CN113985478A - 一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，包括以下步骤：1)利用互相关方法提高地震数据的信噪比；2)在经过步骤1)优化处理的数据上自动拾取初至；3)利用功率谱法计算步骤1)中地震数据各道的信噪比，根据标准区分初至不可拾取道和可拾取道；4)对可拾取道，计算不同方法拾取的相同道的初至绝对值差；依据标准区分初至准确道和初至需修改道；5)基于多道相似性计算出初至需修改道与准确道的相似系数，计算两者最相似时的时差；6)根据步骤5)计算的时差与准确道的初至时间修正不准确道的初至。本发明能够广泛地应用于地震勘探技术领域，自动拾取及自动修正低信噪比地震数据的错误初至。

Description

一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法
技术领域
本发明涉及勘探技术领域，具体是一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法。
背景技术
基于初至的静校正方法(包括层析静校正/折射静校正/初至波剩余静校正方法等)是解决复杂地区静校正问题最有效的方法，而初至是保证该类方法成功应用的关键，因此，拾取到准确的初至就成为静校正处理中最基础也最重要的工作。
一般来说，当地震资料信噪比较高时，现有的各类方法或者商业软件基本能够快捷地自动拾取到准确的初至，但是对于低信噪比资料，现有的各类自动拾取方法，特别是主流的商业软件基本上难以获得令人满意的拾取效果。
传统的解决方案首先采用软件自动拾取初至，再对错误初至进行人工修改。随着当前高密度采集技术的发展，炮数/接收道数大幅增加，总炮数动辄几十万，上百万，接收道数基本都是上万道，人工修改工作量非常巨大，影响地震资料处理效率。针对低信噪比地震资料初至拾取问题，人们研究了各种自动拾取方案，一般通过三种途径实现，一是设法提高地震数据的信噪比，二是设法提高初至拾取方法的抗噪能力，三是自动对拾取初至进行质控，然后删除掉错误初至。
例如中国发明专利公开文献CN202010667880.3发布了一种基于多尺度形态学的初至自动拾取方法，中国发明专利公开文献CN201811282072.4基于初至信息的异常道智能判识方法，但这些方法存在着三方面的问题：1)开发成本较高，很难在实际生产中发挥作用；2)能自动判定异常初至然后删除，不能进行自动校正，使可用初至减少；3)一些在生产中实际应用的软件能够自动拾取初至，但是仍然存在拾取精度较低的问题，大量的错误初至需要人工修改或者被删除，降低了基于初至的静校正算法的有效性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，包括以下步骤：
1)利用互相关方法提高地震数据的信噪比；
2)在经过步骤1)优化处理的数据上自动拾取初至；
3)利用功率谱法计算步骤1)中地震数据各道的信噪比，根据标准区分初至不可拾取道和可拾取道；
4)对可拾取道，计算不同方法拾取的相同道的初至绝对值差；依据标准区分初至准确道和初至需修改道；
5)基于多道相似性计算出初至需修改道与准确道的相似系数，计算两者最相似时的时差；
6)根据步骤5)计算的时差与准确道的初至时间修正不准确道的初至。
作为本发明进一步的方案：步骤1)中对做过高程静校正的数据利用合适的速度V进行线性动校正，然后计算某道i与周围K道的互相关，将互相关系数大于0.3的道与该道叠加形成新的第i道数据。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中用两种或两种以上的软件/方法自动拾取初至，将拾取到的初至分别记为Fb1和Fb2。
作为本发明进一步的方案：步骤3)中，记第i道地震数据为xi，第i+1道地震数据为xi+1，则xi(f)和xi+1(f)分别为其各自在频域的表示，其中Xi(f)为Xi(f)的共轭，公式如下：
Figure BDA0003306164450000021
式中：
Figure BDA0003306164450000022
Figure BDA0003306164450000023
作为本发明进一步的方案：步骤3)中给定一个噪声判别系数a0，当某道的信噪比低于a0时，判定初至无法拾取，以符号D表示；当某道的信噪比大于a0时，则判定该道可以拾取初至。
作为本发明进一步的方案：将初至Fb1和Fb2中已在3)中标记为D的道的初至删除，而将未标记为D的道初至Fb1a和Fb2a输出到下一步。
