CN111538086A - 一种提高地震数据初至波质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种提高地震数据初至波质量的方法。首先，通过时间窗对炮集的初至波进行截取；其次，将参考道和目标道通过小波变换映射到小波域，对小波系数进行互相关和炮域积分，得到虚拟道的小波系数并做小波域去噪；再次，虚拟道与参考道的小波系数进行褶积和检波点域积分，生成超级虚拟道的小波系数并做小波域去噪；从次，将超级虚拟道小波系数逆变换回时空域，得到超级虚拟初至波；之后，进行反褶积滤波处理；最后，用修改的能量比法拾取初至波。本发明有效提高初至波信噪比，增强初至波能量，通过与能量比法相结合大大提高初至波自动拾取的准确率和可靠性，解决现有技术在复杂地表条件和高背景噪声下初至波自动拾取精度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探地震数据处理方法，尤其涉及一种抗噪性强的提高地震数据初至波质量的方法。
背景技术
地震勘探中，从震源激发直接传到检波点且最先被接收到的波称为初至波。地震波初至拾取是地震数据处理中的重要环节之一，在静校正、层析成像和浅层折射波勘探等方面起着重要的作用，准确地拾取初至时间，是做好这些后续处理的基础和关键。
对于信噪比较高的情况来说,能够通过常规方法来准确拾取初至时间。然而，在野外进行地震勘探采集时，受震源激发条件、检波点接收条件及自然环境等的影响，采集的地震数据中往往存在许多噪音。在这种情况下，对于常规初至拾取方法来说，难以采用自动拾取地方式来判别准确的初至时间，往往需要人工予以修正。这无疑会大大增加工作量，且人工拾取初至的操作过程中也可能产生新的误差，当地震数据量较大时，这种处理方法可行性较低。
因而，对于信噪比很低或背景噪声很大的地震数据来说，需要一种能够提高地震波初至质量和信噪比的方法，来解决现有地震波初至自动拾取方法中存在的抗噪性差的问题，进而为后续利用初至波拾取结果的各个地震数据处理环节提供可靠的参数信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效提高初至波信噪比和质量的方法，解决现有技术中低信噪比情况下难以准确拾取初至的问题，有效提高地震波初至自动拾取的抗噪能力和精确度。
为达到本发明的上述目的所采取的技术方案如下：
(1)、通过时间窗对输入炮集数据进行截取，获得包含初至波的地震数据；
其中，时间窗长度为预期初至时间之前的一个周期及其之后的一到两个周期。
进一步地，时间窗的预估位置可通过道集的偏移距信息除以近地表的近似平均速度实现自动确定。
(2)、对于所选取目标炮，其震源位于S位置处，将检波器A和B接收到的参考道和目标道分别通过小波变换映射到小波域；
(3)、在小波域中对参考道和目标道的小波系数和进行互相关运算；
(4)、在所有稳相震源位置上对步骤(3)中的互相关运算做积分，得到虚拟道的小波系数，该虚拟道相当于震源位于A且在检波器B接收到的波场记录；
(5)、对创建的虚拟道小波系数谱进行小波域软阈值去噪；
(6)、将去噪后的虚拟道小波系数与参考道小波系数进行褶积运算；
(7)、在所有稳相检波点位置上对步骤(6)中的褶积运算做积分，生成超级虚拟道的小波系数，该超级虚拟道等同于震源位于S且在检波器B接收到的波场记录；
(8)、对生成的超级虚拟道小波系数谱进行小波域软阈值去噪；
(9)、将去噪后的超级虚拟道小波系数逆变换回时空域，得到超级虚拟初至波；
(10)、对目标炮集逐道重复步骤(2)到步骤(9)，得到该炮集的超级虚拟初至波；
(11)、对目标炮集的超级虚拟初至波做反褶积滤波处理；
(12)、通过修改的能量比方法对超级虚拟初至波进行初至拾取。
进一步地，修改的能量比计算公式为：
MERi＝[ERi·abs(Ai)]3
其中，Ai是道集上第i个样点的振幅，i＝1,2,3,...,N，ERi是沿着两个滑动的前、后时窗计算出两个时窗内累计能量的比值，定义为：
其中，Aj是道集上第j个样点的振幅，n是一个滑动时窗内样点的数目，前时窗和后时窗长度相同，测试点位于两个时窗的中心。
进一步地，滑动时窗的长度取决于信号的周期，通常需要通过测试来决定合适的窗口长度，尤其对于信噪比低的数据。
进一步地，沿着道集计算出MERi，确定MERi属性的峰值，该峰值所对应的时间即为初至波拾取时间。
本发明的有益效果是：有效衰减随机噪声，提高初至波的信噪比，增大可被初至拾取的道集数目，通过与能量比法相结合实现自动拾取，可以在很大程度上提高初至波拾取的准确率。与现有初至拾取方法相比，有效解决低信噪比地震数据初至波拾取困难的问题，更能满足复杂近地表条件下对初至波拾取精度的要求，为提高后续相关的地震数据处理奠定了良好的基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的低信噪比原始地震单炮数据。
图2是本发明实施例的超级虚拟初至波单炮数据。
图3a和图3b分别是能量比法对本发明原始地震单炮数据及超级虚拟初至波单炮数据的初至拾取结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种提高地震数据初至波质量的方法，对于图1所示的起伏地表条件下采集的低信噪比地震炮集记录，包括如下步骤：
(1)、通过时间窗对输入炮集数据进行截取，获得包含初至波的地震数据。
