一种采用复值Gauss积分滤波器对地震数据进行滤波和提取三瞬属性的方法技术

本发明专利技术提出一个复值Gauss积分滤波器并将其用于提取地震信号的三瞬属性，方法基于Gauss窗构建了一个复值滤波器。这个滤波器为零相位复值滤波器，其频函数可逼近理想门函数，有效抑制Fourier频域理想门窗滤波器的Gibbs现象。用这个复值Gauss积分滤波器对地震信号滤波，输出信号实部为原信号滤波结果，其虚部为实部信号的Hilbert变换，由此结果可方便计算地震信号的三瞬属性。由此方法计算地震信号三瞬属性克服了采用Hilbert变换方法计算时对噪音敏感的缺陷。

A complex Gauss integral filter and the method of filtering and extracting three instantaneous attributes for seismic data

The invention proposes a complex value Gauss integral filter and uses it to extract three instantaneous attributes of seismic signals. A complex value filter is constructed based on the Gauss window. The filter is a zero phase complex filter, and its frequency function can approach the ideal gate function. It effectively suppresses the Gibbs phenomenon of ideal Fourier in frequency domain. This complex value Gauss integral filter is used to filter the seismic signal, and the output signal is the result of the original signal filtering, and the virtual part is the Hilbert transformation of the real part signal, and the result can easily calculate the three instantaneous attributes of the seismic signal. This method calculates the three instantaneous attributes of seismic signals and overcomes the defects of noise sensitive when using the Hilbert transform method.

