CN102841380B - 一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法，属于石油地球物理勘探和地质工程调查领域。所述方法首先将分布有强能量相干噪音的地震记录与分布有弱能量相干噪音的地震记录分开，然后对分布有强能量相干噪音的地震记录加强去噪，对分布有弱能量相干噪音的地震记录降低去噪程度甚至不去噪，使陡倾角有效反射波得到保护。本发明解决了山地复杂构造地震资料叠前线性相干噪音压制对有效反射波造成损失的问题，实现了超大数据量地震数据自动检测分类及叠前空变去噪，有效保护了低频有效反射信息，为复杂构造的成像提供了基础较好的资料。

Description

一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法

技术领域

本发明属于石油地球物理勘探和地质工程调查领域，具体涉及一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法，是专门针对当前起伏地表超大数据量地震资料炮域相干噪音的。

背景技术

当前在高程变化剧烈的起伏地表及复杂构造区采集的地震资料越来越多，地表的剧烈变化产生强能量的相干噪音，相干噪音在地震记录上表现为陡倾角反射，地下构造复杂时有效波同相轴倾角大，而地表起伏变化剧烈时，相干噪音分布在空间上极不均匀，去除相干噪音容易损失有效波。

目前三维地震资料相干噪音去除技术主要有fk滤波、fx域相干噪音衰减、速度变换滤波法等多种技术，而目前针对三维地震资料叠前相干噪音压制的方法还没有解决空变问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法，解决山地复杂构造地震资料叠前线性相干噪音压制对有效反射波造成损失的问题，保护低频有效反射信息。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法，所述方法首先将分布有强能量相干噪音的地震记录与分布有弱能量相干噪音的地震记录分开，然后对分布有强能量相干噪音的地震记录加强去噪，对分布有弱能量相干噪音的地震记录降低去噪程度甚至不去噪，使陡倾角有效反射波得到保护。

(1)地震记录分类

分析地震资料中的地震信号主频的分布规律，设定合适的门槛值，将地震信号主频低于门槛值的定义为分布有强相干噪音的地震记录，将地震信号主频高于门槛值的定义为分布有弱相干噪音的地震记录，从而将两者分开；

(2)相干噪音特征分析

对分布有强相干噪音的地震记录进行分析，分析强相干噪音的速度、频率分布范围以及与有效反射波的特征差异，进而确定强相干噪音的运动学特征；

(3)相干噪音压制

根据步骤(2)获得的强相干噪音的特征，对步骤(1)识别出来的分布有强相干噪音的地震记录采用FX域或均值加权噪音分离技术，形成噪音的模型，然后从原始地震记录中减掉噪音，得到去噪后的地震记录。

所述步骤(1)中获得地震信号主频的方法是将地震信号经过傅立叶变换到频率-振幅域，再对其求导，令其等于0，即振幅的最大值为此地震信号的主频，具体步骤如下：

假设地震信号为x(t)，为连续时间信号，对其做傅立叶变换得到

$X\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\∞}^{+\∞}x\left(t\right)e^{-\mathrm{i\ωt}}\mathrm{dt};$

其中，w为角频率w＝2πf，f为频率；

X(ω)通常是复数，利用复数性质可得：

X(ω)＝A(ω)e^iφ(ω)

其中，A(ω)和φ(ω)分别为振幅谱和相位谱，它们是通过用下面的公式计算获得的：

$A\left(\mathrm{\ω}\right)=\sqrt{X_r^2\left(\mathrm{\ω}\right)+X_i^2\left(\mathrm{\ω}\right)}$

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\ω}\right)={\tan }^{-1}\frac{X_i\left(\mathrm{\ω}\right)}{X_r\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中，X_r(ω)和X_i(ω)为X(ω)的付里叶变换的实部和虚部，分别为：

X_r(ω)＝A(ω)cosφ(ω)，X_i(ω)＝A(ω)sinφ(ω)

对X(ω)＝A(ω)e^iφ(ω)求导，令解此方程则得到的就是该信号主频。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了山地复杂构造地震资料叠前线性相干噪音压制对有效反射波造成损失的问题，由于相干噪音压制同时可能使有效的低频有效信号能量损失，本发明将具有强线性相干噪音的地震记录加强去噪，质量好的记录不做去噪处理，这样实现了超大数据量地震数据自动检测分类及叠前空变去噪，有效保护了低频有效反射信息，为复杂构造的成像提供了基础较好的资料。

附图说明

图1是不同主频的地震记录图。

图2是本发明方法的步骤框图。

图3是本发明实施例中的去除强相干噪音的效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法，所述方法首先将分布有强能量相干噪音的地震记录与分布有弱能量相干噪音的地震记录分开，然后对分布有强能量相干噪音的地震记录加强去噪，对分布有弱能量相干噪音的地震记录降低去噪程度甚至不去噪，使陡倾角有效反射波得到保护。

如图2所示，所述方法包括以下步骤：

(1)地震记录分类

地震波传播时地表剧烈变化容易产生强能量低频相干噪音，对地震记录进行主频分析发现，具有强低频干扰的地震记录主频很低，而低频相干噪音弱的地震记录主频较高，分析地震资料中的主频分布规律，设定合适的门槛值，将主频低于门槛值的记录与其它记录分开，图1是不同主频的地震记录。

