CN108957547A - 一种多源混合地震数据表层相关多次波压制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多源混合地震数据表层相关多次波压制方法，其步骤：对于给定的时空域地震数据，按炮点、检波点和偏移距信息进行排列；对排列后地震数据每一道进行傅里叶变换，得到频率域的切片数据；利用最小二乘方法，求取混合算子的逆；取频率域的切片数据与混合算子的逆相乘，得到预测的多次波；对频率域预测得到的多次波进行傅里叶逆变换，得到时空域预测的多次波记录；利用最小能量准则，将得到的多次波记录从原始给定的多源混合地震数据中自适应减去。本发明充分利用多源地震数据的信息实现多次波压制，从而有效提高地震数据深层信噪比，提高后期处理方法精度。

Description

一种多源混合地震数据表层相关多次波压制方法

技术领域

本发明涉及一种地震数据多次波压制方法，特别是关于一种基于反馈迭代理论的多源混合地震数据表层相关多次波压制方法。

背景技术

随着新的硬件和软件技术的引入，地震采集技术实现了长久以来的一些设想，带来了新的采集理念，地震资料的质量和数量也有了很大的变化。多震源同时激发采集系统就是代表这一趋势的新技术，其与传统地震方法最大的区别在于多个震源同时激发，检波器连续接收信号，从时间域的间断、逐炮接收，到连续不断地采集资料，这是多震源同时激发采集技术在数据采集方面的重大变革，极大地提高了数据的获取量和采集效率。

多源混合地震采集技术通过降低相邻炮激发的等待时间来降低采集成本，或者通过增加相同勘探时间内的震源数目来提高采集数据的质量，可以较好的提高地震数据采集的效率。该方法采集得到的地震记录是由两个或多个常规采集地震记录组成。如果直接对多震源地震数据进行处理，可以明显地提高处理效率，特别是可以极大地改善叠前地震数据偏移成像和反演的效率。但是，多源地震数据和常规采集地震数据类似，也存在严重的多次波问题，多次波的存在对于多源地震数据的偏移成像和反演是一个严重的干扰，因此多次波压制对于多源地震数据直接处理的算法极为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种多源混合地震数据表层相关多次波压制方法，其充分利用多源地震数据的信息实现多次波压制，从而有效提高地震数据深层信噪比，提高后期处理方法精度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种多源混合地震数据表层相关多次波压制方法，其包括以下步骤：1)对于给定的时空域地震数据，按炮点、检波点和偏移距信息进行排列；2)对排列后地震数据每一道进行傅里叶变换，得到频率域的切片数据P_bl；3)利用最小二乘方法，求取混合算子的逆；4)取频率域的切片数据P_bl与混合算子的逆相乘，得到预测的多次波M_bl；5)对频率域预测得到的多次波进行傅里叶逆变换，得到时空域预测的多次波记录；6)利用最小能量准则，将得到的多次波记录从原始给定的多源混合地震数据中自适应减去；7)根据深层多次波压制的效果，判断是否仍有多次波存在，若仍有，则返回步骤2)；反之，则输出多次波压制后的多源混合地震记录。

进一步，所述步骤3)中，混合算子的逆(Γ_bl)-¹求取方法为：设多源混合地震数据混合算子为Γ_bl，采用最小二乘理论对其进行求逆处理，该算子的最小二乘逆为：

式中，上标H代表矩阵的共轭转置，μ为稳定求逆过程的阻尼因子，I为单位矩阵。

进一步，所述步骤4)中，预测的多次波M_bl为：

M_bl＝P_0,bl(Γ_bl)^-1P_bl

其中，P_0,bl为多源混合地震数据一次波记录。

进一步，所述步骤7)中，若仍有多次波存在，则将预测的多次波M_bl中的多源混合地震数据一次波记录P_0,bl返回步骤2)中，作为得到频率域的切片数据P_bl，进行下一次多次波的预测和相减。

进一步，所述步骤6)中，将得到的多次波从原始给定的多源混合地震数据中自适应减去的方法为：

P_0,bl ⁽ⁿ⁺¹⁾＝P_bl-AM_bl

其中，P_0,bl ⁽ⁿ⁺¹⁾表示第n次迭代后的多次波压制结果，n表示迭代次数，迭代次数n小于3；A为根据最小能量准则估计出的子波。

进一步，所述子波A满足：E(A)＝||P_bl-AM_bl||²＝min，其中，E(A)为相减后数据的整体能量。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明基于反馈迭代理论，利用多源混合采集过程中的混合算子，实现多源地震数据的多次波预测；并基于最小能量准则，将预测得到的多次波从原数据中自适应减去，以达到多次波压制的结果。2、本发明采用完全数据驱动，不需要数据的速度信息，只要混合震源数据混合算子已知，就可以对该数据的多次波进行预测。3、本发明多次波的压制过程不会对有效波造成损伤。4、本发明数据处理的结果可以用于其他基于多源地震数据直接处理的算法。5、本发明利用预测相减方法中的反馈迭代理论，直接对多源地震数据进行表层相关多次波的压制，简单、实用、高效。

