一种采用深度域滤波消除线性与非线性干扰波的方法技术

一种采用深度域滤波消除线性和非线性干扰波的方法，对于常规采集到的地震炮集数据，对采集到的炮集数据进行数据增益，对数据沿空间方向进行道均衡和沿时间方向进行振幅补偿，使数据适应波动方程处理；对炮集进行傅立叶正变换和向下波场延拓，从地表面延拓到参考面；对延拓到参考面上的炮集进行深度域滤波，对深度域滤波后的参考面的炮集进行向上波场延拓和傅立叶反变换，从参考面延拓到地表面；能有效识别复杂近地表产生的线性和非线性干扰波并采用深度域滤波消除线性和非线性干扰波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油地震勘探数据处理技术，具体是一种采用深度域滤波消除地震记录中线性与非线性干扰波的方法。
技术介绍
在地震勘探领域，传统的信号加强或噪声压制技术一般是利用信号与噪声在频率(低通、高通或带通滤波)、视速度(FK滤波)、极化方向(极化滤波)和统计特性(随机噪声衰减)等方面的差异来分离或预测信号与噪声，然后再对信号或噪声进行相应的处理，这类方法称为数据驱动的去噪方法。然而，随着勘探区域地表与近地表地震地质条件的日趋复杂，激发源附近各种地面障碍物及近地表岩性变化造成种类繁多的干扰波、沙漠的沙丘鸣震、海底产生的多次或微屈多次波，以及油田开发区各种地面与地下设施产生的干扰波，这些复杂近地表区产生的线性与非线性干扰波经常表现为在频率、视速度、传播方向、极化方向及统计特性方面很难与反射信号有效区别开来，因此利用数据中信号与噪声差异的传统数据驱动的去噪方法不能完全分离噪声与信号，达不到理想的去噪效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可有效识别复杂近地表产生的线性与非线性干扰波并采用深度域滤波消除线性与非线性干扰波的方法。本专利技术是采用深度域滤波消除线性与非线性干扰波的方法，对于采集的地震炮集数据，其具体步骤包括，(1)对炮集数据进行数据增益，对数据沿空间方向进行道均衡并沿时间方向进行振幅补偿，使数据适应波动方程处理； (2)对炮集数据进行傅立叶正变换与向下波场延拓，从地表面延拓到参考面；(3)对延拓到参考面上的炮集数据进行深度域滤波；(4)对深度域滤波后的炮集数据进行向上波场延拓及傅立叶逆变换，从参考面延拓到地表面；(5)进行数据逆增益，恢复反射信号的原始形状，得到消除地表与近地表干扰波的有效地震波并成图。本专利技术当数据的空间采样间隔较大时，对炮集数据进行增益后，可以选择对数据进行空间插值以减少空间假频，从而消除对假频数据的不正确延拓。本专利技术在进行向下与向上延拓过程中，选择信号保持的相位移算子，利用倏逝波数衰减噪声。本专利技术向下延拓过程中，改变信号的相位，不改变信号的振幅并识别噪声。本专利技术在向上延拓的过程中，恢复信号的相位。本专利技术对于二维勘探所得到的地震记录，采用二维傅立叶正变换与逆变换。本专利技术对于二维勘探所得到的地震记录，所采用的相位移算子在滤波前进行振幅补偿与野外静校正。滤波前对记录的处理不应破坏记录的地表一致性。本专利技术对于三维勘探得到的地震记录，进行三维傅立叶正变换与向下波场延拓，相位移算子自动扩展到三维情况，进行深度域滤波后，进行三维傅立叶逆变换并向上波场延拓，即完成了三维深度域滤波。本专利技术以二维地震数据为例，采用的具体原理为倏逝波数的公式为ω2cn2-kx2=-kz2]]>(kz＞0) 振幅衰减因子为e-kz。观测波场p(x，z，t)符合以下方程▿2p(x,z,t)-1c2(z)∂2p(x,z,t)∂t2=0---(1)]]>如近地表速度C(z)是只沿垂直方向变化的，近地表模型离散为厚度为Δz，速度为cn的N层均匀介质，对方程(1)的x和t坐标应用傅利叶变换，可以得出∂2P(kx,z,ω)∂z2=(kx2-ω2cn2)P(kx,z,ω)---(2)]]>定义垂直波数为kz=ω2cn2-kx2,]]>那么方程(2)的解就是P(kx,z,ω)=Aeikzz+Be-ikzz---(3)]]>式中的两个系数A，B由所应用的地表条件确定。