CN104395779A - 用于估计和减弱地震数据中的噪声的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于减弱代表感兴趣的地下区域的地震数据中的噪声的系统和方法包括：接收地震数据；将所述地震数据变换到其中所述地震数据具有稀疏的或可压缩的表示的域中，以生成变换的地震数据；将所述域分成窗口，其中所述窗口代表所述地震数据中已知的空间-时间位置；确定每个窗口中所述变换的地震数据的统计数据；基于所述变换的地震数据的统计数据确定针对每个窗口的滤波器；对每个窗口中所述变换的地震数据应用针对每个窗口的滤波器以生成滤波的变换的地震数据；以及执行滤波的地震数据的逆变换以生成滤波的地震数据。

Description

用于估计和减弱地震数据中的噪声的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及用于估计和减弱地震数据中的噪声的系统和方法，并且具体涉及允许空间和时间变化适应可变噪声水平的用于估计和减弱地震数据中的噪声的系统和方法。

背景技术

含烃储层的探测和开采可以借助于地震数据有效地进行，所述地震数据必须被恰当处理以便允许对地下特征的解释。实际上，地震数据经常被本质上可以相干或非相干(例如，随机)的噪声所污染。此外，噪声水平可以在空间上和时间上这两者变化。

传统噪声抑制方法在估计和去除空间上和时间上变化的噪声方面经常面临困难。传统方法在经常使用类似自动增益控制(AGC)的算法的减弱步骤以前，可以试着跨地震数据归一化幅度。这可以在具有强信号和弱噪声的区域中导致对信号的错误抑制。

需要用于估计和减弱地震数据中空间上和时间上变化的噪声的高效和有效的方法，以改善最终地震图像并且允许对地下特征的恰当解释。

发明内容

在此描述的是用于地震数据中噪声估计和减弱的计算机实施的方法的各种手段的实施方式。

公开了用于减弱代表感兴趣的地下区域的地震数据中的噪声的计算机实施的方法。所述方法包括：接收地震数据；将所述地震数据变换到其中所述地震数据具有稀疏的或可压缩的表示的域中以生成变换的地震数据；将所述域分成窗口，其中所述窗口代表所述地震数据中已知的空间-时间位置；确定每个窗口中所述变换的地震数据的统计数据；基于所述变换的地震数据的统计数据为每个窗口确定滤波器；对每个窗口中所述变换的地震数据应用针对每个窗口的滤波器以生成滤波的变换的地震数据；以及执行滤波的变换的地震数据的逆变换以生成滤波的地震数据。

在一种实施例中，所述域可以是曲波(curvelet)域。在另一种实施例中，所述域可以是小波域。

在一种实施例中，所述滤波器可以是阈值。

在一种实施例中，所述滤波的地震数据是噪声减弱的地震数据。在另一种实施例中，所述滤波的地震数据是噪声模型，其可以接着被从所述地震数据中减去以生成噪声减弱的地震数据。

在另一种实施例中，公开了一种计算机系统，包括数据源或存储设备、用于实施减弱所述地震数据中的噪声的方法的至少一个计算机处理器和用户接口。

在又一种实施例中，公开了一种制品，包括其上具有计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码配置成实施减弱代表感兴趣的地下区域的地震数据中的噪声的方法。

以上发明内容部分被提供以简单的形式介绍在以下的具体实施方式部分中进一步描述的构思的选择。本发明内容不旨在指出所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在被用于限制所要求保护的主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决本公开的任何部分所指出的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

