CN104459792A - 一种构造约束下的边缘保护滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种构造约束下的边缘保护滤波方法，属于石油地球物理勘探技术领域。本发明分别沿着纵测线方向和横测线方向计算相邻地震道间的纵测线方向以及相邻地震道之间的相关值，在纵测线方向和横测线方向倾斜时差控制下以相关值为权值对地震数据体加权求和，沿着同相轴倾斜的方向和方位在局域小平面内滤波，并找到断层和尖灭等不连续点，在不连续点附近停止滤波，从而达到在去除背景干扰噪声时，避免断裂和地质体边缘等不连续结构特征被模糊，并且在地震同相轴有倾角的情况下减小分辨率损失的目的，本发明既能够压制叠后地震资料中的随机噪声，同时又能够保证地质构造及沉积信息的有效方法。

Description

一种构造约束下的边缘保护滤波方法

技术领域

本发明涉及一种构造约束下的边缘保护滤波方法，属于石油地球物理勘探技术领域。

背景技术

追求“高信噪比、高分辨率、高保真度”地震资料是地震数据处理的永恒主题，而提高信噪比往往是地震数据处理的基础和首要任务。随机噪声是地震勘探中不可避免的一类干扰波，其特点是无一定的频率，在地震资料中的规律性很难掌握。目前实际生产中常用的基于经典傅氏变换以及傅氏变换基础上延伸出来的去噪方法如带通滤波、二维FK滤波，以及多道相干滤波、倾角扫描叠加等都是以线性理论为基础，提高地震信号信噪比的处理方法。这些方法在去除背景干扰噪声时，会带来模糊断裂和地质体边缘等不连续结构特征，并且在地震同相轴有倾角的情况下分辨率损失较大的副作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种构造约束下的边缘保护滤波方法，以解决目前地震资料在去噪过程中带来的模糊断裂和地质体边缘等不连续结构特征。

本发明的技术方案是为解决上述技术问题而提供一种构造约束下的边缘保护滤波方法，该边缘保护滤波方法包括以下步骤：

1)对原始三维地震数据进行叠后处理得到叠后地震数据；

2)分别沿着纵测线方向和横测线方向计算相邻地震道间的纵测线方向以及相邻地震道之间的相关值；

3)分别对步骤2)得到的纵测线方向、横测线方向的倾斜时差和相关值数据体进行圆滑；

4)在圆滑后的纵测线方向和横测线方向倾斜时差控制下以相关值为权值对地震数据体加权求和，从而实现对地震数据的边缘保护滤波。

所述步骤1)中的地震数据为segy格式。

所述步骤2)是采用波形相干法实现。

所述步骤3)是采用空间中值滤波法进行圆滑处理的。

所述的滤波方法还包括对步骤4)进行迭代处理，直到达到设定的去噪效果为止。

本发明的有益效果是:本发明分别沿着纵测线方向和横测线方向计算相邻地震道间的纵测线方向以及相邻地震道之间的相关值，在纵测线方向和横测线方向倾斜时差控制下以相关值为权值对地震数据体加权求和，从而实现对地震数据的边缘保护滤波。本发明通过沿着同相轴倾斜的方向和方位在局域小平面内滤波，并找到断层和尖灭等不连续点，在不连续点附近停止滤波，从而达到在去除背景干扰噪声时，避免断裂和地质体边缘等不连续结构特征被模糊，并且在地震同相轴有倾角的情况下减小分辨率损失的目的，本发明既能压制叠后地震资料中的随机噪声，同时又能够保证地质构造及沉积信息的有效性。

