CN112526607A - 一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，包括以下步骤：1)对原始地震数据进行预处理，并对预处理后的地震数据分选共炮道集和共检波点道集；2)拾取所有共炮道集和共检波点道集中每一道的初至波到达时；3)统计整个观测系统中不重复的炮点总数m、不重复的检波点总数n以及每个不重复炮点i和不重复的检波点j的坐标；4)分别构建检波点端和炮点端高频静校正量反演基本方程组；5)利用阻尼最小二乘法求解方程组分别获得检波点端和炮点端高频静校正量；6)对预处理过的地震数据施加地表一致性高频校正量，实现剩余静校正。包括以下步骤：与现有技术相比，本发明具有校正效果好、原理简单、实施简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及地震勘探的数据处理领域，尤其是涉及一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法。
背景技术
静校正是地震数据处理的关键步骤，静校正量提取的准确与否直接影响后续地震数据处理结果的优劣，静校正量可以分为低频分量与高频分量，低频分量通常与模型及地表起伏形态的低波数成份有关，其数值一般较大，低频分量相对来说比较容易获得，通常根据表层速度层析成像结果将观测数据校正至一平滑起伏面上来实现低频静校正分量的计算与施加；高频分量通常与模型及地表起伏形态的高频分量有关，其数值一般较小。
受地下速度模型反演精度的影响，高频分量往往难以准确得到，通常在静校正之后，或叠加之后，通过平滑反射同相轴实现高频分量的施加，但这样做存在一定的随意性与经验性，且无法实现地表一致性高频静校正。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，包括以下步骤：
1)对原始地震数据进行预处理，并对预处理后的地震数据分选共炮道集和共检波点道集；
2)拾取所有共炮道集和共检波点道集中每一道的初至波到达时；
3)统计整个观测系统中不重复的炮点总数m、不重复的检波点总数n以及每个不重复炮点i和不重复的检波点j的坐标；
4)分别构建检波点端和炮点端高频静校正量反演基本方程组；
5)利用阻尼最小二乘法求解方程组分别获得检波点端和炮点端高频静校正量；
6)对预处理过的地震数据施加地表一致性高频校正量，实现剩余静校正。
所述的步骤1)中，预处理包括滤波、去噪和反褶积。
所述的步骤4)中，根据共炮道集中拾取的初至波到达时，构建检波点端高频静校正量反演基本方程组，则有：
简化为：
AR＝BTs
其中，rj为不重复的检波点j对应的地表一致性高频静校正量，
为不重复的炮点i的炮道集中对应不重复的检波点j的初至波到达时，A为检波点高频静校正量二阶差分系数矩阵，R为检波点高频静校正量列向量，B为炮道集初至波到达时二阶差分系数矩阵，Ts为炮道集初至波到达时列向量。
所述的步骤4)中，根据共检波点道集中拾取的初至波到达时，构建炮点端高频静校正量反演基本方程组，则有：
简化为：
CS＝DTr
其中，si表示不重复的炮点i对应的地表一致性高频静校正量，
为不重复的炮点i的炮道集中对应不重复的检波点j的初至波到达时，C为炮点高频静校正量二阶差分系数矩阵，S为炮点高频静校正量列向量，D为共检波点道集初至波到达时二阶差分系数矩阵，Tr为共检波点道集初至波到达时列向量。
所述的步骤5)中，根据线性反演理论，检波点端高频静校正量反演基本方程组的阻尼最小二乘解为：
R＝(ATA+λI)-1ATBTs
其中，λ为阻尼因子。
所述的步骤5)中，根据线性反演理论，炮点端高频静校正量反演基本方程组的阻尼最小二乘解为：
S＝(CTC+λI)-1CTDTr
其中，λ为阻尼因子。
所述的步骤6)中，地表一致性高频静校正量由炮点端的地表一致性高频静校正量与检波点端的地表一致性高频静校正量求和得到，则有：
ti,j＝si+rj
其中，ti,j为不重复的炮点i对于不重复的检波点j的地表一致性高频静校正量，si为不重复的炮点i对应的地表一致性高频静校正量，rj为不重复的检波点j对应的地表一致性高频静校正量。
实现该高频静校正量提取方法的系统包括处理器(2)以及分别与处理器(2)连接的数据采集器(1)、输入设备(4)和显示器(3)。
所述的数据采集器(1)用以采集原始地震数据，并对原始地震数据进行预处理，所述的输入设备(4)用以提供分选之后的共炮道集与共检波点道集，并输入拾取的初至波到达时。
所述的处理器(2)根据初至波到达时建波点端和炮点端高频静校正量反演基本方程组，并采用阻尼最小二乘法进行求解获得检波点端和炮点端的地表一致性高频静校正量，在地震数据上施加地表一致性高频静校正量后，通过显示器(3)显示校正后结果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、校正效果好：本发明利用阻尼最小二乘算法获得不重复的炮点和检波点端的静校正量，因此具有地表一致性，计算稳定，校正效果好。
