專(zhuān)利名稱(chēng)：基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油地震勘探，屬于地震勘探資料處理與解釋領(lǐng)域，更具體地講，本發(fā)明涉及一種規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法。
背景技術(shù)：
復(fù)雜山地地震資料噪聲來(lái)源十分復(fù)雜，噪聲對(duì)有效波有較強(qiáng)的干擾，尤其是地震資料中普遍存在著相當(dāng)嚴(yán)重的規(guī)則線(xiàn)性干擾，如淺層強(qiáng)能量的地表多次折射波和規(guī)則線(xiàn)性干擾，中、深層的強(qiáng)聲波干擾，以及頻帶很寬的地表直達(dá)波等。一般情況下，這些干擾破壞了有效反射信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)覆蓋了整個(gè)地震記錄，完全淹沒(méi)了有效信號(hào)，大大降低了地震資料的信噪比。對(duì)這些干擾，常規(guī)的處理方法是采用f_k濾波法，T -P變換，中值濾波法，速度陷波法等。這些方法雖然對(duì)規(guī)則線(xiàn)性干擾的消除有一定的作用，但它們本身都存在一定的局限性。如f_k濾波技術(shù)要求均勻的空間采樣，而陸地?cái)?shù)據(jù)尤其3D數(shù)據(jù)常常難以滿(mǎn)足這一苛刻條件；經(jīng)典的T -P變換也存在同樣的問(wèn)題；速度陷波濾波器則要求滿(mǎn)足噪聲為線(xiàn)狀噪聲的這一條件。這些方法都對(duì)道間振幅的變化相當(dāng)敏感，即使細(xì)微的變化也會(huì)使濾波的效果變得極差。所以如果這些規(guī)則線(xiàn)性干擾不能得到很好的壓制，最終會(huì)影響地震記錄的疊加成像質(zhì)量及地震剖面的橫向分辨率。因此，需要一種能夠很好地壓制這些規(guī)則線(xiàn)性干擾的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠針對(duì)復(fù)雜山地低信噪比資料中的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，從而提高地震數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，包括(a)采集地震數(shù)據(jù)，并人工識(shí)別規(guī)則線(xiàn)性干擾的視速度范圍和頻率范圍。(b)利用小波變換對(duì)采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理，從而地震數(shù)據(jù)被分為低頻地震數(shù)據(jù)和高頻地震數(shù)據(jù)；(C)根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)的視速度范圍，確定噪聲數(shù)據(jù)的視傾角范圍，對(duì)分頻后的低頻地震數(shù)據(jù)在某個(gè)視傾角下進(jìn)行視傾角最佳中值掃描，確定當(dāng)前視傾角下的規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向；(d)沿規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向?qū)υ肼晹?shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，擬合出此視傾角下不含有效信號(hào)的規(guī)則干擾；(e)確定低頻地震數(shù)據(jù)中的所有規(guī)則線(xiàn)性干擾是否都被擬合出來(lái)，如果沒(méi)有都被擬合出來(lái)，則返回步驟(C)，如果全部都被擬合出來(lái)，則執(zhí)行步驟(f) ;(f)對(duì)分頻出來(lái)的原始低頻地震數(shù)據(jù)減去擬合出來(lái)的規(guī)則干擾數(shù)據(jù)，得到壓制規(guī)則干擾后的低頻地震數(shù)據(jù)；(g)把壓制規(guī)則干擾后的低頻地震數(shù)據(jù)和分頻后的原始高頻地震數(shù)據(jù)，通過(guò)小波變換進(jìn)行重構(gòu)，最終得到經(jīng)過(guò)多項(xiàng)式擬合規(guī)則噪聲壓制后的地震數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，在步驟(b)中，利用小波變換將采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理為低頻低波數(shù)分量、低頻高波數(shù)分量、高頻低波數(shù)分量和高頻高波數(shù)分量，并提取其中的低頻低波數(shù) 分量和低頻高波數(shù)分量。優(yōu)選地，視傾角最佳中值掃描基于兩個(gè)假設(shè)條件(I)在地震記錄中，沿著某一個(gè)視傾角方向取一組樣點(diǎn)值組成一個(gè)序列Ixi,J，其中i為道號(hào)，t為時(shí)間，如果Ixi,J中只有隨機(jī)噪聲，當(dāng)i足夠大時(shí)，則{Xi,t}的中值為零；(2)如果在Ixi,J中既有相干信號(hào)，又有隨機(jī)噪聲，則Ixi,J的中值是該序列取值方向的相干信號(hào)。