CN101609160B - 一种抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是物探地震数据处理的初至波自动拾取方法，选取样点长度为一个时间窗，把整个一炮的初至波限制在时间窗内，求时间窗振幅平均值，将时间窗内数据除平均值做希尔伯特变换，对变换前、后求均方根获得包络数据，将包络数据给定样点长度，从一个样点向包络数据小的方向计算样点包络数据的平方和，再向大的方向计算平方和，最大比值的样点在包络数据上的对应时间为拾取的初至时间。本发明比常规最大能量初至波自动拾取方法精度高，抗背景噪音能力强，更能满足地震勘探技术中对初至波拾取精度的要求，同时也能在很大程度上减少人工对初至波拾取进行修改的工作量。

Description

一种抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法
技术领域
本发明涉及地球物理勘探地震数据处理方法，具体是一种抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法。
背景技术
在陆上地震数据处理中，准确拾取初至波是非常重要的，这是计算地表低速带静校正量的基础。在地表速度变化较为复杂的勘探领域，利用初至波信息反演表层速度乃至直接估算静校正量，已经成为提高地震数据成像质量最常规的地球物理勘探技术。
在海上勘探中，可以利用初至信息对震源进行二次定位，解决海浪涌动造成观测点漂移问题。可以说，地震勘探中的许多技术都需要初至信息，初至拾取质量直接制约着这些技术的应用效果。因此，初至拾取技术是一项重要技术。
地震勘探野外采集地震数据时，由于受地表震源激发和检波器接收条件以及周边环境的影响，野外采集到的地震数据初至波难免受各种噪音的影响，这种噪音的影响在很大程度上降低了常规最大能量法初至波自动拾取的精度，事后需要人为干预。而当初至波拾取效果较差，地震数据量比较大时，人工修改初至工作量会很大，况且手工操作还会产生新的误差降低拾取精度。
发明内容
本发明目的在于提供一种减小背景噪音对初至波拾取的影响，初至波拾取精度高、抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法。
本发明过程包括以下处理步骤：
1)采集地震数据，给定一个线性速度，对一炮地震数据做线性校正，把地震数据初至波校正到近似一条直线上；
2)从一炮地震数据中选取样点长度为一个时间窗，把整个一炮的初至波都限制在这个时间窗内；
3)求选定时间窗地震数据振幅绝对值的平均值，然后时间窗内的数据都除以这个平均值；
4)对数据做希尔伯特(hilbert)变换；
步骤4所述的希尔伯特变换是：先做富士变换，接着把富士变换后的前半支实数乘以负一去与虚部互换，而后半支用虚部乘以负一去与实数部分互换，然后反富士变换。
5)对希尔伯特(hilbert)变换前的地震数据与希尔伯特(hilbert)变换后的地震数据求均方根获得地震记录的包络数据；
6)对地震记录的包络数据给定一个样点长度，从时间窗的第一个样点开始，向包络数据时间小的方向计算这个给定样点长度的包络数据的平方和(E1)，然后再从第一个样点开始，向包络数据时间大的方向计算这个给定样点长度的包络数据的平方和(E2)；
步骤6)给定包络数据样点长度为三个样点，设开始样点值为1，从下到上分别为，1，4，8，包络数据的平方和E1＝1+16+64＝91。
步骤6)给定包络数据样点长度为三个样点，设开始样点值为1，从上到下为1，5，7，包络数据的平方和E2＝1+25+49＝75。
步骤6)所述的给定样点长度小于步骤2)确定时间窗长度的四分之一。
步骤6)的样点长度为一般为3到10个样点数。
7)如果小方向样点包络数据的平方和(E1)不等于零，计算大方向样点包络数据的平方和(E2)与(E1)的比值(R1)，如果E1等于零，比值(R1)为零；
8)重复步骤6)-7)计算对于时间窗内其他样点的比值，直到时间内最大样点数；
9)从时间窗内第一个样点开始，到最大样点结束，最大比值的样点在包络数据上的对应时间为拾取的初至时间。
本发明的包络能量比值法初至波自动拾取方法比常规最大能量初至波自动拾取方法精度高，抗背景噪音能力强，更能满足地震勘探技术中对初至波拾取精度的要求，同时也能在很大程度上减少人工对初至波拾取进行修改的工作量。
附图说明
图1为本最大能量法初至波自动拾取结果
图2为本发明能量比值法初至波自动拾取结果。
具体实施方式
本发明利用包络对非平稳信号比较敏感的特性减小噪音对初至时间估算的影响。在初至到达之前噪音为平稳信号，其包络没有明显变化；而当初至波到达时为非平稳信号，这时地震数据包络有很大的变化；初至波到达后的后续波又变成了平稳信号，包络没有明显变化，所以地震数据包络的第一个柺点就是初至波到达时间。
本发明的包络能量比值法初至波自动拾取方法，是根据初至波能量较强，而初至波之前的信号相对较弱的特点，利用地震数据包络对非平稳信号的敏感性来估算初至起跳时间的初至波拾取方法。
以下结合附图详细说明本发明。
1)采集一个三维地震数据，选择了其中的三个排列，给定一个线性速度3000米/秒，做线性校正；
如果一炮地震数据的一个地震道离炮点的距离为3000米，给定速度3000米/每秒，3000米比上3000米/每秒的比值为一秒，当采样率为0.002秒，把这个地震道向上移动1秒/0.002秒＝500样点，就完成一个地震道的线性校正，对这个炮集中的所有地震道都采用同样的方法，就完成了一炮地震数据的线形校正。
2)从线性校正后的地震数据中选取200个样点长的一个时间窗，初至波被完全限制在这200个样点的时间窗内；
3)计算这200个样点的时间窗内地震数据振幅绝对值的平均值，然后这200个样点的数据都除以这个平均值；
4)对步骤3)处理后的200个样点数据做希尔伯特(hilbert)变换；
5)对200个样点数据希尔伯特(hilbert)变换前的地震数据与希尔伯特(hilbert)变换后的数据求均方根获得200个样点的包络数据；
6)对200个样点的包络数据给定5个样点，从时间窗的第一个样点开始，向包络数据时间小的方向计算5个样点包络数据的平方和(E1)，然后再从第一个样点开始，向包络数据时间大的方向计算5个样点包络数据的平方和(E2)；
步骤6)所述的给定样点长度为5个样点，步骤2)确定时间窗长度为200个样点，5个样点小于200个样点的四分之一，满足发明内容要求；
7)首先获得时间小的方向5个样点包络包络数据的平方和不等于零
(E1)，可以计算时间大的方向样点包络数据的平方和(E2)，(E2)与(E1)的比值R(1)为第一个包络数据的平方和比值；
8)重复步骤6)-7)计算另外199个包络数据样点平方和比值R(2)，R(3)，R(4)......R(200)；
9)从R(1)，R(2)，R(3)，R(4)......R(200)中找出最大比值的样点在地震数据上的对应时间为拾取的初至时间；
比较图1，图2的两种初至波自动拾取结果，可以发现包络能量比值法初至波自动拾取结果(图2)从整体上看比最大能量初至波自动拾取结果(图1)精度高，尤其是在右边背景噪音比较强的地震道，初至波自动拾取精度比最大能量初至波自动拾取精度有明显的提高。所以实际地震记录表明：本发明的包络能量比值法初至波自动拾取方法比常规最大能量初至波自动拾取方法精度高，抗背景噪音能力强，更能满足地震勘探技术中对初至波拾取精度的要求，同时也能在很大程度上减少人工对初至波拾取进行修改的工作量。