二、原理简单、实施简单：该方法基于实施高频静校正后初至平滑准则，因此原理简单，最后归结为利用广义逆算法(例如截断奇异值分解)求解大型超定方程组问题，因此实施简单。
附图说明
图1为本发明的技术流程图。
图2为本发明的硬件结构示意图。
图3为二维复杂起伏地表理论模型。
图4为理论模型反演得到的检波点地表一致性高频静校正量。
图5为理论模型高频静校正前的部分共炮道集。
图6为理论模型高频静校正后的部分共炮道集。
图7为实际资料反演得到的检波点地表一致性高频静校正量。
图8a为实际资料高频静校正前的原始第750炮炮道集。
图8b为实际资料高频静校正后的第750炮炮道集。
图9a为实际资料高频静校正前的原始第850炮炮道集。
图9b为实际资料高频静校正后的第850炮炮道集。
图10a为实际资料高频静校正前的原始第952炮炮道集。
图10b为实际资料高频静校正后的第952炮炮道集。
图11a为实际资料高频静校正前的原始第1050炮炮道集。
图11b为实际资料高频静校正后的第1050炮炮道集。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明以静校正后初至同向轴平滑为准则提出一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，本发明的原理如下：
不重复的炮点i对于不重复的检波点j的地表一致性高频静校正量ti,j由不重复的炮点i对应的地表一致性高频静校正量si与不重复的检波点j对应的地表一致性高频静校正量rj构成，即：
ti,j＝si+rj (1)
在施加高频静校正后，炮道集初至波到达时比较平滑，即初至波到达时的二阶偏导数等于零，那么高频静校正量满足：
其中，
表示不重复的炮点i的炮道集中对应不重复的检波点j的初至波到达时，将式(1)带入式(2)得：
上述方程可以称为检波点高频静校正量基本方程，所有炮检对的检波点高频静校正量基本方程就构成了如式(4)所示的线性方程组：
简记为：
AR＝BTs (5)
其中，A为检波点高频静校正量二阶差分系数矩阵，R为检波点高频静校正量列向量，B为炮道集初至波到达时二阶差分系数矩阵，Ts为炮道集初至波到达时列向量，式(5)通常为一个超定方程组，根据线性反演理论，式(5)的阻尼最小二乘解为：
R＝(ATA+λI)-1ATBTs (6)
同样地，假设施加高频静校正后，共检波点道集初至波到达时比较平滑，即初至波到达时的二阶偏导数等于零，那么高频静校正量满足：
将式(1)带入式(7)得：
上述方程可以称为炮点高频静校正量基本方程，所有炮检对的炮点高频静校正量基本方程就构成了如如式(9)所示的线性方程组：
简记为：
CS＝DTr (10)
其中，C为炮点高频静校正量二阶差分系数矩阵，S为炮点高频静校正量列向量，D为共检波点道集初至波到达时二阶差分系数矩阵，Tr为共检波点道集初至波到达时列向量，式(10)通常为一个超定方程组，根据线性反演理论，式(10)的阻尼最小二乘解为：
S＝(CTC+λI)-1CTDTr (11)
因此，分别基于共炮道集与共检波点道集，利用式(6)与(11)求和即可以分别得到满足地表一致性的检波点端与炮点端高频静校正量。
如图2所示，本发明的具体实施方式如下：
(1)数据采集器1采集地震波信号，并对原始地震数据进行滤波、去噪、反褶积等预处理，同时统计不重复的炮点和检波点个数与坐标；
(2)输入设备4提供分选之后的共炮道集与共检波点道集，并输入拾取的初至波到达时
(3)处理器2根据初至波到达时建立检波点静校正量基本方程组AR＝BTs与炮点端静校正量基本方程组CS＝DTr，并利用阻尼最小二乘法进行求解获得检波点与炮点端静校正量；
(4)处理器2在原始数据上施加地表一致性静校正量，然后通过显示器3显示校正后结果；
实施例1：
为了验证发明方法的合理性，进行了如下理论模型测试，所采用的二维复杂地表理论模型如图3所示。在此模型的起伏地表上均匀布设了826个炮点，炮间隔40米，第一炮点位于水平方向3500米处，中间放炮，两边对称接收，每炮601个检波点，检波点间隔10米，因此，观测系统参数为3000-10-0-10-3000，由于炮点均处于检波点位置处，因此该实验仅利用共炮道集反演了检波点高频静校正量，反演结果如图4所示。
炮点的高频静校正量从检波点高频静校正量中提取，施加地表一致性高频静校正量前后的第200、400、600、800共炮道集如图5、6所示，不难发现，校正前初至的不平滑抖动校正后已基本平滑，而本来平滑的初至校正后则基本不变。这说明本发明研究的高频静校正量反演方法是有效的。