優(yōu)選地，根據(jù)下述等式(I)來(lái)確定出視速度下的視傾角范圍視傾角=(1000X道間距)/視速度(I)。優(yōu)選地，當(dāng)視傾角范圍確定后在指定的視傾角范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，求取一個(gè)中值序列Irn^，其中j為掃描序號(hào)，通過(guò)下面的等式⑵來(lái)從中值序列Irn^中找到最佳中值Mtl c0 = max {cj}(2) 其中，Cj是％_與Ixi,J的相關(guān)系數(shù)，由ImjI與Ixi,J可獲得一個(gè)相關(guān)系數(shù)序列{Cj}，從而求取Icj的最大值X(l，Co所對(duì)應(yīng)的中值就是要求取的最佳中值Mc^


圖I是根據(jù)本發(fā)明的基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法的流程圖。圖2是描述根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法運(yùn)用于含一個(gè)規(guī)則線(xiàn)性干擾、兩層有效同相軸的理論模型的示例的示圖。圖3是描述根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法運(yùn)用于二維疊前實(shí)際資料的示圖。圖4是描述根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法運(yùn)用于三維疊前實(shí)際資料的示圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在,詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其不例在附圖中表不，其中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的部件。以下通過(guò)參考附圖描述實(shí)施例以解釋本發(fā)明。多項(xiàng)式擬合技術(shù)是假設(shè)信號(hào)在各道上出現(xiàn)時(shí)間符合一個(gè)待定的多項(xiàng)式，而不采用時(shí)間相同或線(xiàn)性變化的假設(shè)，同時(shí)假設(shè)各道的振幅變化也可用一個(gè)多項(xiàng)式來(lái)近似，這樣相關(guān)性較好的規(guī)則線(xiàn)性干擾就可以通過(guò)一個(gè)多項(xiàng)式擬合出來(lái)，從而可以進(jìn)行規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制處理，原始數(shù)據(jù)與擬合出的規(guī)則線(xiàn)性干擾數(shù)據(jù)之差就得到去噪后的數(shù)據(jù)，這樣處理后的數(shù)據(jù)盡可能地保持了原始的分辨率，數(shù)據(jù)的信噪比有很大提高，且數(shù)據(jù)的高頻成分不受損失，能保持原有信號(hào)的分辨率，同時(shí)也能保持原始各道的相對(duì)振幅，具有較高的保真度。圖I是根據(jù)本發(fā)明的基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法的流程圖，該方法包括以下步驟在步驟S101，采集地震數(shù)據(jù)，并人工識(shí)別規(guī)則線(xiàn)性干擾的視速度范圍和頻率范圍。在步驟S102，利用小波變換對(duì)采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理，從而地震數(shù)據(jù)被分為低頻地震數(shù)據(jù)和高頻地震數(shù)據(jù)；在步驟S103，根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)的視速度范圍，確定噪聲數(shù)據(jù)的視傾角范圍，對(duì)分頻后的低頻地震數(shù)據(jù)在某個(gè)視傾角下進(jìn)行視傾角最佳中值掃描，確定當(dāng)前視傾角下的規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向；在步驟S104，沿規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向?qū)υ肼晹?shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，擬合出此視傾角下不含有效信號(hào)的規(guī)則干擾；
