CN104755963A - 用于衰减地震数据中的噪声的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于衰减地震数据中的噪声的系统和方法，所述地震数据代表感兴趣的地下区域，所述系统和方法包括接收代表地震信号或地震噪声的地震数据集和代表地震信号和噪声的地震数据集，将它们变换到其中它们具有稀疏或可压缩表示形式的域，比较系数集合以在代表信号和噪声数据集的系数集合中识别期望系数，选择所述期望系数以生成改善的系数集合，以及将所改善的系数集合逆变换以生成修改的地震数据集。所修改的地震数据集可以是噪声衰减的地震数据或可以是噪声模型，从原始数据减去噪声模型以生成噪声衰减的数据。

Description

用于衰减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处理地震数据的方法和系统，并且具体涉及用于衰减地震数据中的噪声的方法和系统。

背景技术

借助地震数据，可以有效率地进行油气储层的勘探和开采，所述地震数据必须恰当处理以便允许对地下特征(surface feature)的解释。通常，通过使用有源地震源(active seismic source)将地震能量注入到地下，所述地震能量接着被地下特征折射或反射并且在地震接收器处被记录来获得地震数据。在实践中，地震数据经常被可以在本质上是相干的或非相干(例如，随机)的噪声污染。

为改善最终地震图像和允许对地下特征的恰当解释，需要用于衰减地震数据中的噪声的有效率的且有效果的方法。

发明内容

本文描述了用于地震数据中噪声衰减的计算机实施的方法的各种方法的实施方式。

公开了一种用于衰减地震数据中的噪声的计算机实施的方法，所述地震数据代表感兴趣的地下区域。所述方法包括：接收代表地震信号和地震噪声的第一地震数据集和代表地震信号或噪声的第二地震数据集，将所述地震数据集变换到其中它们具有稀疏或可压缩表示形式的域，比较变换后的系数集合以在变换后的信号和噪声数据集中识别期望系数，选择变换后的信号和噪声数据集的期望系数以得到改善的系数集合，以及将所改善的系数集合逆变换以得到修改的地震数据集。依赖于所选择的系数，所修改的地震数据集可以代表信号或噪声。如果修改的地震数据集代表噪声，则可以从原始信号和噪声数据集中减去它以产生代表所述信号的数据集。

在另一种实施例中，公开了一种用以实施用于衰减地震数据中的噪声的方法的计算机系统，所述计算机系统包括数据源或存储设备、至少一个计算机处理器和用户界面。

在又一种实施例中，公开了一种包括计算机可读介质的制成品，所述计算机可读介质上包括计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置成实施用于衰减地震数据中的噪声的方法，所述地震数据代表感兴趣的地下区域。

提供以上概要部分以便以简单形式介绍对概念的选择，所述概念在以下详细描述部分被进一步描述。所述概要不旨在识别所要求主题的关键特征或必要特征，也不旨在用以限制所要求主题的范围。而且，所要求主题不限于解决本公开的任何部分中指出的任何或全部不足的实施方式。

附图说明

参考以下描述、权利要求和附图，本发明的这些和其他特征会变得更好理解：

图1是说明根据本发明实施例的方法的流程图；

图2说明本发明实施例中的步骤；

图3示出了本发明衰减随机噪声的实施例的应用；

图4A示出了本发明衰减多个反射的一种实施例的应用；

图4B示出了本发明一种实施例的应用；

图5示出了本发明衰减随机噪声而不损害信号的另一种实施例的应用；

图6示意性说明了用于执行根据本发明实施例的方法的系统。

具体实施方式

本发明可以在要由计算机执行的计算机方法和系统的一般背景中描述和实施。这种计算机可执行指令可以包括可被用以执行特定任务和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以用于各种计算平台和环境中的应用的不同语言编码。将要理解，本发明的范围和基本原理不限于任何具体的计算机软件技术。