参考以下说明书、权利要求和附图，本发明的这些或其他特征会变得更好理解，其中

图1是说明根据本发明的一种实施例的方法的流程图；

图2示出了噪声合成地震数据集以及用于所述数据集的曲波系数的直方图；

图3是在稀疏的或可压缩的域中的窗口的表示；

图4A使用合成数据以将本发明的一种实施例的结果与传统方法比较；

图4B将本发明的一种实施例的结果中的误差与传统方法的结果中的误差比较；

图5使用真实地震数据以将本发明的一种实施例的结果与传统方法比较；以及

图6示意性说明用于执行根据本发明的一种实施例的方法的系统。

具体实施方式

本发明可以被描述或实施在由计算机执行的系统和计算机方法的一般上下文中。此类计算机可执行指令可以包括可用于执行特定任务并且处理抽象数据类型的程序、例程、对象、组件、数据结构、和计算机软件技术。本发明的软件实施方式可以针对多种计算平台和环境中的应用被编码为不同语言。将要理解，本发明的范围和基础原理不限于任何特定的计算机软件技术。

而且，本领域技术人员会理解本发明可以使用硬件和软件配置的任意一种或组合来实践，包括但不限于具有单个和/或多个处理器计算机、手持设备、可编程消费电子、迷你计算机、大型计算机等的系统。本发明还可以在其中任务由通过一个或多个数据通信网络连接的服务器或其他处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质这两者中。本发明还可被实践为井下传感器或测量设备的一部分或实验室测量设备的一部分。

另外，与计算机处理器一同使用的制品，诸如CD、预记录的盘或其他等价设备，可以包括其上记录的用于使计算机处理器促进本发明的实践和实施的计算机程序存储介质和程序装置。此类设备和制品也落入本发明的精神和范围内。

现在参考附图，本发明的实施例将被描述。本发明可以各种方式被实施，包括例如作为系统(包括计算机处理系统)、方法(包括计算机实施的方法)、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、网页入口、或者有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。本发明的若干实施例在以下被讨论。附图仅说明了本发明的典型实施例并且因此不应被认为限制它的范围和广度。

本发明涉及估计和减弱地震数据中的噪声。本发明的一种实施例被示为图1中的方法100。在此实施例中，在10处接收地震数据。仅作为例子并且不是限制，地震数据可以来自陆上地震调查、海底地震调查或合成地震数据。所述地震数据可以是1D数据、2D数据、2.5D数据、3D数据和/或时延或4D数据。

所述地震数据在11处被变换到一个域中，在该域中变换的数据具有稀疏的或可压缩的表示。在此域中，信号由相对小数量的显著系数代表，而随机噪声由大量的小值的或零值的系数代表。此域的例子包括小波域和曲波域。

图2包括噪声合成数据20的例子。所述数据包括5个线性事件20A并且充满随机噪声。在变换为曲波域以后，创建代表所述变换的数据的曲波系数的直方图21。曲波系数的近似中值被指示为22。在此情况中，本领域技术人员会能够分辨所述中值代表具有大量小系数的噪声23，而直方图的其余部分代表具有勉强可观察的数量的大系数的信号24。所述噪声和信号存在某些交叠25。

所述数据被变换到的域被划分成窗口12。诸如所述划分的部分的尺寸和形状之类的此划分的性质依赖于所述变换的数据的分布和域。例如，如果所述域是曲波域，则所述划分可以是划分为每个尺度上在每个有角楔形中的窗口。每个尺度代表了所述数据的带通滤波的版本以及尺度内的每个有角楔形对应于有限范围的倾斜(dip)。说明了针对单一尺度的8个有角楔形30A-30H的图3展示了这些。代表相同或大体相同的空间-时间位置的窗口32A-32H被显示在每个楔形中。

一旦所述域已被划分，就可以在13处确定针对特定尺度的所有有角楔形中的每个窗口的所述变换的地震数据的统计数据。所述统计数据可以包括例如所述变换的数据的中值或其他分位点。针对所述窗口的所述统计数据将与针对全体数据集合所见到的那些类似，如图2中所示，意味着诸如中值之类的值可以表示噪声。针对每个窗口的所述统计数据可以针对每个尺度来计算。

