一种基于地震扫描信号逆序相关的串感应质控方法

1.本发明属于油气地震勘探资料采集的质量控制技术领域，尤其涉及一种基于地震扫描信号逆序相关的串感应质控方法。


背景技术：

2.随着地震勘探采集技术的发展，采集设备的灵敏度、信号精度获得了很大提升，地震资料的分辨率得到改善。然而，干扰在地震勘探中是普遍存在的，其中的串感应干扰就是一种较为常见的干扰信号，如果其能量强到干扰目的层，就会对地震资料造成严重影响。在野外针对地震资料的质量控制中，一旦发现串感应干扰，则需要立刻采取现场补炮、排列整改等措施，如果发现较晚，则会造成生产中产生的废炮较多又或者会因为补炮较晚耽误野外生产进度，最终给项目带来较大的经营压力。
3.在井炮地震记录或可控震源原始未相关单炮地震记录中，串感应干扰信号一般表现为在同一时刻出现在一组(或全部)连续的地震道上，且波形类似于脉冲的串群，因此，在野外生产中被形象地称为“串感应”。然而，对于由可控震源原始未相关单炮地震记录与扫描信号进行互相关后所获得的相关单炮地震记录而言，由于相关运算的作用，使得串感应信号在可控震源相关单炮数据中呈现出被截断的可控震源扫描信号逆序列的特征，从而使得此时地震记录中的串感应信号的振幅强度与周围其它类型波场的差异并不明显，进而导致难以对其进行精确自动识别。在实际可控震源采集项目中，尤其对于可控震源高效采集而言，考虑到数据存储空间的限制，往往仅保存可控震源相关单炮数据文件，由此也大大提升了针对可控震源地震记录中的串感应干扰的质控难度。因此，针对可控震源原始相关单炮数据记录中的串感应信号的识别也就成为了现场质控工作的一项难点。
4.对于可控震源相关单炮数据记录，能够根据串感应信号在地震道中表现为不完整的可控震源扫描信号逆序列串群的特点，利用地震道间的相似性识别数据中的串感应干扰。因此，通过计算和比较相邻地震道波形之间的相似系数，可以作为一种串感应信号的识别和质控方法。然而，由于可控震源相关单炮数据记录中的串感应信号的振幅强度与周围其它类型波场的差异并不明显，同时由于存在周围环境干扰等不确定因素，进而导致串感应信号更加难以识别。因此，通过利用相邻地震道波形之间的相似系数进行串感应的识别会存在一定程度地误判。另外，在可控震源相关单炮数据记录中，由于串感应信号包含了部分可控震源扫描信号逆序列的信息，因此，可以利用可控震源扫描信号对相关单炮数据记录进行反相关运算，能在一定程度上还原出串感应信号的脉冲特征。之后，再通过对脉冲进行识别达到对串感应干扰进行识别的目的。但是，一方面，由于在每炮相关单炮记录中的串感应信号，仅仅表现为部分而非完整的扫描信号逆序列特征；另一方面，由于在每炮地震记录中的串感应信号所出现的时刻也是不确定的，这使得串感应信号所表现出的扫描信号逆序列的频带范围也各不相同。因此，采用统一的可控震源扫描信号对可控震源相关单炮数据记录进行反相关，会严重削弱串感应信号的脉冲特征。此种情况之下，也使得应用此方法难以有效地识别出串感应干扰。为此，发明了一种新的基于扫描信号逆序相关的串感应质
控方法，克服了以上技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于地震扫描信号逆序相关的串感应质控方法，以提高针对可控震源地震采集施工中出现的串感应干扰炮的质控精度，以及后期室内的资料处理效果。为了实现上述目的，本发明的方法包括如下步骤：
6.步骤1，输入可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d：
[0007][0008]
式中，di表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道数据，d
j'i
表示第i道数据di中的第j'个采样点，n表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d的道数，m'表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中每道地震数据的采样点数；
[0009]
输入可控震源扫描信号序列sw：
[0010][0011]
式中，sw
k'
表示可控震源扫描信号序列sw中的第k'个采样点，n'表示可控震源扫描信号序列sw的采样点数，实际情况中n'》m'；
[0012]
步骤2，将可控震源扫描信号序列sw进行颠倒排序，得到可控震源扫描信号的逆序列则有：
[0013]
当k”+k'＝n'+1时，有
[0014]
式中，表示可控震源扫描信号逆序列中的第k”个采样点，n'表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数，则有该采样点数n'与可控震源扫描信号序列sw的采样点数相同；
[0015]
步骤3，将输入的可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的每一道数据分别与可控震源扫描信号逆序列进行互相关运算，得到每一道二次相关地震道数据；之后，再将得到的各道二次相关运算后的地震道数据，按照与可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d相对应的道顺序进行排序，构成可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x；将矩阵x表示如下：
[0016][0017]
式中，xi表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道数据，x
ji
表示第i道数据xi中的第j个采样点，n表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道数，则有该道数n与可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d的道数相同，m表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中每道地震数据的采样点数，依照相关运算规则，可知m＝m'+n'-1，其中，m'表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中每道地震数据的采样点数，n'表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数；