依据式(3)进行波场向下延拓，公式为P(kx,z+Δz,ω)=P(kx,z,ω)e-ikzΔz---(4)]]>kz=ω2cn2-kx2(ω2cn2-kx2≥0)0(ω2cn2-kx2<0)---(5)]]>依据式(3)进行波场向上延拓，公式为P(kx,z-Δz,ω)=P(kx,z,ω)eikzΔz---(6)]]>kz=ω2cn2-kx2(ω2cn2-kx2≥0)ikx2-ω2cn2(ω2cn2-kx2<0)---(7)]]> 本专利技术在综合考虑计算效率、适应观测系统能力及信号保持等方面因素后，采用基于波场延拓的模型驱动去噪方法，压制与倏逝波数相关联的噪声，消除近地表线性与非线性干扰，完全保持信号的振幅与相位信息，可以得到无干扰的地震数据。附图说明图1基于波场延拓的模型驱动滤波方法示意图，经过向下延拓与向上延拓之后，在振幅保持区域内，信号不变，而在相位保持区域，噪声振幅被压制。图2为含有两层介质及一个散射体的近地表模型，其中散射体尺度为10m*10m、埋深为100m、速度为1500m/s，两层介质的速度cn分别为2500m/s和3500m/s。激发与接收面设置在深度15m处，参考面在深度195m处，波场向下延拓到参考面后，避免了散射体4的波场干扰。其中1-炮点，2-参考面，3-有效信号波，4-散射体。图3原始炮集(左)、沿深度轴延拓的深度域滤波结果(中)和差道集(右)，从差道集剖面可以看出滤掉了干扰而保存了有效反射波。其中5-有效波，6-干扰波，7-直达波。图4是对二维地震勘探数据的一个叠前单炮地震记录滤波前后的对比图象。其中(a)是采用本专利技术滤波前的地震波记录剖面，所圈的区域近地表干扰很强；(b)是采用本专利技术方法处理后的炮集记录图象；(c)是采用本专利技术滤除的干扰波图象。图5是对上述二维地震勘探数据的一个叠前单炮地震记录滤波前后所抽取的CMP道集对比图象。其中(a)是采用本专利技术滤波前的地震波记录剖面，有效波被干扰波掩盖，所圈的区域近地表干扰很强；(b)是采用本专利技术方法处理后的炮集记录图象，有效信号增强；(c)是采用本专利技术滤除的干扰波图象。图6是本专利技术对同一数据滤波后的叠加剖面对比，(a)是滤波前的叠加结果，(b)是滤波后的叠加结果，(c)是噪声。图7是三维地震数据深度域滤波对比图，(a)是滤波前原始炮集数据，(b)滤波后的炮集数据，(c)被滤除的噪声。具体实施例方式实施例1对于采集的地震炮集数据，选取一条二维测线的地震数据实施深度域滤波处理，数据的基本情况为数据道长为4000ms，采样间隔为4ms，测线数据共包括351炮，每炮800道。1)首先进行数据增益，对数据沿空间x方向进行道均衡并沿时间方向进行振幅补偿，使数据适应波动方程处理。2)其次进行二维傅立叶正变换及向下波场延拓，对炮集按公式(4)和(5)从地表面延拓到参考面，所选的参考面深度为150m，分为三层，每层的厚度与速度分别为80m、40m与30m，2000m/s，2400m/s，2800m/s。P(kx,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用深度域滤波消除线性与非线性干扰波的方法，对于采集的地震炮集数据，其特征在于包括以下步骤，（１）对采集的炮集数据进行数据增益，对数据沿空间方向进行道均衡并沿时间方向进行振幅补偿，使数据适应波动方程处理；（２）对炮集数据 进行傅立叶正变换并向下波场延拓，从地表面延拓到参考面；（３）对延拓到参考面上的炮集数据进行深度域滤波；（４）对深度域滤波后的炮集数据进行向上波场延拓及傅立叶逆变换，从参考面延拓到地表面；（５）进行数据逆增益，恢复反射 信号的原始形状，得到消除地表与近地表干扰波的有效地震波并成图。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柯本喜，耿伟峰，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]