在步驟S105，確定低頻地震數(shù)據(jù)中的所有規(guī)則線(xiàn)性干擾是否都被擬合出來(lái)。如果沒(méi)有都被擬合出來(lái)，則返回步驟S103。如果全部都被擬合出來(lái)，則執(zhí)行步驟S106。在步驟S106，對(duì)分頻出來(lái)的原始低頻地震數(shù)據(jù)減去擬合出來(lái)的規(guī)則干擾數(shù)據(jù)，得到壓制規(guī)則干擾后的低頻地震數(shù)據(jù)。在步驟S107，把壓制規(guī)則干擾后的低頻地震數(shù)據(jù)和分頻后的原始高頻地震數(shù)據(jù)，通過(guò)小波變換進(jìn)行重構(gòu)，最終得到經(jīng)過(guò)多項(xiàng)式擬合規(guī)則噪聲壓制后的地震數(shù)據(jù)。
下面將分別對(duì)上述各步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)步驟SlOl (即采集地震數(shù)據(jù)，并人工識(shí)別規(guī)則線(xiàn)性干擾的視速度范圍和頻率范圍)和步驟S102 (即，利用小波變換對(duì)采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理，從而地震數(shù)據(jù)被分為低頻地震數(shù)據(jù)和高頻地震數(shù)據(jù))進(jìn)行詳細(xì)描述。疊前規(guī)則線(xiàn)性干擾如地表折射多次波、規(guī)則線(xiàn)性干擾和聲波及直達(dá)波等，由于傳播機(jī)理各不相同，使得它們相互之間以及與有效反射波之間存在諸多方面的差異，其顯著特征之一就是頻譜的衰減規(guī)律有較大不同，即不同的干擾波，其優(yōu)勢(shì)頻段各不相同。因此，針對(duì)不同的規(guī)則線(xiàn)性干擾，在各自的優(yōu)勢(shì)頻帶范圍內(nèi)進(jìn)行識(shí)別，不僅可以更準(zhǔn)確地識(shí)別出規(guī)則線(xiàn)性干擾波，而且可以保證其它頻段內(nèi)的有效信號(hào)不受影響，使處理結(jié)果具有更高的保真度，而規(guī)則線(xiàn)性干擾一般集中于地震數(shù)據(jù)所有頻率中的低頻部分。小波變換是一種時(shí)間窗和頻率窗都可以改變的時(shí)頻局部化分析方法。具有多分辨率的特點(diǎn)，即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時(shí)間分辨率，在高頻部分具有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率。由于小波變換的頻域和時(shí)域可調(diào)，可以解決傅立葉變換不能解決的問(wèn)題，同時(shí)小波變換具備時(shí)域-頻域的雙重良好的局部性和隨尺度變化的自動(dòng)調(diào)焦功能，使得它在疊前分頻處理方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。利用小波變換可以將x_t域的地震記錄轉(zhuǎn)換到二維小波變換域，即時(shí)間、頻率、空間和波數(shù)四維域中，得到4個(gè)小波系數(shù)分量，即低頻低波數(shù)分量、低頻高波數(shù)分量、高頻低波數(shù)分量和高頻高波數(shù)分量。因?yàn)橐?guī)則線(xiàn)性干擾主要集中在低頻低波數(shù)分量和低頻高波數(shù)分量中，因此只需對(duì)低頻低波數(shù)分量和低頻高波數(shù)分量做規(guī)則干擾壓制處理，然后進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，即可消除信號(hào)中的規(guī)則線(xiàn)性干擾于擾。如果一次分解沒(méi)有將規(guī)則線(xiàn)性干擾完全分離出來(lái)，可以繼續(xù)進(jìn)行分解。此時(shí)只需對(duì)第一次分解的低頻低波數(shù)分量再進(jìn)行二維小波分解，同樣分離出4個(gè)小波系數(shù)分量，將低頻低波數(shù)分量和低頻高波數(shù)分量做規(guī)則干擾壓制處理，然后與第一次分解得到的其余小波系數(shù)分量進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，即獲得了消除規(guī)則線(xiàn)性干擾的記錄。理論上，分離規(guī)則線(xiàn)性干擾的迭代過(guò)程可以無(wú)限進(jìn)行下去，直到規(guī)則線(xiàn)性干擾被完全分離為止。通過(guò)小波變換就可以找出數(shù)據(jù)中含規(guī)則線(xiàn)性干擾的低頻數(shù)據(jù)，而高頻數(shù)據(jù)部分是只含有效信號(hào)的數(shù)據(jù)，不進(jìn)行噪聲處理，從而有效的保護(hù)了高頻部分的有效信號(hào)。下面對(duì)步驟S103( S卩，根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)的視速度范圍，確定噪聲數(shù)據(jù)的視傾角范圍，對(duì)分頻后的低頻地震數(shù)據(jù)在某個(gè)視傾角下進(jìn)行視傾角最佳中值掃描，確定當(dāng)前視傾角下的規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向)進(jìn)行詳細(xì)描述。