CN102193108B - 一种提高石油勘探资料处理信噪比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油地球物理勘探领域中提高资料信噪比的处理技术，是一种提高石油勘探资料处理信噪比的方法，取得地震数据进行分频扫描，确定地震数据中各种噪声的分布频带，对每一频带中的地震数据，根据噪声的能量特征进行不同时窗、不同域的地表一致性异常噪声的拾取和分解，并去除异常噪声，对每一频带去除异常噪声的地震数据进行地震数据的保真重构。本发明最大限度地消除了常规不分频去噪对有效波的损伤，从而达到高保真去噪的目的。

Description

一种提高石油勘探资料处理信噪比的方法

技术领域

本发明属于石油地球物理勘探领域中提高资料信噪比的处理技术，是可以高保真的去除地震数据中的异常噪声的一种提高石油勘探资料处理信噪比的方法。

背景技术

野外采集的地震数据记录资料中包含的猝发脉冲、漏电感应及50Hz工业频率干扰、声波、面波等异常噪声具有能量、频率异常、出现位置不规则及分布随机的特点，使得常规的叠前去噪技术只能压制满足其假设条件的噪声，给处理带来了较大的难度。异常噪声对叠前处理的影响(地表一致性振幅补偿等多道处理以及叠前偏移、反演等)是不容忽视的。因此，提高叠前数据的信噪比，有效地压制异常噪声是提高数据处理质量的关键环节，更为重要的是可以为叠前偏移成像和叠前AVO反演提供可靠的基础数据，有效的改善成像的效果和提高AVO反演的精度，尽最大可能地减少工作的重复性，提高工作效率。

目前，没有一种方法能够在全频范围的基础上全面压制所有的噪声，主要原因是在全频范围内的噪声分布频带和振幅特征与有效波的优势频带和振幅特征是重叠的，不易分开。而常规的叠前去噪只能压制满足方法假设条件的噪声，给处理带来了较大的难度，也影响去噪的效果，虽然分频技术在处理中也有应用，但现有的分频技术并不是地表一致性的，去噪的效果也不稳定。有些噪声仍然没有去除(图1中B位置)，有些噪声压制的比较厉害，甚至伤到了有效信号(图1中A位置)。

发明内容

本发明目的是提供一种在地震数据处理中实现高保真去除地震数据中的异常噪声提高石油勘探资料处理信噪比的方法。

为实现上述目的，在本发明中采取的主要技术手段和具体步骤包括：

1)激发并记录地震波，取得地震数据进行分频扫描；

步骤1)所述的分频扫描是将地震数据的频带经过窄带带通滤波器滤波，得到不同窄带带通滤波的结果。

上述的窄带带通滤波器滤波应用了Ormsby梯形滤波器的基本原理和特征，在滤波器的边界处理上利用的是二阶连续光滑可导，确保分频之后的数据能够完全重构。

2)确定地震数据中各种噪声的分布频带；

步骤2)所述的确定地震数据中各种噪声的分布频带是通过对步骤1)分频扫描滤波结果进行分析，得到不同波信号或噪声的频带分布范围并确定每种波的频带范围，这些频带的范围和个数主要根据确定波的优势频带进行划分，不受倍频程的限制，保证了应用的适用性和灵活性。

上述的每个频带范围中，确定的波具有优势频带，其它波的成分要尽可能的少。

3)对每一频带中的地震数据，进行分时窗的地表一致性异常噪声的拾取和分解，并去除该异常噪声；

步骤3)所述的进行分时窗的地表一致性异常噪声的拾取和分解，并去除该异常噪声的方法是：

首先对每一频带的地震数据进行时窗划分，要求是时窗内噪声振幅具有优势振幅，然后根据异常振幅的能量特征进行检测并拾取异常振幅，最后将拾取的振幅值在炮点、检波点、炮检距、CMP等多域进行地表一致性分解去除异常噪声。

上述能量特征是均方根振幅或绝对振幅、或最大振幅。

上述地表一致性分解是对拾取的振幅值通过多域约束(炮点、检波点、炮检距、CMP等多域)并根据设定的门槛来确定所拾取的振幅值是否为异常振幅，如果为异常振幅，将其去除，达到地表一致性去除异常噪声的目的。

