地震信号增强方法及装置与流程

本发明涉及石油地震勘探技术领域，特别涉及一种地震信号增强方法及装置。

背景技术：

随着勘探目标构造更加复杂，剧烈起伏地表和逆冲断裂复杂构造等是目前地震勘探的重点区域。这类地区地震激发和接收条件非常差，采集到的地震反射信号几乎被强噪音淹没，从而对地震数据信噪比有更高的要求。然而低信噪比地震资料，即使采用多域多维的叠前噪音压制技术，其地震资料信噪比仍难以满足地质的要求。因此，提高低信噪比地震资料信噪比对油气勘探非常重要，实现弱信号增强成为地震信号处理的关键。

针对弱信号增强，去除强噪声干扰，国内外的学者进行了研究。地震勘探噪声消除是根据采集到地震信号的特点以及噪声特征，采用不同的方法实现噪音的消除。比如一维频率域去噪方法和f-k域滤波方法就是利用噪声与有效信号在频率、视速度方面的差异，实现噪音的消除，而f-k域滤波法去噪的同时伴随假频现象的产生，且去噪后的剖面保真度也受到破坏。因此，在去噪过程中尽量使得假频降到最低。另外，目前，应用小波变换去噪得到比较广泛的应用，即小波变换是基于多尺度、多分辨率的时频分解去噪方法能够有效进行去噪处理、小波变换与多重自相关相结合的强白噪声(或有色噪声)背景下微弱信号的提取。但是，小波变换对一维数据具有比较好的局部时频分析能力，在二维(或更高维)的信号处理方面，则存在一定的局限性；而且常用的二维小波也仅仅是一维小波的张量积，它对二维信号中的点状奇异性具有很好的刻画能力，而对于直线(或曲线)等存在的边缘特征，则难以用小波变换精确刻画，对于弱地震信号效果欠佳。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种地震信号增强方法及装置，可以提高地震数据信噪比。

本发明实施例提供了一种地震信号增强方法，该方法包括：

获取cmp道集地震数据；

将所述cmp道集地震数据分选至ovt域，得到ovt域道集地震数据；

对所述ovt域道集地震数据中存在的空道地震数据进行插值运算，获得插值后的ovt域道集地震数据；

对所述插值后的ovt域道集地震数据中的每一个插值后的ovt域道集地震数据分别进行开方处理、自适应三维倾斜叠加处理和幂次运算处理，获得去噪后的ovt域道集地震数据；

将所述去噪后的ovt域道集地震数据分选至cmp域，得到去噪后的cmp域道集地震数据。

本发明实施例还提供了一种地震信号增强装置，该装置包括：

地震数据获取模块，用于获取cmp道集地震数据；

分选模块，用于将所述cmp道集地震数据分选至ovt域，得到ovt域道集地震数据；

插值运算模块，用于对所述ovt域道集地震数据中存在的空道地震数据进行插值运算，获得插值后的ovt域道集地震数据；

去噪模块，用于对所述插值后的ovt域道集地震数据中的每一个插值后的ovt域道集地震数据分别进行开方处理、自适应三维倾斜叠加处理和幂次运算处理，获得去噪后的ovt域道集地震数据；

所述分选模块还用于：

将所述去噪后的ovt域道集地震数据分选至cmp域，得到去噪后的cmp域道集地震数据。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述地震信号增强方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述地震信号增强方法的计算机程序。

在一个实施例中，利用任意正实数开无穷次根号其结果趋近于零的特点，对地震数据进行开方运算，实现低信噪比地震信号的增强。根据插值后的ovt域数据与叠后数据的相似性，把倾斜叠加去噪应用于ovt域的三维叠前数据，进一步改善叠前数据的信噪比，从而提高偏移精度和成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种地震信号增强方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种去噪前作为输入的cmp道集示意图；

图3是本发明实施例提供的一种分选至ovt域的道集示意图；

图4是本发明实施例提供的一种对图2的ovt域道集进行空道插值示意图；

图5是本发明实施例提供的一种去噪前的ovt片示意图；

图6是本发明实施例提供的一种去噪后的ovt片示意图；

图7是本发明实施例提供的一种去噪后输出的cmp道集示意图；

图8是本发明实施例提供的一种去噪前的s/n示意图；

图9是本发明实施例提供的一种去噪后的s/n示意图；

图10是本发明实施例提供的一种去噪前的叠加剖面示意图；

图11是本发明实施例提供的一种去噪后的叠加剖面示意图；

图12是本发明实施例提供的一种去噪前的叠前时间偏移剖面示意图；

图13是本发明实施例提供的一种去噪后的叠前时间偏移剖面示意图；

图14是本发明实施例提供的一种地震信号增强装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，为实现本发明的目的，提供了一种地震信号增强方法，该方法基于能量均衡原理和自适应三维倾斜叠加的地震信号增强技术，利用任意正实数开无穷次根号其结果趋近于零的特点，对地震数据进行开方运算，实现低信噪比地震信号的增强。然后根据插值后的ovt域数据与叠后数据的相似性，把倾斜叠加去噪应用于ovt域的三维叠前数据，进一步改善叠前数据的信噪比，从而提高偏移精度和成像质量，其实现过程包括以下步骤，如图1所示：

步骤101：获取cmp道集(commommiddlepoint，共中心点道集)地震数据；

步骤102：将所述cmp道集地震数据分选至ovt(offsetvectortiles，炮检距矢量片)域，得到ovt域道集地震数据；

步骤103：对所述ovt域道集地震数据中存在的空道地震数据进行插值运算，获得插值后的ovt域道集地震数据；

步骤104：对所述插值后的ovt域道集地震数据中的每一个插值后的ovt域道集地震数据分别进行开方处理、自适应三维倾斜叠加处理和幂次运算处理，获得去噪后的ovt域道集地震数据；