附图说明

图1是构造约束边缘保护滤波处理流程图；

图2是三维地震inline测线剖面；

图3是对图2实施FK加权滤波处理后剖面图；

图4是对图2实施倾斜扫描叠加滤波处理后的剖面图；

图5是对图2实施构造约束边缘保护滤波处理后的剖面图；

图6-A是构造约束边缘保护滤波去噪前时间切片图；

图6-B是构造约束边缘保护滤波去噪前后时间切片图；

图7-A是对三维地震数据体实施构造约束边缘保护滤波去噪前相干体时间切片图；

图7-B是对三维地震数据体实施构造约束边缘保护滤波去噪后相干体时间切片图；

图8-A是构造约束边缘保护滤波去噪前地震属性振幅平面图；

图8-B是构造约束边缘保护滤波去噪后地震属性振幅平面图；

图9是构造约束边缘保护滤波去噪前后频谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在地震信号去噪过程中不仅仅需要压制噪声，而且还要尽可能的保留断层、尖灭点等反应地质构造及沉积特征的地震信息，并尽可能的保持分辨率不受损失，也就是在提高信噪比的同时，尽量保证地震信号不失真。为此，本发明提供了在一种构造约束下的边缘保护滤波方法。

实施例1

本实施例用于说明在地层存在褶皱，地震反射同相轴发生弯曲，地震剖面上存在断层的情况时，本发明能够提高地震数据信噪比，突出断层和地层形变等构造信息的应用。

1.输入segy三维地震叠后地震数据体。

2.采用波形相干法分别沿着Inline方向和Crossline方向进行地震反射同相轴倾斜时差扫描，之所以要进行这一步，是因为在绝大多数情况下地层是倾斜的，而非水平的。只有沿着同相轴的延伸方位进行振幅叠加运算，也就是在地质构造约束下进行空间滤波处理，才能有效地保护横向和纵向分辨率。通过同相轴倾斜时差扫描分别计算纵测线方向的相邻地震道间的倾斜时差、横测线方向的相邻地震道间的倾斜时差以及相邻地震道之间的相关值，产生三个数据体。

3.采用空间中值滤波方法分别对纵、横向倾斜时差和相关值数据体进行圆滑，由于这三个数据体是基于原始数据体求取的，而原始数据体中噪声比较大，所以数据体中噪声水平也很高，必须进行圆滑。本实施例中的圆滑窗口选择5线×5道×5个时间样点。

4.对地震数据进行加权叠加，本实施例中的叠加窗选择3线×3道，门槛值选择0.5。地震数据加权叠加过程如下：

1)输入地震数据体；

2)输入纵测线方向倾斜时差

3)输入横测线方向倾斜时差

4)输入相关值数据体；

5)在纵、横测线方向倾斜时差控制下以相关值为权值对地震数据体加权求和；

6)输出滤波去噪后的地震数据体。

地震数据加权叠加的原理如下：

Fhemers G C和Hocker C F W在2003把二阶偏微分热扩散方程引入了地震数据处理中，Xinxiang Li在2005给出了二阶偏微分热扩散方程(1)解的解析式(2)、(3)。

$\frac{\∂u(x,y)}{\∂\mathrm{\τ}}={\▿}^{2}u(x,y)=\frac{{\∂}^{2}u(x,y)}{{\∂x}^2}+\frac{{\∂}^{2}u(x,y)}{{\∂y}^2}---\left(1\right)$

其中u(x,y)是位于平面坐标(x,y)处的地震振幅值，τ是扩散时间(不等同于地震反射时间)。

在给定了初始条件(即初始三维地震数据体)的情况下，通过求解解偏微分方程可以得到滤波算子：

u(x,y,τ)＝u(x,y)*K_σ(x,y)    (2)

$K_{\mathrm{\σ}}(x,y)=\frac{1}{2{\mathrm{\π\σ}}^2}\exp (-\frac{x^2+y^2}{{2\mathrm{\σ}}^2})---\left(3\right)$

这里σ²＝2τ。

由方程(2)可以看出扩散过程实际上就是高斯窗口函数空间滤波。从直观上来说，σ值越大滤波效应越强；扩散时间τ越长也会对空间上地震振幅的差值起到更大的均衡效果。

方程(2)实质上是等权混波叠加，它的弱点就是模糊断层和尖灭点，要解决这个问题，需要带扩散因子的各向异性热扩散方程，见方程(4)。

$\frac{\∂u(x,y)}{\∂\mathrm{\τ}}=\▿\·(c(x,y)\▿u(x,y))---\left(4\right)$

扩散因子c(x,y)是空间变化的，当遇到断层或尖灭点时c(x,y)变小，相当于热扩散遇到了障碍，扩散是有方位的，并且扩散的速率是变化的，从而保护了断层和尖灭点不受模糊。

