CN104914471B - 适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法，包括如下步骤：1)对X进行偏移距几何变换，得到X′；2)确定地滚波的视速度范围；3)确定X′上的地滚波频带范围；4)由G得到G′；5)求单炮地震记录G′的正交投影向量矩阵，对G′进行K‑L变换；6)利用K‑L反变换来重构地滚波模型G″；7)由G″得到地滚波最终模型G″′；8)得到压制地滚波后的单炮地震记录X″；9)重复3)至8)，得到最终压制地滚波后的单炮地震记录X″′；10)对单炮地震记录X″′进行偏移距几何反变换，得到X″″，完成地滚波的压制。本发明采用分频处理，自动调节追踪地滚波在不同地质条件下的变化特征，从而实现波场分离与去噪，能够提高中生界致密油目的层的连续性，具有振幅保真特性。
Description
技术领域
本发明属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法，是提高油气勘探资料信噪比的保真去噪方法。
背景技术
波是扰动沿空间的传播。在无限固体介质中传播的波有纵波和横波两种体波，它们在介质中独立传播，当遇到弹性分界面时会发生反射、折射、透射作用，体波在一定条件下出现互相干涉叠加、转换变异现象。则质点振动的合成将由不同种类型的波组合而形成。在地表附近由非均匀纵波和非均匀横波中的SV分量合成瑞雷波(又称地滚波)，它的特点是质点在波的传播方向垂直平面内振动且质点的振动轨迹为逆时针方向转动的椭圆，其传播速度略小于横波，1887年英国物理学家Rayleigh发现并证明了均匀半空间中瑞雷波(又称地滚波)的存在。在地表附近和地表以下的界面，由非均匀纵波P和非均匀横波中的SH分量合成勒夫波，它的特点是质点在垂直于波传播方向的水平面内振动。在地表附近，瑞雷波和勒夫波都是地震波中的低频成分，这与地表附近的介质特性有关，一般来说，地表附近非均匀介质比较松散，速度比较低，对高频信号吸收很强烈，高频信号损失严重。而地壳深部岩石坚硬速度高，高频成分损失较小。因此地滚波在地面低频吸收衰减小的条件下，能够发育较好，且主要沿着介质的分界面传播，其能量随着与界面距离的增加迅速衰减。
地滚波是陆上地震勘探中一种常见的干扰波，一般在单炮记录的近道出现，具有能量强、频率低、视速度低等，会降低地震资料的信噪比，影响资料处理的质量。
对于地滚波干扰，通过野外地震数据采集中将几个检波器按一定方式放置在一起，使地滚波有一定时差，而反射波时差较小，按一定权重相加后，可将地滚波削弱，而有效波增强。但是组合法有一个明显的缺点，即压制高频，降低分辨率，并且只有在采集时使用，不利于信号数字处理手段的应用。
在室内资料处理时，针对地滚波在炮集上呈线性分布，具有低频、低速、衰减较慢的特点，目前常用的方法有F-K滤波，τ-p滤波，S-变换[6]，自适应相位匹配滤波器及线性调频匹配滤波器，分频带处理，小波变换[7，8]，K-L变换等。它们主要是依靠地滚波在地震记录中的低频、低视速度和线性特征。其中F-K滤波是利用二维傅立叶变换将t-x域的信号变换到F-K域，根据有效信号与噪音视速度的不同分离有效信号与噪音。F-K滤波主要副作用是干扰背景“蚯蚓化”。由于F-K滤波是全局性的，对没有干扰的成分也进行了处理，所以处理后有效波的特征和连续性变差，严重地降低了地震记录或地震剖面的横向分辨率。τ-p滤波是将信号变换到τ-p域，根据地滚波与有效反射波的水平慢度在τ-p域可分离的特点进行压制，是近年来发展起来的一种新的处理方法。但当地滚波和部分有效反射波的视速度相差不大时，压制地滚波的同时会损伤部分有效反射波；S-变换压制地滚波的方法对单道进行时频分析的基础上进行地滚波的去除，虽然能达到对单道灵活的去除地滚波的目的。但正是由于它针对单道进行的灵活性，忽略了道与道之间的相关性，针对多炮多道记录费时，且达不到预期的效果。分频带处理利用地滚波与有效反射波在频率上的差别，与其它方法相结合剔除地滚波，而分频带与其它方法相结合，仅考虑频带特性，对于时间上与地滚波不重合的有效信号的低频带范围，也会有影响；可根据地滚波的相干特性，从单炮记录中估计出地滚波干扰，再从地震记录中减去干扰，这类方法包括维纳滤波、K-L变换、小波变换、自适应相位匹配滤波器及线性调频匹配滤波器等。刘财、孙学文等利用小波变换压制地滚波的同时较好地实现有效信号的保真。