4)针对步骤2)所的确定每一组频带，重复步骤3)，去除各个频带的异常噪声；

5)对每一频带去除异常噪声的地震数据进行地震数据保真重构，去除整个数据中异常噪声并成图。

步骤5)所述的保真重构是完成每一个频带的异常噪声去除之后，将不同频带去除异常噪声的结果进行等权求和，恢复到分频之前的地震数据的频带范围。

本发明是对地震数据中的异常噪声进行不同频带内的不同方法的地表一致性去噪处理方法，最大限度地消除了常规不分频去噪对有效波的损伤，从而达到高保真去噪的目的。

附图说明

图1、常规的非地表一致性分频去噪前后的效果对比图，

A是去噪前的单炮，B是去噪后的单炮；

图2、A-E分频重构去噪的不同频率的子波与频谱图；

图3、滤波器分频重构对比图，

A为地震数据图，B为频带图；

图4、常规去噪前后的道集对比图，

A为去噪前的单炮，B为常规去噪后的单炮

图5、地表一致性异常噪声分频去噪前后的道集对比图，

A为去噪前的单炮，B为本发明去噪后单炮；

图6、常规去噪与利用本方法去噪后AVO曲线对比图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明实现的具体步骤：

本发明根据噪声不同的传播机理及它们与有效信号在诸多方面存在着差异进行的。即不同的噪声都有它们各自的频带范围，并且在某一频带内具有较强的能量，因此，对数据中不同类型的振幅在时间-空间域划分不同时窗、不同频带，并进行地表一致性的拾取和分解，可以较准确地检测出这类噪声，然后进行地表一致性基础上的不同域的噪声压制(创新点)，最终通过数字信号保真重构的方法合成新的去噪后的数据，达到真实地压制噪声，提高噪声衰减的保真度的目的，更为重要的是可以为叠前偏移成像、叠前的AVO反演提供可靠的基础资料。

本发明具体方法是：

1、对数字信号的分解和重构分析

选择具有一定带宽的信号利用带通子波进行分频和重构的理论试验。带通子波是地震数据处理中最常用的子波之一，具有效果直观、应用方便灵活的特点。低截和高截频率分别为f₁和f₂的理想带通子波的表达式为：

$B\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\πt}}({\sin 2\mathrm{\πf}}_{2}t-{\sin 2\mathrm{\πf}}_{1}t)$

在实际应用中，通常对理想子波进行处理，常用的带通子波为Ormsby子波，效果较为直观，应用也比较方便灵活，公式如下：

$B_o\left(t\right)=[\frac{{\left({\mathrm{\πf}}_2\right)}^2}{({\mathrm{\πf}}_4-{\mathrm{\πf}}_3)}{\sin c}^2\left({\mathrm{\πf}}_{4}t\right)-\frac{{\left({\mathrm{\πf}}_3\right)}^2}{({\mathrm{\πf}}_4-{\mathrm{\πf}}_3)}\sin c^2\left({\mathrm{\πf}}_{3}t\right)]-[\frac{{\left({\mathrm{\πf}}_2\right)}^2}{({\mathrm{\πf}}_2-{\mathrm{\πf}}_1)}{\sin c}^2\left({\mathrm{\πf}}_{2}t\right)-\frac{{\left({\mathrm{\πf}}_1\right)}^2}{({\mathrm{\πf}}_2-{\mathrm{\πf}}_1)}\sin c^2\left({\mathrm{\πf}}_{1}t\right)]---\left(1\right)$

式中，f₂-f₁、f₄-f₃分别为频率域低截频和高截频的斜坡带。

选取带宽(f1＝10、f2＝20、f3＝100、f4＝150，其中f3-f2为通放带，f2-f1为低截频的斜坡带，f4-f3为高截频的斜坡带)的Ormsby子波(如图2中A图的下部)及其频谱(如图2中A图的上部)。

将频带分为三段：

第一段为f1＝10，f2＝20，f3＝40，f4＝50(图2中的B图)

第二段为f1＝40，f2＝50，f3＝80，f4＝100(图2中的C图)

第三段为f1＝80，f2＝100，f3＝120，f4＝150(图2中的D图)

其中第一段与第二段的交叉点为理论设计的Ormsby子波的通放带，第二段与第三段的交叉点为理论设计的Ormsby子波的高截频的斜坡带，通过在不同位置选取分频点，用来检测分频理论的适用性。

