CN103018777A - 一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法及装置，所述方法包括：将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果。本发明实施例因为采用将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果的技术手段，所以达到了如下的技术效果：能够有效去除低频噪声干扰，提高逆时偏移剖面信噪比，且不破坏有效信号振幅和相位。

Description

一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法及装置

技术领域

本发明涉及石油及矿产勘探中的地震资料偏移成像处理，尤其涉及一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法及装置。

背景技术

地震波偏移成像是地震资料处理的核心技术之一，在油气勘探中占有重要地位，其主要作用：一是使反射波归位，绕射波收敛，提高横向分辨率；二是恢复反射波在地下空间位置的反射波形和振幅特性。因此，偏移成像结果不仅直接影响着地下构造边界及几何形态的确定，也影响着其它地质岩性参数的反演精度。

目前地震勘探中常用的叠前深度偏移成像方法有积分法偏移、单程波波动方程偏移和逆时偏移三类，积分法偏移概念简单，计算灵活，具有高偏移角度、无频散、占用资源少和实现效率高的特点，并且积分法能够适应变化的观测系统和起伏的地表，还可以针对目标区域进行偏移，能够大大节约计算成本，但是积分法偏移采用了高频近似，存在焦散、盲区，以及多路径问题。单程波波动方程偏移对双程波波动方程进行近似，较好解决多路径问题，但是不能适用于任意复杂速度模型，偏移存在倾角限制。无论是积分法偏移还是单程波波动方程偏移，都对原始波动方程进行了不同条件的假设近似。逆时偏移不对波动方程做任何形式近似，没有倾角限制，能够处理任意速度变化介质，是一种高精度的成像算法。逆时偏移成像基本原理如图一所示，首先给定速度模型和震源进行波动方程正演模拟，得到炮点波场，然后利用波动方程将检波器采集得到的炮集数据进行逆时外推，得到检波点逆时外推波场记录，再利用成像方法进行成像。但是在逆时偏移时如果直接使用互相关成像方法，将会产生大量低频噪声，特别是存在强阻抗界面时，这种低频噪声干扰愈加严重。目前压制逆时偏移低频噪声的方法可以归纳为三类：成像前压制、成像时压制、成像后压制。成像前压制方法核心思想是通过平滑速度场或者修改波动方程，使波场在传播过程中不产生反射波，这种方法适用于叠后逆时偏移中，在叠前偏移时去噪效果不理想，并且降低了成像精度。成像过程中压制逆时偏移低频噪声主要采用坡印亭矢量或者局部单程波分解方法，该类方法去噪效果好，计算量较大。在成像以后可以采用滤波方法，压制低频噪声干扰，最常用的是Laplace滤波方法，能够经济有效的滤除低频噪声，但是Laplace滤波在去噪同时会改变相位，增加高频噪声。

发明内容

本发明实施例提供一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法及装置，用于在成像过程中消除逆时偏移噪声干扰。

一方面，本发明实施例提供了一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法，所述能够消除逆时偏移噪声的成像方法包括：

将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；

获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；

根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换，包括：将地震波场沿预定深度方向进行希尔伯特变换。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果，包括：根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果，包括：根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，利用如下公式经过互相关运算后取实部获取成像结果：

$I(x,y,z)=\mathrm{real}\left({\mathrm{\Σ}}_s{\mathrm{\Σ}}_t{\tilde{P}}_S(x,y,z,t){\tilde{P}}_R(x,y,z,t)\right);$

其中：I(x,y,z)为成像结果，x,y,z为空间坐标，t为时间，为经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场，

为经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场。

可选的，在本发明一实施例中，所述成像结果为成像剖面。

另一方面，本发明实施例提供了一种能够消除逆时偏移噪声的成像装置，所述能够消除逆时偏移噪声的成像装置包括：

希尔伯特变换单元，用于将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；

获取单元，用于获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；

互相关成像单元，用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述希尔伯特变换单元，进一步用于将地震波场沿预定深度方向进行希尔伯特变换。

可选的，在本发明一实施例中，所述互相关成像单元，进一步用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果。

可选的，在本发明一实施例中，所述互相关成像单元，进一步具体用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，利用如下公式经过互相关运算后取实部获取成像结果：

$I(x,y,z)=\mathrm{real}\left({\mathrm{\Σ}}_s{\mathrm{\Σ}}_t{\tilde{P}}_S(x,y,z,t){\tilde{P}}_R(x,y,z,t)\right);$