作为本发明进一步的方案：步骤5)中按照文件号和通道号识别各道，计算文件号及通道号相同道初至时间的绝对值差FB_abs，FB_abs＝Fb1a-Fb2a，若FB_abs小于5ms，则认定该道的初至Fb1a和Fb2a均准确，计算Fb1a和Fb2a的平均值，即FB_mean＝(Fb1a+Fb2a)/2，将FB_mean作为该道新的初至。
作为本发明进一步的方案：步骤5)中以初至准确的道为基准，利用多道相似性公式计算出在一定时窗内各道的相似性系数，相似性系数取最大值时的倾角时差为不准确道相对于准确道延迟时，计算出不准确道的初至时间；对某初至不准确的道i，其周围的初至是准确的，根据公式计算该道某一侧J道范围内的相似性系数；式中，j＝{-2，-1，1，2}，ΔP为倾角时差，最大倾角时差为P，则ΔP＝-P，-P+st，-P+2*st，...，P，其中st为采样间隔；公式为：
Figure BDA0003306164450000031
作为本发明进一步的方案：步骤5)中当相似性系数达到最大值时的倾角时差记为T，判定为当前道与其左侧道或者右侧道最相似时的延迟时，
Figure BDA0003306164450000032
将当前道左侧的初至时间FBi-1加上T得到当前道的初至时间，
即FBi＝FBi-1+τ。
作为本发明进一步的方案：从左侧计算错误道初至的同时，从右侧计算错误道的初至，当两者相遇时，计算相遇道从左侧得到初至FBi左和从右侧得到的初至FBi右的初至绝对值差，若该绝对值差小于5ms，则判定该滑动时窗合适，若该绝对值差大于5ms，则判定该滑动时窗不合适，需要减小ΔS，重复上述步骤，直到得到初至绝对值差小于5ms为止。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够广泛地应用于地震勘探技术领域，自动拾取及自动修正低信噪比地震数据的错误初至。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明中不正确初至示意图。
图3为本发明中原始单炮示意图。
图4为本发明中经过优化处理的单炮示意图。
图5为本发明中利用GeoEast软件自动拾取的初至结果示意图。
图6为本发明中利用GMseis软件自动拾取的初至结果示意图。
图7为本发明中自动修正之后的结果示意图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明是通过以下技术方案实现的：
所述方法首先应用互相关方法对数据进行预处理，提高数据信噪比；其次利用两种或两种以上的方法自动拾取初至，然后利用功率谱法计算各道信噪比并设置合理的门槛值，低于该门槛值的道被判定为无法拾取初至的道，将其剔除；然后并且计算相同道的初至绝对值差并给定的时差限值(如5ms)，如果初至绝对值差小于该限值，则判定该道通过两种方法拾取的初至都是准确的，并且计算两种初至的平均值作为最终的初至，如果初至绝对值大于该限值，则判定该道初至是不准确的，需要进行修正。以已经确定为准确的初至为准，逐道计算包含若干准确道和不准确道的相似系数，根据相似性系数最大值确定不准确道与准确道的时差，最后由准确道的初至加上时差得到不准确道的初至。
如图1所示，本发明实施例中，一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，包括以下步骤：
S1、可以根据工区资料的特点，采用多种方法对初至进行优化处理(李虹，李晚冬，朱哲，等.可控震源地震资料处理中需要关注的问题探讨[J].石油物探，2020，59(5)758-767)，如最小相位化，去噪处理，滤波，增益处理或者整形处理等。通过多次的试验，在本发明中采用以下方法对地震数据进行优化处理。基于地表一致性特征，在若干道内的初至具有一定的相似性，因此，可以将某道周围若干道内的地震道经过叠加处理形成该道新的数据道。具体做法是，在单炮数据中，首先利用合适的速度V对做过高程静校正的数据进行线性动校正，然后计算当前道i(i＝1,2,…,N，N为总道数)与周围K道(可以取3-9之间的奇数)互相关系数，将互相关系数大于0.3的道与第i道叠加形成新的第i道数据，通过循环，依次生成各道新的数据。通过这种处理后的地震道在很大程度上提高了信噪比，经过处理后的低信噪比可控震源振动记录的初至相对清晰干脆，有利于进行初至自动拾取。
