用于地震数据处理的迭代倾角导向中值滤波器的制造方法
【专利摘要】提供了用于对在地震数据中示出有冲突倾角的地震数据进行随机噪声衰减的迭代倾角导向中值滤波器。所述数据的处理窗口或样本内的若干支配倾角通过傅里叶径向变换在频率-波数域中被识别。之后沿着所述支配倾角施加中值滤波器以去除噪声，滤波之后的剩余信号被保留用于进一步的中值滤波器迭代。重复迭代以在所述剩余数据中沿着主要支配倾角施加中值滤波器。在随后的迭代中继续处理直到所有选定的倾角被处理完。每次迭代的剩余信号之后被累加用于最终输出。
【专利说明】用于地震数据处理的迭代倾角导向中值滤波器
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于地下地层结构分析的地震数据处理，特别是涉及用于这种处理的迭代倾角导向中值滤波器。
【背景技术】
[0002]在地震数据处理中，噪声衰减对于产生相关区域中的地震勘测结果的更加精确的表征非常重要。地震数据的叠前道集中的信噪比的优化处理可产生更佳的后续处理、成像和解释。
[0003]在努力抑制噪声方面已采用若干的信号处理技术。这些技术被分类成三个主要组:频-空(f-x)域预测滤波、奇异值分解(SVD)法和中值滤波。
[0004]在若干年前，在f-x域中采取通过预测反褶积来进行随机噪声衰减。F-X反褶积是基于假设在每个单一频率上的空间信号是由有限数量的复谐波所构成的。在噪声存在的情况下，自回归模型适合于预测谐波的迭加。F-X反褶积对衰减随机噪声有效并且能够处理被称为冲突倾角(conflicting dip)的事件。冲突倾角指的是地震数据示出可能会出现多于一个可能的倾角的情形。然而，f_x反褶积已知会在存在极强噪声时使信号电平显著失真。由此建议采取投影滤波器来取代预测滤波器。
[0005]奇异值分解(SVD)是优化地震道集中的横向相关事件的另一工具。在采用特征值分解以提取相关事件前，奇异值分解形成数据协方差矩阵。SVC能通过只累加表示横向相关信号的最大奇异值的贡献来有效地抑制随机噪声。扩展的SVD应用已用于f-χ域中的地震数据。
[0006]中值滤波同样已经在石油和天然气工业中被广泛接受。在Bednar, J.B.于1983年发表在 Geophysics 第 48 期第 1598-1610 页上的文章“Applicat1ns of median filteringto deconvolut1n, pulse estimat1n, and statistical editing of seismic data，，中讨论了中值滤波在地震勘探中的一些应用。在Duncan, G.和G.Beresford于1995年发表在Geophysics 第 60 期第 1157-1168 页上的文章“Some analyses of2D median f-k filters”中介绍了 2D中值f-k滤波器，其使用f一k滤波器的截短的脉冲响应系数作为加权系数用于加权的中值处理。在Zhang, R.和T.J.Ulrych于2003年发表在SEG扩充文摘第1949-1952页的文章“Multiple suppress1n based on the migrat1n operator and a hyperbolicmedian filter”中探讨了使用双曲线中值滤波器来进行多重抑制，而在Liu, C.、Y.Liu、B.Yang、D.Wang 和 J.Sun 于 2006 年发表在 Geophysics 第 71 期 V105-V110 上的文章 “A2Dmultistage median filter to reduce random seismic noise，，中米用 2D 多级中值滤波器来抑制陆地地震数据中的随机噪声。在Liu, Y.、Y.Luo和Y.Wang于2009年发表在SEG 扩充文摘 29 第 3342-3346 页的文章 “Vector median filter and its Applicat1nsin Geophysics”中提出在地质物理中应用矢量中值滤波器(VMF)。在Huo，S.、Luo，Y.和P.G.Kelamis 于 2009 年发表在 SEG 扩充文摘 28 第 31-35 页的文章“Simultaneous sourcesseparat1n via mult1-direct1nal vector-median filter” 中讨论了将矢量中值滤波器扩展为多方向矢量中值滤波器(MD-VMF)以分隔混合的现场地震数据。