步骤105：将所述去噪后的ovt域道集地震数据分选至cmp域，得到去噪后的cmp域道集地震数据。

在本发明实施例中，步骤104具体执行如下：

(1)进行开方运算：

保持地震数据的符号不变，对振幅进行开方处理，开方的计算公式为：

其中，x(t)表示插值后的ovt域道集地震数据；n表示开方的次数。

2)进行自适应三维倾斜叠加处理：

利用地震信号的相干性和随机噪声的不相干性，实现噪声的压制。首先进行倾角扫描，设置时窗、时窗滑动增量、inline和xline方向上的倾角范围等参数，进行相干性分析，计算相干值，相干值计算公式为：

其中，nl为l处的相干值，aij为第i道采样点j的地震数据x(t)的振幅，t为道长，n为ovt域道集地震数据总道数，kj为采样点j的道数。

然后，通过相干值确定地下真实反射界面的倾角等信息，再根据倾角确定的面与反射界面重合时相关性最大的特点，采用最大相关准则自适应地确定反射界面，对该反射界面内数据进行加权叠加获得纯信号道sp(表示某道的地震数据)，纯信号道(地震数据)与输入数据加权，获得输出数据：

其中，si为输入道，sp为纯信号道，w为相干加权系数，so为输出道。

3)进行幂次运算处理：

保持地震数据的符号不变，对去噪后的ovt域道集地震数据的振幅进行幂次运算，得到去噪后的cmp域道集地震数据。幂次运算计算公式为：

其中，x(t)表示插值后的ovt域道集地震数据，此时的x(t)表示的是so中的地震数据，也就是指的去噪后的cmp域道集地震数据；n的数值与公式(1)中相同。

实施例

按照如图1所示的方法进行地震信号增强，对输入的cmp道集(图2)分选至ovt域，得到图3的ovt域道集；由于图3的ovt域道集存在较多的空道，因此需要对其插值，得到图4所示的插值后的ovt域道集。对每一个ovt片(图5)分别进行开方、自适应三维倾斜叠加去噪、幂次运算等处理，获得去噪后的ovt片(图6)。组合去噪后的ovt片并重新分选到cmp域，得到去噪后的cmp道集(图7)。图8是去噪前的信噪比，图9是去噪后的信噪比，可以看出，去噪后信噪比得到较大的提高。图10是去噪前的叠加剖面，图11是去噪后的叠加剖面，可以看出，去噪后同相轴的连续性更好，特别深层的弱信号得到增强。图12是去噪前的叠前时间偏移剖面，图13是去噪后的叠前时间偏移剖面，可以看出信噪比得到大幅提高，断裂构造更加清晰，深层的弱信号得到增强，说明本发明能够有效实现地震信号的增强。其中，图2至图13中的横坐标表示inline线号，纵坐标表示深度。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种地震信号增强装置，如下面的实施例所述。由于地震信号增强装置解决问题的原理与地震信号增强方法相似，因此地震信号增强装置的实施可以参见地震信号增强方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图14是本发明实施例的地震信号增强装置的一种结构框图，如图14所示，包括：

地震数据获取模块1401，用于获取cmp道集地震数据；

分选模块1402，用于将所述cmp道集地震数据分选至ovt域，得到ovt域道集地震数据；

插值运算模块1403，用于对所述ovt域道集地震数据中存在的空道地震数据进行插值运算，获得插值后的ovt域道集地震数据；

去噪模块1404，用于对所述插值后的ovt域道集地震数据中的每一个插值后的ovt域道集地震数据分别进行开方处理、自适应三维倾斜叠加处理和幂次运算处理，获得去噪后的ovt域道集地震数据；

所述分选模块1402还用于：

将所述去噪后的ovt域道集地震数据分选至cmp域，得到去噪后的cmp域道集地震数据。

在本发明实施例中，所述去噪模块1404具体用于：按照如下公式对所述插值后的ovt域道集地震数据中的每一个插值后的ovt域道集地震数据进行开方处理：

其中，x(t)表示插值后的ovt域道集地震数据；n表示开方的次数。

在本发明实施例中，所述去噪模块1404具体用于：按照如下公式对所述插值后的ovt域道集地震数据中的每一个插值后的ovt域道集地震数据进行自适应三维倾斜叠加处理：

其中，nl为l处的相干值，aij为第i道采样点j的振幅，t为道长，n为ovt域道集地震数据总道数，kj为采样点j的道数；

其中，si为输入道，sp为纯信号道，w为相干加权系数，so为输出道。

在本发明实施例中，所述去噪模块1404具体用于：按照如下公式对所述插值后的ovt域道集地震数据中的每一个插值后的ovt域道集地震数据进行幂次运算处理：

其中，x(t)表示插值后的ovt域道集地震数据；n表示开方的次数。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述地震信号增强方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述地震信号增强方法的计算机程序。

综上所述，本发明提出的地震信号增强方法及装置具有如下优点：

利用任意正实数开无穷次根号其结果趋近于零的特点，对地震数据进行开方运算，实现低信噪比地震信号的增强。然后根据插值后的ovt域数据与叠后数据的相似性，把自适应三维倾斜叠加去噪应用于ovt域的三维叠前数据，进一步改善叠前数据的信噪比。经过两次信号增强，能够大幅提高地震数据的信噪比，使弱地震信号得到增强。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。