CN102073067A - 一种提高地震数据初至波自动拾取效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地震数据处理提高地震数据初至波自动拾取效率的方法，从地震数据中选取样点长度为时间窗，计算样点长度地震数据平方和，根据结果，计算其比值，再搜索比值的最大值，最大值对应的样点，为初至波的初至时间，中值滤波处理，计算滤波前后两个初至时间差的绝对值，对误差门栏值的两部分互相关处理，将比值相加，比值中的最大值对应的样点时间就是准确初至时间样点值，本发明比常规自动拾取精度高，抗噪音能力强，更能满足地震勘探技术中对初至波拾取精度的要求，减少人工对初至波拾取进行修改，提高了初至波自动拾取效率。

Description

一种提高地震数据初至波自动拾取效率的方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探地震数据处理，属于地震数据处理运用静校正技术提高分辨率范畴，是一种提高地震数据初至波自动拾取效率的方法。

背景技术

在地震数据处理中，许多静校正技术都要用到初至信息，初至波拾取的质量直接制约着这些静校正技术的应用效果，静校正技术的应用效果直接影响地震资料处理中分辨率的提高，这样如何更准确地拾取初至波在地震数据处理中就显得尤其重要。

地震勘探野外采集地震数据时，由于受地表条件和不同环境的影响，野外采集到的地震数据初至波背景噪音强，初至波信息弱，这将在很大程度上降低常规初至波拾取精度，拾取不准确的初至波需要人工修正，在地震数据量比较大时，初至波拾取效果又比较差的情况下，人工修改初至工作量会很大。例如，一条二维的地震数据一共有10000000个地震道，其中有百分之一的地震道初至拾取不准确，需要人工修改的初至有100000个地震道，每修改一个地震道需要耗时0.5秒，那么需要的人工时间大约为。0.5*100000/60＝833小时。

目前比较成熟的初至波拾取技术是能量比值法和最大振幅法，这两种初至波拾取对初至波背景噪音比较弱，初至相对能量比较强的地震数据拾取效果比较好，但是随着地震勘探技术的不断发展，勘探区域逐渐深入到山区，隔壁以及丘陵地区，这些地区往往是地层岩石出露，初至波能量很弱，且背景噪音强，能量比值法和最大振幅法初至波拾取技术对这种地震数据初至拾取效率不高，人工成本很高。

为了提高初至波拾取效率，降低人工修改初至劳动成本，本发明提出一种新的初至波拾取方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高地震数据处理中初至波拾取效率的方法。

本发明过程包括以下处理步骤：

1)激发并采集地震数据，对一炮地震数据做线性校正，把地震数据初至波校正到直线上；

步骤1)每个地震道线性校正时需要向小时间方向整体移动的样点时间的计算公式为：L＝Offset/V/Si，L为每一个地震道需要移动的样点长度，Offset为每个地震道偏移炮点的距离，V为大致估计的初至波视速度，Si为采样率。

2)从一炮地震数据中选取样点长度为一个时间窗；

步骤2)所述的一炮地震数据的初至波都限制在时间窗范围内。

3)在步骤2)确定的地震数据时间窗内给定样点长度L，从确定的时间窗的第一个样点开始，向地震数据时间大的方向计算这个给定样点长度地震数据平方和，记为E1，然后用同样的方法计算下一个样点的地震数据平方和，记为E2，再下一个样点地震数据平方和为E3，E4，E5……En直到步骤2)所确定的时间窗最后一个样点；

步骤3)所述的给定地震数据样点长度L为三个样点，L不能大于步骤2)确定的时间窗样点长度，又设步骤2)确定的时间窗样第一个样点值为1，从下到上分别为，1，2，3，那么E1＝1+4+9＝14，为2，3，4，那么E2＝4+9+15＝28，直到En。

4)从步骤3)的样点地震数据平方和结果E1，E2，E3……En搜索出一个最大值Er，如果Er不为零再求出其它E1，E2，E3……En与Er的比值，这些比值的最大值为1，如果Er为零，则该地震道为废道，不拾取这个地震道的初至时间；

5)根据步骤3)的样点地震数据平方和结果E1，E2，E3……En，计算E1/E2，E2/E3，E3/E4，E4/E5……En-1/En的比值，再搜索比值的最大值，最大值所对应的样点时间，得到初至波的初至时间；

步骤5)所述的中的样点地震数据平方和结果E1，E2，E3……En有零值，比值则为零。

6)对步骤5)求得的时间样点做中值滤波处理，得到中值滤波后的初至时间；

步骤6)所述的的中值滤波是：取第1，2，3，4，5，五个地震道，设初至时间样点值为123，130，147，121，160，处于中间的值为130，中值滤波后第3个地震道的初至时间样点值147用中间值130代替；同样由2，3，4，5，6可以得到第4个地震道的中值滤波后的初至波时间样点，用同样的方法得到5，6，7，8，9----，直到一个地震炮记录所有的初至波时间样点都完成一次中值滤波处理。

