CN111308554A - 一种基于多次波生成层自适应提取的层间多次波预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于多次波生成层自适应提取的层间多次波预测方法，在Tau‑p域利用Hung和Wang方法进行层间多次波预测。在层间多次波预测过程中，通过对数据的包络进行时变阈值分割，实现多次波生成层的快速自适应提取，并计算局部窗口的预测多次波和实际数据的归一化互相关系数，实现对由不同多次波生成层预测得到的层间多次波的加权叠加，提高了层间多次波预测精度。本发明的方法既不用分离多次波生成层，又可以有效减少在时空域预测层间多次波时存在的假象，并通过压缩数据大小来提高计算效率。

Description

一种基于多次波生成层自适应提取的层间多次波预测方法
技术领域
本发明属于地震多次波压制领域，具体涉及一种基于多次波生成层自适应提取的层间多次波预测方法。
背景技术
传统的多次波压制方法大部分是基于多次波和一次波的速度差异来滤波，但是层间多次波与一次波的视速度差异较小，所以基于波动方程的层间多次波预测方法被广泛应用。基于波动方程的层间多次波压制方法主要分为层间多次波预测和多次波自适应相减两步。
目前层间多次波预测主要有两大类方法：一类是基于物理界面的共聚焦方法【1-2】；另一类是基于点散射物理模型的逆散射级数(Inverse Scattering Series，ISS)方法【3】。共聚焦点方法存在如下一些局限：1)依赖速度模型；2)一次只能预测一个多次波生成层相关的层间多次波，所以计算过程繁杂，不适合复杂介质中的层间多次波预测。ISS方法与自由表面多次波压制(SRME)方法类似，由数据驱动，不需要输入先验信息，但计算量巨大，且需要完备的观测数据。
Jakubowicz【4】(1998)提出的数据驱动型层间多次波消除方法是SRME的一种扩展形式，它将层间多次波场表示为地表观测到的三个波场的组合，包括震源方的波场Pk，检波器方的波场Pl，层间多次波生成层对应的波场Pj，如图1所示。这三个波场分量均可在数据本身中得到，因此是完全数据驱动的。Jakubowicz方法预测层间多次波的方式如下：
Figure BDA0002405837470000011
Jakubowicz方法采用自顶向下的方式逐层预测对应界面的层间多次波，为提高运行效率，也可一次预测所有层界面产生的层间多次波，但会产生泄漏。该方法需要分离层间多次波生成层对应的波场Pj，在实际数据处理中需要大量人工交互，且难以保证精度，所以尚未得到广泛应用。孙宇等【5】(2018)在Tau-p域实现Jakubowicz方法，可以有效减少在时空域预测层间多次波时存在的假象，并通过压缩数据大小来提高计算效率。
Hung和Wang【6】(2012)对Jakubowicz【4】的方法进行了改进，按照类似ISS中的“低－高－低”分层方法将单个同相轴的分离操作简化为三个区域窗口的分割，如图2所示，再通过叠加实现全部层间多次波的预测，从而不用分离单个层间多次波生成层Pj。Hung和Wang方法预测多次波的方式如下：
Figure BDA0002405837470000021
其中，Pwk是窗口Wk中震源方的波场，PWl是窗口Wl中检波器方的波场，PWj是窗口Wj中的层间多次波生成层所对应的波场。
Hung和Wang方法采用简单叠加多次波模型的手段，破坏了预测多次波与真实多次波的振幅和相位之间的关系，从而使得多次波压制过分依赖匹配算法，增加了一次反射信号被压制的风险。
参考文献
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[5]孙宇,王德利,胡斌.(2018).线性radon域地震干涉层间多次波预测方法.世界地质.
[6]Hung,B.,&Wang,M.(2012).Internal demultiple methodology withoutidentifying the multiple generators.Seg Technical Program ExpandedAbstracts,，1-5.