其中：I(x,y,z)为成像结果，x,y,z为空间坐标，t为时间，

为经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场，

为经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场。

可选的，在本发明一实施例中，所述成像结果为成像剖面。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果的技术手段，所以达到了如下的技术效果：能够有效去除低频噪声干扰，提高逆时偏移剖面信噪比，且不破坏有效信号振幅和相位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法流程图；

图2为本发明实施例一种能够消除逆时偏移噪声的成像装置结构示意图；

图3为本发明应用实例逆时偏移原理示意图；

图4为本发明应用实例速度模型示意图；

图5为利用常规互相关成像剖面得到的逆时偏移成像剖面，浅层存在大量低频噪声干扰示意图；

图6为本发明应用实例得到的逆时偏移成像剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法流程图，所述能够消除逆时偏移噪声的成像方法包括：

101、将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；

102、获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；

103、根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果。

可选的，所述将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换，包括：将地震波场沿预定深度方向进行希尔伯特变换。

可选的，所述根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果，包括：根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果。

可选的，所述根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果，包括：根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，利用如下公式经过互相关运算后取实部获取成像结果：

$I(x,y,z)=\mathrm{real}\left({\mathrm{\Σ}}_s{\mathrm{\Σ}}_t{\tilde{P}}_S(x,y,z,t){\tilde{P}}_R(x,y,z,t)\right);$

其中：I(x,y,z)为成像结果，x,y,z为空间坐标，t为时间，

为经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场，

为经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场。

可选的，所述成像结果为成像剖面。

对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例一种能够消除逆时偏移噪声的成像装置结构示意图，所述能够消除逆时偏移噪声的成像装置包括：

希尔伯特变换单元21，用于将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；

获取单元22，用于获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；

互相关成像单元23，用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果。

可选的，所述希尔伯特变换单元21，进一步用于将地震波场沿预定深度方向进行希尔伯特变换。

可选的，所述互相关成像单元23，进一步用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果。

可选的，所述互相关成像单元23，进一步具体用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，利用如下公式经过互相关运算后取实部获取成像结果：

$I(x,y,z)=\mathrm{real}\left({\mathrm{\Σ}}_s{\mathrm{\Σ}}_t{\tilde{P}}_S(x,y,z,t){\tilde{P}}_R(x,y,z,t)\right);$

其中：I(x,y,z)为成像结果，x,y,z为空间坐标，t为时间，为经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场，为经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场。

可选的，所述成像结果为成像剖面。

本发明实施例上述技术方案具有如下有益效果：因为采用将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果的技术手段，所以达到了如下的技术效果：能够有效去除低频噪声干扰，提高逆时偏移剖面信噪比，且不破坏有效信号振幅和相位。

以下举应用实例进行说明：

本发明应用实例可实现应用成像方法消除逆时偏移低频噪声干扰。本发明应用实例的具体实现方法如下所述:

1.取地震记录中的一炮数据，根据给定的速度场和震源函数，利用如下方程进行有限差分正演模拟，得到每时刻的炮点正演模拟波场记录P_S(x,y,z,t)；

$(\frac{{\∂}^2}{\∂x^2}+\frac{{\∂}^2}{\∂y^2}+\frac{{\∂}^2}{\∂z^2}-\frac{1}{v^2(x,y,z)}\frac{{\∂}^2}{\∂t^2})P_S(x,y,z,t)=f(x,y,z,t),$

其中：x，y，z为空间坐标，t为离散时间坐标，v为空间速度场，f为给定震源函数。

2.将地面采集得到的炮集记录作为波动方程求解边值约束，进行有限差分波动方程逆时外推，得到每时刻的检波点波场记录P_R(x,y,z,t)，方程如下：

$(\frac{{\∂}^2}{\∂x^2}+\frac{{\∂}^2}{\∂y^2}+\frac{{\∂}^2}{\∂z^2}-\frac{1}{v^2(x,y,z)}\frac{{\∂}^2}{\∂t^2})P_R(x,y,z,t)=R(x,y,z,t),$