一旦每个窗口中的所述变换的数据的所述统计数据在方法100的步骤13处被确定，就可以在方法100的步骤14处基于那些统计数据确定滤波器。所述滤波器可以是阈值。通过在方法100的步骤15处应用所述滤波器，所述滤波器可被用以从每个窗口中的所述变换的地震数据中的所述信号中分离噪声。所述滤波器对所述域的每个窗口可以不同，意味着所述滤波器可以在空间和时间这两者都变化。在每个窗口都应用了它的滤波器后，在步骤16处所述滤波的数据被逆变换回到原始域。所述滤波器可被设计为抑制所述噪声或者所述信号，这意味着所述逆变换可分别产生信号模型或噪声模型。

图4A中可以看到方法100的结果。此处纯信号被显示为单个正弦信号40。在左上角所述信号与相对弱的噪声结合并且到右下角增加强度以产生合成输入数据集合41。使用跨越空间和时间恒定的阈值的传统噪声减弱方法被应用于输入数据集合41以产生传统输出42。使用在空间和时间变化的阈值实施的方法100已经被用于隔离并且抑制所述噪声以产生新输出44。线43和45分别指示用于42和44的每个轨迹的RMS幅度。通常，传统噪声减弱方法和方法100都被参数化以从整个轨迹集合中移除同样量的能量。图4B显示了结果中的误差；在46处可见传统方法的结果42与纯信号40的差别以及在47处可见本发明的实施例的结果44与纯信号40的差别。因为传统方法在时间和空间中不改变它的抑制，所以它比产生44的方法100的实施例移除更多的信号46A。所述传统方法还显示出比方法100的实施例略微更高的平均误差，如线48和49所示，线48示出了传统误差46的平均RMS水平，并且线49示出了本发明得出的结果中的误差的平均RMS水平。用于所述误差的每个轨迹的RMS幅度被示出为用于传统方法误差46的线48A以及用于本发明的结果中的误差47的线49A。

图5在真实地震数据上将方法100的结果与传统噪声抑制方法比较。地震数据50包括空间上和时间上变化的噪声并且具有若干事件和包括区域50A的强信号与弱信号的区域。地震数据50被输入到图1的方法100中。使用方法100移除的噪声被示出在图5的51中。地震数据50还被输入到使用自动增益控制(AGC)的传统噪声抑制方法以在尝试噪声抑制之前跨所述地震数据归一化幅度。由使用跨所有轨迹恒定的阈值的传统方法移除的噪声可以在图5的53中可见。强信号区域50A在51和53中被分别指示为区域50B和50C。在53中有显著更多“噪声”能量，它实际上是已经被传统方法错误认定为噪声的强信号的一部分。在传统方法中决定噪声减弱有多强的AGC归一化标量从信号与噪声的和导出。由于在50A中所述信号强，因此这已经导致了在53的区域50C中过度侵略性的噪声减弱。在另一方面，如在51的50B中可见，本发明显示了对信号的存在几乎不敏感(强反射器)、估计的信号是弱的、有效阈值是小的、以及强反射器是未损坏的。

图5中噪声的能量还可如用于本发明的线52以及用于传统方法的线54所见。这也示出由传统方法移除的“噪声”在整个区域50B较高。但是，如线55所示，由两种方法移除的噪声的平均能量是相同的。

图6示意性地说明了用于执行图1的方法100的系统600。所述系统包括数据源/存储设备60，其可以包括数据存储设备或计算机存储器以及其他。设备60可以包含记录的地震数据和/或合成地震数据。来自设备60的数据可以对诸如可编程通用目的计算机之类的处理器61可用。处理器61被配置以执行实施方法100的计算机模块62。这些计算机模块可以包括变换模块62A以执行方法100的步骤11，包括划分窗口模块62B以执行步骤12，包括统计模块62C以执行步骤13，包括确定模块62D以执行步骤14，包括应用模块62E以执行步骤15以及逆变换模块62F以执行步骤16。所述系统可以包括诸如用户接口63之类的接口组件。用户接口63可以被用以显示数据和处理的数据产品以及允许用户从用于实施所述方法的方面的选项中作选择。仅作为例子并且非限制，在处理器61上计算的移除的噪声和噪声减弱的地震数据可以显示在用户接口63上，存储在数据存储设备或存储器60上，或者既被显示又被存储。