7)计算中值滤波前后两个初至时间样点值的差的绝对值Err，给定误差门栏值为1个样点；

步骤7)所述的初至时间样点值的差的绝对值Err大于1，该初至时间样点不可靠，需要后面的步骤重新拾取Err小于1，该初至时间样点可靠，作为标准道时间样点值。

8)对步骤7)中Err大于1的那部分与Err小于1的那部分采用互相关处理；

步骤8)互相关处理是：炮记录中有地震道1，2，3，4，5，6，7，其中2，3，7三个地震道的Err小于1，为标准初至时间样点值，而1，4，5，6为不可靠初至时间样点值，设2，3，7三个地震道的初至时间样点值为121，125，140，在第3个地震道的地震数据中给定一个偏离初至时间样点值125的样点长度为k，k为将要做互相关的数据样点长度，然后以第3个初至时间样点值125为中心，在第4个地震道给定一个偏离这个样点值为M个样点的长度值，长度值必须大于k的四倍；从第3个地震道的地震数据中截取样点长度为2k+1，起点从125-k到125+k的一段地震数据，再从第4个地震道的地震数据中截取样点长度为2M+1，起点从125-M到125+M的一段地震数据，把这两段地震数据做相关，求出相关后的数据中样点的最大值，把所有值与这个最大值相比，求出比值。

9)对步骤7)中Err大于1的那部分地震道，把步骤8)中的比值与步骤4)中的比值相加，然后搜索这些比值中的最大值，最大值所对应的样点时间就是Err大于1的那部分地震道的准确初至时间样点值；

10)然后把步骤9)这个初至时间样点值作为可靠的初至时间，再重复步骤8)，步骤9)，反复，求得其它Err大于1的那部分的初至时间样点；

11)把步骤8)，步骤9)的初至波拾取结果与Err小于1的那部分合并在一起，组成完整的炮记录的初至时间样点值；

把步骤7中为不准确的初至部分地震道通过重新拾取得到准确的初至，然后把步骤7鉴定为准确的初至部分是Err小于1的那部分初至地震道合并组成完整的初至。

本发明的地震数据初至时波自动拾取方法比常规能量比值法和最大振幅法初至波自动拾取精度高，抗噪音能力强，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，提高了初至波自动拾取效率。

附图说明

图1实际地震数据，能量比值法拾取结果；

图2实际地震数据，中值滤波后留下的比较可靠的地震道初至；

图3实际地震数据，本发明最终初至波拾取结果；

图4实际地震数据，最大能量法初至波拾取结果。

具体实施方式

本发明利用能量比值法与互相关法相互结合的办法，提高了初至波自动拾取效率；

以下结合附图详细说明本发明。

本发明初至波拾取过程包括以下处理步骤：

1)采集地震数据，形成炮集记录，在地震数据采集中对每个地震道而言，都对应着每一个检波点，每个检波点偏离炮点的距离叫偏移距，记为Offset，不同的地震道偏移距不一样，设其中一个地震道偏移距为Offset＝3000米，估计初至波的视速度为V＝3000米/秒，采样率Si＝0.002秒，按公式L＝Offset/V/Si，可计算出L＝500个样点，也就是把这个地震道的所有地震数据的值都向时间见减小的方向移动500个样点，就完成了这个地震道的线性校正。所有的地震数据道都采用同样的方法进行线性校正，就完成了整个地震数据的线性校正。如图1；

例如：一炮地震数据其中的一个地震道离炮点的距离为Offset＝3000米，那么给定一个初至波视速度速度V＝3000米/每秒，3000米比上3000米/每秒的比值为一秒，如果采样率为Si＝0.002秒，把这个地震道向上移动L＝1秒/0.002秒＝500样点，这样就完成了一个地震道的线性校正。

2)从图1中选择一个样点时间窗长度为200毫秒，起始值为200毫秒-400毫秒为一个时间窗，对应于地震数据的样点值分别为L1＝200/1000/0.002＝100，L2＝400/1000/0.002＝200，时间窗的样点长度为L＝L2-L1+1＝200-100+1＝101，从图1中看出，初至时间正好在200毫秒-400毫秒之间，满足了本发明的要求；