Claims (6)

1.一种抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法，其特征在于包括以下处理步骤：
1)采集地震数据，给定一个线性速度，对一炮地震数据做线性校正，把地震数据初至波校正到近似一条直线上；
2)从一炮地震数据中选取样点长度为一个时间窗，把整个一炮的初至波都限制在这个时间窗内；
3)求选定时间窗地震数据振幅绝对值的平均值，然后将时间窗内的数据都除以这个平均值；
4)对数据做希尔伯特变换；
5)对希尔伯特变换前的地震数据与希尔伯特变换后的地震数据求均方根获得地震记录的包络数据；
6)对地震记录的包络数据给定一个样点长度，从时间窗的第一个样点开始，向包络数据时间小的方向计算这个给定样点长度的包络数据的平方和E1，然后再从第一个样点开始，向包络数据时间大的方向计算这个给定样点长度的包络数据的平方和E2；
7)如果包络数据时间小的方向样点包络数据的平方和E1不等于零，计算包络数据时间大的方向样点包络数据的平方和E2与E1的比值R1，如果E1等于零，比值R1为零；
8)重复步骤6)至步骤7)计算对于时间窗内其他样点的比值，直到时间窗内最大样点数；
9)从时间窗内第一个样点开始，到最大样点结束，最大比值的样点在包络数据上的对应时间为拾取的初至时间。
2.根据权利要求1所述的抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法，其特征在于步骤4)所述的希尔伯特变换是：先做富士变换，接着把富士变换后的前半支实数乘以负一去与虚部互换，而后半支用虚部乘以负一去与实数部分互换，然后反富士变换。
3.根据权利要求1所述的抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法，其特征在于步骤6)给定包络数据样点长度为三个样点，设开始样点值为1，从下到上分别为，1，4，8，包络数据的平方和E1＝1+16+64＝91。
4.根据权利要求1所述的抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法，其特征在于步骤6)给定包络数据样点长度为三个样点，设开始样点值为1，从上到下为1，5，7，包络数据的平方和E2＝1+25+49＝75。
5.根据权利要求1所述的抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法，其特征在于步骤6)所述的给定样点长度小于步骤2)确定时间窗长度的四分之一。
6.根据权利要求1所述的抗背景噪音强的地震数据初至波自动拾取方法，其特征在于步骤6)的样点长度为3到10个样点数。
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