时间窗长度为预期初至时间之前的一个周期及其之后的一到两个周期，时间窗的预估位置可通过道集的偏移距信息除以近地表的近似平均速度实现自动确定。
(2)、对于所选取目标炮，其震源位于S位置处，将检波器A和B接收到的参考道和目标道分别通过小波变换映射到小波域。
(3)、在小波域中对参考道和目标道的小波系数进行互相关运算。
(4)、在所有稳相震源位置上对步骤(3)中的互相关运算做积分，得到虚拟道的小波系数，该虚拟道相当于震源位于A且在检波器B接收到的波场记录。
(5)、对创建的虚拟道小波系数谱进行小波域软阈值去噪。
(6)、将去噪后的虚拟道小波系数与参考道小波系数进行褶积运算。
(7)、在所有稳相检波点位置上对步骤(6)中的褶积运算做积分，生成超级虚拟道的小波系数，该超级虚拟道等同于震源位于S且在检波器B接收到的波场记录。
(8)、对生成的超级虚拟道小波系数谱进行小波域软阈值去噪。
(9)、将去噪后的超级虚拟道小波系数逆变换回时空域，得到超级虚拟初至波。
(10)、对目标炮集逐道重复步骤(2)到步骤(9)，得到该炮集的超级虚拟初至波。
(11)、对目标炮集的超级虚拟初至波做反褶积滤波处理。
(12)、通过修改的能量比方法对超级虚拟初至波进行初至拾取。
修改的能量比计算公式为：
MERi＝[ERi·abs(Ai)]3
其中，Ai是道集上第i个样点的振幅，i＝1,2,3,...,N，ERi是沿着两个滑动的前、后时窗计算出两个时窗内累计能量的比值，定义为：
其中，Aj是道集上第j个样点的振幅，n是一个滑动时窗内样点的数目，前时窗和后时窗长度相同，测试点位于两个时窗的中心。
滑动时窗的长度取决于信号的周期，通常需要通过测试来决定合适的窗口长度，尤其对于信噪比低的数据。
沿着道集计算出MERi，确定MERi属性的峰值，该峰值所对应的时间即为初至波拾取时间。
图2是利用本发明技术得到的超级虚拟初至波单炮数据。与原始低信噪比单炮记录相比，超级虚拟初至波的能量得到有效加强，具有很高的信噪比，更易于识别初至波。图3a和图3b是能量比法对本发明原始地震单炮数据及超级虚拟初至波单炮数据的初至拾取结果。可见，对本发明所构建的超级虚拟初至波的拾取结果准确度更高，大大提高初至拾取结果的可靠性，更易于通过能量比法实现初至波自动拾取。
本发明实施例基于小波域超级虚拟干涉法重构出具有更高信噪比的超级虚拟初至波，并使原本难以拾取的初至波能量增强，有效提高初至波拾取的精度和数量，并能很好地用于复杂近地表条件下采集的地震数据，使得在低信噪比情况下很难进行精确拾取的能量比法能够有效应用，大大提升初至波自动拾取的可靠性，减少进行人工修改初至波拾取的工作量。本发明的提高地震数据初至波质量的方法能更好地满足复杂条件和高背景噪声情况下地震勘探对初至波拾取精度的要求。
本发明的实施例并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种提高地震数据初至波质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、通过时间窗对输入炮集数据进行截取，获得包含初至波的地震数据；
(2)、对于所选取目标炮，其震源位于S位置处，将检波器A和B接收到的参考道和目标道分别通过小波变换映射到小波域；
(3)、在小波域中对参考道和目标道的小波系数进行互相关运算；
(4)、在所有稳相震源位置上对步骤(3)中的互相关运算做积分，得到虚拟道的小波系数，该虚拟道相当于震源位于A且在检波器B接收到的波场记录；
(5)、对创建的虚拟道小波系数谱进行小波域软阈值去噪；
(6)、将去噪后的虚拟道小波系数与参考道小波系数进行褶积运算；
(7)、在所有稳相检波点位置上对步骤(6)中的褶积运算做积分，生成超级虚拟道的小波系数，该超级虚拟道等同于震源位于S且在检波器B接收到的波场记录；
(8)、对生成的超级虚拟道小波系数谱进行小波域软阈值去噪；
(9)、将去噪后的超级虚拟道小波系数逆变换回时空域，得到超级虚拟初至波；
(10)、对目标炮集逐道重复步骤(2)到步骤(9)，得到该炮集的超级虚拟初至波；
(11)、对目标炮集的超级虚拟初至波做反褶积滤波处理；
(12)、通过修改的能量比方法对超级虚拟初至波进行初至拾取。
2.如权利要求1所述的提高地震数据初至波质量的方法，其特征在于步骤(1)的时间窗长度为预期初至时间之前的一个周期及其之后的一到两个周期。
3.如权利要求1所述的提高地震数据初至波质量的方法，其特征在于步骤(1)所述时间窗的预估位置可通过道集的偏移距信息除以近地表的近似平均速度实现自动确定。
4.如权利要求1所述的提高地震数据初至波质量的方法，其特征在于步骤(12)中修改的能量比计算公式为：
MERi＝[ERi·abs(Ai)]3
其中，Ai是道集上第i个样点的振幅，i＝1,2,3,...,N，ERi是沿着两个滑动的前、后时窗计算出两个时窗内累计能量的比值，定义为：
其中，Aj是道集上第j个样点的振幅，n是一个滑动时窗内样点的数目，前时窗和后时窗长度相同，测试点位于两个时窗的中心。
5.如权利要求1所述的提高地震数据初至波质量的方法，其特征在于步骤(12)中滑动时窗的长度取决于信号的周期，通常需要通过测试来决定合适的窗口长度，尤其对于信噪比低的数据。
6.如权利要求1所述的提高地震数据初至波质量的方法，其特征在于步骤(12)中沿着道集计算出MERi，确定MERi属性的峰值，该峰值所对应的时间即为初至波拾取时间。
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