[0018]
将可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道数据di与可控震源扫描信号逆序列进行互相关运算，得到可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道数据xi的计算公式如下：
[0019][0020]
式中，x
ji
表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道数据xi中的第j个采样点，m表示相关单道地震数据xi的采样点数，表示相关运算符，d
j'i
表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道数据di中的第j'个采样点，m'表示原始单道地震数据di的采样点数，表示可控震源扫描信号逆序列中的第k”个采样点，n'表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数；
[0021]
步骤4，定义如下变量、数组或矩阵，用于进行后续的串感应干扰炮识别：
[0022]
定义一个空的局部峰值索引数组pv，用于存储后续识别出的局部峰值的索引位置；
[0023]
定义一个与局部峰值索引数组pv相匹配的空的最大连续道数数组pn，用于存储后续识别出的每个局部峰值的索引位置所对应的最大连续道数；
[0024]
定义一个m
×
n阶的局部峰值标识矩阵p，并将该矩阵初始化为零矩阵，用于存储可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的每个采样点位置所对应的局部峰值标识；p表示如下：
[0025]
[0026]
式中，pi表示局部峰值标识矩阵p的第i道局部峰值标识数组，p
ji
表示第i道局部峰值标识数组pi中的第j个局部峰值标识，n表示局部峰值标识矩阵p的道数(该道数与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道数相同)，m表示局部峰值标识矩阵p中每道局部峰值标识数组的采样点数(该采样点数与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的每道地震数据的采样点数相同)；后续步骤中，将从二次相关单炮数据矩阵x中按照指定条件筛选出局部峰值，并根据这些筛选出的局部峰值的数值符号(正负号)，对局部峰值标识矩阵p中的对应位置处的采样点值进行重新设置；
[0027]
定义一个最大连续道数门槛threshold，并设置threshold＝10，作为后续判定可控震源原始相关单炮地震数据是否为串感应干扰炮的评价依据；
[0028]
步骤5，针对可控震源二次相关单炮地震数据中的每道地震数据，计算出邻近指定道索引范围内的地震道的平均值，将其作为每道二次相关数据所对应的标准道，进而生成标准道矩阵；
[0029]
分别计算道数为n的可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的每一道数据所对应的标准道，计算公式如下：
[0030][0031]
式中，si表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的第i道数据所对应的标准道，则有1≤i≤n；p表示用于求取标准道si的起始道索引：当i＞5时，设置p＝i-5，否则，设置p＝1；q表示用于求取标准道si的终止道索引：当i＜n-5时，设置q＝i+5，否则，设置q＝n；k表示参与标准道si计算的地震道索引，x
jk
表示参与标准道si计算的第k道数据xk中的第j个采样点，s
ji
表示标准道si的第j个采样点，m表示标准道si的采样点数，则有该采样点数m与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中每道地震数据的采样点数相同；
[0032]
之后，将得到的各道标准道数据，按照与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x相同的道顺序进行排序，构成标准道矩阵s；将矩阵s表示如下：
[0033][0034]
式中，si表示标准道矩阵s中的第i道标准道数据，s
ji
表示第i道数据si中的第j个采样点，n表示标准道矩阵s的道数，则有该道数n与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道数相同；
[0035]
步骤6，利用生成的标准道矩阵识别出可控震源二次相关单炮地震数据中的局部峰值，并通过标识局部峰值的数值符号(正负号)得到局部峰值标识矩阵，同时将局部峰值
的采样点索引记录到局部峰值索引数组中；
[0036]
利用标准道矩阵s，从可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，按照以下条件筛选出符合要求的采样点索引为l和道索引为t的全部局部峰值，具体筛选条件如下：
[0037]
1)在标准道矩阵s中，与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的局部峰值x
lt
具有相同采样点索引l和道索引t的采样点s
lt
，应为第t道标准道数据s
t
中从第a个至第b个采样点中绝对值最大的采样点；其中，a取t-20/si与1两数中的较大值，b取t+20/si与采样点数m两数中的较小值，si为地震数据的采样率；
[0038]
