基于双曲时窗的地震数据信噪比计算方法与流程

本发明涉及地震资料信噪比计算
技术领域：
，具体来讲，涉及一种基于双曲时窗的地震资料信噪比计算方法，适用于石油地震勘探，更具体地讲，涉及一种采用开取双曲时窗，通过不同的方法分离出地震资料随机干扰和相关干扰，获得有效信号能量，从而计算地震资料信噪比的方法。
背景技术：
：通常，在石油地震勘探领域，信噪比是衡量地震资料的重要指标之一，一方面它可以定量评价地震处理过程中去噪方法的优劣；另一方面，在实际中也常常通过对地震资料信噪比的计算，来评价地震采集资料的质量。地震资料信噪比越高，则质量越好，处理结果也就越可信。因此，信噪比计算在处理和解释阶段都具有很重要的意义，而且对于去噪方法的质控也具有很大的参考价值。对于地震资料信噪比计算，常规的方法是开取一个矩形时间窗口，利用能量叠加法、互相关法等方法对时窗内的数据进行信噪比计算，但是上述方法的应用效果均不佳，例如，存在有效信号求取不够准确的问题。技术实现要素：本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于解决因时窗选取导致有效反射能量不均的问题。本发明的另一目的在于解决信噪比计算时有效信号求取不准的问题。为了实现上述目的，本发明提供一种基于双曲时窗的地震数据信噪比计算方法，所述方法包括步骤：在地震资料中选定双曲时窗；去除双曲时窗数据中的随机干扰，得到第一有效信号；去除第一有效信号中的相关干扰噪声，得到第二有效信号；利用双曲时窗数据和第二有效信号，计算得到信噪比。在本发明的一个示例性实施例中，所述得到第一有效信号的步骤可包括：对双曲时窗内的数据进行快速傅里叶变换，以将双曲时窗数据由时间域变换为F-K域；在F-K域设定一阀值，进行随机干扰的去除；然后，进行傅里叶反变换，得到第一有效信号。在本发明的一个示例性实施例中，所述得到第二有效信号的步骤可通过利用第一有效信号中相邻地震道信号具有相关性，而噪声不具有相关性的特点，进行相关分析来实现。在本发明的一个示例性实施例中，所述计算得到信噪比的步骤可按照式(1)进行，式(1)为其中，SNR为信噪比，Ax(f)=1m[|X1(f)|2+|X2(f)|2+...+|Xm(f)|2],]]>其中，m表示地震道数，1≤i≤m，f为频率，Ax(f)为未去除随机干扰的双曲时窗范围内地震数据的振幅谱，X1(f)为未去除随机干扰的双曲时窗范围内第一道地震数据的频谱，X2(f)为未去除随机干扰的双曲时窗范围内第二道地震数据的频谱，Xm(f)为未去除随机干扰的双曲时窗范围内第m道地震数据的频谱，As(f)=12(m-1)Σi=1m-1[Yi(f)Yi+1(f)+Yi+1(f)Yi(f)],]]>其中，As(f)为双曲时窗范围内第二有效信号的频谱，Yi(f)为已去除随机干扰的双曲时窗范围内第i道地震数据的频谱，Yi+1(f)为已去除随机干扰的双曲时窗范围内第i+1道地震数据的频谱。与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够解决时窗选取时有效反射能量不均的问题；能够改善信噪比计算时有效信号求取不准的问题，使得信噪比计算更加准确有效。附图说明图1示出了根据本发明的方法在地震数据中选取双曲时窗的示例。图2示出了根据本发明的方法给定双曲时窗范围及频率阀值的示例。图3示出了根据本发明方法去除随机干扰时的信号和噪声频带范围的示例。图4示出了根据本发明的方法得到的地震资料信噪比曲线的示例。具体实施方式在下文中，将参照附图并结合示例性实施例来详细说明本发明的基于双曲时窗的地震数据信噪比计算方法。在本发明的一个示例性实施例中，基于双曲时窗的地震数据信噪比计算方法可按照以下步骤实现：1、首先在地震记录上选取一个双曲时窗进行信噪比计算，设所取时窗地震记录x(t)有m道，每道有n个采样点。双曲时窗是沿着地震波同相轴在地震记录上开取的时窗(地震波有效信号，同相轴是双曲线)。2、对时窗内数据进行快速傅里叶变换，将地震资料由时间域变换到频率波数域(可简称为F-K域)；再在频率波数域选定一个阀值，进行随机干扰去除；进行傅里叶反变换，得到不包含随机干扰的记录y(t)(可称为第一有效信号)，则地震记录y(t)由有效信号s(t)(可称为第二有效信号)和相关干扰噪声n(t)组成，如下面的公式(1)所示。