[0007]中值滤波器处理假设已经预先对相关事件进行平整化，而MD-VMF滤波假设在操作窗口中存在单一倾角。因此，目前已知的，中值滤波器或多方向矢量中值滤波器方法都不能够处理具有冲突倾角的地震道集。
[0008]当地震数据示出冲突倾角时使用被称为频率-波数(或F-K)滤波的技术。经验显示频率-波数滤波器不是边缘保持滤波器，因此在滤波之后具有边缘效应。F-K滤波器不能令人满意地执行尖峰或脉冲噪声的消除。如上所记载的，中值滤波器，作为边缘保持滤波器，一般适用于衰减尖峰噪声，但是只对平整的事件有用。
【发明内容】
[0009]简而言之，本发明提供了一种新的和改进的用于衰减其中时间-空间处理结果指示有冲突倾角的地震数据中的随机噪声的处理地震数据的计算机实施的方法。根据本发明的计算机实施的方法，将地震数据的时间-空间处理结果在计算机中聚集以形成该地震数据的一系列重叠的时间-空间样本窗口。将单个地震数据的样本窗口的数据转换为频率-波数域数据。随后，将通过转化样本窗口数据所获得的频率-波数域数据转换为傅里叶径向域数据。确定样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值图，对选定的傅里叶径向域数据的峰值进行转换，以指示出样本窗口数据中的支配倾角。沿着指示出的支配倾角中的一个所选定的支配倾角将中值滤波器施加到地震数据的样本窗口中的数据，从而对该样本窗口中的数据进行噪声衰减。对中值滤波后的数据的剩余信号进行存储。
[0010]本发明还提供了一种新的和改进的用于衰减其中时间-空间处理结果指示有冲突倾角的地震数据中的随机噪声的地震数据的数据处理系统。该数据处理系统包括存储地震数据的时间-空间处理结果的数据存储器，以及处理器。该数据处理系统的处理器将地震数据的时间-空间处理结果在计算机中聚集以形成该地震数据的一系列重叠的时间-空间样本窗口，将单个地震数据的样本窗口的数据转换为频率-波数域数据。随后，处理器将通过转化样本窗口数据所获得的频率-波数域数据转换为傅里叶径向域数据，并确定样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值图。随后，处理器根据样本窗口数据中指示出的支配倾角对选定的傅里叶径向域数据的峰值进行转换。处理器沿着所指示出的支配倾角的一个选定的支配倾角将中值滤波器施加到样本窗口的数据，从而对该样本窗口中的数据进行噪声衰减。处理器然后对样本窗口的中值滤波后的数据的剩余信号进行存储。
[0011]本发明还提供了一种新的和改进的在计算机可读介质中存储计算机可操作指令的数据存储装置，所述计算机可操作指令使数据处理系统对其中时间-空间处理结果指示有冲突倾角的地震数据进行处理以衰减该地震数据中的随机噪声。存储在数据存储装置中的指令引发数据处理系统将地震数据的时间-空间处理结果在计算机中聚集以形成该地震数据的一系列重叠的时间-空间样本窗口。该指令还引发数据处理系统将单个地震数据的样本窗口的数据转换为频率-波数域数据，并将通过转化样本窗口数据所获得的频率-波数域数据转换为傅里叶径向域数据。该指令还引发数据处理系统确定样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值图，并根据样本窗口数据中指示出的支配倾角对选定的傅里叶径向域数据的峰值进行转换。该指令引发数据处理系统沿着所指示出的支配倾角中的一个选定的支配倾角将中值滤波器施加到地震数据的样本窗口中的数据，从而对样本窗口中的数据进行噪声衰减。随后，该指令引发数据处理系统对样本窗口的中值滤波后数据的剩余信号进行存储。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是根据本发明的在数据处理系统中执行的用于迭代倾角导向中值滤波器的数据处理步骤组的功能框图。