2)在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，从第g道至第h道数据，对于第l个采样点的绝对值大于与其间隔4ms的前、后各一个采样点的绝对值的数据道的数量，除以h-g+1后，应大于70％；其中，g取t-5与1两数中的较大值，h取t+5与道数n两数中的较小值，t为局部峰值的道索引；
[0039]
3)在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，采样点索引为l和道索引为t的局部峰值x
lt
的绝对值应大于同一道内的与其间隔4ms的前、后各一个采样点的绝对值；
[0040]
之后，在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，利用筛选出的符合以上条件的采样点索引为l以及道索引为t的全部局部峰值x
lt
的数值符号(正负号)，对局部峰值标识矩阵p中具有相同采样点索引l与道索引t的每个局部峰值标识采样点p
lt
的值进行重新设置：若x
lt
为正,令p
lt
＝1；若x
lt
为负,令p
lt
＝-1；并将全部局部峰值所对应的采样点索引l添加到局部峰值索引数组pv中；
[0041]
步骤7，利用得到的局部峰值标识矩阵，统计每个局部峰值索引位置处的最大连续道数，生成局部峰值索引最大连续道数数组；
[0042]
针对局部峰值索引数组pv中的每个元素值所代表的局部峰值索引c，均按照以下条件，从局部峰值标识矩阵p中筛选出符合要求的列向量，具体筛选条件如下：
[0043]
1)此列向量的第c-1个、第c个、第c+1个元素中应至少有一个元素值的绝对值等于1；
[0044]
2)若此列向量在局部峰值标识矩阵p中的列索引大于1，则在矩阵p中，该列向量的第c个元素值与其相邻的前一列的列向量的第c个元素值的乘积应不小于0，且当此乘积等于0时，其相邻前一列的列向量的第c个元素值应等于0；
[0045]
在针对局部峰值索引数组pv中的每个元素值所代表的局部峰值索引c，按照以上筛选条件，从局部峰值标识矩阵p中筛选出满足以上条件的列向量后，根据筛选出的列向量在局部峰值标识矩阵p中所对应的列索引，统计出列索引为连续的列向量(即相邻两个列向量的列索引的差值为1)的数量的最大值，作为索引c所对应的局部峰值索引最大连续道数，并将其添加到局部峰值索引最大连续道数数组pn中；通过遍历局部峰值索引数组pv中的每个元素所代表的局部峰值索引c，即可得到一个局部峰值索引最大连续道数数组pn；
[0046]
步骤8，将得到的局部峰值索引最大连续道数数组中的每个元素，分别与最大连续道数门槛进行比较，以判断可控震源原始相关单炮地震数据是否为串感应干扰炮；
[0047]
将生成的局部峰值索引最大连续道数数组pn中的每个元素分别与步骤4中定义的最大连续道数门槛threshold进行比较：若最大连续道数数组pn中存在某一元素值大于或等于最大连续道数门槛threshold，即可判定可控震源原始相关单炮地震数据为串感应干扰炮，若最大连续道数数组pn中的所有元素值均小于最大连续道数门槛threshold，即可判
定可控震源原始相关单炮地震数据为非串感应干扰炮。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0049]
图1为本发明的一种基于扫描信号逆序相关的串感应质控方法的流程图；
[0050]
图2为本发明的一具体实施例中实际野外采集的可控震源原始相关单炮数据的示意图；
[0051]
图3为本发明的一具体实施例中实际野外采集应用的可控震源扫描信号的示意图，其中图3a是原始可控震源扫描信号序列，图3b是对原始可控震源扫描信号序列进行颠倒排序后的可控震源扫描信号逆序列；
[0052]
图4为本发明的一具体实施例中将可控震源原始相关单炮地震数据与扫描信号逆序列进行互相关运算得到的可控震源二次相关单炮地震数据的示意图；
[0053]
图5为本发明的一具体实施例中利用可控震源二次相关单炮地震数据生成的标准道矩阵所对应的地震记录示意图；
[0054]
图6为本发明的一具体实施例中利用标准道矩阵对可控震源二次相关单炮地震数据的局部峰值符号进行标识，所得到的局部峰值标识矩阵所对应的地震记录示意图；
[0055]
图7为本发明的一具体实施例中通过利用局部峰值矩阵和局部峰值标识矩阵所生成的局部峰值索引数组和局部峰值索引最大连续道数数组中的元素信息，共同构成的局部峰值索引和索引最大连续道数表格。
具体实施方式
[0056]
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
[0057]
如图1所示，图1为本发明的一种基于扫描信号逆序相关的串感应质控方法的流程图。本发明的基于扫描信号逆序相关的串感应质控方法，首先将输入的可控震源原始相关单炮数据与可控震源扫描信号逆序列进行互相关，得到可控震源二次相关单炮数据，再针对每一道二次相关单炮数据，计算其附近指定范围内的地震道的平均值，生成标准道矩阵，之后，再利用标准道矩阵生成局部峰值标识矩阵和局部峰值索引数组，并进一步得到局部峰值索引最大连续道数数组，最后再通过将局部峰值索引最大连续道数数组的各元素与最大连续道数门槛进行比较，判定可控震源原始相关单炮地震数据是否为串感应干扰炮。包括以下步骤：
[0058]
在步骤1100，输入可控震源原始相关单炮数据和可控震源扫描信号。
[0059]
输入可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d。d表示如下：
[0060][0061]
式中，di表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道(列)数据，dj′i表示
第i道(列)数据di中的第j
′
个采样点，n表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d的道(列)数，m
′
表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中每道(列)地震数据的采样点数。
[0062]
输入可控震源扫描信号序列sw，sw表示如下：
[0063][0064]