【技术实现步骤摘要】
一种复值Gauss积分滤波器及对地震数据进行滤波和提取三瞬属性的方法
本专利技术属于油气地震勘探领域，具体涉及复数字滤波器的构造和对地震勘探信号做滤波及分频滤波处理，以获取稳定准确的地震数据瞬时属性的方法，包括：复值Gauss积分滤波器的构造；复值Gauss积分滤波器高低截频的设置及数值实现；对地震数据的滤波处理；由滤波结果提取地震瞬时属性。
技术介绍
在油气地震勘探中，瞬时属性是应用广泛的叠后地震属性。瞬时相位常用于检测地层的不整合性、断层和地层的侧向变化；在期刊论文《Seismicattributes----Ahistoricalperspective》(Geophysics,2005)中Chorpra等把瞬时频率用于识别地震数据的异常衰减和薄层调谐。Robertson等分别在文献《Complexseismictraceanalysisofthinbeds》(Geophysics,1984)和《Seismicinterpretation9-Complexseismictraceattributes》(TheLeadingEdge,1988)中把瞬时属性用于薄层分析和地震常规解释；Hart在文献《Channeldetectionin3-Dseismicdatausingsweetness》(AAPGBulletin,2008)中用瞬时振幅识别河道；Zeng在文献《Geologicsignificanceofanomalousinstantaneousfrequency》(Geophysics,2010)中利用瞬时频率异常识别薄层和岩相边界等。复地震道分析技术是提取瞬时地震属性的基础，其中，瞬时振幅和瞬时相位是基本的复地震道属性，其他的瞬时属性可由它们的微分、平均、结合或变换生成。复地震道是一个解析信号，它由实部和虚部两个部分构成，实部是原始信号，而虚部是实部的Hilbert变换。研究发现，Hilbert变换对噪音敏感，由低信噪比地震数据计算瞬时属性时误差较大，给地震属性分析带来困难。为克服此缺点，Barnes在文献《Atutorialoncomplexseismictraceanalysis》(Geophysics,2007)中指出提取瞬时属性时采用滤波和加权平均进行处理能有效克服噪音影响。Luo等在文献《GeneralizedHilberttransformanditsapplicationsingeophysics》(TheLeadingEdge,2003)中引入广义的Hilbert变换用以计算瞬时属性，方法克服了Hilbert变换对噪声敏感的缺陷；Lu和Zhang在文献《Robustestimationofinstantaneousphaseusingatime-frequencyadaptivefilter》(Geophysics,2013)中在假设地震数据中高振幅的频率成分具有更高的信噪比的前提下，用STFT的时频谱构造一个零相位自适应滤波器，这个滤波器能增强高振幅的频率成分，压制低振幅的频率成分，从而实现对地震信号瞬时相位属性的鲁棒估计。Lu和Zhang在文献《Arobustinstantaneousfrequencyestimationmethod》(EAGE,ExtendedAbstracts,2011)提出了一个自适应滤波器用以估计瞬时频率的算法。本专利技术构造了一个复值零相位滤波器，是对地震数据做复道分析时替换Hilbert变换的新方法。方法对频率调制的Gauss窗函数在给定的频率区间内积分，生成一个时域零相位滤波器。用此滤波器对地震信号滤波，其响应是复信号，且响应信号的虚部是实部Hilbert变换，用此滤波响应可方便提取信号瞬时属性。
技术实现思路
要解决的技术问题利用地震数据的复道分析技术提取瞬时属性需要对地震数据做Hilbert变换，而Hilbert变换对噪音敏感，使提取的瞬时属性误差较大，不利于地震数据解释分析。本专利技术为克服Hilbert变换的不足，提出一个复值Gauss积分滤波器，替代Hilbert变换实现了地震数据复道分析，方法能方便稳健地提取瞬时地震属性。技术方案一种复值Gauss积分滤波器，由一个Gauss窗经频率调制后在一个指定的频率区间内积分生成的时域滤波器，其特征在于表达式如下：其中，f1和f2分别为滤波器的高低截频，且0≤f1＜f2；σ为复Gauss窗的分辨率因子；j为虚数单位，即t为时间。一种复值Gauss积分滤波器的离散化方法，其特征在于步骤如下：步骤1：设置滤波器高、低截频f1和f2，且f2＞f1之0；步骤2：设置复Gauss窗的分辨率因子σ，取σ≥2；步骤3：获取待滤波数字信号的时间采样间隔Δt，设置复值Gauss积分滤波器序列的时间采样间隔与待滤波数字信号的时间采样间隔相等；步骤4：设置积分滤波器的数值积分的频率采样间隔Δf，取Δf≤0.001Hz；步骤5：取滤波器时间区间为[-T，T]，其中T＞0，对于每一固定时刻t，利用数值积分计算滤波器序列在该时刻数值Fσ(t)。一种采用复值Gauss积分滤波器对地震数据进行滤波和提取三瞬属性的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：对要进行滤波的地震数据，抽取几个典型剖面，逐道做FFT，并求取地震剖面的平均频谱，确定地震数据的频率范围；步骤2：生成复值Gauss积分数字滤波器：步骤2a：根据地震数据的频率范围及实际应用需要，设置复值Gauss积分滤波器的低截频f1和高截频f2，设置数值积分的频域采样间隔Δf，设置调频Gauss窗的分辨率因子σ，常取σ≥2；步骤2b：对任意给定的时刻t，计算复值Gauss积分滤波器在时刻t的数值：其中，运算符“[·]”表示对数值取整，而为虚数单位；步骤2c：对地震数据做复道分析，滤波器时间采样间隔Δt取值与地震数据的时域采样间隔相等；滤波器时间区间为[-T，T]，其中T＞0，复值Gauss积分滤波器数值序列有2M+1个复值点，其中，运算符“[·]”表示对数值取整；T的取值方式如下：如果在时刻t时，有||Fσ(t)||≤1.0e-6那么，若存在连续6个正整数，使得||Fσ(t+kΔt)||≤1.0e-6，k＝1，2，…，5方法取T＝t+5Δt得到Gauss积分复滤波器数值序列，记为{Fσ(k)}，k＝-M，-M+1，…，-1，0，1，M-1，…，MFσ(k)表示在时刻kΔt时滤波器的取值；步骤3：利用步骤2生成的复值Gauss积分数字滤波器Fσ(k)对地震数据Tr(n)，n＝0，1，…，N逐道滤波：其中，Re(GTr(n))是GTr(n)的实部，是地震道Tr(n)经复值Gauss积分滤波器滤波的结果；Im(GTr(n))是GTr(n)的虚部，是Re(GTr(n))的Hilbert变换；步骤4：利用步骤3得到的Re(GTr(n))和Im(GTr(n))计算地震数据的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率瞬时属性：所述的瞬时振幅InAm(n)为所述的瞬时相位InPh(n)为InPh(n)＝arctan(Im(GTr(n))/Re(GTr(n)))，n＝0，1，…，N所述的瞬时频率InFr(n)为有益效果本专利技术提出的一种复值Gauss积分滤波器以及其对地震数据进行滤波和提取三瞬属性的方法，使用复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复值Gauss积分滤波器，由一个Gauss窗经频率调制后在一个指定的频率区间内积分生成的时域滤波器，其特征在于表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种复值Gauss积分滤波器，由一个Gauss窗经频率调制后在一个指定的频率区间内积分生成的时域滤波器，其特征在于表达式如下：其中，f1和f2分别为滤波器的高低截频，且0≤f1＜f2；σ为复Gauss窗的分辨率因子；j为虚数单位，即t为时间。2.一种权利要求1所述的复值Gauss积分滤波器的离散化方法，其特征在于步骤如下：步骤1：设置滤波器高、低截频f1和f2，且f2＞f1≥0；步骤2：设置复Gauss窗的分辨率因子σ，取σ≥2；步骤3：获取待滤波数字信号的时间采样间隔Δt，设置复值Gauss积分滤波器序列的时间采样间隔与待滤波数字信号的时间采样间隔相等；步骤4：设置积分滤波器的数值积分的频率采样间隔Δf，取Δf≤0.001Hz；步骤5：取滤波器时间区间为[-T，T]，其中T＞0，对于每一固定时刻t，利用数值积分计算滤波器序列在该时刻数值Fσ(t)。3.一种采用权利要求1所述的复值Gauss积分滤波器对地震数据进行滤波和提取三瞬属性的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：对要进行滤波的地震数据，抽取几个典型剖面，逐道做FFT，并求取地震剖面的平均频谱，确定地震数据的频率范围；步骤2：生成复值Gauss积分数字滤波器：步骤2a：根据地震数据的频率范围及实际应用需要，设置复值Gauss积分滤波器的低截频f1和高截频f2，设置数值积分的频域采样间隔Δf，设置调频Gauss窗的分辨率因子σ，常取σ≥2；步骤2b：对任意给定的时刻t...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬战怀，
申请(专利权)人：西安科技大学，西安石文软件有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61