[0013]图2是根据本发明的用于迭代倾角导向中值滤波器的数据处理系统的示意框图。
[0014]图3A、图3B和图3C是在不同域中的样本平面波的变换示意图。
[0015]图4A、图4B和图4C是处理后的地震数据的绘图组。
[0016]图5A、图5B、图5C、图和图5E是处理后的地震数据的另一绘图组。
[0017]图6A、图6B和图6C是处理后的地震数据的又一绘图组。
[0018]图7A、图7B、图7C、图7D和图7E是处理后的地震数据的追加绘图组。
【具体实施方式】
[0019]本发明提供了在用于相关地下结构分析的地震数据中衰减随机噪声的迭代倾角导向滤波器。如将要阐述的，在对数据执行傅里叶径向变换之后通过在数据窗口中搜寻多个支配倾角来处理数据。之后以降序序列施加中值滤波。通过这种方法，可以消除具有冲突倾角的数据中的随机噪声。
[0020]由一组数据处理步骤所组成的流程图F (图1)示出了在计算机程序软件中实现的本发明的逻辑结构。流程图F是高级逻辑流程图，其示出了根据本发明的通过根据本发明的迭代倾角导向中值滤波来处理地震数据的方法。应当理解的是，该流程图示出了根据本发明运行的计算机程序码元的结构。本发明在其必要实施例中通过计算机组件来实行，所述计算机组件以这样一种形式使用程序代码指令，即，指示数字数据处理系统D(图2)执行对应于流程图F中所示步骤的处理步骤序列。图1的流程图F包括针对用于随机噪声衰减的在数据处理系统D中迭代倾角导向中值滤波地震数据的计算机实施处理数据的优选步骤序列。
[0021]流程图F是高级逻辑流程图，其示出了根据本发明的处理方法。本发明的方法在数据处理系统D的计算机10(图2)中执行并且可以使用图1的存储在存储器12中且由计算机10的系统处理器14执行的计算机程序步骤实施。如将要阐述的，流程图F示出了采用数据处理系统D来迭代倾角导向中值滤波地震数据以衰减地震数据中的不需要的随机噪声及用于其他目的的优选实施例。
[0022]在流程图F的步骤20(图1)期间，数据处理系统D的存储器中的输入地震数据被分隔并聚集到若干个时间-空间重叠的小数据样本窗口中。应当理解的是，用于根据本发明进行处理的输入地震数据可以是叠前道集或叠后剖面。输入数据被聚集到的作为开始的第一个时间-空间窗口以及相继的其他数据窗口中，处理如图1所示的后续序列继续进行。
[0023]在步骤22期间，将被处理的地震数据的选定时间-空间样本窗口从时间-空间域变换为频率-波数(f-k)域。在步骤24期间，对样本窗口数据执行步骤22所产生的f-k域数据被变换为傅里叶径向域，优选地使用公知的环绕径向道变换。
[0024]在步骤26期间，通过累加从步骤24产生的傅里叶径向变换数据中所示出的每个径向形成峰值图。在步骤28中，评估在步骤26期间所形成的傅里叶径向域峰值图中的选定峰值以示出用于样本窗口的原始t-x域数据中的支配倾角。按照峰值图中示出的它们各自的峰值来评估倾角的支配度。
[0025]在步骤30期间，之后沿着在步骤28期间示出的支配倾角的第一选定支配倾角的角度施加中值滤波器以衰减来自信号的噪声。以在峰值图中示出的不同倾角的各自的峰值的降序序列以不同的示出倾角迭代地执行中值滤波步骤30。由于通常存在多个支配倾角，本发明使用以示出峰值的降序序列按照倾角进行滤波的迭代方法。对于中值滤波的每个处理迭代，作为步骤30的一部分所施加的中值滤波器被沿着在剩余倾角中具有最大示出峰值的剩余倾角的对应角度施加。处理针对每个选定倾角继续进行。在步骤30期间，在每个迭代之后，将前面预估的信号数据从输入数据中减去，剩余或残留的数据被用作在步骤30期间的后续中值滤波的样本窗口数据的输入数据。残留数据同样存储在计算机存储器中。当沿着由峰值图示出的每个选定支配倾角的中值滤波结束时，剩余的噪声衰减后的信号被累加以形成用于样本数据窗口的最终输出值。结果是当前被处理的样本窗口的噪声衰减后的信号的倾角导向中值滤波最终输出。针对样本窗口的在中值滤波步骤30期间的迭代数量取决于数据的复杂性(即，存在于样本窗口的数据中的示出冲突倾角的数量)。