式中，swk′
表示可控震源扫描信号序列sw中的第k
′
个采样点，n
′
表示可控震源扫描信号序列sw的采样点数。实际情况中，可控震源扫描信号序列sw的采样点数n
′
大于可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中每道(列)地震数据的采样点数m
′
，即n
′
＞m
′
。
[0065]
在步骤1200，将可控震源扫描信号序列进行颠倒排序，得到逆序列。
[0066]
将可控震源扫描信号序列sw进行颠倒排序，得到可控震源扫描信号的逆序列则有：
[0067]
当k
″
+k
′
＝n
′
+1时，有
[0068]
式中，表示可控震源扫描信号逆序列中的第k
″
个采样点，n
′
表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数，则有该采样点数n
′
与可控震源扫描信号序列sw的采样点数相同。
[0069]
在步骤1300，将原始相关单炮数据与扫描信号逆序列进行互相关。
[0070]
将输入的可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的每一道(列)数据分别与可控震源扫描信号逆序列进行互相关运算，得到每一道(列)二次相关地震道数据。之后，再将得到的各道(列)二次相关运算后的地震道数据，按照与可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d相对应的道(列)顺序进行排序，构成可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x。将矩阵x表示如下：
[0071][0072]
式中，xi表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道(列)数据，x
ji
表示第i道(列)数据xi中的第j个采样点，n表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道(列)数，则有该道(列)数n与可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d的道(列)数相同，m表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中每道(列)地震数据的采样点数，依照相关运算规则，可知m＝m
′
+n
′‑
1，其中，m
′
表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中每道(列)地震数据的采样点数，n
′
表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数。
[0073]
将可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道(列)数据di与可控震源扫描信号逆序列进行互相关运算，得到可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道(列)数据xi的计算公式如下：
[0074][0075]
式中，x
ji
表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道(列)数据xi中的第j个采样点，m表示相关单道地震数据xi的采样点数，表示相关运算符，dj′i表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道(列)数据di中的第j
′
个采样点，m
′
表示原始单道地震数据di的采样点数，表示可控震源扫描信号逆序列中的第k
″
个采样点，n
′
表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数。
[0076]
在步骤1400，定义用于识别串感应干扰炮的变量、数组和矩阵。
[0077]
定义如下变量、数组或矩阵，用于进行后续的串感应干扰炮识别：
[0078]
定义一个空的局部峰值索引数组pv，用于存储后续识别出的局部峰值的索引位置。
[0079]
定义一个与局部峰值索引数组pv相匹配的空的最大连续道数数组pn，用于存储后续识别出的每个局部峰值的索引位置所对应的最大连续道数。
[0080]
定义一个m
×
n阶的局部峰值标识矩阵p，并将该矩阵初始化为零矩阵，用于存储可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的每个采样点位置所对应的局部峰值标识。p表示如下：
[0081][0082]
式中，pi表示局部峰值标识矩阵p的第i道(列)局部峰值标识数组，p
ji
表示第i道(列)局部峰值标识数组pi中的第j个局部峰值标识，n表示局部峰值标识矩阵p的道(列)数(该道(列)数与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道(列)数相同)，m表示局部峰值标识矩阵p中每道(列)局部峰值标识数组的采样点数(该采样点数与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的每道(列)地震数据的采样点数相同)。后续步骤中，将从二次相关单炮数据矩阵x中按照指定条件筛选出局部峰值，并根据这些筛选出的局部峰值的数值符号(正负号)，对局部峰值标识矩阵p中的对应位置处的采样点值进行重新设置。
[0083]
定义一个最大连续道数门槛threshold，并设置threshold＝10，作为后续判定可控震源原始相关单炮地震数据是否为串感应干扰炮的评价依据。
[0084]
在步骤1500，计算二次相关数据的指定道的平均值，生成标准道矩阵。
[0085]
针对可控震源二次相关单炮地震数据中的每道地震数据，计算出邻近指定道索引范围内的地震道的平均值，将其作为每道二次相关数据所对应的标准道，进而生成标准道矩阵。
[0086]
