一种检波器数据的补偿方法及系统与流程

1.本发明属于地震勘探领域中的地震数据的信号处理技术领域，具体涉及一种检波器数据的补偿方法及系统。


背景技术：

2.目前地震勘探领域中，对地震勘探检波器信号一般都是做低频恢复和补偿。因为反演过程总是从低频到高频，如果低频成份缺失，则很难得到满意的反演结果。实际上，高频信号也非常重要，特别是在高分辨率的勘探中，它们可以提供更丰富的反演结果。
3.目前，高频补偿恢复的方法有：利用vsp数据求取不同深度地层的反滤波器补偿高频成分；利用地震微测井进行地震信号高频补偿方法，这些方法存在以下不足：在求取不同深度地层的反滤波器时，会受初至波信噪比的影响。如果初至波信噪比低，则地震信号高频补偿效果就会不好。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种检波器数据的补偿方法及系统，恢复和补偿检波器数据中的部分高频信号，使其频带更宽、更丰富，提高信号的高频质量。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种检波器数据的补偿方法，所述方法利用布置在同一个检波点处的高灵敏度检波器和常规检波器同时采集信号，然后利用高灵敏度检波器采集到的信号重建常规检波器的信号，从而恢复和补偿部分高频信号。
7.所述方法包括：
8.(1)采集常规检波器和高灵敏度检波器的信号：在一个检波点处同时设置常规检波器和高灵敏度检波器，并且高灵敏度检波器的埋深和常规检波器的埋深相同，同时采集常规检波器的信号和高灵敏度检波器的信号；
9.(2)对高灵敏检波器的信号和常规检波器的信号建立差平方的关系式；
10.(3)求取所述差平方的关系式的极小值，得到关于补偿因子的wiener-hopf方程；
11.(4)求解所述wiener-hopf方程得到补偿因子；
12.(5)利用所述补偿因子对常规检波器的信号进行重建，得到匹配补偿后的信号。
13.所述步骤(1)中的同时采集常规检波器的信号和高灵敏度检波器的信号的操作包括：
14.在采集排列滚动时，对位于同一排或者同一列中的所有检波器同步发送命令，并同步接收常规检波器采集到的地震数据和高灵敏度检波器采集到的地震数据，即获得了常规检波器的信号和高灵敏度检波器的信号。
15.所述步骤(2)的操作包括：
16.假设常规检波器的信号为x
j
(t)，高灵敏度检波器的信号为y
j
(t)，构造补偿因子p
j
(t)，建立以下差平方的关系式：
17.e1(t)＝||p
j
(t)*y
j
(t)-x
j
(t)||2ꢀꢀꢀ
(1.1)
18.所述步骤(3)的操作包括：
19.应用最小二乘原理对所述差平方的关系式取极小值：
[0020][0021]
求解得到关于补偿因子p
j
(t)的wiener-hopf方程为：
[0022]
r
xx
p
j
＝r
zx
(1.3)
[0023]
其矩阵形式为：
[0024][0025]
其中，r
xx
是托普利兹(toeplitz)矩阵，其值为x
j
(t)的自相关函数；p
j
(t)是补偿因子；r
zx
是y
j
(t)和x
j
(t)的互相关函数，n表示补偿因子个数。
[0026]
所述步骤(4)的操作包括：
[0027]
先将r
xx
和r
zx
的每个值利用傅里叶算法转成频域得到频域的振幅谱；
[0028]
然后对所述振幅谱进行统计得到振幅谱的高斯分布；
[0029]
最后取振幅谱高的一段范围作为分频匹配的范围，获得该分频匹配的范围内的不同振幅值的个数，该个数即为n；
[0030]
然后利用wiener-hopf方程计算得到补偿因子。
[0031]
所述取振幅谱高的一段范围作为分频匹配的范围的操作包括：
[0032]
将距离高斯分布的均值0的左、右的概率为0.8的范围作为分频匹配的范围。
[0033]
所述步骤(5)的操作包括：
[0034]
利用下式对常规检波器的信号进行重建，得到匹配补偿后的信号
[0035][0036]
本发明还提供一种检波器数据的补偿系统，所述系统包括：
[0037]
采集单元：在一个检波点处同时设置常规检波器和高灵敏度检波器，并且高灵敏度检波器的埋深和常规检波器的埋深相同，同时采集常规检波器的信号和高灵敏度检波器的信号；
[0038]
差平方的关系式建立单元：与所述采集单元连接，对高灵敏检波器的信号和常规检波器的信号建立差平方的关系式；
[0039]
方程建立单元：与所述差平方的关系式建立单元连接，求取所述差平方的关系式的极小值，得到关于补偿因子的wiener-hopf方程；
[0040]
补偿因子获取单元：与所述方程建立单元连接，求解所述wiener-hopf方程得到补偿因子；
[0041]
匹配补偿单元：与所述补偿因子获取单元连接，利用所述补偿因子对常规检波器
的信号进行重建，得到匹配补偿后的信号。
[0042]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行本发明的检波器数据的补偿方法中的步骤。
