能滿足地震干涉法的理論要求，導致恢復的格林函數部分位于波場相關的正向時間中，部分位于逆時時間中，即正向格林函數G(x_A,x_B,t)與逆時格林函數不相等G(x_A,x_B,-t)，即：

G(x_A,x_B,t)≠G(x_A,x_B,-t)

因此，發明的具體內容為：

將正向格林函數G(x_A,x_B,t)與逆時格林函數G(x_A,x_B,-t)相加，來獲得恢復后新的正向格林函數G′(x_A,x_B,t)，即：

G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)} (2)

這一方法能極大地改善和增強恢復地震響應中的有效波信息，但同時也增加了恢復地震響應的虛假同相軸。

如圖1所示，具體步驟如下：

步驟1、讀取測線實際地震道數據：讀入如圖3所示的測線WZ29-3的實際記錄。

步驟2、實際資料預處理：如帶通濾波(圖3b)和振幅規則化處理(圖3c)等。

步驟3、地震響應恢復與虛源道集構建：

步驟31、選擇虛源位置：選擇某一個接收器作為參考接收器，該參考接收器位置將作為虛源位置。

步驟32、選擇虛源接收點位置：選擇某一個接收器作為接收接收器，該接接收接收器位置將作為虛源激發的接收器位置。

步驟33、地震道互相關：將該對接收器的記錄進行互相關，即將參考接收器和接收接收器的記錄進行互相關，獲得如公式$\{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)\}*s\left(t\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}^i(x_A,-t)*u^i(x_B,t)---\left(1\right)$左邊所示的包含了正向格林函數和逆時格林函數的地震響應，其中，uⁱ(x_A,t)和uⁱ(x_B,t)分別表示在地表A和B位置處接收的盲源波場分量，i表示某一個接收時間段，N表示接收時間段的個數，s(t)表示虛源子波時間函數，G(x_A,x_B,t)表示在虛源位置A激發，在虛源接收點位置B接收的格林函數，G(x_A,x_B,-t)表示逆時格林函數，將互相關結果的前半部分作為格林函數的逆時響應，而互相關結果的后半部分作為格林函數的正向響應。

步驟34、虛源地震道恢復：利用公式G′(x_A,x_B,t)＝{G(x_A,x_B,t)+G(x_A,x_B,-t)}(2)將上述格林函數的正向響應與逆時響應求和，即獲得虛源激發的一個地震道數據。

步驟35、虛源道集構建：重復步驟32～步驟34，即獲得該虛源的一個地震道集。

步驟4終止：重復步驟3，直至將所有的接收器都作為虛源位置，即可獲得該測線類似于地面地震一樣的虛源地震資料，如圖4a、b和c所示。

步驟5應用：對上述獲得的虛源地震資料進行偏移成像等處理，如圖5b所示。

圖2所示的是四川某地29井水力壓裂工區地表監測測線示意圖，圖中，共有10條測線，分別為WZ29-1、WZ29-2、WZ29-3、…、WZ29-9、WZ29-10。每條測線125道，道間距25m，最小偏移距300m，最大偏移距3400m，連續觀測48小時。測線3的監測原始資料如圖3(a)所示，帶通濾波和振幅規則化處理的結果，如圖3(b)和3(c)所示。在此基礎上，利用公式(1)進行接收點間的地震響應恢復，但未能得到有效的反射波，而利用公式(2)進行了接收點間的地震響應恢復，其恢復結果如圖4(a)-圖4(c)所示，可以看到：根據公式(2)恢復的地震響應中包含了可分辨的反射波同相軸，但在同相軸的連續性和 分辨率上都要差一些。根據恢復的反射波結果，進行了簡單的動校疊加處理，其結果如圖5(b)所示,為了便于與地面地震資料的偏移結果進行對比，圖中CDP19至31、89至101的圖版對應于圖5(a)黑框位置。與該測線位置相同的地面地震資料時間偏移結果(圖5(a))比較，兩者在0.3s、0.9s、1.1s、1.7s和2.4s的反射波同相軸能較好地吻合。這一結果表明：利用公式(2)能有效地恢復接收點間的地震響應。

由于格林函數恢復的理論，是基于震源是噪聲且分布均勻的假設，但實際上，盲源實際資料的取得往往不能滿足這一要求，導致恢復的格林函數部分位于波場相關的正向時間中部分位于逆時時間中，基于這一認識，提出了一種新的盲源波場有效波恢復與虛源道集構建技術，使之能很好地構建較高信噪比的虛源道集，從而恢復接收點間的地震響應(包括面波和反射波)。盲源實際資料試驗表明：上述有效波恢復與虛源道集構建方法，能有效地從盲源地震波場中恢復如面波和反射波等的有效波。與現有的技術方法(舍去逆時格林函數)相比，顯著地提高恢復波場的精度和分辨率，為盲源地震技術的實際應用奠定基礎，具有很大的潛在應用價值。

上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對于本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發明上述具體實施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優選的，而并不具有限制性的意義。