在地震記錄中，有效反射波以及各種規(guī)則干擾波具有很強(qiáng)的相干性，都可看成是一種相干信號(hào)，在理想情況下，我們順著某一組相干信號(hào)的同相軸取數(shù)，獲得一個(gè)樣點(diǎn)序列IxiK在有限區(qū)間內(nèi)，IxJ可以看成是一個(gè)常數(shù)序列。事實(shí)上，在地震記錄中，不僅存在隨機(jī)噪聲，而且還存在許多不同視傾角的規(guī)則干擾信號(hào)。如果我們只希望預(yù)測(cè)某一個(gè)視傾角的規(guī)則干擾信號(hào)，那么其它規(guī)則干擾信號(hào)相對(duì)該視傾角規(guī)則干擾信號(hào)均可看成是隨機(jī)噪聲。視傾角最佳中值掃描法基于兩個(gè)假設(shè)條件(I)在地震記錄中，沿著某一個(gè)視傾角方向取一組樣點(diǎn)值組成一個(gè)序列Ixi, J (其中i為道號(hào)，t為時(shí)間)，如果Ixi, J中只有隨機(jī)噪聲，當(dāng)i足夠大時(shí)，則Ixi,J的中值為零。(2)如果在Ixi,J中既有相干信號(hào)，又有隨機(jī)噪聲，則Ui,J的中值是該序列取值方向的相干信號(hào)。在地震記錄中，我們所希望預(yù)測(cè)的規(guī)則干擾信號(hào)的視傾角是千變?nèi)f化的，讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)地沿著我們所希望的視傾角方向取序列Ixi,J是一個(gè)難以解決的技術(shù)問(wèn)題。但是通過(guò)人工識(shí)別的視速度范圍根據(jù)下述等式(I)來(lái)確定出視速度下的視傾角范圍視傾角=(1000 X道間距)/視速度(I)當(dāng)視傾角范圍確定后讓計(jì)算機(jī)在指定的視傾角范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，求取一個(gè)中值序 列Irn^ (其中j為掃描序號(hào))。并從該中值序列{mj中獲得最佳中值，該最佳中值對(duì)應(yīng)的 傾角即為最佳視傾角。下面描述如何從中值序列In^中找到最佳中值凡。由條件⑵(即，如果在Ixi, J中既有相干信號(hào)，又有隨機(jī)噪聲，則Ixi, J的中值是該序列取值方向的相干信號(hào))可知=Mtl就是我們所求取的規(guī)則干擾信號(hào)，S卩，M0與Ixi,t}的相關(guān)系數(shù)達(dá)到最大。因此，我們可以用求取最大相關(guān)系數(shù)的方法來(lái)從Irn^中找到凡。設(shè)Cj是Hij與{Xi,t}的相關(guān)系數(shù)，由{mj}與Ixi,t}可獲得一個(gè)相關(guān)系數(shù)序列IcJ。求取Icj的最大值Ctl,即
權(quán)利要求
1.一種基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，包括 (a)采集地震數(shù)據(jù)，并人工識(shí)別規(guī)則線(xiàn)性干擾的視速度范圍和頻率范圍； (b)利用小波變換對(duì)采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理，從而地震數(shù)據(jù)被分為低頻地震數(shù)據(jù)和高頻地震數(shù)據(jù)； (C)根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)的視速度范圍，確定噪聲數(shù)據(jù)的視傾角范圍，對(duì)分頻后的低頻地震數(shù)據(jù)在某個(gè)視傾角下進(jìn)行視傾角最佳中值掃描，確定當(dāng)前視傾角下的規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向； (d)沿規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向?qū)υ肼晹?shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，擬合出此視傾角下不含有效信號(hào)的規(guī)則干擾； (e)確定低頻地震數(shù)據(jù)中的所有規(guī)則線(xiàn)性干擾是否都被擬合出來(lái)，如果沒(méi)有都被擬合出來(lái)，則返回步驟(C)，如果全部都被擬合出來(lái)，則執(zhí)行步驟(f); (f)對(duì)分頻出來(lái)的原始低頻地震數(shù)據(jù)減去擬合出來(lái)的規(guī)則干擾數(shù)據(jù)，得到壓制規(guī)則干擾后的低頻地震數(shù)據(jù)； (g)把壓制規(guī)則干擾后的低頻地震數(shù)據(jù)和分頻后的原始高頻地震數(shù)據(jù)，通過(guò)小波變換進(jìn)行重構(gòu)，最終得到經(jīng)過(guò)多項(xiàng)式擬合規(guī)則噪聲壓制后的地震數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求I所述的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，其中，在步驟(b)中，利用小波變換將采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理為低頻低波數(shù)分量、低頻高波數(shù)分量、高頻低波數(shù)分量和高頻高波數(shù)分量，并提取其中的低頻低波數(shù)分量和低頻高波數(shù)分量。
