一种用于抑制全波形反演震源编码串扰噪音的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于抑制全波形反演震源编码串扰噪音的方法和系统。所述方法包括：对反演迭代过程中更新的速度模型进行低通滤波；对低通滤波之后的速度模型做主分量分析，确定地层地质构造的主信号方向；沿主信号方向做定向滤波以抑制与主信号方向不同的震源编码串扰噪音。本发明专利技术利用全波形反演速度模型中信号与噪音的方向差异，在有效信号的方向上滤波，既能保护有效信号的完整性，又能去除噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地质勘探
，具体地说，涉及一种用于抑制全波形反演震源编 码串扰噪音的方法和系统。
技术介绍
近年来，全波反演理论在地质勘探领域得到广泛关注。全波反演可以提高常规地 震分辨率并获得优化数据，提高对地质资源的评价能力，从而确定可采区并提出有利的井 位建议。由于地质勘探所针对的目标不仅地表地质条件复杂，并且地下地质构造也很复杂， 因此，提高反演精度进而获得定量的储层表征参数非常重要。 全波形反演和最小二乘偏移等方法都需要存在巨大计算量。在这些方法中往往需 要多次正演模拟。为了减少计算量提高计算效率，产生了震源编码技术，对于不同单炮记录 采用振幅、相位等不同的编码技术进行编码，生成一个超炮集，以此来减少正演次数提高计 算效率。但是震源编码技术会带来不同程度的串扰噪音，尤其是在频率域低频状态下，噪音 更为严重。这造成反演过程的错误收敛，甚至陷入反演问题的局部极值 目前，对于震源编码噪声的压制多采用正则化技术，或者根据Moghaddam等2010 年提出的对编码序列整体平均或时移来消除串扰噪音。但是这些方法在数据域存在计算量 大，程序开发困难的弊端。 因此，亟需一种简单高效的全波形反演震源编码串扰噪音抑制方法和系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种简单高效的全波形反演震源编 码串扰噪音抑制方法和系统。 针对上述技术问题，本专利技术提供一种用于抑制全波形反演震源编码串扰噪音的方 法，包括以下步骤： 对反演迭代过程中更新的速度模型进行低通滤波； 对低通滤波之后的速度模型做主分量分析，确定地层地质构造的主信号方向； 沿主信号方向做定向滤波以抑制与主信号方向不同的震源编码串扰噪音。 根据本专利技术的一个实施例，所述对低通滤波之后的速度模型做主分量分析，确定 地层地质构造的主信号方向包括： 对低通滤波之后的速度模型分别计算水平方向和坚直方向的梯度； 根据水平方向和坚直方向的梯度构建梯度张量矩阵； 基于梯度张量矩阵确定地层地质构造的主信号方向。 根据本专利技术的一个实施例，所述对反演迭代过程中更新的速度模型进行低通滤波 包括： 采用均值低通滤波、中值低通滤波或者高斯低通滤波方法对反演迭代过程中更新 的速度模型进行滤波处理，以消除噪声产生的高频干扰。 根据本专利技术的一个实施例，所述高斯低通滤波方法中的高斯低通滤波器为： 其中,Ηυ为离散高斯卷积核函数，σ 2为方差，k为高斯卷积核矩阵的维数,i为速 度模型滤波区域的纵向坐标，j为速度模型滤波区域的横向坐标。 根据本专利技术的一个实施例，所述沿主信号方向做定向滤波包括： 基于高斯平滑方法、均值平滑方法或者中值平滑方法对低通滤波之后的速度模型 沿主信号方向进行平滑处理。 根据本专利技术的一个实施例，所述梯度张量矩阵为：其中，L为低通滤波之后的速度模型沿水平方向的梯度；为低通滤波之后的速度模型沿坚直方向的梯度； 表示低通滤波之后的速度模型。 根据本专利技术的另一方面，提供一种用于抑制全波形反演震源编码串扰噪音的系 统，包括： 预处理模块，其对反演迭代过程中更新的速度模型进行低通滤波； 主分量分析模块，其对低通滤波之后的速度模型做主分量分析，确定地层地质构 造的主信号方向； 定向滤波模块，其沿主信号方向做定向滤波以抑制与主信号方向不同的震源编码 串扰噪音。 根据本专利技术的一个实施例，所述主分量分析模块进一步包括： 梯度计算单元，其对低通滤波之后的速度模型分别计算水平方向和坚直方向的梯 度； 张量矩阵计算单元，其根据水平方向和坚直方向的梯度构建梯度张量矩阵； 主信号方向计算单元，其基于梯度张量矩阵确定地层地质构造的主信号方向。 