其中R(x,y,z,t)为采集得到的炮集数据。

3.分别对炮检点波场记录沿深度方向进行希尔伯特变换，也可以沿其他方向进行：

${\tilde{P}}_S(x,y,:,t)=\mathrm{hilbert}\left(P_S(x,y,:,t)\right);$

${\tilde{P}}_R(x,y,:,t)=\mathrm{hilbert}\left(P_R(x,y,:,t)\right).$

4.对变换后的希尔伯特波场进行互相关运算，取运算结果实部得到最终单炮逆时偏移成像结果：

$I_s(x,y,z)=\mathrm{real}\left({\mathrm{\Σ}}_t{\tilde{P}}_S(x,y,z,t){\tilde{P}}_R(x,y,z,t)\right).$

5.对所有炮集数据做上述步骤1-4的循环，并对所有单炮逆时偏移结果按照空间坐标进行叠加，得到最终成像结果：

I(x,y,z)＝∑_sI_s(x,y,z)

在逆时偏移成像过程中，如果直接使用传统的互相关成像方法，在成像剖面中会产生大量低频噪声干扰，掩盖真实构造信息，本发明应用实例提供一种新的逆时偏移成像方法，用于在成像过程中消除逆时偏移低频假象干扰。本发明应用实例提出的新的成像方法，能够有效去除低频噪声干扰，提高逆时偏移剖面信噪比，且不破坏有效信号振幅和相位。如图3所示，为本发明应用实例逆时偏移原理示意图；如图4所示，为本发明应用实例速度模型示意图；如图5所示，为利用常规互相关成像剖面得到的逆时偏移成像剖面，浅层存在大量低频噪声干扰示意图；如图6所示，为本发明应用实例得到的逆时偏移成像剖面示意图，低频噪声得到较好消除。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块（illustrativelogical block），单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性（interchangeability），上述的各种说明性部件（illustrativecomponents），单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路（ASIC），现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线（DSL）或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片（disk）和磁盘（disc）包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能够消除逆时偏移噪声的成像方法，其特征在于，所述能够消除逆时偏移噪声的成像方法包括：

将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；

获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；

根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果。

2.如权利要求1所述能够消除逆时偏移噪声的成像方法，其特征在于，所述将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换，包括：

将地震波场沿预定深度方向进行希尔伯特变换。

3.如权利要求1所述能够消除逆时偏移噪声的成像方法，其特征在于，所述根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果，包括：

根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果。

4.如权利要求3所述能够消除逆时偏移噪声的成像方法，其特征在于，所述根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果，包括：

根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，利用如下公式经过互相关运算后取实部获取成像结果：

$I(x,y,z)=\mathrm{real}\left({\mathrm{\Σ}}_s{\mathrm{\Σ}}_t{\tilde{P}}_S(x,y,z,t){\tilde{P}}_R(x,y,z,t)\right);$

其中：I(x,y,z)为成像结果，x,y,z为空间坐标，t为时间，

为经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场，

为经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场。

5.如权利要求1-4任一项所述能够消除逆时偏移噪声的成像方法，其特征在于，所述成像结果为成像剖面。

6.一种能够消除逆时偏移噪声的成像装置，其特征在于，所述能够消除逆时偏移噪声的成像装置包括：

希尔伯特变换单元，用于将地震波场沿预定空间方向进行希尔伯特变换；

获取单元，用于获取经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场和经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场；

互相关成像单元，用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，获取互相关成像结果。

7.如权利要求6所述能够消除逆时偏移噪声的成像装置，其特征在于，

所述希尔伯特变换单元，进一步用于将地震波场沿预定深度方向进行希尔伯特变换。

8.如权利要求6所述能够消除逆时偏移噪声的成像装置，其特征在于，

所述互相关成像单元，进一步用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，经过互相关运算后取实部获取成像结果。

9.如权利要求8所述能够消除逆时偏移噪声的成像装置，其特征在于，

所述互相关成像单元，进一步具体用于根据所述炮点正演模拟波场和所述检波点逆时外推波场，利用如下公式经过互相关运算后取实部获取成像结果：

$I(x,y,z)=\mathrm{real}\left({\mathrm{\Σ}}_s{\mathrm{\Σ}}_t{\tilde{P}}_S(x,y,z,t){\tilde{P}}_R(x,y,z,t)\right);$

其中：I(x,y,z)为成像结果，x,y,z为空间坐标，t为时间，

为经过希尔伯特变换后的炮点正演模拟波场，为经过希尔伯特变换后的检波点逆时外推波场。

10.如权利要求6-9任一项所述能够消除逆时偏移噪声的成像装置，其特征在于，所述成像结果为成像剖面。

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