5.对步骤4进行迭代处理，直至达到满意的去噪效果为止。

图2是原始数据，图3是对图2实施FK加权滤波处理后的结果，图4是对图2实施倾斜扫描叠加滤波处理后的结果，图5是本发明处理的结果，可见不同的滤波方法都能够提高地震数据的信噪比，但是对比图2至5，可见剖面左上部(圆圈内)地震反射同相轴发生弯曲情况下，FK加权滤波明显造成了反射同相轴能量弱化、分辨率降低、地震信号失真；剖面的右上部(方框内)有断层存在的情况下，倾斜扫描叠加剖面上断层被模糊了、断点位置精确度下降。而本发明处理的剖面在提高了讯噪比的同时，既没有弱化也没有模糊地震反射同相轴，而且断层不仅没有被模糊掉反而更清晰了。

图6-B是经过对步骤4)实施3次迭代处理后的地震数据时间切片，图6-A是构造约束边缘保护滤波去噪前时间切片图；通过对比图6-A和图6-B可见，地震反射同相轴连续性增强，方框内的断层更清晰；图7-B是与图6-B相对应的相干体时间切片，图7-A是对三维地震数据体实施构造约束边缘保护滤波去噪前相干体时间切片图，通过对比图7-A和图7-B可见对地震数据体实施本发明去噪处理后相干体切片上更干净，断层更清晰，尤其是切片左下角区域的断层，在去噪前的相干体切片上表现得不清楚，而经过对地震数据体去噪后相干体切片上清晰可见。

实施例2

本实施例用于说明本发明能够提高地震数据信噪比，突出地层尖灭的沉积现象的应用。其具体的实施步骤与实施例1中一样，不同之处仅在于步骤4中门槛选择值为0.1，本实施对构造约束下的边缘保护滤波方法的具体实施过程不再详细说明。

图8-B是经过对步骤4实施2次迭代处理后的均方根振幅属性平面图，图8-A是构造约束边缘保护滤波去噪前地震属性振幅平面图，对比图8-A与图8-B，可见去噪后的地震属性清晰地刻画了滨浅湖沉积背景下滩坝砂体的展布形态；图9是构造约束边缘保护滤波去噪前后频谱图，从图9中可见去噪后的地震信号在30Hz以上频段能量有所降低，主要原因是随机噪声信号得到了压制，但对地震信号的频带宽度没有影响。

Claims (5)

1.一种构造约束下的边缘保护滤波方法，其特征在于，该边缘保护滤波方法包括以下步骤：

1)对原始三维地震数据进行叠后处理得到叠后地震数据；

2)分别沿着纵测线方向和横测线方向计算相邻地震道间的纵测线方向以及相邻地震道之间的相关值；

3)分别对步骤2)得到的纵测线方向、横测线方向的倾斜时差和相关值数据体进行圆滑；

4)在圆滑后的纵测线方向和横测线方向倾斜时差控制下以相关值为权值对地震数据体加权求和，从而实现对地震数据的边缘保护滤波。

2.根据权利要求1所述的构造约束下的边缘保护滤波方法，其特征在于，所述步骤1)中的地震数据为segy格式。

3.根据权利要求1所述的构造约束下的边缘保护滤波方法，其特征在于，所述步骤2)是采用波形相干法实现。

4.根据权利要求1所述的构造约束下的边缘保护滤波方法，其特征在于，所述步骤3)是采用空间中值滤波法进行圆滑处理的。

5.根据权利要求1所述的构造约束下的边缘保护滤波方法，其特征在于，所述的滤波方法还包括对步骤4)进行迭代处理，直到达到设定的去噪效果为止。