根据本专利技术的一个实施例，所述预处理模块用于采用均值低通滤波、中值低通滤 波或者高斯低通滤波方法对反演迭代过程中更新的速度模型进行滤波处理，以消除噪声产 生的商频干扰。 根据本专利技术的一个实施例，所述定向滤波模块用于基于高斯平滑方法、均值平滑 方法或者中值平滑方法对低通滤波之后的速度模型沿主信号方向进行平滑处理。 本专利技术针对震源编码技术带来的串扰噪音，利用图像学方向性滤波原理进行反演 过程中的模型处理。利用全波形反演速度模型中信号与噪音的方向差异，在有效信号的方 向上滤波，既能保护有效信号的完整性，又能去除噪声。因此能够极大地降低串扰噪声带来 的负面影响，避免反演的局部极值，增加反演的稳定性，能提高反演精度。 本专利技术是对反演迭代过程中更新的速度模型运用图像学原理做滤波处理，不必对 编码序列数据进行整体运算。因此，本专利技术的计算方法简单，数据运算量小，可以高效高精 度地保护有效信号且能促进波形反演准确快速收敛。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实 施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。 图1是本专利技术实施例一的全波形反演震源编码串扰噪音抑制方法的步骤流程图； 图2是对迭代过程中更新的速度模型未抑制源编码串扰噪音的第一次反演结果； 图3是根据实施例一的方法对速度模型做主分量分析得到的地层地质构造的主 信号方向分布$意图； 图4是根据实施例一的方法对速度模型抑制源编码串扰噪音的反演结果； 图5是本专利技术实施例二的全波形反演震源编码串扰噪音抑制系统的结构示意图。【具体实施方式】 由于震源编码技术会带来不同程度的串扰噪音，本专利技术的实施例利用图像学中的 主分量分析方法对反演迭代过程中更新的速度模型进行线性滤波，以保留地下地质构造中 的有效信号成份，抑制震源编码串扰噪音。 反演迭代过程中更新的速度模型反映了地下地质构造，这些构造具有一定的方向 性。但是，地质构造的方向与震源编码的噪音方向存在一定的差异。现有技术中对基于震源 编码的全波形反演方法的噪声处理技术不仅会抑制震源编码的噪音，也会使地质构造的方 向变得模糊。如果在此基础上进行多次迭代反演，会导致更大的干扰，甚至反演的不收敛。 本专利技术的实施例基于有效信号与串扰噪音的方向差异性，根据主分量自适应滤波 器原理，找到地质构造主信号的方向。然后沿此方向对速度模型做平滑运算，从而抑制与主 信号方向不同的震源编码噪音。 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术作进一步 地详细说明。 实施例一 图1为本实施例的用于抑制全波形反演震源编码串扰噪音的方法的步骤流程图。 首先，在步骤S101中，对反演迭代过程中更新的速度模型进行低通滤波，以消除 高频噪声对寻找地质构造主信号方向造成的干扰。具体而言，可以采用均值低通滤波、中值 低通滤波或者或者高斯低通滤波方法对迭代过程中更新的速度模型进行滤波处理，以消除 噪声产生的高频干扰，从而减少寻找主信号方向时的误差。 在本实施例中，优选采用高斯低通滤波方法。 反演迭代过程中更新的速度模型中的样点可表示为I (X，y)。对速度模型划分为多 个滤波区域，针对滤波区域的高斯低通滤波器为 其中，为离散高斯卷积核函数，σ 2为方差，用于调节滤波的平滑程度，k为高 斯卷积核矩阵的维数，i为速度模型滤波区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制全波形反演震源编码串扰噪音的方法，其特征在于，包括以下步骤：对反演迭代过程中更新的速度模型进行低通滤波；对低通滤波之后的速度模型做主分量分析，确定地层地质构造的主信号方向；沿主信号方向做定向滤波以抑制与主信号方向不同的震源编码串扰噪音。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡光辉，王立歆，王杰，王振宇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11