3)在步骤2)确定的地震数据时间窗200毫秒-400毫秒内，给定一个比较小的样点长度L＝5个样点，从步骤2)确定的时间窗的第一个样点L1＝100开始，向L2＝400/1000/0.002＝200的样点方向计算100，101，102，103，104这个5个样点的地震数据平方和，记为E1，然后用同样的方法计算101，102，103，104，105这5个样点的地震数据平方和，记为E2，再下一个样点地震数据平方和记为E3，E4，E5……En直到步骤2)所确定的时间窗最后一个样点200；

4)可以从步骤3)的结果E1，E2，E3……En搜索出一个最大值记为Er，如果Er不为零再求出其它E1，E2，E3……En与Er的比值，这比值的最大值为1，如果Er为零，认为该地震道为废道，就不拾取这个地震道的初至时间；

5)根据步骤3)的结果E1，E2，E3……En，计算E1/E2，E2/E3，E3/E4，E4/E5……En-1/En的比值，再搜索比值的最大值，这个最大值所对应的样点时间，在本发明中认为是初至波的初至时间；

如果步骤5)中的E1，E2，E3……En有零值，那么它们的比值在本发明中则为零。

6)对步骤5)求得的时间样点做中值滤波处理，得到滤波后的初至时间；

步骤6)的中值滤波是这样定义的：如取第1，2，3，4，5，五个地震，设它们的初至时间样点值为123，130，147，121，160，那么这五个值处于中间的值为130，那么中值滤波后第3个地震道的初至时间样点值从147变为130。同样由2，3，4，5，6可以得到第4个地震道的中值滤波后的初至波时间样点，直到整个炮记录初至波时间样点都完成中值滤波处理。边缘地震道如上面的第1，2两地震道可以通过3，4地震道的中值滤波结果进行线性插值。

7)计算中值滤波前后两个初至时间样点值的差的绝对值Err，给定一个误差门栏值，如1个样点。Err大于1，就认为这个初至时间样点不可靠，需要后面的步骤重新拾取；Err小于1，就认为这个初至时间样点很可靠，把它当成标准道时间样点值，如图2上的初至是Err小于1那部分初至；

通过步骤7)，步骤5)的初至时间样点值分为两个部分，Err大于1为一部分，Err小于1为第二部分。

8)对步骤7)中Err大于1的那部分与Err小于1的那部分采用互相关处理；

步骤8)的操作具体是这样的，例如：炮记录中有地震道1，2，3，4，5，6，7。七个地震道其中设2，3，7三个地震道的Err小于1，为标准初至时间样点值，而1，4，5，6为不可靠初至时间样点值，设2，3，7三个地震道的初至时间样点值为121，125，140，那么可以在第3个地震道的地震数据中给定一个偏离初至时间样点值125的样点长度为k＝3，k为将要做互相关的数据样点长度，然后以第3个初至时间样点值125为中心，在第4个地震道给定一个偏离这个样点值为M＝10个样点的长度值。从第3个地震道的地震数据中截取2*3+1＝7个样点(分别为122，123，124，125，126，127，128)的一段地震数据。从第4个地震道的地震数据中截取2*10+1＝21个样点(分别为115，116，117，118，119，120，121，122，123，124，125，126，127，128，129，130，131，132，133，134，135)的一段地震数据。把这两段地震数据做相关，求出相关后的数据中的最大值，把所有相关后的数据与这个最大值相比，求出比值。

9)对步骤7)中Err大于1的那部分地震道，把步骤8)中的比值21个与对应的样点步骤4)中的比值加起来，然后搜索这21个比值和中的最大值，本发明认为这个最大比值和所对应的样点时间就是Err大于1的那部分地震道的初至时间样点值；

通过步骤9)我们得到步骤8)中所叙述的第4个地震道的初至时间样点值。

10)然后把步骤9)这个初至时间样点值作为可靠的初至时间，再重复步骤8)，步骤9)，反复这样处理，可以求得其它Err大于1的那部分的初至时间样点；

如由步骤10)，可以求得步骤8)中所叙述的第5道初至时间样点值。

对于边缘地震道，如步骤8)中的第一个地震道，可以用第2个可靠地震道的初至时间样点值用步骤8)，步骤9)的方法求得。

11)把步骤8)，步骤9)的初至波拾取结果与Err小于1的那部分合并在一起，就组成了一个完整的炮记录的初至时间样点值。从而完成了本发明的初至波自动拾取，如图3；

实施例1是实际地震记录计算，图1是一个三维地震记录中一个排列，且经过线性校正后的地震数据，图1为常规能量比值初至波自动拾取结果，图2是本发明用中值滤波对图1中的初至波中值滤波的结果，也就是步骤9)中的Err小于1那部分初至；图3是本发明初至拾取的最终结果，而图4为常规方法最大振幅法初至拾取结果，比较图1，图2，图3的对比可以看出，本发明的地震数据初至时波自动拾取方法，如图3比常规能量比值法图1和最大振幅法图4初至波自动拾取精度高，抗噪音能力强，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，提高了初至波自动拾取效率。

