基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法
【专利摘要】基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法是一种石油地震勘探数据处理与解释技术，它实现了一种将地震资料的变频分量与反射倾角导向扩散滤波相结合的地震数据处理方法。首先将全频带原始三维叠后地震数据体分解为多个变频分量数据体，再对各个变频分量数据体，选择与变频分量相适应的控制参数，进行地震反射倾角导向扩散滤波处理，然后对处理后的各变频分量数据体，使用不同的权重进行重构和融合，从而显著压制噪声，突出有效的不连续性信息，提高资料的分辨率，获得的数据可用于提取地震几何属性，为储层地震解释提供可靠的技术支持。
【专利说明】
基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法
技术领域
[0001] 本发明涉及石油地震勘探数据处理与解释领域，是一种将地震资料的变频分量与 反射倾角导向扩散滤波相结合，用于消减地震资料噪声、保留和突出地震资料中包含的有 效异常信息，提高地震资料信噪比的技术。
【背景技术】
[0002] 随着油气勘探开发的不断深入，常常面对复杂地震地质条件下的复杂油气藏地震 勘探问题。复杂地震地质条件如地表条件复杂、地下构造复杂等，需要设计有针对性的地震 采集观测系统，且复杂的地下构造使得构造的正确成像归位变得更加困难。特别是山前带 和高陡构造区，不仅构造复杂且地表起伏，导致地震波场复杂，资料品质低，大量噪声的存 在严重干扰了地震有效信号的识别。当复杂构造信息与噪声混叠在地震记录中时，如何在 突出有效构造信息的同时压制噪声就成了地震勘探需要解决的重点和难点问题。
[0003] 提取和描述地下断(层)裂(缝)系统的空间分布和内部结构，对油气勘探开发具有 特别重要的意义。然而，复杂断裂带的构造解释是地震勘探中的难题，由于受复杂构造应力 场的作用，断裂带的地层产状多变，断层形式复杂多样，地震资料往往存在地震照明不均、 断面成像模糊、噪声干扰严重、资料信噪比低等诸多问题，给后续构造解释工作带来困难。 因此，必须压制噪声干扰，突出地震资料的有效信息，提高地震资料品质。国内外众多学者 在地震资料噪声压制方面开展了大量的研究工作，提出了多种不同的噪声压制方法，如频 率域滤波方法、频率波数域滤波方法、中值滤波（Bednar，1983 ;刘财等，2005 ;刘洋等， 201 l)、Radon变换法(Radon，1917;李远钦，1994;牛滨华等，2001;刘喜武等，2004;张军华 等，2004)、多项式拟合(俞寿朋等，1989)等。
[0004] 上述方法在噪声的消减中取得了较好的效果，但在地震数据处理中，噪声的压制 和有效的构造信息的保护是两个相互折衷的问题，所以大部分的噪声消减技术都需要权衡 有效信号的保护与噪声的压制，这就难免缺少对复杂构造信息的针对性的保护。如果滤波 不当可能会出现小断距断层模糊，大断距断层连续的现象，对断层的精确解释造成干扰。同 样地，当地震剖面中的同相轴倾角变化大或不连续时，不恰当的滤波会扭曲其真实的产状 特征。所以在压制噪声的同时对构造信息的保护非常重要，而构造方向滤波(Fehmers和 Hocker; 2003)可以兼顾噪声压制和有效信号保护，具有既保护构造信息又压制噪声的特 性，以这一研究工作为基础的地震数据去噪成为备受关注的研究热点，并有诸多学者在这 一研究的基础上取得了进展(Al-Dossary和Marfurt，2007) :Hoeber等（2006)在局部平面波 假设前提下，应用类似的方式在平行于地震波同相轴局部倾角的平面上应用中值滤波、截 断均值滤波和自适应高斯滤波等非线性滤波方法。Fomel和Guitton(2006)利用模型域重新 参数化方法实现地震平面波的构造保护平滑。Traonmi 1 in与Herrmann (2008)在f-x域应用 构造保持滤波。Whitcombe等（2008)介绍了一种依赖于频率的构造一致性滤波器。Liu等 (2010)通过平面波预测进行非线性构造保护滤波。刘洋等(2014)构建了基于非稳相似性系 数的构造导向滤波，用于断层检测。Liu等(2015)应用基于希尔伯特变换的倾角估计方法和 非平稳多项式拟合实现构造方向滤波，用于压制随机噪声。