K-L变换最早在1987年,由Jones和Levy等人提出，它针对多道地震记录提取有效信号特征值来重构信号，具有良好的容噪能力，在提高信噪比方面取得了一定效果；此后，AlYahya等人应用K-L变换衰减随机噪声；Sergio等人首次阐述了K-L变换的奇异值分解方法，并用特征图像滤波观点分离VSP波。很多学者已将K-L变换用于叠后倾斜相干噪声的压制，也取得了较好的去噪效果。即对倾斜相干噪声，应先按一定的道间时差排齐同相轴即按线性时差校正来拉平某一倾角的同相轴，然后再进行K-L变换，这称为倾斜K-L，若资料在空间和时间上都变化较大，则采用分区分块进行倾斜K-L以适应时空变情况。刘学伟、Raul分别在共炮点域应用K-L变换压制地滚波，在共炮点记录上，手工拾取的方式以直线段描述不同视速度地滚波，再分区分块线性时差校正来拉平某一视速度的地滚波，上述方法中根据其线性特征剔除和压制地滚波会产生误差，不适合复杂区的地震记录地滚波的压制。
受地表条件影响，鄂尔多斯盆地黄土直测线单炮记录近炮点及沿黄土层底界产生的强次生干扰发育，目的层信噪比低，无法满足200m以上巨厚黄土塬区地震勘探需要。针对鄂尔多斯盆地黄土区噪声发育特点，发展了非纵地震采集方法。非纵地震是相对于纵测线勘探而言的，它的激发点线平行偏离(非纵距)接收点线，避开井口及地表层间产生的强次生干扰，有效避开了强地滚波对浅层有效信息的影响，使得目的层的信噪比大大提高。针对黄土塬特殊的地表条件发展的非纵地震仍然是一种二维地震勘探方法，由于炮点偏离接收线，有600米的非纵距，使得非纵测线上地滚波呈现双曲线化，视速度从800-2300米变化，且黄土层非均质性导致频散严重，使得非纵测线上压制地滚波显得尤为困难。对于这种双曲线化的地滚波，也用直线段来代替曲线弧，精度太低，尤其在曲率较大处，难以将地滚波去除干净。这就需要我们在总结前人工作的基础上，对非纵测线上地滚波的性质进行深入的探讨，以寻求更好的压制方法以提高K-L变换的应用效果。
K-L变换常被用于从地震资料中提取相干信号，依据的是多道信号之间的相干性差异，以中心化的相关矩(协方差)这一统计特性为理论依据，在变换域通过主分量的选择以达到滤波目的。因此有效信号与地滚波在共炮点记录上要有一定的差异(以协方差来度量)，差异越大，滤波效果越好。
但在实际应用时存在一些问题，鄂尔多斯盆地巨厚黄土塬区针对中生界致密油目的层实施的非纵测线采集方式，通过增加激发点线与接收点线的距离，能够压制近炮点地滚波，避开沿干燥巨厚黄土层底传播的次生干扰，进一步提升了地震资料的品质，但单炮记录上仍存在较强的地滚波，且600米的非纵距使得地滚波呈现双曲线化的噪音形态，使得K-L变换压制地滚波的适用条件受到限制。因此需要将非纵测线单炮记录上的双曲线化地滚波变换为随偏移距线性变化的地滚波，然后使用K-L变换提取相干信号，提高地滚波噪音模型的预测精度，从而达到压制非纵测线近炮点双曲线化地滚波的目的。
发明内容
本发明的目的在于有效压制非纵测线近炮点双曲线化的地滚波噪音。
为此，本发明提供了一种适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法，包括如下步骤：
步骤1)对单炮地震记录X＝(xij)m×n进行偏移距几何变换，得到单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n，其中，xij为地震记录X的第i个地震道、第j个采样点，x′ij为地震记录X′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n；
对单炮地震记录X＝(xij)m×n进行偏移距几何变换，按如下步骤进行：
(1)拾取单炮地震记录X＝(xij)m×n的初至时间FBTi，i＝1,2,...,m；
(2)由单炮地震记录X＝(xij)m×n的初至时间FBTi，生成炮检距呈线性变化的单炮地震记录初至时间FBTi′，i＝1,2,...,m；
(3)对单炮地震记录X＝(xij)m×n做地震道时移校正，变换为X′＝(x′ij)m×n，时移量为ΔTi＝FBTi-FB Ti′；
步骤2)确定地滚波的视速度范围；
步骤3)通过频谱分析确定单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n上的地滚波频带范围，采用分频处理分离出地滚波的单炮地震记录G＝(gij)m×n，其中，gij为地震记录G的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤4)对步骤3)得到的单炮地震记录G＝(gij)m×n，采用步骤2)得到的视速度做线性动校正结合互相关确定地震道间的静校正时移量Δτi，i＝1,2,...,m，再用静校正时移量Δτi排齐拉平地滚波，得到单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n，其中，g′ij为地震记录G′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤5)求单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n的正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r，其中uij为矩阵U的第i行，第j列个样本，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,r，U∈Rm×r，r为矩阵G′的协方差CG′的奇异值个数；