分别计算道数为n的可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的每一道(列)数据所对应的标准道，计算公式如下：
[0087][0088]
式中，si表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的第i道(列)数据所对应的标准道，则有1≤i≤n；p表示用于求取标准道si的起始道(列)索引：当i＞5时，设置p＝i-5，否则，设置p＝1；q表示用于求取标准道si的终止道(列)索引：当i＜n-5时，设置q＝i+5，否则，设置q＝n；k表示参与标准道si计算的地震道索引，x
jk
表示参与标准道si计算的第k道(列)数据xk中的第j个采样点，s
ji
表示标准道si的第j个采样点，m表示标准道si的采样点数，则有该采样点数m与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中每道(列)地震数据的采样点数相同；
[0089]
之后，将得到的各道标准道数据，按照与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x相同的道(列)顺序进行排序，构成标准道矩阵s。将矩阵s表示如下：
[0090][0091]
式中，si表示标准道矩阵s中的第i道(列)标准道数据，s
ji
表示第i道(列)数据si中的第j个采样点，n表示标准道矩阵s的道(列)数，则有该道(列)数n与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道(列)数相同。
[0092]
在步骤1600，利用标准道矩阵生成局部峰值标识矩阵和索引数组。
[0093]
利用生成的标准道矩阵识别出可控震源二次相关单炮地震数据中的局部峰值，并通过标识局部峰值的数值符号(正负号)得到局部峰值标识矩阵，同时将局部峰值的采样点索引记录到局部峰值索引数组中。
[0094]
利用标准道矩阵s，从可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，按照以下条件筛选出符合要求的采样点索引为;和道索引为t的全部局部峰值，具体筛选条件如下：
[0095]
1)在标准道矩阵s中，与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的局部峰值x
lt
具有相同采样点索引l和道索引t的采样点s
lt
，应为第t道(列)标准道数据s
t
中从第a个至第b个采样点中绝对值最大的采样点。其中，a取t-20/si与1两数中的较大值，b取t+20/si与采样点数m两数中的较小值，si为地震数据的采样率；
[0096]
2)在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，从第g道(列)至第h道(列)数据，对于第l个采样点的绝对值大于与其间隔4ms的前、后各一个采样点的绝对值的数据道的数量，除以h-g+1后，应大于70％。其中，g取t-5与1两数中的较大值，h取t+5与道(列)数n两数
中的较小值，t为局部峰值的道索引；
[0097]
3)在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，采样点索引为l和道索引为t的局部峰值x
lt
的绝对值应大于同一道内的与其间隔4ms的前、后各一个采样点的绝对值。
[0098]
之后，在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，利用筛选出的符合以上条件的采样点索引为l以及道索引为t的全部局部峰值x
lt
的数值符号(正负号)，对局部峰值标识矩阵p中具有相同采样点索引l与道索引t的每个局部峰值标识采样点p
lt
的值进行重新设置：若x
lt
为正，令p
lt
＝1；若x
lt
为负，令p
lt
＝-1。并将全部局部峰值所对应的采样点索引l添加到局部峰值索引数组pv中。
[0099]
在步骤1700，利用局部峰值标识矩阵生成峰值索引最大连续道数数组。
[0100]
利用得到的局部峰值标识矩阵，统计每个局部峰值索引位置处的最大连续道数，生成局部峰值索引最大连续道数数组。
[0101]
针对局部峰值索引数组pv中的每个元素值所代表的局部峰值索引c，均按照以下条件，从局部峰值标识矩阵p中筛选出符合要求的列向量，具体筛选条件如下：
[0102]
1)此列向量的第c-1个、第c个、第c+1个元素中应至少有一个元素值的绝对值等于1；
[0103]
2)若此列向量在局部峰值标识矩阵p中的列索引大于1，则在矩阵p中，该列向量的第c个元素值与其相邻的前一列的列向量的第c个元素值的乘积应不小于0，且当此乘积等于0时，其相邻前一列的列向量的第c个元素值应等于0。
[0104]
在针对局部峰值索引数组pv中的每个元素值所代表的局部峰值索引c，按照以上筛选条件，从局部峰值标识矩阵p中筛选出满足以上条件的列向量后，根据筛选出的列向量在局部峰值标识矩阵p中所对应的列索引，统计出列索引为连续的列向量(即相邻两个列向量的列索引的差值为1)的数量的最大值，作为索引c所对应的局部峰值索引最大连续道数，并将其添加到局部峰值索引最大连续道数数组pn中。通过遍历局部峰值索引数组pv中的每个元素所代表的局部峰值索引c，即可得到一个局部峰值索引最大连续道数数组pn。
[0105]
在步骤1800，利用局部峰值索引最大连续道数数组识别串感应干扰炮。
[0106]
将得到的局部峰值索引最大连续道数数组中的每个元素，分别与最大连续道数门槛进行比较，以判断可控震源原始相关单炮地震数据是否为串感应干扰炮。
[0107]
将生成的局部峰值索引最大连续道数数组pn中的每个元素分别与步骤1400中定义的最大连续道数门槛threshold进行比较：若最大连续道数数组pn中存在某一元素值大于或等于最大连续道数门槛threshold，即可判定可控震源原始相关单炮地震数据为串感应干扰炮，若最大连续道数数组pn中的所有元素值均小于最大连续道数门槛threshold，即可判定可控震源原始相关单炮地震数据为非串感应干扰炮。