Claims (8)

1.一种提高地震数据处理中初至波拾取效率的方法，其特征在于包括以下处理步骤：

1)激发并采集地震数据，对一炮地震数据做线性校正，把地震数据初至波校正到直线上；

2)从一炮地震数据中选取样点长度为一个时间窗；

3)在步骤2)确定的地震数据时间窗内给定样点长度L，从确定的时间窗的第一个样点开始，向地震数据时间大的方向计算这个给定样点长度地震数据平方和，记为E1，然后用同样的方法计算下一个样点的地震数据平方和，记为E2，再下一个样点地震数据平方和为E3，E4，E5……En直到步骤2)所确定的时间窗最后一个样点；

4)从步骤3)的样点地震数据平方和结果E1，E2，E3……En搜索出一个最大值Er，如果Er不为零再求出其它E1，E2，E3……En与Er的比值，这些比值的最大值为1，如果Er为零，则该地震道为废道，不拾取这个地震道的初至时间；

5)根据步骤3)的样点地震数据平方和结果E1，E2，E3……En，计算E1/E2，E2/E3，E3/E4，E4/E5……En-1/En的比值，再搜索比值的最大值，最大值所对应的样点时间，得到初至波的初至时间；

6)对步骤5)求得的时间样点做中值滤波处理，得到中值滤波后的初至时间；

7)计算中值滤波前后两个初至时间样点值的差的绝对值Err，给定误差门栏值为1个样点；

8)对步骤7)中Err大于1的那部分与Err小于1的那部分采用互相关处理；

9)对步骤7)中Err大于1的那部分地震道，把步骤8)中的比值与步骤4)中的比值相加，然后搜索这些比值中的最大值，最大值所对应的样点时间就是Err大于1的那部分地震道的准确初至时间样点值；

10)然后把步骤9)这个初至时间样点值作为可靠的初至时间，再重复步骤8)，步骤9)，反复，求得其它Err大于1的那部分的初至时间样点；

11)把步骤8)，步骤9)的初至波拾取结果与Err小于1的那部分合并在一起，组成完整的炮记录的初至时间样点值；

把步骤7中为不准确的初至部分地震道通过重新拾取得到准确的初至，然后把步骤7鉴定为准确的初至部分是Err小于1的那部分初至地震道合并组成完整的初至。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤1)每个地震道线性校正时需要向小时间方向整体移动的样点时间的计算公式为：L＝Offset/V/Si，L为每一个地震道需要移动的样点长度，Offset为每个地震道偏移炮点的距离，V为大致估计的初至波视速度，Si为采样率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤2)所述的一炮地震数据的初至波都限制在时间窗范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤3)所述的给定地震数据样点长度L为三个样点，L不能大于步骤2)确定的时间窗样点长度，又设步骤2)确定的时间窗样第一个样点值为1，从下到上分别为，1，2，3，那么E1＝1+4+9＝14，为2，3，4，那么E2＝4+9+15＝28，直至En。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤5)所述的中的样点地震数据平方和结果E1，E2，E3……En有零值，比值则为零。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤6)所述的的中值滤波是：取第1，2，3，4，5，五个地震道，设初至时间样点值为123，130，147，121，160，处于中间的值为130，中值滤波后第3个地震道的初至时间样点值147用中间值130代替；同样由2，3，4，5，6可以得到第4个地震道的中值滤波后的初至波时间样点，用同样的方法得到5，6，7，8，9----，直到一个地震炮记录所有的初至波时间样点都完成一次中值滤波处理。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤7)所述的初至时间样点值的差的绝对值Err大于1，该初至时间样点不可靠，需要后面的步骤重新拾取；Err小于1，该初至时间样点可靠，作为标准道时间样点值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤8)互相关处理是：炮记录中有地震道1，2，3，4，5，6，7，其中2，3，7三个地震道的Err小于1，为标准初至时间样点值，而1，4，5，6为不可靠初至时间样点值，设2，3，7三个地震道的初至时间样点值为121，125，140，在第3个地震道的地震数据中给定一个偏离初至时间样点值125的样点长度为k，k为将要做互相关的数据样点长度，然后以第3个初至时间样点值125为中心，在第4个地震道给定一个偏离这个样点值为M个样点的长度值，长度值必须大于k的四倍；从第3个地震道的地震数据中截取样点长度为2k+1，起点从125-k到125+k的一段地震数据，再从第4个地震道的地震数据中截取样点长度为2M+1，起点从125-M到125+M的一段地震数据，把这两段地震数据做相关，求出相关后的数据中样点的最大值，把所有值与这个最大值相比，求出比值。

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