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于多次波生成层自适应提取的层间多次波预测方法，包括：
多次波生成层的自适应提取：a)通过对数据p(t)进行Hilbert变换，得到其包络e(t)和瞬时相位
Figure BDA0002405837470000031
b)对包络进行一维均值滤波，得到包络的均值a(t)；c)计算b(t)＝max{e(t)-a(t)*σ，0}，σ是设定的阈值；d)提取多次波生成层数据为
Figure BDA0002405837470000032
局部窗口预测层间多次波及加权叠加：a)在窗口Wj中，利用数据p(t)和i(t)，得到对应的预测层间多次波为
Figure BDA0002405837470000033
b)计算mj和p(t)的归一化互相关系数，记为cwj；c)利用加权叠加所有窗口预测的层间多次波得到整体的预测层间多次波为
Figure BDA0002405837470000034
本发明的有益效果：本发明的方法在Tau-p域利用Hung和Wang方法进行层间多次波预测，从而既不用分离多次波生成层，又可以有效减少在时空域预测层间多次波时存在的假象，并通过压缩数据大小来提高计算效率。在层间多次波预测过程中，通过对数据的包络进行时变阈值分割，实现多次波生成层的快速自适应提取，并计算局部窗口的预测多次波和实际数据的归一化互相关系数，实现对由不同多次波生成层预测得到的层间多次波的加权叠加，提高了层间多次波预测精度。
附图说明
图1为Jakubowicz预测层间多次波方法的示意图；
图2为Hung和Wang预测层间多次波方法的示意图；
图3为本发明预测层间多次波方法的流程图；
图4为本发明方法预测的仿真实验效果图，图4a为原始共偏移距道集，图4b为预测的层间多次波，图4c为多次波自适应相减的结果。
具体实施方式
结合图3对基于多次波生成层自适应提取的层间多次波预测技术进行更为详细的阐述。
在Tau-p域中的地震道集上，多次波生成层一般是局部区域窗口内能量相对较强的地震波。为了提取原始地震信号p(t)中能量相对较强的地震波作为多次波生成层的估计，本发明采用了如下4个步骤：
a)通过对原始地震信号p(t)进行Hilbert变换，得到其包络e(t)和瞬时相位
Figure BDA0002405837470000045
b)对每一道的包络进行一维均值滤波，得到包络的均值滤波结果a(t)；
c)计算b(t)＝max{e(t)-a(t)*σ，0}，σ是设定的阈值；
d)提取多次波生成层数据为
Figure BDA0002405837470000041
在Tau-p域中的地震道集上，采用Hung和Wang方法进行层间多次波预测是分窗口滑动进行的，由于Hung和Wang方法对所有窗口得到的预测多次波采用简单的叠加得到整个数据的预测多次波，难以保证其和实际多次波的振幅和相位存在较好的对应关系。本发明对所有窗口得到的预测多次波采用加权叠加得到整个数据的预测多次波，具体步骤如下：
a)在窗口Wj中，利用数据p(t)和i(t)，得到对应的预测层间多次波为
Figure BDA0002405837470000042
b)计算mwj和p(t)的归一化互相关系数，
记兆
Figure BDA0002405837470000043
c)利用加权叠加所有窗口预测的层间多次波得到整道的预测层间多次波为
Figure BDA0002405837470000044
下面通过具体的实验仿真来说明本发明方法的优越性。图4展示了利用本发明对合成数据层间多次波预测的结果。图4a为原始共偏移距道集，箭头指出了所有的一次波。图4b为预测的层间多次波，对比图4a和4b可以看出，本发明能够预测出所有的层间多次波，且和实际层间多次波的振幅和相位存在较好的对应关系。图4c为利用预测的层间多次波进行自适应多次波相减的结果，可以看出层间多次波得到较好的压制，也同样证明本发明的有效性。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于多次波生成层自适应提取的层间多次波预测方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：多次波生成层的自适应提取，包括：
对原始地震信号p(t)进行Hilbert变换，得到其包络e(t)和瞬时相位
Figure FDA0002405837460000013
对每一道的包络进行一维均值滤波，得到包络的均值滤波结果a(t)；
计算b(t)＝max{e(t)-a(t)*σ，0}，σ是设定的阈值；
提取多次波生成层数据为
Figure FDA0002405837460000014
步骤2：局部窗口预测层间多次波的加权叠加，包括：
在窗口Wj中，利用数据p(t)和i(t)，得到对应的预测层间多次波为
Figure FDA0002405837460000011
计算mwj和p(t)的归一化互相关系数，记为cwj；
利用加权叠加所有窗口预测的层间多次波得到整道的预测层间多次波为
Figure FDA0002405837460000012
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