求正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r的具体步骤如下：
(1)对G′进行主成分分析，求G′的协方差矩阵CG′＝E[G′(G′)T]，其中E表示求数学期望，CG′∈Rn×n为实对称矩阵，(G′)T为G′的转置矩阵；
(2)对CG′进行奇异值分解，得到奇异值σr(r∈(1,m))，其中r为矩阵CG′的奇异值个数，则CG′的特征值矩阵即对角阵A′∈Rm×m，必然存在一个正交特征向量矩阵U′＝(u′ij)m×m，U′∈Rm×m，满足(U′)TCG′U′＝A′，(U′)T为U′的转置矩阵；
(3)求正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r，用地滚波第一个主分量代表地滚波，根据上步的推导，则r＝1，对应对角阵为A＝σ1，A∈R1×1，则对应得到正交投影向量矩阵U＝(uij)m×1；
对单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n进行K-L变换Y＝UTG′，其中，Y＝(yij)1×n为G′的K-L变换，yij为Y的第i个地震道、第j个采样点，i＝1，j＝1,2,...,n，UT为U的转置矩阵；
步骤6)由步骤5)的Y＝UTG′，利用K-L反变换G″＝UY来重构地滚波模型G″＝(g″ij)m×n，G′＝(gij)m×n与重建地滚波G″＝(g″ij)m×n的最小平方误差为：ε＝|G′-G″|2→0，其中，g″ij为重建的地滚波模型G″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤7)将重建的地滚波模型G″＝(g″ij)m×n对应步骤4)进行反线性动校及静校正量反时移-Δτi(i＝1,2,...,m)，得到地滚波最终模型G″′＝(g″ij)m×n，g″ij为地滚波最终模型G″′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤8)得到压制地滚波后的单炮地震记录X″＝(x″ij)m×n＝(xij)m×n-(g″ij)m×n，x″ij为单炮地震记录X″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤9)重复步骤3)至步骤8)，去除单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n上不同频率范围、不同视速度的地滚波，得到最终压制地滚波后的单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n，其中x″′ij为单炮地震记录X″′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤10)对单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n进行偏移距几何反变换，得到压制地滚波后的最终单炮地震记录X″″＝(x″″ij)m×n，其中x″″ij为单炮地震记录X″″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n，完成了地滚波的压制。
步骤4)中所述的由G＝(gij)m×n得到G′＝(g′ij)m×n具体步骤如下：
(1)对单炮地震记录G＝(gij)m×n采用步骤2)得到的视速度做线性动校正，使单炮地震记录G＝(gij)m×n上的地滚波同相轴排齐；
(2)单炮地震记录G＝(gij)m×n上的地滚波同相轴排齐后，再结合互相关确定地震道间的静校正时移量Δτi，i＝1,2,...,m，用静校正时移量Δτi排齐拉平地滚波，得到单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n。
步骤7)所述的由G″＝(g″ij)m×n得到G″′＝(g″′ij)m×n具体步骤如下：
(1)将G″＝(g″ij)m×n进行静校正量反时移-Δτi，i＝1,2,...,m；
(2)在上步的基础上，完成线性反动校，得到地滚波最终模型G″′＝(g″′ij)m×n。