图2中E图是将进行重构的频谱和子波，与图2A进行对比可以发现：经过分频处理的子波与理论子波的波形基本近似，频谱除在高截频处有由于滤波器设计的因素所造成的轻微变化外，其余的基本上没有变化，证明分频技术可行。

为了解决上述分频重构时存在的问题，在滤波器进行了优化，主要表现在滤波器的边界处理上利用的是二阶连续光滑可导，确保分频之后的数据能够完全重构。

图A中A是分频前的理论地震数据，C、D、E分别是分频后的地震数据，B是进过分频之后保真重构后的地震数据，图B是图3A中A、B、C、D、E对应的频带，A、B分别为分频前与重构后数据对应的频带，从图中可以看出：二者完全得到重构，解决了重构的保真度问题。

2、输入地震数据(如图4、5中去噪前的单炮)

3、对地震数据利用优化的Ormsby滤波器进行分频扫描，确定地震数据中异常噪声所占据的频率范围，确定分频的频带的范围和数量；

4、对每一频带中，根据噪声的特点在不同时窗内进行地表一致性的异常振幅的拾取和分解，从而去除每一频带中的噪声；

5、对所有分频频带的去除噪声的地震数据进行数据保真重构，形成最终地表一致性分频去噪的地震数据。

图4A-B显示了利用常规方法(不进行分频处理)的去噪前后的道集对比，图5A-B显示了同一数据利用该方法去噪前后的道集对比，对比这两种方法去噪后的效果，可以看出该方法去除的噪声更为彻底，有效波的信号基本上受到了保护。

图6是利用两种方法提取的AVO曲线，其中峰值大的是常规处理的AVO曲线，图中1线表示常规去噪的AVO曲线，2线表示地表一致性分频去噪的AVO曲线。比较平直的是利用该方法所得到的AVO曲线，通过对比可以看出：通过该方法去除噪声的数据更有利于AVO属性的分析和叠前反演。

Claims (5)

1.一种提高石油勘探资料处理信噪比的方法，具体步骤包括：

1）激发并记录地震波，取得地震数据进行分频扫描；

2）确定地震数据中各种噪声的分布频带；

所述的确定地震数据中各种噪声的分布频带是通过对步骤1）分频扫描滤波结果进行分析，得到不同波信号或噪声的频带分布范围并确定每种波的频带范围，频带的范围和个数根据确定波的优势频带进行划分，不受倍频程的限制；所述的每个频带范围中，确定的波具有优势频带，其它波的成分要尽可能的少；

3）对每一频带中的地震数据，根据噪声的能量特征进行不同时窗、不同域的地表一致性异常噪声的拾取和分解，并去除异常噪声；

所述的进行分时窗的地表一致性异常噪声的拾取和分解，并去除该异常噪声的方法是：首先对每一频带的地震数据进行时窗划分，要求是时窗内噪声振幅具有优势振幅，然后根据异常振幅的能量特征进行检测并拾取异常振幅，最后将拾取的振幅值在炮点、检波点、炮检距、CMP多域进行地表一致性分解并去除异常噪声；所述能量特征是均方根振幅或绝对振幅、或最大振幅；

4）针对步骤2）所的确定每一组频带，重复步骤3），去除各个频带的异常噪声；

5）对每一频带去除异常噪声的地震数据进行地震数据的保真重构，从而得到去除整个数据中异常噪声的地震数据，达到保真去噪的目的。

2.根据权利要求1所述的提高石油勘探资料处理信噪比的方法，特点是：步骤1）所述的分频扫描是将地震数据的频带经过窄带带通滤波器滤波，得到不同窄带带通滤波的结果。

3.根据权利要求2所述的提高石油勘探资料处理信噪比的方法，特点是：上述的窄带带通滤波器是用Ormsby梯形滤波器，在滤波器边界处理上利用二阶连续光滑可导。

4.根据权利要求2所述的提高石油勘探资料处理信噪比的方法，特点是：上述地表一致性分解是对拾取的振幅值通过多域约束并根据设定的门槛来确定所拾取的振幅值是否为异常振幅，如果为异常振幅，将其去除，达到地表一致性去除异常噪声的目的。

5.根据权利要求1所述的提高石油勘探资料处理信噪比的方法，特点是：步骤5）所述的保真重构是完成每一个频带的异常噪声去除之后，将不同频带去除异常噪声的结果进行等权求和，恢复到分频之前的地震数据的频带范围。

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