yi(t)＝si(t)+ni(t)(1)其中，i＝1，2，3……，m(m为地震道数)，t为时间。3、将去除随机干扰的记录，利用相邻地震道信号具有相关性，而噪声不具有相关性的特性，进行相关分析，如下面的公式(2)所示。yi(t)⊗yi+1(t)=(si(t)+ni(t))⊗(si+1(t)+ni+1(t))=si(t)⊗si+1(t)+si(t)⊗ni+1(t)+ni(t)⊗si+1(t)+ni(t)⊗ni+1(t)=si(t)⊗si+1(t)---(2)]]>其中，是相关符号。4、互相关的频谱如下式所示：Rxi,xi+1(f)=Yi(f)Yi+1(f)---(3)]]>其中，f为频率(Hz)，为第i道地震数据与第i+1道地震数据的互相关频谱，Yi(f)为第i道地震数据的频谱，Yi+1(f)为第i+1道地震数据的频谱。5、接下来，根据互相关和互功率谱计算其中的信号部分(也可称为第二有效信号)。这里，本发明考虑到了第i道与第i+1道的互相关不同于第i+1道与第i道的互相关的情况。As(f)=12(m-1)Σi=1m-1[Yi(f)Yi+1(f)+Yi+1(f)Yi(f)]---(4)]]>其中，As(f)为双曲时窗范围内第二有效信号的频谱，Yi(f)为已去除随机干扰的双曲时窗范围内第i道地震数据的频谱，Yi+1(f)为已去除随机干扰的双曲时窗范围内第i+1道地震数据的频谱。6、再根据功率谱的概念，求取未去随机干扰前m道记录的平均功率谱。Ax(f)=1m[|X1(f)|2+|X2(f)|2+...+|Xm(f)|2]---(5)]]>其中，f为频率(Hz)，Ax(f)为双曲时窗范围内地震数据的频谱，X1(f)为未去除随机干扰的双曲时窗范围内第一道地震数据的频谱，X2(f)为未去除随机干扰的双曲时窗范围内第二道地震数据的频谱，Xm(f)为未去除随机干扰的双曲时窗范围内第m道地震数据的频谱。7、最后将噪声分离出来，得到信噪比(SNR)公式。SNR=As(f)An(f)=As(f)Ax(f)-As(f)---(6)]]>可以看出，本发明的方法能够较为方便计算出地震资料信噪比，其利用双曲时窗取数据，有效反射能量较为均衡；并且综合考虑了随机干扰和相关干扰，所求信噪更加准确。所以说，可将本发明方法求得的信噪比(SNR)值作为一个参考标准，对不同地震数据质量进行评价。下面结合附图描述本发明的一个具体示例。图1示出了根据本发明的方法在地震数据中选取双曲时窗的示例，其中，横坐标表示道号，单位是道，纵坐标表示时间，单位是ms(毫秒)。图2示出了根据本发明的方法给定双曲时窗范围及频率阀值的示例。图3示出了根据本发明方法去除随机干扰时的信号和噪声频带范围的示例，其中，纵坐标(|X(f)|)为分贝(db)，横坐标为频率(Hz)。图4示出了根据本发明的方法得到的地震资料信噪比曲线的示例，其中，横坐标代表道号，单位是道，纵坐标代表信噪比大小，无单位。基于双曲时窗的地震数据信噪比计算方法按如下步骤进行：a、如图1所示，首先根据地震资料选定双曲时窗；b、在双曲时窗内的数据进行快速傅里叶变换，人工给定一个阀值(如图2所示)，用来指定信号和随机干扰的范围(如图3所示，其中，f1表示起始频率，f2表示终止频率，我们界定f1和f2之间的信号为有效信号，之外的为噪声)，去除随机干扰，保留有效信号。c、对这部分有效信号用相关频谱法去除相关干扰，求取最终信号能量Es。d、将原始记录减去有效信号获得噪声能量，进而得到信噪比(如图4所示)。综上所述，本发明能够高效地将有效信号求取出来，准确计算地震资料信噪比，构建方法简便易行。与现有技术相比，本发明的有益效果还包括：(1)选定双曲时窗：与以往开取矩形时窗进行计算不同，本发明通过选取双曲时窗方式，进而进行窗内数据的信噪比计算，能够有效避免时窗选取时有效反射能量统计不均衡的问题。(2)信噪比计算方法：本发明提出了一种新的信噪比计算方法，首先通过分离出随机干扰，再用相关频谱法去除相关干扰，估算剩余部分有效信号的能量，用有效信号与全部干扰能量之比计算信噪比，从而能够有效分离出有效信号和干扰，保证信噪比计算的准确性。本发明能够很好的应用于地震采集数据质量评价和处理过程中质量控制，从很大程度上保证了地震处理与解释的准确性。尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。当前第1页1 2 3