一种基于时空域降频模型的二维地震勘探噪声去除方法技术

本发明专利技术提供一种基于时空域降频模型的二维地震勘探噪声去除方法，属于地震勘探环境下数据采集所得二维地震勘探记录的随机噪声消减方法。通过建立时空域的降频模型，将地震信号主频降低，线性度提高，并以此特征为差异区别于随机噪声，对二维地震勘探记录进行了去噪处理。有益效果是中频反射信号经降频模型处理后主频可降至一半以下，去噪后实际地震资料信噪比提高，与常规勘探方法相比恢复的反射波能量更强，反射轴更清晰，为后续反射振幅、速度及频率信息的准确提取提供有力保障，不但对于精确探明实际测区地下地质构造有很重要的作用，而且有利于准确估算油气储量及分布范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是实际地震勘探环境下数据采集所得二维地震勘探记录的随机噪声消减方法，实际地震勘探记录中反射信号的高频成分极易在传统消减方法中受到损失。本专利技术建立时空域的二维地震勘探记录降频模型，计算出满足给定降频条件的时空变换方向，并对时空域提取出的降频信号进行非线性滤波处理，能够有效去除地震勘探过程中的随机噪声，同时能够更好的保护反射同相轴信息，提高实际二维地震勘探记录的信噪比。为后续反射振幅、速度及频率信息的准确提取提供有力保障，进而有利于准确估算油气储量及分布范围。
技术介绍
实际地震勘探工作中，不论是风吹草动、检波器随机振动、，还是叠前、叠后的处理都不可避免的会在地震勘探记录中留下随机噪声。随机噪声的存在影响对反射信号的辨认，进而影响一系列后续的地质解释工作。由于地震勘探随机噪声是由很多不可预知的因素综合作用而成，因而在地震勘探记录中随机出现，频带较宽、速度不定且没有规则的传播方向。当前对实际地震勘探记录进行随机噪声消减时，有很多种处理方法。然而，大多数去噪方法在消减随机噪声时可以保护较低频反射信号的能量，却无法保护较高频反射能量，致使处理后信噪比提高有限，处理结果达不到地震勘探的相关要求。时频峰值滤波技术是当前较常用的一种能够消减实际地震勘探记录随机噪声的方法。它的原理如下：实际二维地震勘探记录中沿时间方向的一道信号包含反射波和随机噪声，表示为下式：s(t)＝x(t)+n(t)其中x(t)表示反射波有效信号，n(t)表示随机噪声。随后进入编码过程，将含噪地震勘探记录调制为某解析信号的瞬时频率，得到解析信号： z ( t ) = e j 2 π μ ∫ 0 t s ( λ ) d λ ]]>可以证明，一定条件下，解析信号z(t)的伪Wigner-Ville分布(PWVD)的峰值是有效信号x(t)的无偏估计。因此可将x(t)从含噪信号s(t)中提取出来，即求得达到信号去噪的目的，公式如下： x ^ ( t ) = 1 μ · argmax f [ PW z ( t , f ) ] ]]>使用该方法对地震勘探记录进行去噪的效果较好，但是PWVD的参数需要依据反射信号的主频率而做出调节，参数较大时能获得更好的随机噪声消减效果，但对较高主频反射能量会造成严重的损失。因而该方法只适用于反射波主频率25Hz以下的地震勘探记录去噪处理。而当反射波主频较大时，无偏估计条件得不到满足，反射信息与随机噪声一并被去除，影响有效信号同相轴的识别，进而影响地震勘探记录信噪比的进一步提高。
技术实现思路