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何一种或组合来实践，包括但不限于，具有单个和/或多个处理器计算机的系统、手持设备、平板设备、可编程消费电子产品、迷你计算机、大型计算机等。本发明还可以在分布式计算环境中实践，其中任务由通过一个或多个数据通信网络链接的服务器或其他处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以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践为实验室测量设备的一部分。

另外，诸如CD、预录盘或其他等价设备的与计算机处理器一同使用的制成品，可以包括其上记录有用于引导所述计算机处理器有助于本发明的实践和实施的有形计算机程序存储介质和程序装置。这种设备和制成品也落入到本发明的精神和范围内。

现在参考附图，将描述本发明的实施例。本发明可以多种方式被实施为，包括例如系统(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、门户网站、或有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。以下讨论本发明的若干实施例。所述附图仅说明了本发明的典型实施例并且因此不被认为限制本发明的范围和广度。

本发明涉及衰减地震数据中的噪声。本发明的一种实施例被示出为图1中的方法100。在操作12处，接收两个地震数据集。这些数据集中的一个数据集代表地震信号和噪声，例如在海底传感器的地震检波器处记录的垂直运动分量，并且可被称为第一地震数据集。另一个数据集仅代表地震信号，例如从海底传感器取得的水中检波器记录，并且可被称为第二地震数据集。这些例子不意在限制；有至少两个地震数据集可用的任何实例可被用以作为该方法的输入，其中至少一个数据集与另一数据集相比被认为是基本杜绝了噪声或基本杜绝了信号的。而且，输入数据集可以以各种方式被安排和/或预处理，作为例子，包括但不限于多个时移数据集、地震数据的堆栈或部分堆栈、基于诸如多个反射等的地震波的预期行为或基于地震处理算法的已知行为而生成的噪声或信号模型。所述数据集可以是炮道集(shotgather)、共检波点道集(common receiver gather)、共偏移距道集(common offset gather)、偏移向量片(offset vector tile)、共成像道集(common image gather)(角度或偏移)，并且可以以诸如纵向、横向、或深度切片/时间切片等的不同方向被安排；也可以使用这些的组合。本领域技术人员会理解，所述数据集的其他安排和预处理是可能的并且也可用作操作12的输入。此外，所述地震数据集可以是使用诸如气枪的主动源(active source)或被动源的记录。所述记录可以通过例如拖缆、海底电缆、海底节点、或诸如包括例如2-D线路勘测、3-D勘测、宽方位角和全方位角勘测的任意数目的接收器阵列配置中的地震检波器或加速计等的陆基传感器来得到。主动源可以同时地或顺序地以线性源几何或以诸如圆形采集技术(coil shooting)等的替代几何来点火。可以使用不同的源或接收器类型的组合。数据集可以是诸如基线和监控勘测等的时移数据。此外，一个或多个地震数据集可以是合成数据。本领域技术人员会理解，有许多生成适于所述第一和/或第二地震数据集的合成地震数据的方式。

在实施例中，可以有多于两个的输入数据集。一个输入数据集会代表信号和噪声并且与前述的第一地震数据集相同。另一个数据集可以代表刚才所述的信号或刚才所述的噪声的不同模型。在此实施例中，贯穿所述方法始终，会以如前述的对待第二地震数据集一样的方式来对待额外的信号或噪声模型。

在方法100的操作13处，第一和第二地震数据集被变换到其中它们具有稀疏或可压缩表示形式的域。所述变换可以使用多尺度多方向变换来完成。所述变换可以在数据的3-D体上或诸如纵向或横向部分或者时间或深度切片等的2-D部分上执行。所述数据集可被变换到曲波域或小波域。这些例子不意在限制；其中所变换的数据具有稀疏或可压缩表示形式的任何域都可在此方法中使用。此外，本领域技术人员会明白，也可能将1-D轨迹变换到其中所变换的数据具有稀疏或可压缩表示形式的域。