[0108]
下面结合具体的实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。
[0109]
步骤1，输入实际陆上勘探采集的可控震源原始相关单炮数据(图2)，以及施工中所采用的可控震源扫描信号(图3a)。实际采集的可控震源原始相关单炮数据的道数为8184道，记录长度为6秒，采样率为2ms，采样点数为3001。图2展示了可控震源原始相关单炮数据从第7500道至第8000道范围的记录部分。该记录中包含了串感应干扰信号，但由于此时的串感应信号的振幅强度与周围其它类型波场相比差异不明显，使得对其进行识别的难度较大。图3a展示了实际应用的总长度为18秒，采样率为2ms，采样点数为9001，频率范围为
1.5hz至120hz的线性升频可控震源扫描信号的第6秒至第9秒的部分；
[0110]
步骤2，将施工中所采用的可控震源扫描信号序列进行颠倒排序，得到可控震源扫描信号逆序列(图3b)。图3b展示了总长度为18秒，采样率为2ms，采样点数为9001，频率由120hz逐渐降至1.5hz的可控震源扫描信号逆序列的第9秒至第12秒的部分。由于可控震源扫描信号总长度为18秒，因此，图3a所展示的表现为线性升频的原可控震源扫描信号的第6秒至第9秒的部分与图3b所展示的表现为线性降频的可控震源扫描信号逆序列的第9秒至第12秒的部分，恰好互为一对逆序列；
[0111]
步骤3，将可控震源原始相关单炮地震数据中的每一道数据分别与可控震源扫描信号逆序列进行互相关运算，得到道数为8184道，记录长度为24秒，采样率为2ms，采样点数为12001的可控震源二次相关单炮地震数据。图4展示了二次相关单炮地震数据中道数范围在第7500道至第8000道，时间范围在7秒至13秒的记录部分。相对于图2所示的可控震源原始相关单炮数据，图4所示的可控震源二次相关单炮地震数据中，在8秒、8.5秒、9.2秒、12.4秒附近能够一定程度地显示出串感应干扰信号，此时串感应信号在数据记录中重新表现为“脉冲串群”特征；
[0112]
步骤4，定义一个空的局部峰值索引数组pv；定义一个与局部峰值索引数组pv相匹配的空的最大连续道数数组pn；定义一个道数及采样点数均与可控震源二次相关单炮地震数据相同的局部峰值标识矩阵p，并将该矩阵初始化为零矩阵。按照与可控震源二次相关单炮地震数据的对应关系，矩阵p的列数(道数)为8184，行数(采样点数)为12001；定义一个最大连续道数门槛threshold，并设置threshold＝10。以上定义的变量、数组或矩阵将用于进行后续的串感应干扰炮识别；
[0113]
步骤5，针对可控震源二次相关单炮地震数据中的每道地震数据，计算出该道数据及左右相邻各5道数据(当某一侧数据不足5道时，则取该侧的所有道数据)的平均值，作为此道地震数据所对应的标准道，进而构成列数(道数)为8184道，长度为24秒，采样率为2ms，行数(采样点数)为12001的标准道矩阵。图5以采样率为2ms的地震记录的方式展示了标准道矩阵中道数范围在第7500道至第8000道，时间范围在7秒至13秒的记录部分，图5中的每道标准道数据与图4展示的可控震源二次相关单炮地震数据中的每道地震数据一一对应。相比于图4，出现在8秒、8.5秒、9.2秒、12.4秒附近位置处且表现为“脉冲串群”特征的串感应信号在图5中展现得更加清晰；
[0114]
步骤6，利用得到的标准道矩阵识别出可控震源二次相关单炮地震数据中的局部峰值，并通过对局部峰值的符号进行标识，得到更新后的局部峰值标识矩阵p，图6以采样率为2ms的地震记录的形式展示了道数范围在第7500道至第8000道，时间范围在7秒至13秒范围的可控震源二次相关单炮地震数据中的各道局部峰值的符号，每道中的局部峰值为正的符号样点被设置为1，局部峰值为负的符号样点被设置为-1，其余符号样点被设置为0；通过将局部峰值的采样点索引记录到数组中，得到更新后的局部峰值索引数组pv，图7中的表格展示了从局部峰值索引数组pv中取出的在7秒至10秒以及12.4秒至12.5秒的两个时间区域范围内的各局部峰值索引及相应采样时刻；
[0115]
步骤7，通过利用局部峰值标识矩阵p，统计出每个局部峰值索引位置处的最大连续道数，得到一组局部峰值索引最大连续道数数组pn，图7中的表格展示了从局部峰值索引最大连续道数数组pn中取出的在7秒至10秒以及12.4秒至12.5秒的两个时间段范围内的各
局部峰值索引所对应的最大连续道数；
[0116]
步骤8，比较局部峰值索引最大连续道数数组pn中的各个元素与步骤4中定义的最大连续道数门槛threshold的大小，可知在图7表格所展示的局部峰值索引为3960(7918ms)、3986(7970ms)、4246(8490ms)、4265(8490ms)、4595(9188ms)、6206(12410ms)位置处的最大连续道数分别为25、16、29、12、10、56。以上索引位置处的最大连续道数均不低于门槛值(threshold)10，由此判定在可控震源二次相关单炮地震数据中的这几处位置附近均存在串感应干扰，从而判定当前进行质控的可控震源原始相关单炮数据为串感应干扰炮。
[0117]
本发明充分考虑了串感应信号在可控震源原始相关单炮数据中呈现部分可控震源扫描信号逆序列的特征，进而将可控震源原始相关单炮地震数据与扫描信号逆序列进行互相关，使得串感应信号在可控震源二次相关单炮地震数据中呈现脉冲特征，并进一步通过建立标准道，突出了串感应信号与周围其它类型波场的差异，从而实现了对串感应干扰的精确质控。
[0118]
本发明的优点在于：(1)克服了串感应信号在可控震源原始相关单炮地震数据中的振幅强度与周围其它类型波场差异不明显，以及可控震源原始相关单炮地震数据中包含的可控震源扫描信号信息不完整的问题；(2)由于此方法利用可控震源原始相关单炮地震数据与可控震源扫描信号逆序列进行相关运算，使得在可控震源原始相关单炮数据中呈现部分可控震源扫描信号逆序列特征的串感应信号重新表现为脉冲特征，进而有利于对串感应干扰的识别，并通过建立标准道进一步突显串感应信号与周围其它类型波场的差异，因此，完全能够满足野外现场对串感应质控精度的要求，并达到了改善室内资料处理效果的目的。