实施例2：
将该方法应用于西部否二维测线的初至拾取数据，反演得到的高频静校正量如图7所示，将高频静校正量应用于原始炮记录前后的效果如图8a～图11b所示，可见，应用高频静校正量后原始炮记录的初至抖动被很好地拉平与平滑，这说明本方法是准确有效的。
Claims (10)
1.一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对原始地震数据进行预处理，并对预处理后的地震数据分选共炮道集和共检波点道集；
2)拾取所有共炮道集和共检波点道集中每一道的初至波到达时；
3)统计整个观测系统中不重复的炮点总数m、不重复的检波点总数n以及每个不重复炮点i和不重复的检波点j的坐标；
4)分别构建检波点端和炮点端高频静校正量反演基本方程组；
5)利用阻尼最小二乘法求解方程组分别获得检波点端和炮点端高频静校正量；
6)对预处理过的地震数据施加地表一致性高频校正量，实现剩余静校正。
2.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的步骤1)中，预处理包括滤波、去噪和反褶积。
3.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的步骤4)中，根据共炮道集中拾取的初至波到达时，构建检波点端高频静校正量反演基本方程组，则有：
简化为：
AR＝BTs
其中，rj为不重复的检波点j对应的地表一致性高频静校正量，
为不重复的炮点i的炮道集中对应不重复的检波点j的初至波到达时，A为检波点高频静校正量二阶差分系数矩阵，R为检波点高频静校正量列向量，B为炮道集初至波到达时二阶差分系数矩阵，Ts为炮道集初至波到达时列向量。
4.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的步骤4)中，根据共检波点道集中拾取的初至波到达时，构建炮点端高频静校正量反演基本方程组，则有：
简化为：
CS＝DTr
其中，si表示不重复的炮点i对应的地表一致性高频静校正量，
为不重复的炮点i的炮道集中对应不重复的检波点j的初至波到达时，C为炮点高频静校正量二阶差分系数矩阵，S为炮点高频静校正量列向量，D为共检波点道集初至波到达时二阶差分系数矩阵，Tr为共检波点道集初至波到达时列向量。
5.根据权利要求3所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的步骤5)中，根据线性反演理论，检波点端高频静校正量反演基本方程组的阻尼最小二乘解为：
R＝(ATA+λI)-1ATBTs
其中，λ为阻尼因子。
6.根据权利要求4所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的步骤5)中，根据线性反演理论，炮点端高频静校正量反演基本方程组的阻尼最小二乘解为：
S＝(CTC+λI)-1CTDTr
其中，λ为阻尼因子。
7.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的步骤6)中，地表一致性高频静校正量由炮点端的地表一致性高频静校正量与检波点端的地表一致性高频静校正量求和得到，则有：
ti,j＝si+rj
其中，ti,j为不重复的炮点i对于不重复的检波点j的地表一致性高频静校正量，si为不重复的炮点i对应的地表一致性高频静校正量，rj为不重复的检波点j对应的地表一致性高频静校正量。
8.根据权利要求1所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，实现该高频静校正量提取方法的系统包括处理器(2)以及分别与处理器(2)连接的数据采集器(1)、输入设备(4)和显示器(3)。
9.根据权利要求8所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的数据采集器(1)用以采集原始地震数据，并对原始地震数据进行预处理，所述的输入设备(4)用以提供分选之后的共炮道集与共检波点道集，并输入拾取的初至波到达时。
10.根据权利要求9所述的一种基于最小二乘反演的高频静校正量提取方法，其特征在于，所述的处理器(2)根据初至波到达时建波点端和炮点端高频静校正量反演基本方程组，并采用阻尼最小二乘法进行求解获得检波点端和炮点端的地表一致性高频静校正量，在地震数据上施加地表一致性高频静校正量后，通过显示器(3)显示校正后结果。
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| GR01 | Patent grant | ||
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