[0005] 由于噪声在不同频带地震数据中的分布特征和强度存在差异，构造方向滤波如果 在全频带地震数据上进行，则滤波参数的选择难以考虑噪声随地震信号频段的变化，另外， 滤波处理改变了地震信号的动力学特征，如同相轴变粗、频率降低，一定程度上影响了分辨 率。由于实际地震信号的噪声分布在不同频段的表现特征和信噪比均有差别，故需要考虑 对不同频段的地震信号采用不同参数的扩散滤波，使其具有一定的自适应性。
【发明内容】
[0006] 本发明是要提供一种基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法，它能 在压制地震资料中的噪声的同时，保留有效的不连续性异常信息，提高地震资料的信噪比。
[0007] 本发明的基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法，它将地震资料的 变频分量与反射倾角导向扩散滤波相结合，在地震频带范围内，建立多个变频分量数据体， 再对不同变频分量数据体进行反射倾角导向扩散滤波，获得滤波后的变频分量数据体后， 可对它们进行加权重构或提取地震几何属性。
[0008] 本发明的基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法，具有如下优越 性：
[0009] (1)考虑了噪声在地震数据不同频带的分布特征和强度等存在的差异，利用三维 地震资料建立多个变频分量数据体，并根据频段选择性地对其进行反射倾角导向扩散滤 波，实现了在压制噪声的同时、保留和突出有效信息的效果；
[0010] (2)通过对地震资料的不同变频分量数据体选择性地采用不同滤波参数进行反射 倾角导向扩散滤波，使本发明的方法具有一定的自适应性和更高的灵活性、有利于突出信 噪比和分辨较高的特定变频分量数据体的贡献率。
[0011] 本发明的具体实现原理如下：
[0012] (1)地震资料的变频分量数据体的计算
[0013] 输入三维叠后地震数据，从其中抽出每一单道地震记录，设地震记录为x(t)，在地 震频带范围内，对于某个给定频率fo的瞬时谱按如下公式计算：
[0015]
1表示对频率f的反傅里叶变换，X(f Q+f)为地震记录为x(t)的傅里叶 正变换谱x(f)平移fQ(3a和0是调节小波基函数频率延续度的参数。
[0016] 在上述公式计算的瞬时谱基础上，地震资料的变频分量按如下公式计算：
[0017] VCf〇(t) = ISf〇(t)exp[-i <})f0(t)]
[0018] 式中，是ISfo(t)的瞬时相角。
[0019] (2)地震反射倾角导向扩散滤波
[0020] 利用变频分量构建结构张量，将结构张量用于扩散滤波方程，通过结构张量的计 算，利用地震反射同相轴相干性最强的倾角方向上进行扩散滤波处理，如果搜索到地震反 射同相轴的不连续断点，得到反射终止位置，则抑制滤波的扩散作用。
[0021] 对于变频地震分量VCfQ(t)，令
[0025]将结构张量进行特征值分解后，选择其中与梯度方向垂直的特征向量，设为{V2， V3}，令
[0027]则构建扩散滤波张量为：
[0029]利用上述结构张量建立倾角导向扩散滤波方程为：
[0031 ]其中，I控制扩散滤波方程的滤波迭代次数，⑴为第1次迭代扩散滤滤处理后 的变频分量;▽为梯度算子;k为控制扩散滤波方程扩散速度的参数;G。为高斯平滑滤波函 数，其控制参数由变频地震分量的主频构建，与变频地震分量的主频相适应;F为反射断点 控制参数，利用结构张量ST构建，既可保持地震反射同相轴的不连续性信息，又能实现压制 噪声的平滑滤波。
[0032]完成地震反射倾角导向扩散滤波后的各变频地震分量数据体，可采用不同的权重 进行重构和融合，用于提取地震几何属性，实现储层空间分布、断裂系统成像、储层内部细 微结构的检测。
【附图说明】
[0033]图1是对某海上油田的三维叠后地震数据体，分别利用本发明的方法处理前和处 理后的数据，求取的三维最大正曲率的目的层段沿层切片。其中：（a)对未经本发明的方法 处理的原始三维叠后地震数据体计算获得的最大正曲率沿层切片，（b)本发明的方法处理 后的地震数据体计算获得的最大正曲率沿层切片。