3.如權(quán)利要求I所述的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，其中，視傾角最佳中值掃描基于兩個(gè)假設(shè)條件(I)在地震記錄中，沿著某一個(gè)視傾角方向取ー組樣點(diǎn)值組成ー個(gè)序列Ixi,t}，其中i為道號(hào)，t為時(shí)間，如果Ixi,J中只有隨機(jī)噪聲，當(dāng)i足夠大時(shí)，則Ixi,J的中值為零；(2)如果在Ixi, J中既有相干信號(hào)，又有隨機(jī)噪聲，則Ixi, J的中值是該序列取值方向的相干信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，其中，根據(jù)下述等式(I)來(lái)確定出視速度下的視傾角范圍 視傾角=(1000 X道間距)/視速度(I)。
5.如權(quán)利要求4所述的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，其中，當(dāng)視傾角范圍確定后在指定的視傾角范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，求取一個(gè)中值序列Irn^，其中j為掃描序號(hào)，通過(guò)下面的等式(2)來(lái)從中值序列In^中找到最佳中值Mtl: Cq — ITlclX {。ゴ}(2) 其中，4是與Ixi, J的相關(guān)系數(shù)，由{1 }與Ixi, J可獲得ー個(gè)相關(guān)系數(shù)序列Icj，從而求取Icj的最大值Ctl, Ctl所對(duì)應(yīng)的中值就是要求取的最佳中值凡。
6.如權(quán)利要求5所述的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，其中，步驟(d)包括如下步驟 在某一種數(shù)據(jù)集上，用下面的正交多項(xiàng)式(3)來(lái)描述地震波的到達(dá)相位時(shí)間的表達(dá)式 T U) = a0+a1p1 (X) +a2p2 (x；M其中，在上述等式(3)中T為擬合時(shí)間函數(shù)；a1;a2分別為一次和二次多項(xiàng)式的系數(shù),Btl為初始擬合時(shí)窗的中心位置；X為觀測(cè)點(diǎn)橫坐標(biāo)，且X = -M, -M+1,......, -1,0,1,......M，M取擬合道數(shù)的1/2，P1(X)，p2(X)為彼此正交的正交多項(xiàng)式， 以時(shí)窗掃描的形式，利用式(4)對(duì)線(xiàn)性干擾進(jìn)行相位時(shí)間的二次多項(xiàng)式掃描，
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于多項(xiàng)式擬合的規(guī)則線(xiàn)性干擾壓制方法，包括(a)人工識(shí)別規(guī)則線(xiàn)性干擾的視速度范圍；(b)利用小波變換對(duì)采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理為低頻數(shù)據(jù)和高頻數(shù)據(jù)；(c)根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)的視速度范圍，確定噪聲數(shù)據(jù)的視傾角范圍，進(jìn)行視傾角最佳中值掃描，確定當(dāng)前視傾角下的規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向；(d)沿規(guī)則線(xiàn)性干擾的最佳方向?qū)υ肼晹?shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合；(e)重復(fù)步驟(c)和(d)，直到低頻數(shù)據(jù)中的所有規(guī)則線(xiàn)性干擾被擬合出來(lái)；(f)對(duì)分頻出來(lái)的原始低頻數(shù)據(jù)減去擬合出來(lái)的規(guī)則干擾數(shù)據(jù)，得到壓制規(guī)則干擾后的低頻數(shù)據(jù)；(g)把壓制規(guī)則干擾后的低頻數(shù)據(jù)和分頻后的原始高頻數(shù)據(jù)，最終得到經(jīng)過(guò)多項(xiàng)式擬合規(guī)則噪聲壓制后的地震數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01V1/36GK102681014SQ20121016133
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者何光明, 尹陳, 張華 , 曹中林, 王瓏, 羅紅明, 金德剛, 陳愛(ài)萍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司