[0119]
上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

技术特征：
1.一种基于地震扫描信号逆序相关的串感应质控方法，包括以下步骤：步骤1，输入可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d：式中，d
i
表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道数据，d
j'i
表示第i道数据d
i
中的第j'个采样点，n表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d的道数，m'表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中每道地震数据的采样点数；输入可控震源扫描信号序列sw：式中，sw
k'
表示可控震源扫描信号序列sw中的第k'个采样点，n'表示可控震源扫描信号序列sw的采样点数，实际情况中n'>m'；步骤2，将可控震源扫描信号序列sw进行颠倒排序，得到可控震源扫描信号的逆序列则有：当k”+k'＝n'+1时，有式中，表示可控震源扫描信号逆序列中的第k”个采样点，n'表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数，则有该采样点数n'与可控震源扫描信号序列sw的采样点数相同；步骤3，将输入的可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的每一道数据分别与可控震源扫描信号逆序列进行互相关运算，得到每一道二次相关地震道数据；之后，再将得到的各道二次相关运算后的地震道数据，按照与可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d相对应的道顺序进行排序，构成可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x；将矩阵x表示如下：式中，x
i
表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道数据，x
ji
表示第i道数据x
i
中的第j个采样点，n表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道数，则有该道数n与可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d的道数相同，m表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中每道地震数据的采样点数，依照相关运算规则，可知m＝m'+n'-1，其中，m'表示可控
震源原始相关单炮地震数据矩阵d中每道地震数据的采样点数，n'表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数；将可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道数据d
i
与可控震源扫描信号逆序列进行互相关运算，得到可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道数据x
i
的计算公式如下：式中，x
ji
表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的第i道数据x
i
中的第j个采样点，m表示相关单道地震数据x
i
的采样点数，表示相关运算符，d
j'i
表示可控震源原始相关单炮地震数据矩阵d中的第i道数据d
i
中的第j'个采样点，m'表示原始单道地震数据d
i
的采样点数，表示可控震源扫描信号逆序列中的第k”个采样点，n'表示可控震源扫描信号逆序列的采样点数；步骤4，定义如下变量、数组或矩阵，用于进行后续的串感应干扰炮识别：定义一个空的局部峰值索引数组pv，用于存储后续识别出的局部峰值的索引位置；定义一个与局部峰值索引数组pv相匹配的空的最大连续道数数组pn，用于存储后续识别出的每个局部峰值的索引位置所对应的最大连续道数；定义一个m
×
n阶的局部峰值标识矩阵p，并将该矩阵初始化为零矩阵，用于存储可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的每个采样点位置所对应的局部峰值标识；p表示如下：式中，p
i
表示局部峰值标识矩阵p的第i道局部峰值标识数组，p
ji
表示第i道局部峰值标识数组p
i
中的第j个局部峰值标识，n表示局部峰值标识矩阵p的道数(该道数与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道数相同)，m表示局部峰值标识矩阵p中每道局部峰值标识数组的采样点数(该采样点数与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的每道地震数据的采样点数相同)；后续步骤中，将从二次相关单炮数据矩阵x中按照指定条件筛选出局部峰值，并根据这些筛选出的局部峰值的数值符号(正负号)，对局部峰值标识矩阵p中的对应位置处的采样点值进行重新设置；定义一个最大连续道数门槛threshold，并设置threshold＝10，作为后续判定可控震源原始相关单炮地震数据是否为串感应干扰炮的评价依据；步骤5，针对可控震源二次相关单炮地震数据中的每道地震数据，计算出邻近指定道索
引范围内的地震道的平均值，将其作为每道二次相关数据所对应的标准道，进而生成标准道矩阵；分别计算道数为n的可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的每一道数据所对应的标准道，计算公式如下：式中，s
i