其中，获得地震信号主频的方法是将地震信号经过傅立叶变换到频率-振幅域，再对其求导，令其等于0，即振幅的最大值为此地震信号的主频，具体步骤如下：

假设地震信号为x(t)，为连续时间信号，对其做傅立叶变换得到

$X\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\∞}^{+\∞}x\left(t\right)e^{-\mathrm{i\ωt}}\mathrm{dt};$

其中，w为角频率w＝2πf，f为频率；

X(ω)通常是复数，利用复数性质可得：

X(ω)＝A(ω)e^iφ(ω)

其中，A(ω)和φ(ω)分别为振幅谱和相位谱，它们是通过用下面的公式计算获得的：

$A\left(\mathrm{\ω}\right)=\sqrt{X_r^2\left(\mathrm{\ω}\right)+X_i^2\left(\mathrm{\ω}\right)}$

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\ω}\right)={\tan }^{-1}\frac{X_i\left(\mathrm{\ω}\right)}{X_r\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中，X_r(ω)和X_i(ω)为X(ω)的付里叶变换的实部和虚部，分别为：

X_r(ω)＝A(ω)cosφ(ω)，X_i(ω)＝A(ω)sinφ(ω)

对X(ω)＝A(ω)e^iφ(ω)求导，令解此方程则得到的就是该信号主频。

(2)相干噪音特征分析

对强相干噪音记录进行分析，分析相干噪音的速度、频率分布范围以及与有效反射波特征差异，确定相干噪音的运动学特征。

(3)相干噪音压制

根据相干噪音的分布规律，将识别出来的强相干噪音记录通过FX域或均值加权噪音分离技术，形成噪音的模型，从原始地震记录中减掉噪音，得到去噪后的记录，实现提高信噪比的目标，同时使有效反射波能量不受损失。

本发明主要用于地表起伏剧烈复杂构造地区线性噪音衰减。利用本项发明技术在某地区山地地震资料处理中应用取得较好的效果，图3是该实施例中利用本发明方法去除强相干噪音的效果图。图3上半部分黑圈划定部分相干噪音能量较强，图3下半部分划定部分黑圈划定部分相干噪音得到了去除，经过该方法去除相干噪音后地震剖面上强线相干噪音得到压制，有效波没有受到损失。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (2)

1.一种地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法，其特征在于：所述方法首先将分布有强能量相干噪音的地震记录与分布有弱能量相干噪音的地震记录分开，然后对分布有强能量相干噪音的地震记录加强去噪，对分布有弱能量相干噪音的地震记录降低去噪程度甚至不去噪，使陡倾角有效反射波得到保护；

所述方法包括以下步骤：

(1)地震记录分类

分析地震资料中的地震信号主频的分布规律，设定合适的门槛值，将地震信号主频低于门槛值的定义为分布有强相干噪音的地震记录，将地震信号主频高于门槛值的定义为分布有弱相干噪音的地震记录，从而将两者分开；

(2)相干噪音特征分析

对分布有强相干噪音的地震记录进行分析，分析强相干噪音的速度、频率分布范围以及与有效反射波的特征差异，进而确定强相干噪音的运动学特征；

(3)相干噪音压制

根据步骤(2)获得的强相干噪音的特征，对步骤(1)识别出来的分布有强相干噪音的地震记录采用FX域或均值加权噪音分离技术，形成噪音的模型，然后从原始地震记录中减掉噪音，得到去噪后的地震记录。

2.根据权利要求1所述的地表起伏复杂构造地区地震资料分类相干噪音衰减方法，其特征在于：所述步骤(1)中获得地震信号主频的方法是将地震信号经过傅立叶变换到频率-振幅域，再对其求导，令其等于0，即振幅的最大值为此地震信号的主频，具体步骤如下：

假设地震信号为x(t),为连续时间信号，对其做傅立叶变换得到

$X\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\∞}^{+\∞}x\left(t\right)e^{-\mathrm{i\ωt}}\mathrm{dt};$

其中，w为角频率w＝2πf，f为频率；

X(ω)通常是复数，利用复数性质可得：

X(ω)＝A(ω)e^iφ(ω)

其中，A(ω)和φ(ω)分别为振幅谱和相位谱，它们是通过用下面的公式计算获得的：

$A\left(\mathrm{\ω}\right)=\sqrt{X_r^2\left(\mathrm{\ω}\right)+X_i^2\left(\mathrm{\ω}\right)}$

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\ω}\right)={\tan }^{-1}\frac{X_i\left(\mathrm{\ω}\right)}{X_r\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中，X_r(ω)和X_i(ω)为X(ω)的付里叶变换的实部和虚部，分别为：

X_r(ω)＝A(ω)cosφ(ω)，X_i(ω)＝A(ω)sinφ(ω)

对X(ω)＝A(ω)e^iφ(ω)求导，令解此方程则得到的就是该信号主频。