[0043]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过高灵敏检波器信号和常规检波器信号之间的关系，找出其高频补偿因子，对低频保存较好的常规检波器信号补偿部分高频信号。使其信号的频道更宽，高频更丰富，特别是在高分辨率的勘探中，它们可以提供更丰富的反演结果。
附图说明
[0044]
图1本发明方法的步骤框图；
[0045]
图2本发明系统的组成结构图。
具体实施方式
[0046]
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
[0047]
为了提高信号的高频质量，本发明首先同时采集高灵敏检波器信号和常规检波器信号，再对高灵敏检波器信号和常规检波器信号建立误差关系式；然后求其误差最小值，得到其补偿因子；最后使用补偿因子，重建常规检波器信号。从而恢复和补偿部分高频信号，使其频带更宽、更丰富。
[0048]
如图1所示，本发明方法的步骤包括：
[0049]
(1)采集常规检波器和高灵敏度检波器的信号：在一个检波点同时设置常规检波器和高灵敏度检波器，并且高灵敏度检波器的埋深和常规检波器的埋深相同，在采集排列滚动时，对位于同一排或者同一列中的所有检波器(包括常规检波器和高灵敏度检波器)同步发送命令，并同步接收各个检波器的地震数据，最终获得常规检波器采集到的地震数据和高灵敏度检波器采集到的地震数据，即获得了常规检波器的信号和高灵敏度检波器的信号；
[0050]
(2)对高灵敏检波器信号和常规检波器信号建立差平方的关系式，具体如下：
[0051]
假设常规检波器的信号为x
j
(t)，高灵敏度检波器的信号为y
j
(t)，构造补偿因子p
j
(t)，使得目标泛函：
[0052]
e1(t)＝||p
j
(t)*y
j
(t)-x
j
(t)||2ꢀꢀꢀ
(1.1)
[0053]
公式(1.1)即为差平方的关系式。
[0054]
(3)使用最小二乘原理，求上述差平方的关系式的极小值，得到关于补偿因子的wiener-hopf方程，具体如下：
[0055]
应用最小二乘原理对式(1.1)取极小值：
[0056][0057]
求解得到关于补偿因子p
j
(t)的wiener-hopf方程为：
[0058]
r
xx
p
j
＝r
zx
ꢀꢀꢀ
(1.3)
[0059]
其矩阵形式为：
[0060][0061]
其中，r
xx
是托普利兹(toeplitz)矩阵，其值为x
j
(t)的自相关函数；p
j
(t)向量是补偿因子；r
zx
是y
j
(t)和x
j
(t)的互相关函数，n表示补偿因子个数。
[0062]
(4)使用levinson-durbin算法求解方程(1.4)，即可得到补偿因子，具体如下：
[0063]
方程(1.4)中的n没有确定，本发明通过将方程(1.3)转换到频域来分析常规数据和高灵敏度数据在频域的差别，确定分频匹配的范围，并求得该分频匹配的范围内的补偿因子。
[0064]
具体的，先将r
xx
和r
zx
的每个值利用傅里叶算法转成频域即可得到频域的振幅谱，然后对振幅谱进行统计得到振幅谱的高斯分布，最后取振幅谱高的一段范围(即把距离高斯分布的均值0的左、右的概率为0.8的范围(即从概率为-0.8到概率为0.8的范围))作为分频匹配的范围，获得该分频匹配的范围内的不同振幅值的个数，该个数即为n。然后使用上述wiener-hopf方程计算出补偿因子。
[0065]
(5)把补偿因子和常规检波器信号进行卷积，即可得到高频段更宽和更丰富的信号，即对目标数据进行全区记录补偿，具体如下：
[0066]
高灵敏度补偿后数据如下：
[0067][0068]
其中，为匹配补偿后数据，x
j
(t)为匹配前数据，即常规检波器j所获得的信号为，p
j
(t)为分频匹配滤波器，此处将步骤(4)求得的补偿因子作为分频匹配滤波器。
[0069]
如图2所示，本发明还提供一种检波器数据的补偿系统，所述系统包括：
[0070]
采集单元10：在一个检波点处同时设置常规检波器和高灵敏度检波器，并且高灵敏度检波器的埋深和常规检波器的埋深相同，同时采集常规检波器的信号和高灵敏度检波器的信号；
[0071]
差平方的关系式建立单元20：与所述采集单元10连接，对高灵敏检波器信号和常规检波器信号建立差平方的关系式；
[0072]
方程建立单元30：与所述差平方的关系式建立单元20连接，求取所述差平方的关系式的极小值，得到关于补偿因子的wiener-hopf方程；
[0073]
补偿因子获取单元40：与所述方程建立单元30连接，求解所述wiener-hopf方程得到补偿因子；
[0074]
匹配补偿单元50：与所述补偿因子获取单元40连接，利用所述补偿因子对常规检波器的信号进行重建，得到匹配补偿后的信号。
[0075]
利用本发明方法使得信号高频段更宽和更丰富，特别是在高分辨率的勘探中，它们可以提供更丰富的反演结果。
[0076]
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。