步骤10)所述对单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n进行偏移距几何反变换，时移量为-ΔTi＝-(FBTi-FBTi′)，得到压制地滚波后的最终单炮地震记录X″″＝(x″″ij)m×n。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)现有技术针对叠前叠后倾斜相干噪声，采用了道间时差排齐同相轴的倾斜K-L变换，压制倾斜噪音能取得较好的效果，但不适合复杂地区非纵测线上双曲线化地滚波的压制；本发明采用偏移距几何变换法将双曲线化地滚波线性化，满足了倾斜K-L变换的适用条件，避免了用直线段代替曲线弧的分区分块的倾斜K-L变换产生的误差，提高了地滚波模型预测的精度。使得噪音去除更彻底，从而突出有效信号能量。
(2)与现有技术相比，本方法针对地滚波在频率、相位、速度、振幅以及空间假频上具有局部变化快的特点，本发明采用了分频处理，自动调节追踪地滚波在不同地质条件下的变化特征，从而实现波场分离与去噪，能够提高中生界致密油目的层的连续性，因此该方法具有振幅保真特性。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2(a)为去噪前的非纵测线单炮记录；
图2(b)为非线性地滚波采用偏移距几何变换法线性化后的单炮记录；
图2(c)利用K-L变换压制线性地滚波后的单炮记录；
图2(d)为非线性地滚波压制后再经偏移距几何反变换后的单炮记录；
图3(a)为鄂尔多斯盆地陇东地区黄土塬非纵测线单炮记录去噪前的非纵测线单炮记录；
图3(b)为现有方法采用K-L变换压制地滚波后的单炮记录；
图3(c)为现有方法采用K-L变换压制地滚波后的噪音单炮记录；
图4为采用本发明对鄂尔多斯盆地陇东地区黄土塬非纵测线单炮记录处理后的效果；
图4(a)利用偏移距几何变换法结合K-L变换压制地滚波后的单炮记录；
图4(b)为利用偏移距几何变换法结合K-L变换压制地滚波后的噪音单炮记录；
图5(a)为去噪前的非纵测线单炮记录频谱；
图5(b)为现有方法采用K-L变换压制地滚波后的单炮记录频谱；
图5(c)利用本发明压制地滚波后的单炮记录频谱；
图6(a)为现有方法采用K-L变换压制地滚波后的叠加剖面；
图6(b)为采用本发明压制地滚波后的叠加剖面。
具体实施方式
实施例1：
鄂尔多斯盆地巨厚黄土塬区针对中生界致密油目的层实施的非纵测线采集方式，进一步提升了地震资料的品质，但单炮记录上仍存在较强的地滚波，且600米的非纵距使得地滚波呈现双曲线化的噪音形态，使得K-L变换压制地滚波的适用条件受到限制。本发明采用偏移距几何变换法，对单炮记录上的双曲线化地滚波变换为随偏移距线性变化的地滚波，然后采用K-L变频奇异值分解去除近炮点的频散地滚波，再进行几何反变换将其返回至原始状态，从而达到在不伤害有效信号的前提下，有效去除地滚波的目的。
本实施例提供了一种如图1所示的地滚波压制方法，包括如下步骤：
步骤1)对单炮地震记录X＝(xij)m×n进行偏移距几何变换，得到单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n，其中，xij为地震记录X的第i个地震道、第j个采样点，x′ij为地震记录X′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n；
对单炮地震记录X＝(xij)m×n进行偏移距几何变换，按如下步骤进行：
(1)拾取单炮地震记录X＝(xij)m×n的初至时间FBTi，i＝1,2,...,m；
(2)由单炮地震记录X＝(xij)m×n的初至时间FBTi，生成炮检距呈线性变化的单炮地震记录初至时间FBTi′，i＝1,2,...,m；
(3)对单炮地震记录X＝(xij)m×n做地震道时移校正，变换为X′＝(x′ij)m×n，时移量为ΔTi＝FBTi-FB Ti′；
步骤2)确定地滚波的视速度范围；
步骤3)通过频谱分析确定单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n上的地滚波频带范围，采用分频处理分离出地滚波的单炮地震记录G＝(gij)m×n，其中，gij为地震记录G的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤4)对步骤3)得到的单炮地震记录G＝(gij)m×n，采用步骤2)得到的视速度做线性动校正结合互相关确定地震道间的静校正时移量Δτi，i＝1,2,...,m，再用静校正时移量Δτi排齐拉平地滚波，得到单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n，其中，g′ij为地震记录G′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤4)中所述的由G＝(gij)m×n得到G′＝(g′ij)m×n具体步骤如下：
(1)对单炮地震记录G＝(gij)m×n采用步骤2)得到的视速度做线性动校正，使单炮地震记录G＝(gij)m×n上的地滚波同相轴排齐；