专利技术提供一种基于时空域降频模型的二维地震勘探噪声去除方法，用于解决的技术问题是在地震勘探记录采集后，利用二维地震勘探记录中邻近地震道与道之间的子波相关特性，不在原始的时间-偏移矩域而是变换至时间-空间域，通过构建时空域降频模型寻找到能将实际地震勘探记录高频信号转化为低频信号的时空方向。在计算出的时空方向上提取时空降频信号并设置合理参数进行随机噪声消减处理，并且与当前地震勘探去噪技术结合使用，达到提高实际地震勘探记录信噪比的目的。为后续反射振幅、速度及频率信息的准确提取提供有力保障，进而有利于准确估算油气储量及分布范围。本专利技术采取的技术方案是，包括下列步骤：1)二维地震勘探记录获取：采用与地质构造走向垂直的方向来安排测线，沿地震测线等间距布置N个检波器组，选择中间放炮排列方式来接收地震波信号，根据观测仪器的不同，检波器组的数量N可少至几十个，多至上千个，激发炮点后，每个检波器接收的信号通过放大器和记录器，得到一道地震勘探波形记录，记录的长度与接收时间成正比，与检波器的采样频率成反比，N道记录组成一幅二维地震勘探记录；2)定义时空域降频模型：时空域降频模型的建立来源于径向道变换思想，对一幅二维地震勘探记录进行径向道变换可使某些变换域信号的视时间拉长，周期增加，频率降低，即信号的线性度获得降低，定义时空域降频模型是为了获取低线性度地震信号的时空方向，一幅二维地震勘探记录共N道，设局部范围内各道的地震子波时距曲线近似满足直线方程，该直线l0与时间方向夹角为单个地震子波的周期为T，相邻道地震子波的时间差为t0，第一道子波初始位置与第N道子波结束位置的连线记为lR，与时间方向夹角为l0与lR之间的夹角为默认二维地震勘探记录处理时的时间间隔与空间间隔一致，即时域采样间隔及相邻道的间隔均为△t，模型分为和两种情况；3)二维地震勘探记录降频模型参数选取方法：利用直线l0提取时空域数据，则各点幅值一致，提取信号为直线，频率降至零，若利用直线lR提取时空域数据，则获取信号能够保持地震子波的波动趋势，但与单道信号不同的是，变换后子波的周期由T变为(N-1)△t；(1)二分频时空信号提取：条件是主频降至原始主频的一半以下，即fR≤0.5f，只需满足：(N-1)△t≥2T，即代入和两种情况的模型中可推导出的上下界分别为：若考虑水平同相轴情况则上下界分别为：(2)n分频时空信号提取：条件是主频降至原始主频的1/n，只需满足：代入和两种情况下可推导出的上下界分别为：n＝2及n＝3时降频时空方向与反射轴实际方向之间的关系为，满足二分频条件的时空方向位于最外层的以为对称轴的梭子状邻域内，降频程度越大时n＝3，梭子状区域越向对称轴收拢，当降频程度达到最大即n趋于无穷时，降频后时空域信号为直线，该梭状区域收敛至对称轴本身，上述结论也可通过求解当n趋近于无穷时上下界的极值而得到：4)实际二维地震勘探随机噪声的消减方法：利用时空域降频模型对一幅二维地震勘探记录进行处理时，既可依照最高频的反射信号对整幅地震勘探记录采取统一的降频条件，也可跟据实际情况对地震勘探记录区分深浅层，设置不同的降频条件，同层地震勘探记录中若反射轴的变化范围较大，也可采用分段处理达到更好的随机噪声消减效果；(1)估计二维地震勘探记录中的反射同相轴方向：以二维地震勘探记录片段的每一采样点所在道为中心取相邻N道地震记录，每道记录共M点，计算N道地震勘探记录中第1道记录x1(i)与第N道记录xN(i)的互相关函数R1N(n)，计算公式为：R1N(n)＝E{x1(i)xn(i+n)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时空域降频模型的二维地震勘探噪声去除方法，其特征在于，包括下列步骤：1)二维地震勘探记录获取；2)定义时空域降频模型；3)二维地震勘探记录降频模型参数选取方法：利用直线l0提取时空域数据，则各点幅值一致，提取信号为直线，频率降至零，若利用直线lR提取时空域数据，则获取信号能够保持地震子波的波动趋势，但与单道信号不同的是，变换后子波的周期由T变为(N‑1)Δt；(1)二分频时空信号提取：条件是主频降至原始主频的一半以下，即fR≤0.5f，只需满足：(N‑1)Δt≥2T，即代入和两种情况的模型中可推导出的上下界分别为：若考虑水