[0026]之后在步骤32期间，将步骤30产生的针对当前被处理的样本窗口的中值滤波后的数据存储到数据处理系统D的存储器中。在步骤34期间，确认输入数据中的每个样本窗口是否都已经被处理。如果否，则在步骤36期间增加数据窗口序列或计数到新的相关数据窗口并且处理回归到步骤22以继续以上述方式进行处理。针对连续样本窗口的处理数据的序列以这样的方式继续直到相关的输入时间-空间数据的每个数据样本窗口被处理。
[0027]当在步骤34期间确定该处理完成时，步骤38使得每个时间-空间数据样本窗口的信号输出被从数据处理系统D的存储器中聚合。步骤38通过显示器26产生倾角导向中值滤波后的噪声衰减的地震数据的输出地震显示用于分析、解释和评估。
[0028]基于下面的分析，可进一步理解图1中所示出及上面所描述的处理序列。在t-x域中平面波d(x，t)可以表达为
[0029]
【权利要求】
1.一种用于衰减其中时间-空间处理结果指示有冲突倾角的地震数据中的随机噪声的处理地震数据的计算机实施的方法，该方法包括该计算机实施的处理步骤: (a)将地震数据的时间-空间处理结果在计算机中聚集以形成该地震数据的一系列重叠的时间-空间样本窗口； (b)将单个地震数据的样本窗口的数据转换为频率-波数域数据； (C)将样本窗口数据的频率-波数域数据转换为傅里叶径向域数据； (d)确定样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值图； (e)对选定的样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值进行转换，以指示出样本窗口数据中的支配倾角； (f)沿着选定的一个所指示的支配倾角将中值滤波器施加到样本窗口中的数据，从而对该样本窗口中的数据进行噪声衰减；以及 (g)对样本窗口的中值滤波后的数据中的剩余信号进行存储。
2.如权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括步骤: 确定所指示的样本窗口数据中的支配倾角中的每一个是否已被选择；以及如果否，选择另一个指示出的支配倾角并沿着该选定的另一个指示出的支配倾角重复步骤(f)和(g);或 如果是，形成沿着选定的多个支配倾角输出的所存储的中值滤波后的数据的剩余信号的累加和。
3.如权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括步骤: 确定每个所聚集的地震数据的样本窗口是否已被选择；以及 如果否，选择另一个所聚集的地震数据的样本窗口，并返回到步骤(b)对该另一个所聚集的地震数据的样本窗口的数据执行步骤(b)到(h);或 如果是，对聚集的所确定的针对每个重叠的样本窗口输出的噪声衰减后的数据的累加和进行存储。
4.如权利要求2所述的计算机实施的方法，还包括步骤: 显示所存储的聚集的所确定的针对每个重叠的样本窗口输出的中值滤波后的数据的累加和。
5.如权利要求1所述的计算机实施的方法，其中所处理的地震数据包括叠前道集。
6.如权利要求1所述的计算机实施的方法，其中所处理的地震数据包括叠后剖面。
7.如权利要求1所述的计算机实施的方法，其中所述确定傅里叶径向域数据的峰值图的步骤包括步骤: 确定傅里叶径向域数据中每个径向的累加和。
8.如权利要求7所述的计算机实施的方法，其中所述施加中值滤波器的步骤包括步骤: 以倾角降序顺序对各倾角实施中值滤波器。
9.一种用于衰减其中时间-空间处理结果指示有冲突倾角的地震数据中的随机噪声的地震数据的数据处理系统，该数据处理系统包括: 存储地震数据的时间-空间处理结果的数据存储器； 执行以下步骤的处理器:(a)将地震数据的时间-空间处理结果在计算机中聚集以形成该地震数据的一系列重叠的时间-空间样本窗口； (b)将单个地震数据的样本窗口的数据转换为频率-波数域数据； (C)将样本窗口数据的频率-波数域数据转换为傅里叶径向域数据； (d)确定样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值图； (e)对选定的样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值进行转换，以指示出样本窗口数据中的支配倾角； (f)沿着所指示的支配倾角将中值滤波器施加到样本窗口中的数据,从而对该样本窗口中的数据进行噪声衰减；以及 (g)对样本窗口的中值滤波后的数据输出的剩余信号进行存储。