(2)单炮地震记录G＝(gij)m×n上的地滚波同相轴排齐后，再结合互相关确定地震道间的静校正时移量Δτi，i＝1,2,...,m，用静校正时移量Δτi排齐拉平地滚波，得到单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n；
步骤5)求单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n的正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r，其中uij为矩阵U的第i行，第j列个样本，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,r，U∈Rm×r，r为矩阵G′的协方差CG′的奇异值个数；
求正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r的具体步骤如下：
(1)对G′进行主成分分析，求G′的协方差矩阵CG′＝E[G′(G′)T]，其中E表示求数学期望，CG′∈Rn×n为实对称矩阵，(G′)T为G′的转置矩阵；
(2)对CG′进行奇异值分解，得到奇异值σr(r∈(1,m))，其中r为矩阵CG′的奇异值个数，则CG′的特征值矩阵即对角阵A′∈Rm×m，必然存在一个正交特征向量矩阵U′＝(u′ij)m×m，U′∈Rm×m，满足(U′)TCG′U′＝A′，(U′)T为U′的转置矩阵；
(3)求正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r，用地滚波第一个主分量代表地滚波，根据上步的推导，则r＝1，对应对角阵为A＝σ1，A∈R1×1，则对应得到正交投影向量矩阵U＝(uij)m×1；
对单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n进行K-L变换Y＝UTG′，其中，Y＝(yij)1×n为G′的K-L变换，yij为Y的第i个地震道、第j个采样点，i＝1，j＝1,2,...,n，UT为U的转置矩阵；
步骤6)由步骤5)的Y＝UTG′，利用K-L反变换G″＝UY来重构地滚波模型G″＝(g″ij)m×n，G′＝(gij)m×n与重建地滚波G″＝(g″ij′)m×n的最小平方误差为：
ε＝|G′-G″|2→0，其中，g″ij为重建的地滚波模型G″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤7)将重建的地滚波模型G″＝(g″ij)m×n对应步骤4)进行反线性动校及静校正量反时移-Δτi(i＝1,2,...,m)，得到地滚波最终模型G″′＝(g″′ij)m×n，g″′ij为地滚波最终模型G″′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
由G″＝(g″ij)m×n得到G″′＝(g″′ij)m×n具体步骤如下：
(1)将G″＝(g″ij)m×n进行静校正量反时移-Δτi，i＝1,2,...,m；
(2)在上步的基础上，完成线性反动校，得到地滚波最终模型G″′＝(g″′ij)m×n；
步骤8)得到压制地滚波后的单炮地震记录X″＝(x″ij)m×n＝(xij)m×n-(g″′ij)m×n，x″ij为单炮地震记录X″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤9)重复步骤3)至步骤8)，去除单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n上不同频率范围、不同视速度的地滚波，得到最终压制地滚波后的单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n，其中x″′ij为单炮地震记录X″′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤10)对单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n进行偏移距几何反变换，得到压制地滚波后的最终单炮地震记录X″″＝(x″″ij)m×n，其中x″″ij为单炮地震记录X″″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n，完成了地滚波的压制；
所述对单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n进行偏移距几何反变换，时移量为-ΔTi＝-(FBTi-FB Ti′)，得到压制地滚波后的最终单炮地震记录X″″＝(x″″ij)m×n。
实施例2：