在操作14处，所变换的第一和第二数据集的代表系数互相比较。第一信号和噪声地震数据集中与第二信号数据集的代表系数接近的代表系数可被认为代表第二地震数据集中的信号。第一地震数据集中与第二地震数据集的代表系数接近的代表系数被认为是期望的。

图2示出了用于执行操作14的过程。在此，第一地震数据集(信号+噪声)已经被变换到曲波域并且在图形14A中绘出了它的系数。代表信号的两个其他输入数据集也已经被变换并且被表示成图形14B处的信号模型1和图形14C处的信号模型2。图形14B和14C示出了以粗虚线绘出的信号模型系数覆盖在以细实线示出的来自信号+噪声数据的对应系数上。图形14B和14C以水平虚线指示每个信号模型系数的限定阈值。所述限定阈值可以是某些默认阈值(例如±10％)，可以基于信号模型之间的系数大小的分布，或者可以是用户指定的。信号+噪声系数在图形14D中被指示为细线。在系数落入到基于信号模型的范围内时，这些系数被认为是期望的而其他系数被认定为是不期望的，在图形14D中用粗X指示。每个信号+噪声系数都与每个信号模型的对应系数比较。用户可以选择只接受充分接近所有信号模型的系数，或可以选择接受充分接近至少一个信号模型的系数。本领域技术人员会理解，使用一个或多个噪声模型而不是信号模型来执行此步骤也是可能的；信号模型或噪声模型都在本发明的范围内。

在操作15处，选择第一地震数据集的期望系数。这可以通过将不期望系数设置为零来完成，将不期望系数设置为零具有从第一地震数据集中移除与噪声有关的系数的效果。用于选择期望系数的其他方法是可能的，作为例子，包括但不限于，以这种方式修改不期望系数使得它们不同于期望系数或者修改期望系数。可以完成对期望系数的修改以从不期望系数中区分出它们或者强调所述期望系数的特定属性。在实施例中，第一地震数据集的期望代表系数是那些与所述信号有关的系数。将第一地震数据集的系数分成期望系数和不期望系数这两个系数集合也是可能的，并且将两个集合都传递给下一操作以便可观测到第一地震数据集的不期望部分。

在操作16处将第一地震数据集的期望系数逆变换以生成噪声衰减的第一地震数据集。如果不期望系数被分成单独的集合而不是被置为零，则操作16还可独立地变换不期望系数。

本领域技术人员还将理解在操作14处，将对不期望系数的指派改变成接近第二地震数据集的代表系数的那些系数也是可能的。这具有将第一地震数据集中的信号称为是不期望信号的效果，因此所述信号在操作15处通过置为零移除并且操作16的逆变换会生成噪声模型。

图3说明了图1的执行噪声衰减的方法100的实施例的结果。在此，代表信号的第二输入地震数据集被示出为信号集22。代表信号和噪声的第一输入地震数据集被示出为信号+噪声集24。注意到与初始事件(primary event)25相比，初始事件23的极性是反转的。这旨在模仿来自海底节点(OBN)的水中检波器数据和合成的垂直分量地震检波器数据。

噪声衰减的地震集26是方法100的实施例的结果。初始事件27是干净信号并且噪声已经被大部分地衰减。在此实例中，因为初始事件23和25具有相反极性，所以采用第一和第二地震数据集的代表系数的绝对值是必要的。本领域技术人员会理解，为确保系数是可比的，可以对稀疏或可压缩域中的代表系数或输入数据集作出大量修改。

图4A示出了本发明执行多个抑制的实施例的例子。面板32示出了具有初始到达31和多次到达33的地震集。初始到达31可被认为是信号并且多次到达33可被认为是噪声。在此实施例中，图1中操作15的期望系数是代表多次到达(噪声)的那些系数。方法100的结果是在面板34中见到的具有多次到达35的噪声模型。此噪声模型可以从所述输入集中减去以得到在面板36中示出为初始到达37的噪声衰减的信号。替代地，在操作15期间所述期望系数可被选择以代表所述信号(初始到达31)，这会意味着方法100的输出会是类似面板36的噪声衰减的数据。