S2、我们利用商业软件Gmseis和GeoEast软件(具体的拾取原理可以参考软件的随机文档)分别对数据进行自动拾取，利用软件拾取初至时，需要根据数据特征，通过试验选取合适的拾取参数。当然初至拾取的方法或者软件并不局限于这两种，任何能够具有较高拾取精度和效率的软件都可以用来拾取初至，也就是说，本发明所描述的方法，具体选择何种软件拾取并不重要，重要的是采用两种或者两种以上的方法较快地拾取到较为准确的初至即可。将拾取到的初至分别记为Fb1和Fb2。
S3、通过功率谱法计算地震数据的信噪比(张军华，周振晓，钟磊，等.地震资料信噪比定量计算及比较.油气地球物理，2008，6(4)：9-14)，如果第i道地震数据为xi，第i+1道地震数据为xi+1，则xi(f)和xi+1(f)分别为其各自在频域的表示，其中Xi(f)为Xi(f)的共轭。公式如下：
Figure BDA0003306164450000051
式中：
Figure BDA0003306164450000052
Figure BDA0003306164450000053
按照公式1，通过试验选择合适的道数/时窗/频带范围计算地震数据的信噪比，给定一个噪声判别系数a0，当某道的信噪比低于a0时，判定该道的信噪比非常低，初至是无法拾取的，以符号D表示。当某道的信噪比大于a0时，则判定该道是可以拾取初至的。
S4、将初至Fb1和Fb2中已在3)中标记为D的道的初至删除，而将未标记为D的道初至Fb1a和Fb2a输出到下一步；
S5、基于多道相似性计算出初至需修改道与准确道的相似系数，计算两者最相似时的时差；
S5.1.按照文件号和通道号识别各道。计算文件号及通道号相同道初至时间的绝对值差FB_abs，即FB_abs＝|Fb1a-Fb2a|，若FB_abs小于5ms，则认定该道的初至Fb1a和Fb2a均是准确的，计算Fb1a和Fb2a的平均值，即FB_mean＝(Fb1a+Fb2a)/2，将FB_mean作为该道新的初至。
S5.2.以初至准确的道为基准，利用多道相似性公式计算出在一定时窗内各道的相似性系数，相似性系数取最大值时的倾角时差为不准确道相对于准确道延迟时，然后就可计算出不准确道的初至时间。具体做法如下。对某初至不准确的道i，如图2所示，第3道的初至是不准确的，则可以计算该道某一侧J道(一般取1或2)范围内的相似性系数。式中，j＝{-2，-1，1，2}，ΔP为倾角时差，最大倾角时差为P，则ΔP＝-P，-P+st，-P+2*st，...，P，其中st为采样间隔。
公式为
Figure BDA0003306164450000061
S5.3.然后按照公式4，当相似性系数达到最大值时的倾角时差记为T，即判定为当前道与其左侧道或者右侧道最相似时的延迟时。
Figure BDA0003306164450000062
最后将当前道左侧的初至时间FBi-1加上T得到当前道的初至时间。
即FBi＝FBi-1+τ 式5
S5.4.最大倾角P的大小影响到最终初至的拾取精度，因此，在利用S5.2和S5.3中描述的方法从左侧计算错误道初至的同时，从右侧计算错误道的初至，当两者相遇时，计算相遇道从左侧得到初至FBi左和从右侧得到的初至FBi右的初至绝对值差，若该绝对值差小于5ms，则判定该滑动时窗是合适的，若该绝对值差大于5ms，则判定该滑动时窗不合适，需要减小，则减小ΔS，重复上述步骤，直到得到初至绝对值差小于5ms为止。该方法称之为“隧道法”，即从两侧分别计算各道的初至，当相遇时，得到同一道的初至绝对值差应该小于某个值(初至准确判定系数)，如果不是，则修改时窗，重新计算。但对于单炮两端的道只能采用从某一侧计算初至。
S6、根据步骤S5计算的时差与准确道的初至时间修正不准确道的初至；将S5中计算得到初至FBi与拾取的相同道的初至进行对比，即分别计算FBa＝|FBi-Fb1ai|和FBb＝|FBi-Fb2ai|，如果FBa或者FBb小于5ms，则可以判定Fb1ai或者Fb2ai是准确的，则计算(FBi+FBgmsai)/2或则(FBi+FBgeoai)/2为当前道的初至时间。
下面通过一个实际数据对本发明进行验证，采用该方法能够在很大程度上提高自动初至拾取的精度和效率。
图3为原始单炮数据，图4为经过优化处理后的单炮数据，可以明细地看出，经过优化处理，单炮的信噪比更高，初至更为清晰，有利于进行初至拾取。
图5中显示了利用GeoEast软件自动拾取的初至结果，图6显示了利用GMseis软件自动拾取的初至结果，图7中显示了本发明中方法进行自动修正之后的结果，可以看出，错误的初至都得到了修正。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用互相关方法提高地震数据的信噪比；
2)在经过步骤1)优化处理的数据上自动拾取初至；