陇东地区致密油主要分布在长7上部、长7中部油层组，紧邻烃源岩，为典型的自生自储型油藏。受长7烃源岩强反射影响，致密储层反射信息弱，且含油致密砂体与围岩纵波阻抗差异小。因此地震资料处理的好坏成为能否用于致密储层预测研究的关键因素。
以往针对非纵测线上的非线性地滚波，并未取得良好的去噪效果，采用常规的线性干扰方法压制后，单炮记录在近炮点曲率较大的非线性地滚波没有得到有效压制，淹没了中生界致密油的目的层，对资料的信噪比改善不大。
图2(a)为去噪前的非纵测线单炮记录，图2(b)为非线性地滚波采用偏移距几何变换法线性化后的单炮记录，图2(c)利用K-L变换压制线性地滚波后的单炮记录，图2(d)为非线性地滚波压制后再经偏移距几何反变换后的单炮记录，这4张图为本发明压制非线性地滚波的过程，从图中分析，非纵测线单炮记录上的非线性地滚波得到有效压制，突出了有效信号，并未伤害有效信号，该方法具有保幅特性。
图3(a)、3(b)、3(c)表示鄂尔多斯盆地陇东地区黄土塬非纵测线单炮记录现有方法去噪效果分析，图3(b)为现有方法采用K-L变换压制地滚波后的单炮记录，由图可知，在近炮点地滚波仍然存在，影响了资料的信噪比。
图4(a)、4(b)为采用本发明的偏移距几何变换法结合K-L变换对图3(a)的非纵测线单炮记录处理后的效果，图4(a)为非线性地滚波压制后的单炮记录，可见单炮记录上不同视速度的频散地滚波得到有效压制，且图4(b)显示噪音记录上并未看到有效信号。
图5(a)为去噪前的非纵测线单炮记录频谱，5(b)、5(c)分别表示采用现有方法和本发明两种去噪方法对应的单炮记录频谱，从图5(b)和图5(c)频谱对比来看，采用本权利书所述方法去噪后低频和高频都得到展宽，有效信号得到保护，表明该方法对于地滚波在频率、相位、速度、振幅发生变化时，能够自动调节追踪地滚波的变化特征，从而实现波场分离与去噪，为中生界致密油储层的后续处理奠定了基础。
图6(a)、6(b)分别是采用现有方法和本发明两种去噪方法对应的叠加剖面，从图中对比可见，采用本发明的偏移距几何变换法结合K-L变换压制地滚波后，浅、中层同相轴连续性变好，信噪比提高，中生界目的层TT7波组特征清晰连续，为资料的后续保幅保真处理提供了数据基础。
实践证明，该方法可实施性强，能够提高黄土塬区非纵测线资料的信噪比。该方法可以应用于致密油气领域的勘探开发中，具有很好的推广前景。
本实施例没有详细叙述的计算方法属本行业的公知技术和常用方法，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)对单炮地震记录X＝(xij)m×n进行偏移距几何变换，得到单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n，其中，xij为地震记录X的第i个地震道、第j个采样点，x′ij为地震记录X′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n；
对单炮地震记录X＝(xij)m×n进行偏移距几何变换，按如下步骤进行：
(1)拾取单炮地震记录X＝(xij)m×n的初至时间FBTi，i＝1,2,...,m；
(2)由单炮地震记录X＝(xij)m×n的初至时间FBTi，生成炮检距呈线性变化的单炮地震记录初至时间FBTi′，i＝1,2,...,m；
(3)对单炮地震记录X＝(xij)m×n做地震道时移校正，变换为X′＝(x′ij)m×n，时移量为ΔTi＝FBTi-FB Ti′；
步骤2)确定地滚波的视速度范围；
步骤3)通过频谱分析确定单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n上的地滚波频带范围，采用分频处理分离出地滚波的单炮地震记录G＝(gij)m×n，其中，gij为地震记录G的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤4)对步骤3)得到的单炮地震记录G＝(gij)m×n，采用步骤2)得到的视速度做线性动校正结合互相关确定地震道间的静校正时移量Δτi，i＝1,2,...,m，再用静校正时移量Δτi排齐拉平地滚波，得到单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n，其中，g′ij为地震记录G′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤5)求单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n的正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r，其中uij为矩阵U的第i行，第j列个样本，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,r，U∈Rm×r，r为矩阵G′的协方差CG′的奇异值个数；