附图说明

图1是本发明的整体流程示意图；

图2a是在理论数据1测试中混合地震数据炮记录示意图；

图2b是在理论数据1测试中本发明方法预测的多次波示意图；

图2c是在理论数据1测试中自适应相减后的结果示意图；

图3a是在理论数据2测试中混合地震数据炮记录示意图；

图3b是在理论数据2测试中本发明方法预测的多次波示意图；

图3c是在理论数据2测试中自适应相减后的结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种多源混合地震数据表层相关多次波压制方法，该方法基于反馈迭代理论，完全数据驱动，除多源混合地震数据的混合算子之外，不需要其他任何信息，可一次性压制数据中所有的多次波，有利于基于多源混合地震数据直接处理的偏移成像和反演算法的实施。

本发明包括以下步骤：

1)对于给定的时空域地震数据D_bl，按炮点、检波点和偏移距信息进行排列；

由于地震采集得到的数据是离散的，将观测系统采集得到所有炮记录炮点、检波点按照空间位置对比，每个炮记录的检波点在炮点两侧依次排列展开形成一个三维数据体D_bl；

2)对排列后地震数据每一道进行傅里叶变换(FFT)，得到频率域的切片数据P_bl；

3)利用最小二乘方法，求取混合算子的逆；

求取方法为：设多源混合地震数据混合算子为Γ_bl，由于混合算子并不是一个方阵，故采用最小二乘理论对其进行求逆处理，该算子的最小二乘逆可以写为：

式中，上标H代表矩阵的共轭转置，μ为稳定求逆过程的阻尼因子，I为单位矩阵。

4)取频率域的切片数据P_bl与混合算子的逆(Γ_bl)^-1相乘，得到预测的多次波M_bl：

M_bl＝P_0,bl(Γ_bl)^-1P_bl

其中，P_0,bl为多源混合地震数据一次波记录，在实际预测时可以用P_bl近似代替。

5)对频率域预测得到的多次波进行傅里叶逆变换，得到时空域预测的多次波记录；

6)利用最小能量准则，将得到的多次波记录从原始给定的多源混合地震数据中自适应减去；

具体方法为：

P_0,bl ⁽ⁿ⁺¹⁾＝P_bl-AM_bl

其中，P_0,bl ⁽ⁿ⁺¹⁾表示第n次迭代后的多次波压制结果，n表示迭代次数，一般迭代次数n小于3；A为根据最小能量准则估计出的子波，即A满足：

E(A)＝||P_bl-AM_bl||²＝min，

其中，E(A)为相减后数据的整体能量。

7)根据深层多次波压制的效果，判断是否仍有多次波存在，若仍有，则将多源混合地震数据一次波记录P_0,bl返回步骤2)，作为得到频率域的切片数据P_bl，进行下一次多次波的预测和相减；反之，则输出多次波压制后的多源混合地震记录。

如图2a～图2c所示，在理论数据1测试中，由图中的箭头所指的同相轴可以看出明显的多次波压制效果。理论数据1是对一个倾斜海底和起伏地层组成的速度模型进行有限差分正演之后，对数据前后部分以随机时间延迟组合而成。

如图3a～图3c所示，在理论数据2测试中，由图中的箭头所指的同相轴可以看出明显的多次波压制效果。理论数据2是对一个较为复杂的速度模型进行有限差分正演之后，对数据前后部分以随机时间延迟组合而成。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种多源混合地震数据表层相关多次波压制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对于给定的时空域地震数据，按炮点、检波点和偏移距信息进行排列；

2)对排列后地震数据每一道进行傅里叶变换，得到频率域的切片数据P_bl；

3)利用最小二乘方法，求取混合算子的逆；

4)取频率域的切片数据P_bl与混合算子的逆相乘，得到预测的多次波M_bl；

5)对频率域预测得到的多次波进行傅里叶逆变换，得到时空域预测的多次波记录；

6)利用最小能量准则，将得到的多次波记录从原始给定的多源混合地震数据中自适应减去；

7)根据深层多次波压制的效果，判断是否仍有多次波存在，若仍有，则返回步骤2)；反之，则输出多次波压制后的多源混合地震记录。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤3)中，混合算子的逆(Γ_bl)^-1求取方法为：

设多源混合地震数据混合算子为Γ_bl，采用最小二乘理论对其进行求逆处理，该算子的最小二乘逆为：

式中，上标H代表矩阵的共轭转置，μ为稳定求逆过程的阻尼因子，I为单位矩阵。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤4)中，预测的多次波M_bl为：

M_bl＝P_0,bl(Γ_bl)^-1P_bl

其中，P_0,bl为多源混合地震数据一次波记录。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于：所述步骤7)中，若仍有多次波存在，则将预测的多次波M_bl中的多源混合地震数据一次波记录P_0,bl返回步骤2)中，作为得到频率域的切片数据P_bl，进行下一次多次波的预测和相减。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤6)中，将得到的多次波从原始给定的多源混合地震数据中自适应减去的方法为：

P_0,bl ⁽ⁿ⁺¹⁾＝P_bl-AM_bl

其中，P_0,bl ⁽ⁿ⁺¹⁾表示第n次迭代后的多次波压制结果，n表示迭代次数，迭代次数n小于3；A为根据最小能量准则估计出的子波。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于：所述子波A满足：

E(A)＝||P_bl-AM_bl||²＝min，

其中，E(A)为相减后数据的整体能量。