3)利用功率谱法计算步骤1)中地震数据各道的信噪比，根据标准区分初至不可拾取道和可拾取道；
4)对可拾取道，计算不同方法拾取的相同道的初至绝对值差；依据标准区分初至准确道和初至需修改道；
5)基于多道相似性计算出初至需修改道与准确道的相似系数，计算两者最相似时的时差；
6)根据步骤5)计算的时差与准确道的初至时间修正不准确道的初至。
2.根据权利要求1所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，步骤1)中对做过高程静校正的数据利用合适的速度V进行线性动校正，然后计算某道i与周围K道的互相关，将互相关系数大于0.3的道与该道叠加形成新的第i道数据。
3.根据权利要求2所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，步骤2)中用两种或两种以上的软件/方法自动拾取初至，将拾取到的初至分别记为Fb1和Fb2。
4.根据权利要求3所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，步骤3)中，记第i道地震数据为xi，第i+1道地震数据为xi+1，则xi(f)和xi+1(f)分别为其各自在频域的表示，其中
Figure FDA0003306164440000011
为Xi(f)的共轭，公式如下：
Figure FDA0003306164440000012
式中：
Figure FDA0003306164440000013
Figure FDA0003306164440000014
5.根据权利要求4所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，步骤3)中给定一个噪声判别系数a0，当某道的信噪比低于a0时，判定初至无法拾取，以符号D表示；当某道的信噪比大于a0时，则判定该道可以拾取初至。
6.根据权利要求5所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，将初至Fb1和Fb2中已在3)中标记为D的道的初至删除，而将未标记为D的道初至Fb1a和Fb2a输出到下一步。
7.根据权利要求6所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，步骤5)中按照文件号和通道号识别各道，计算文件号及通道号相同道初至时间的绝对值差FB_abs，FB_abs＝|Fb1a-Fb2a|，若FB_abs小于5ms，则认定该道的初至Fb1a和Fb2a均准确，计算Fb1a和Fb2a的平均值，即FB_mean＝(Fb1a+Fb2a)/2，将FB_mean作为该道新的初至。
8.根据权利要求7所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，步骤5)中以初至准确的道为基准，利用多道相似性公式计算出在一定时窗内各道的相似性系数，相似性系数取最大值时的倾角时差为不准确道相对于准确道延迟时，计算出不准确道的初至时间；对某初至不准确的道i，其周围的初至是准确的，根据公式计算该道某一侧J道范围内的相似性系数；式中，j＝{-2，-1，1，2}，ΔP为倾角时差，最大倾角时差为P，则ΔP＝-p，-P+st，-P+2*st，...，P，其中st为采样间隔；公式为：
Figure FDA0003306164440000021
9.根据权利要求8所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，步骤5）中当相似性系数达到最大值时的倾角时差记为τ，判定为当前道与其左侧道或者右侧道最相似时的延迟时，
Figure RE-466826DEST_PATH_IMAGE009
；
将当前道左侧的初至时间FBi-1加上τ得到当前道的初至时间，
即
Figure RE-646134DEST_PATH_IMAGE010
。
10.根据权利要求9所述的一种低信噪比地震资料初至自动拾取及修正的方法，其特征在于，从左侧计算错误道初至的同时，从右侧计算错误道的初至，当两者相遇时，计算相遇道从左侧得到初至FBi左和从右侧得到的初至FBi右的初至绝对值差，若该绝对值差小于5ms，则判定该滑动时窗合适，若该绝对值差大于5ms，则判定该滑动时窗不合适，需要减小ΔS，重复上述步骤，直到得到初至绝对值差小于5ms为止。
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