求正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r的具体步骤如下：
(1)对G′进行主成分分析，求G′的协方差矩阵CG′＝E[G′(G′)T]，其中E表示求数学期望，CG′∈Rn×n为实对称矩阵，(G′)T为G′的转置矩阵；
(2)对CG′进行奇异值分解，得到奇异值σr(r∈(1,m))，其中r为矩阵CG′的奇异值个数，则CG′的特征值矩阵即对角阵
A′∈Rm×m，必然存在一个正交特征向量矩阵U′＝(ui′j)m×m，U′∈Rm×m，满足(U′)TCG′U′＝A′，(U′)T为U′的转置矩阵；
(3)求正交投影向量矩阵U＝(uij)m×r，用地滚波第一个主分量代表地滚波，根据上步的推导，则r＝1，对应对角阵为A＝σ1，A∈R1×1，则对应得到正交投影向量矩阵U＝(uij)m×1；
对单炮地震记录G′＝(g′ij)m×n进行K-L变换Y＝UTG′，其中，Y＝(yij)1×n为G′的K-L变换，yij为Y的第i个地震道、第j个采样点，i＝1，j＝1,2,...,n，UT为U的转置矩阵；
步骤6)由步骤5)的Y＝UTG′，利用K-L反变换G″＝UY来重构地滚波模型G″＝(g″ij)m×n，G′＝(gij)m×n与重建地滚波G″＝(g″ij)m×n的最小平方误差为：ε＝|G′-G″|2→0，其中，g″ij为重建的地滚波模型G″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤7)将重建的地滚波模型G″＝(g″ij)m×n对应步骤4)进行反线性动校及静校正量反时移-Δτi(i＝1,2,...,m)，得到地滚波最终模型G″′＝(g″′ij)m×n，g″′ij为地滚波最终模型G″′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤8)得到压制地滚波后的单炮地震记录X″＝(x″ij)m×n＝(xij)m×n-(g″′ij)m×n，x″ij为单炮地震记录X″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤9)重复步骤3)至步骤8)，去除单炮地震记录X′＝(x′ij)m×n上不同频率范围、不同视速度的地滚波，得到最终压制地滚波后的单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n，其中x″′ij为单炮地震记录X″′的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；
步骤10)对单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n进行偏移距几何反变换，得到压制地滚波后的最终单炮地震记录X″″＝(x″″ij)m×n，其中x″″ij为单炮地震记录X″″的第i个地震道、第j个采样点，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n，完成了地滚波的压制。
2.根据权利要求1所述的适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法，其特征在于，步骤4)中所述的由G＝(gij)m×n得到G′＝(g′ij)m×n具体步骤如下：
(1)对单炮地震记录G＝(gij)m×n采用步骤2)得到的视速度做线性动校正，使单炮地震记录G＝(gij)m×n上的地滚波同相轴排齐；
(2)单炮地震记录G＝(gij)m×n上的地滚波同相轴排齐后，再结合互相关确定地震道间的静校正时移量Δτi，i＝1,2,...,m，用静校正时移量Δτi排齐拉平地滚波，得到单炮地震记录G′＝(gi′j)m×n。
3.根据权利要求1所述的适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法，其特征在于，步骤7)所述的由G″＝(g″ij)m×n得到G″′＝(g″′ij)m×n具体步骤如下：
(1)将G″＝(g″ij)m×n进行静校正量反时移-Δτi，i＝1,2,...,m；
(2)在上步的基础上，完成线性反动校，得到地滚波最终模型G″′＝(g″′ij)m×n。
4.根据权利要求1所述的适于黄土塬非纵测线的地滚波压制方法，其特征在于：步骤10)所述对单炮地震记录X″′＝(x″′ij)m×n进行偏移距几何反变换，时移量为-ΔTi＝-(FBTi-FB Ti′)，得到压制地滚波后的最终单炮地震记录X″″＝(x″″ij)m×n。
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