10.如权利要求9所述的数据处理系统，其中处理器还执行步骤: 确定所指示的样本窗口数据中的支配倾角中的每一个是否已被选择；以及 如果否，选择另一个指示出的支配倾角并沿着该选定的另一个指示出的支配倾角重复步骤(f)和(g);或 如果是，形成所存储的沿着选定的多个支配倾角输出的中值滤波后的数据的剩余信号的累加和。
11.如权利要求9所述的数据处理系统，其中处理器还执行步骤: 确定每个所聚集的地震数据的样本窗口的是否已被选择；以及 如果否，选择另一个所聚集的地震数据的样本窗口，并返回到步骤(b)从而对该另一个所聚集的地震数据的样本窗口的数据执行步骤(b)到(h);或 如果是，对聚集的所确定的针对每个重叠的样本窗口输出的中值滤波后的数据的累加和进行存储。
12.如权利要求11所述的数据处理系统，还包括: 显示器，其对所存储的聚集的所确定的针对每个重叠的样本窗口输出的中值滤波后的数据的累加和形成输出记录。
13.如权利要求11所述的数据处理系统，其中处理器在执行所述确定傅里叶径向域数据的峰值图的步骤中执行步骤: 确定傅里叶径向域数据中的每个径向的累加和。
14.如权利要求10所述的数据处理系统，其中处理器在执行所述施加中值滤波器的步骤中执行步骤: 以倾角降序顺序对各倾角实施中值滤波。
15.在计算机可读介质中存储计算机可操作指令的数据存储装置，所述计算机可操作指令使数据处理系统对其中时间-空间处理结果指示有冲突倾角的地震数据进行处理以衰减该地震数据中的随机噪声，存储在数据存储装置中的指令引发数据处理系统执行下列步骤: (a)将地震数据的时间-空间处理结果在计算机中聚集以形成该地震数据的一系列重叠的时间-空间样本窗口； (b)将单个地震数据的样本窗口的数据转换为频率-波数域数据； (c)将样本窗口数据的频率-波数域数据转换为傅里叶径向域数据；(d)确定样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值图； (e)对选定的样本窗口的傅里叶径向域数据的峰值进行转换，以指示出样本窗口数据中的支配倾角； (f)沿着所指示的支配倾角将中值滤波器施加到样本窗口中的数据,从而对该样本窗口中的数据进行噪声衰减；以及 (g)对中值滤波后的数据输出的剩余信号进行存储。
16.如权利要求15所述的数据存储装置，其中指令还包括引发数据处理系统执行如下步骤的指令: 确定所指示的样本窗口数据中的支配倾角中的每一个是否已被选择；以及 如果否，选择另一个指示出的支配倾角并沿着该选定的另一个指示出的支配倾角重复步骤(f)和(g);或 如果是，形成所存储的沿着选定的多个支配倾角输出的中值滤波后的数据的剩余信号的累加和。
17.如权利要求15所述的数据存储装置，其中指令还包括引发数据处理系统执行如下步骤的指令: 确定每个所聚集的地震数据的样本窗口的是否已被选择；以及 如果否，选择另一个所聚集的地震数据的样本窗口，并返回到步骤(b)从而对该另一个所聚集的地震数据的样本窗口的数据执行步骤(b)到(h);或 如果是，对聚集的所确定的针对每个重叠的样本窗口输出的中值滤波后的数据的累加和进行存储。
18.如权利要求15所述的数据存储装置，其中指令还包括引发数据处理系统执行如下步骤的指令: 对所存储的聚集的所确定的针对每个重叠的样本窗口输出的中值滤波后的数据的累加和进行显示。
19.如权利要求15所述的数据存储装置，其中指令还包括引发数据处理系统在确定傅里叶径向域数据的峰值图时执行如下步骤的指令: 确定傅里叶径向域数据中的每个径向的累加和。
20.如权利要求15所述的数据存储装置，其中指令还包括引发数据处理系统在施加中值滤波器时执行如下步骤的指令: 以倾角降序顺序对各倾角实施中值滤波。
【文档编号】G01V1/36GK104081226SQ201280062160
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】S·霍, W·朱 申请人:沙特阿拉伯石油公司