尽管在上述说明中本发明已经根据它的某些优选实施例被描述，并且许多细节已经被公开用于说明目的，但是对本领域技术人员将会清晰的是，本发明是容易改变的并且此处描述的某些其他细节在不背离本发明的基本原理下可以较大地变化。此外，应当理解，在此处的任意一个实施例中描述或显示的结构特征或方法步骤也可以被其他实施例使用。

Claims (15)

1.一种用于减弱代表感兴趣的地下区域的地震数据中的噪声的计算机实施的方法，所述方法包括：

a.在计算机处理器处接收所述地震数据；

b.经由所述计算机处理器将所述地震数据变换到其中所述地震数据具有稀疏的或可压缩的表示的域中，以生成变换的地震数据；

c.将所述域分成窗口，其中所述窗口代表所述地震数据中已知的空间-时间位置；

d.经由所述计算机处理器确定每个窗口中所述变换的地震数据的统计数据；

e.经由所述计算机处理器基于所述变换的地震数据的统计数据确定针对每个窗口的滤波器；

f.经由所述计算机处理器对每个窗口中所述变换的地震数据应用针对每个窗口的滤波器以生成滤波的变换的地震数据；以及

e.经由所述计算机处理器执行所述滤波的地震数据的逆变换以生成滤波的地震数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述域是曲波域，并且其中将所述域划分为窗口是通过将每个尺度的每个有角楔形细分为代表空间-时间位置的窗口来完成的。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述变换的数据的所述统计数据是中值。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述滤波器是阈值。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述滤波的地震数据是噪声减弱的地震数据。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述滤波的地震数据是噪声模型。

7.如权利要求6所述的方法，还包括从所述地震数据中减去所述噪声模型以生成噪声减弱的地震数据。

8.一种用于减弱代表感兴趣的地下区域的地震数据中的噪声的系统，所述系统包括：

a.包含代表感兴趣的地下区域的地震数据的数据源；

b.配置为执行计算机模块的计算机处理器，所述计算机模块包括：

i.变换模块，用于将所述地震数据变换到其中所述地震数据具有稀疏的表示的域中，以生成变换的地震数据；

ii.划分窗口模块，用于将所述域分成窗口；

iii.统计模块，用于确定每个窗口中的统计数据；

iv.确定模块，用于确定每个窗口中的滤波器；

v.应用模块，用于对所述变换的地震数据应用滤波器以生成滤波的变换的地震数据；以及

vi.逆变换模块，用于将所述滤波的变换的地震数据变换为滤波的地震数据；以及

c.用户接口。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述域是曲波域，并且其中将所述域划分为窗口是通过将每个尺度的每个有角楔形细分为代表空间-时间位置的窗口来完成的。

10.如权利要求8所述的系统，其中所述变换的数据的所述统计数据是中值。

11.如权利要求8所述的系统，其中所述滤波器是阈值。

12.如权利要求8所述的系统，其中所述滤波的地震数据是噪声减弱的地震数据。

13.如权利要求8所述的系统，其中所述滤波的地震数据是噪声模型。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述计算机模块还包括减去模块，用于从所述地震数据中减去所述噪声模型以生成噪声减弱的地震数据。

15.一种制品，包括其上具有计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码被配置为实施用于减弱代表感兴趣的地下区域的地震数据中的噪声的方法，所述方法包括：

a.将所述地震数据变换到其中所述地震数据具有稀疏的或可压缩的表示的域中，以生成变换的地震数据；

b.将所述域划分为窗口，其中所述窗口代表所述地震数据中已知的空间-时间位置；

c.确定每个窗口中所述变换的地震数据的统计数据；

d.基于所述变换的数据的统计数据确定针对每个窗口的滤波器；

e.对每个窗口中所述变换的地震数据应用针对每个窗口的滤波器以生成滤波的变换的地震数据；以及

f.执行滤波的变换的地震数据的逆变换以生成滤波的地震数据。