表示可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的第i道数据所对应的标准道，则有1≤i≤n；p表示用于求取标准道s
i
的起始道索引：当i>5时，设置p＝i-5，否则，设置p＝1；q表示用于求取标准道s
i
的终止道索引：当i<n-5时，设置q＝i+5，否则，设置q＝n；k表示参与标准道s
i
计算的地震道索引，x
jk
表示参与标准道s
i
计算的第k道数据x
k
中的第j个采样点，s
ji
表示标准道s
i
的第j个采样点，m表示标准道s
i
的采样点数，则有该采样点数m与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中每道地震数据的采样点数相同；之后，将得到的各道标准道数据，按照与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x相同的道顺序进行排序，构成标准道矩阵s；将矩阵s表示如下：式中，s
i
表示标准道矩阵s中的第i道标准道数据，s
ji
表示第i道数据s
i
中的第j个采样点，n表示标准道矩阵s的道数，则有该道数n与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x的道数相同；步骤6，利用生成的标准道矩阵识别出可控震源二次相关单炮地震数据中的局部峰值，并通过标识局部峰值的数值符号(正负号)得到局部峰值标识矩阵，同时将局部峰值的采样点索引记录到局部峰值索引数组中；利用标准道矩阵s，从可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，按照以下条件筛选出符合要求的采样点索引为l和道索引为t的全部局部峰值，具体筛选条件如下：1)在标准道矩阵s中，与可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中的局部峰值x
lt
具有相同采样点索引l和道索引t的采样点s
lt
，应为第t道标准道数据s
t
中从第a个至第b个采样点中绝对值最大的采样点；其中，a取t-20/si与1两数中的较大值，b取t+20/si与采样点数m两数中的较小值，si为地震数据的采样率；2)在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，从第g道至第h道数据，对于第l个采样点的绝对值大于与其间隔4ms的前、后各一个采样点的绝对值的数据道的数量，除以h-g+1后，应大于70％；其中，g取t-5与1两数中的较大值，h取t+5与道数n两数中的较小值，t为局
部峰值的道索引；3)在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，采样点索引为l和道索引为t的局部峰值x
lt
的绝对值应大于同一道内的与其间隔4ms的前、后各一个采样点的绝对值；之后，在可控震源二次相关单炮地震数据矩阵x中，利用筛选出的符合以上条件的采样点索引为l以及道索引为t的全部局部峰值x
lt
的数值符号(正负号)，对局部峰值标识矩阵p中具有相同采样点索引l与道索引t的每个局部峰值标识采样点p
lt
的值进行重新设置：若x
lt
为正,令p
lt
＝1；若x
lt
为负,令p
lt
＝-1；并将全部局部峰值所对应的采样点索引l添加到局部峰值索引数组pv中；步骤7，利用得到的局部峰值标识矩阵，统计每个局部峰值索引位置处的最大连续道数，生成局部峰值索引最大连续道数数组；针对局部峰值索引数组pv中的每个元素值所代表的局部峰值索引c，均按照以下条件，从局部峰值标识矩阵p中筛选出符合要求的列向量，具体筛选条件如下：1)此列向量的第c-1个、第c个、第c+1个元素中应至少有一个元素值的绝对值等于1；2)若此列向量在局部峰值标识矩阵p中的列索引大于1，则在矩阵p中，该列向量的第c个元素值与其相邻的前一列的列向量的第c个元素值的乘积应不小于0，且当此乘积等于0时，其相邻前一列的列向量的第c个元素值应等于0；在针对局部峰值索引数组pv中的每个元素值所代表的局部峰值索引c，按照以上筛选条件，从局部峰值标识矩阵p中筛选出满足以上条件的列向量后，根据筛选出的列向量在局部峰值标识矩阵p中所对应的列索引，统计出列索引为连续的列向量(即相邻两个列向量的列索引的差值为1)的数量的最大值，作为索引c所对应的局部峰值索引最大连续道数，并将其添加到局部峰值索引最大连续道数数组pn中；通过遍历局部峰值索引数组pv中的每个元素所代表的局部峰值索引c，即可得到一个局部峰值索引最大连续道数数组pn；步骤8，将得到的局部峰值索引最大连续道数数组中的每个元素，分别与最大连续道数门槛进行比较，以判断可控震源原始相关单炮地震数据是否为串感应干扰炮；将生成的局部峰值索引最大连续道数数组pn中的每个元素分别与步骤4中定义的最大连续道数门槛threshold进行比较：若最大连续道数数组pn中存在某一元素值大于或等于最大连续道数门槛threshold，即可判定可控震源原始相关单炮地震数据为串感应干扰炮，若最大连续道数数组pn中的所有元素值均小于最大连续道数门槛threshold，即可判定可控震源原始相关单炮地震数据为非串感应干扰炮。

技术总结
本申请实施例提供一种基于地震扫描信号逆序相关的串感应质控方法，用于油气地震勘探数据采集的质量控制。该方法包括：输入可控震源原始相关单炮数据和可控震源扫描信号；将可控震源扫描信号序列进行颠倒排序，得到逆序列；将原始相关单炮数据与扫描信号逆序列进行互相关；定义用于识别串感应干扰炮的变量、数组和矩阵；计算二次相关数据的指定道的平均值，生成标准道矩阵；利用标准道矩阵生成局部峰值标识矩阵和索引数组；利用局部峰值标识矩阵生成峰值索引最大连续道数数组；利用局部峰值索引最大连续道数数组识别串感应干扰炮。值索引最大连续道数数组识别串感应干扰炮。值索引最大连续道数数组识别串感应干扰炮。


技术研发人员：孙哲 陈学华 吕丙南 王胜艺 吴昊杰 王聪 赵晨斐
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/4