平同相轴情况则上下界分别为：(2)n分频时空信号提取：条件是主频降至原始主频的1/n，只需满足：代入和两种情况下可推导出的上下界分别为：n＝2及n＝3时降频时空方向与反射轴实际方向之间的关系为，满足二分频条件的时空方向位于最外层的以为对称轴的梭子状邻域内，降频程度越大时n＝3，梭子状区域越向对称轴收拢，当降频程度达到最大即n趋于无穷时，降频后时空域信号为直线，该梭状区域收敛至对称轴本身，上述结论也可通过求解当n趋近于无穷时上下界的极值而得到：4)实际二维地震勘探随机噪声的消减方法：利用时空域降频模型对一幅二维地震勘探记录进行处理时，既可依照最高频的反射信号对整幅地震勘探记录采取统一的降频条件，也可跟据实际情况对地震勘探记录区分深浅层，设置不同的降频条件，同层地震勘探记录中若反射轴的变化范围较大，也可采用分段处理达到更好的随机噪声消减效果；(1)估计二维地震勘探记录中的反射同相轴方向：以二维地震勘探记录片段的每一采样点所在道为中心取相邻N道地震记录，每道记录共M点，计算N道地震勘探记录中第1道记录x1(i)与第N道记录xN(i)的互相关函数R1N(n)，计算公式为：R1N(n)＝E{x1(i)xn(i+n)}其中E为期望，在计算的结果序列中，找到最大值所对应的n值nm并计算出该采样点对应的瞬时反射同相轴方向计算公式为：(2)基于时空域降频模型的随机噪声消减：按实际需要选择分频模型的参数n，n≥2，根据计算出的同相轴局部方向得出时空信号提取角度的上下限，对二维地震勘探记录片段各点所对应的区间进行统计，找出相交的区间并确定该区间中心值为该二维地震勘探记录片段所求的时空域信号提取方向；对二维地震勘探记录片段u(x,t)以为方向参数进行径向迹变换，变换公式为：u′(v,t′)＝R{u(x,t)}其中u′为变换域的结果，R表示径向道变换，速度v及t′满足下式：t′＝t，在径向迹变换域沿t′方向对信号进行频率调制，即将u′矩阵的各列信号调制为解析信号的瞬时频率，调制公式为：zi(tr)=ej2πμ∫-∞trui′(t′)dt′]]>对zi(tr)的Wigner‑Ville分布峰值进行瞬时频率估计，公式如下：u^i(t′)=f^zi(t)=1μargmaxf[Wzi(t,f)]]]>将各列的估计结果按列序号组合为径向迹变换域的二维地震勘探去噪记录再由径向迹变换域逆变换回时间‑空间(x‑t)域，逆变换公式如下：u^(x,t)=R-1{u^′(v,t′)}]]>通过上式即可得到时空域降频模型下，去除随机噪声后的二维地震勘探结果记录。...

【技术特征摘要】
1.一种基于时空域降频模型的二维地震勘探噪声去除方法，其特征在于，包括下列步骤：1)二维地震勘探记录获取；2)定义时空域降频模型；3)二维地震勘探记录降频模型参数选取方法：利用直线l0提取时空域数据，则各点幅值一致，提取信号为直线，频率降至零，若利用直线lR提取时空域数据，则获取信号能够保持地震子波的波动趋势，但与单道信号不同的是，变换后子波的周期由T变为(N-1)Δt；(1)二分频时空信号提取：条件是主频降至原始主频的一半以下，即fR≤0.5f，只需满足：(N-1)Δt≥2T，即代入和两种情况的模型中可推导出的上下界分别为：若考虑水平同相轴情况则上下界分别为：(2)n分频时空信号提取：条件是主频降至原始主频的1/n，只需满足：代入和两种情况下可推导出的上下界分别为：n＝2及n＝3时降频时空方向与反射轴实际方向之间的关系为，满足二分频条件的时空方向位于最外层的以为对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宁，李月，田雅男，林红波，于朋君，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22