[0034]图2是与图1对应的，对某海上油田的三维叠后地震数据体，分别利用本发明的方 法处理前和处理后的数据，求取的三维最小负曲率的目的层段沿层切片。其中：（a)对未经 本发明的方法处理的原始三维叠后地震数据体计算获得的最小负曲率沿层切片，（b)本发 明的方法处理后的地震数据体计算获得的最小负曲率沿层切片。
【具体实施方式】
[0035]本发明的【具体实施方式】如下：（1)输入三维叠后地震数据体；（2)将三维叠后地震 数据体分解为多个变频分量数据体；（3)对变频分量数据体进行地震反射倾角导向扩散滤 波处理，得到滤波后的变频分量地震数据体；（4)将滤波后的变频分量地震数据体进行加权 重构和融合，获得压制了噪声，同时保留了有效的不连续性异常信息的三维地震数据体； (5)对步骤(4)得到的三维地震数据体求取地震体曲率属性；（6)输入目的层位数据，从上述 三维数据体中抽取沿层切片，用于储层解释。
[0036]本发明的实施实例说明：
[0037]图1对比了某海上油田的三维叠后地震数据体，在利用本发明的方法处理前后，分 别计算三维最大正曲率体，然后从三维最大正曲率体中沿目的层段提取的最大正曲率沿层 切片。从图la可见，直接对未经本发明的方法处理的原始三维叠后地震数据体计算的最大 正曲率沿层切片，存在严重的背景随机噪声及采集脚印干扰，几乎难以识别有效的构造信 息。通过本发明的方法对三维叠后地震数据处理后，从图lb中的最大正曲率沿层切片可见， 清楚地展示了北东-南西向分布的断裂带，各种噪声干扰明显减弱，而断层等有效信息显著 增强。
[0038]与图1类似，图2对比了从该地区三维叠后地震数据体经过本发明的方法处理前 后，求取的最小负曲率沿层切片。从图la可见，直接对未经本发明的方法处理的原始三维叠 后地震数据体计算的最大正曲率沿层切片，存在严重的背景随机噪声及采集脚印干扰，几 乎难以识别有效的构造信息。通过本发明的方法对三维叠后地震数据处理后，从图lb中的 最大正曲率沿层切片可见，清楚地展示了北东-南西向分布的断裂带，各种噪声干扰明显减 弱，而断层等有效信息显著增强，为储层地震解释提供了有力的支持，说明了本发明的方法 的优越性。
【主权项】
1. 一种基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法，其特征在于采用以下具 体步骤：（1)输入三维叠后地震数据体；（2)将三维叠后地震数据体分解为多个变频分量 数据体；（3)对变频分量数据体进行地震反射倾角导向扩散滤波处理，得到滤波后的变频 分量地震数据体；（4)将滤波后的变频分量地震数据体进行加权重构和融合，获得压制了 噪声，同时保留了有效的不连续性异常信息的三维地震数据体；（5)对步骤(4)得到的三维 地震数据体求取地震体曲率属性；（6)输入目的层位数据，从上述三维数据体中抽取沿层 切片，用于储层解释。2. 根据权利要求1所述的基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法，其特 征在于:建立了基于瞬时谱的地震资料变频分量计算方法和公式，利用该公式将三维叠后 地震数据体分解为多个变频分量数据体。3. 根据权利要求1所述的基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法，其特 征在于:建立了地震反射倾角导向扩散滤波算法，其控制参数由变频地震分量的主频构建， 与变频地震分量的主频相适应，使本算法具有一定的自适应性和更高的灵活性。4. 根据权利要求1所述的基于变频分量扩散滤波融合的地震资料噪声消减方法，其特 征在于：以不同的权重对变频分量地震数据体进行重构和融合的，有利于突出信噪比和分 辨较高的特定主频的变频分量的贡献率。
【文档编号】G01V1/36GK106054250SQ201610405329
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】陈学华, 周元茂, 勾彬彬, 杨威, 李斌
【申请人】成都理工大学