图4B示出了本发明用于海底节点数据的实施例的例子。垂直地震检波器集44被所谓的Vz噪声污染。水中检波器集42被认为是信号模型，因为它不包含Vz噪声或包含很少的Vz噪声。在执行方法100后，获得噪声衰减的垂直地震检波器集48，作为噪声模型46。注意在衰减垂直地震检波器集44的椭圆49中的强Vz噪声后，在噪声衰减的垂直地震检波器集48的椭圆49中看见信号是可能的。

图5示出了使用信号除偏(de-bias)来执行噪声移除的本发明另一个实施例的例子。面板52示出了包括事件51和53以及随机噪声的信号+噪声输入数据集。面板54是具有信号偏压的噪声模型，意指尽管信号53具有比面板54中的相同事件低的多的幅度，但是所述信号53的某些部分已被包括在所述噪声模型中。面板56是方法100的输出，示出了噪声衰减的数据。注意到在此例子中，随机噪声被移除但是事件53与事件51一同被保留。面板58示出了被方法100移除的噪声，这是面板52与面板56之间的区别。注意到只有随机噪声分量已经被移除，所以即使信号的一部分被包括在噪声模型中，所述信号也未被改变。这是通过方法100的操作15中的仔细选择来完成的，使用了在信号+噪声数据集的幅度与噪声模型之间区分的窄阈值。

图6概要说明了用于执行图1的方法100的系统400。所述系统除了可以包括数据存储设备或计算机存储器之外还包括数据源/存储设备40。所述数据源/存储设备40可以包含记录的地震数据、合成地震数据、或信号模型或噪声模型。来自数据源/存储设备40的数据可提供给诸如可编程通用计算机等的处理器42。处理器42被配置成执行实施方法100的计算机模块。这些计算机模块可以包括用于实施多尺度多方向变换的变换模块44以将地震数据变换到其中地震数据具有稀疏表示形式的域，用于比较不同的变换的地震数据集的系数的比较模块45，用于选择期望系数的选择模块46，以及用于执行期望系数的逆变换的逆变换模块47。所述系统可以包括诸如用户界面49等的界面组件。所述用户界面49可同时用以显示数据和处理数据产品以及用以允许用户从实施所述方法的多个方面的多个选项中选择。作为例子且不是限制，在处理器42计算的移除的噪声和噪声衰减的地震数据可以显示在用户界面49上，存储在数据存储设备或存储器40上，或同时被显示和存储。

尽管在上述说明书中已经关于本发明的某些优选实施例描述了本发明，并且出于说明的目的已经阐明了许多细节，但对本领域技术人员清晰的是，在不背离本发明基本原理的情况下本发明容易改变并且本文描述的某些其他细节可以显著地变化。此外，应当理解，本文的任何一个实施例中描述或示出的结构特征或方法步骤都可以用在其他实施例中。

Claims (15)

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

a.在计算机处理器处，接收代表地震信号和地震噪声的第一地震数据集和代表地震信号或地震噪声的第二地震数据集；

b.通过所述计算机处理器，将所述第一地震数据集变换到其中所述第一地震数据集具有稀疏或可压缩表示形式的域以生成第一代表系数集合；

c.通过所述计算机处理器，将所述第二地震数据集变换到其中所述第二地震数据集具有稀疏或可压缩表示形式的域以生成第二代表系数集合；

d.通过所述计算机处理器，将所述第一代表系数集合与所述第二代表系数集合进行比较以识别所述第一代表系数集合在所述第二代表系数集合的限定阈值内的期望成员；

e.通过所述计算机处理器，选择所述第一代表系数集合的所述期望成员以生成改善的第一代表系数集合；以及

f.通过所述计算机处理器，对所改善的第一代表系数集合执行逆变换以生成修改的地震数据集。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述域是曲波域。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述域是小波域。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一代表系数集合的所述期望成员表示所述第一地震数据集中的信号，并且其中所述修改的地震数据集是噪声衰减的地震数据集。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一代表系数集合的所述期望成员表示所述第一地震数据集中的噪声，并且其中所述修改的地震数据集是噪声模型。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括从所述第一地震数据集中减去所述噪声模型以生成噪声衰减的地震数据集。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收代表地震信号或地震噪声的至少一个以上的地震数据集，将所述至少一个以上的地震数据集变换到其中所述至少一个以上的地震数据集具有稀疏或可压缩表示形式的域以生成至少一个以上的代表系数集合，以及将所述至少一个以上的代表系数集合与所述第一代表系数集合比较。

8.一种用于衰减地震数据中的噪声的系统，所述地震数据代表感兴趣的地下区域，所述系统包括：

a.数据源，所述数据源包含代表所述感兴趣的地下区域的地震数据；

b.被配置成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，用于将第一地震数据集和第二地震数据集变换到其中所述第一地震数据集和所述第二地震数据集具有稀疏或可压缩表示形式的域以生成第一代表系数集合和第二代表系数集合；

ii.比较模块，用于将所述第一代表系数集合与所述第二代表系数集合比较以确定所述第一代表系数集合的期望成员；

iii.选择模块，用于选择所述期望成员以生成改善的第一代表系数集合；以及

iv.逆变换模块，以将所改善的第一代表系数集合变换成修改的地震数据集；以及

c.用户界面。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一代表系数集合的所述期望成员表示所述第一地震数据集中的信号，并且其中所修改的地震数据集是噪声衰减的地震数据集。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一代表系数集合的所述期望成员表示所述第一地震数据集中的噪声，并且其中所述修改的地震数据集是噪声模型。

11.根据权利要求10所述的系统，还包括减去模块，用于从所述第一地震数据集中减去所述噪声模型以生成噪声衰减的地震数据集。

12.一种包括计算机可读介质的制成品，所述计算机可读介质上具有计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置成实施用于衰减地震数据中的噪声的方法，所述地震数据代表感兴趣的地下区域，所述方法包括：

a.在计算机处理器处，接收代表地震信号和地震噪声的第一地震数据集和代表地震信号或地震噪声的第二地震数据集；

b.通过所述计算机处理器，将所述第一地震数据集变换到其中所述第一地震数据集具有稀疏或可压缩表示形式的域以生成第一代表系数集合；

c.通过所述计算机处理器，将所述第二地震数据集变换到其中所述第二地震数据集具有稀疏或可压缩表示形式的域以生成第二代表系数集合；

d.通过所述计算机处理器，将所述第一代表系数集合与所述第二代表系数集合进行比较以识别所述第一代表系数集合在所述第二代表系数集合的限定阈值内的期望成员；

e.通过所述计算机处理器，选择所述第一代表系数集合的所述期望成员以生成改善的第一代表系数集合；以及

f.通过所述计算机处理器，对所改善的第一代表系数集合执行逆变换以生成修改的地震数据集。

13.根据权利要求12所述的制成品，其中所述第二代表系数集合的所述期望成员表示所述第一地震数据集中的信号，并且其中所述修改的地震数据集是噪声衰减的地震数据集。

14.根据权利要求12所述的制成品，其中所述第二代表系数集合的所述期望成员表示所述第一地震数据集中的噪声，并且其中所述修改的地震数据集是噪声模型。

15.根据权利要求12所述的制成品，还包括：接收代表地震信号或地震噪声的至少一个以上的地震数据集，将所述至少一个以上的地震数据集变换到其中所述至少一个以上的地震数据集具有稀疏或可压缩表示形式的域以生成至少一个以上的代表系数集合，以及将所述至少一个以上的代表系数集合与所述第一代表系数集合比较。