二维非稳态褶积滤波模型建立方法与流程

本发明涉及油气地球物理勘探中的地震资料处理领域，具体为一种二维非稳态褶积滤波模型建立方法。

背景技术：

野外采集的地震记录中除了包含能够反映地下地质信息的有效波外，还包含由于地震波的激发、传播、接收以及近地表条件等因素而产生的规则干扰，如线性干扰波、面波、多次波等。规则噪声严重影响单炮质量，对后续资料处理解释产生不利影响，严重时可造成在叠加剖面上出现构造假象。因此,为了满足高分辨率地震勘探的要求，必须去除规则噪声,提高资料处理质量。规则噪声的压制过程是有效信号和线性噪声分离的过程，同时要保证有效信号不受到损害。

常规的规则噪声压制方法依据信号和噪声在频率、视速度和传播轨迹上的差异来进行噪声压制和信号增强，如切除、带通滤波、f-k滤波、radon变换、小波变换等。这类去噪方法隐含的假设为：(1)噪声是空间上是稳态的，其时距曲线满足一定的传播轨迹，如线性、双曲线、抛物线等；(2)噪声的波形特征和频率特征是稳定的。但是在实际情况下，无论是原始单炮记录还是动校正之后的道集，规则干扰的轨迹形态和频率特征并不是完全稳态的。相反，噪声的几何特征和动力学特征是在空间位置上逐点变化的，在空间上呈现为非稳态的特征。地震信号的这种非稳态特性使得迄今为止没有一种精确的信号分离方法，即在不损害有效信号的情况下消除规则干扰。

目前，二维滤波是压制规则噪声的主要方法，它根据规则噪声和有效信号视速度和频率的差异进行信号分离。然而基于二维傅里叶变换的滤波方法最大的缺陷在于滤波器无法随时间、空间变化，这导致了地震资料处理人员无法根据地震数据的局部特征对噪声进行压制。例如，传统的f-k滤波在压制规则噪声时无法适应地震信号在时间、空间上的非稳态特征，因此不可避免的破坏原有的有效反射波，使其在地震信号处理上的应用大打折扣。

技术实现要素：

为了更好的压制规则干扰，需要考虑地震信号的非稳态特性，设计非稳态滤波器使信号与规则噪声分离。因此，本发明提供了一种二维非稳态褶积滤波模型建立方法，该模型允许滤波器随时间、空间逐点变化，且不限制二维滤波器的类型和变化方式。这种方法避免了由于有效信号和规则干扰在f-k域重叠所引起的有效信号损坏的问题，提高了噪声压制的效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

二维非稳态褶积滤波模型建立方法，包括以下步骤：

s1：算出地下声波的均方根速度信息h；

s2：利用s1得出的h求出共炮点道集上同相轴任意一点的视速度vx；

s3：根据vx设计非稳定态扇形滤波器hp；

s4：根据s3的hp，设计自适应的带通切饼式滤波器hx；

s5：由二维非稳态褶积滤波公式计算得到去除规则噪声后的地震数据yx。

特别地，所述s1之前还包括获取地震数据。

具体的，获取的地震数据记载为si(t)，i＝1，2，…n，其中n为地震道数。

具体的，所述均方根速度信息h记载为v(tj)，其中j＝1，2,3，…，n；其中n为地震道数。

具体的，所述视速度vx记载为v(t,x)，

具体的，所述非稳定态扇形滤波器hp记载为hp(t,x),其中fnr是截止频率，vr为截止视速度。

具体的，所述带通切饼式滤波器hx记载为h(t,x)，其中，fnl、fnh分别表示低、高截止频率，vl～vh表示滤波器的有效信号视速度通放带。

具体的，所述地震数据yx记载为y(t，x)，

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

通过二维非稳态褶积滤波模型建立方法采用了非稳态滤波规则噪声压制方法，将规则干扰从地震数据中去除，提高地震记录的信噪比，有效恢复地下反射信号，增强地震信号反映地下结构的能力。本发明利用有效反射波的局部特性设计滤波器，而非针对某种特定的规则干扰，因此不需要规则干扰的先验知识，从而可以自适应地去除与有效波具有不同视速度的任何规则干扰。

附图说明

图1：本发明的处理流程图

图2：含规则噪声的地震记录

图3：常规f-k滤波去除规则噪声后的地震记录

图4：应用二维非稳态滤波去除规则噪声后的地震记录

图5：常规f-k滤波去除的规则噪声

图6：应用二维非稳态滤波去除的规则噪声

图7：实际地震勘探采集的地震记录

图8：本发明去除规则噪声后的结果

图9：本发明去除的规则噪声。

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。

(1)利用地震勘探技术采集地震数据si(t)，i＝1，2，…n，其中，n为地震道数，如图2所示，其中包含了5个反射有效信号和6个规则干扰；

(2)求取地下的均方根速度信息v(tj)，j＝1，...，n；

(3)利用公式求出共炮点道集上同相轴任意一点的视速度v(t，x)，可以用共轭梯度法快速求解；

(4)根据求得的视速度v(t，x)，设计非稳态扇形滤波器：

其中fnr是截止频率，vr为截止视速度。

(5)根据设计的非稳态扇形滤波器，设计自适应的带通切饼式滤波器

其中，fnl、fnh分别表示低、高截止频率，vl～vh表示滤波器的视速度通放带。

(6)由二维非稳态褶积滤波公式计算得到去除规则噪声后的地震数据，如图4所示：

图3，图4分别是用传统的二维稳态f-k滤波方法和本方法对图2中的模型进行去噪处理后的结果，图5，图6分别是用传统的二维稳态f-k滤波方法和本发明处理后得到的噪声。对比可知，由于本发明充分利用了有效信号的局部特性，自适应的对空间中各点选用不同的滤波器，因此在去除规则干扰的同时，最大限度的保留了有效信号，如图6所示。而传统方法对整个剖面使用同一个滤波器，无法对不同空间位置的视速度加以区分，由于大炮检距处反射波同相轴斜率大于所给线性干扰同相轴斜率的最小值，因而有效波和线性干扰视速度有部分重叠，导致在去除干扰时不可避免的会损坏有效信号，如图5所示。

本实施例为以东部某油田区块叠前地震资料测试新发明的可行性。原始叠前剖面展示于图7，其空间采样间隔为50m，最小偏移距为40m，时间采样率为2ms。在该单炮记录上，噪声主要为面波、线性干扰等规则干扰，因此将各点处的滤波器设为切饼式滤波器。滤波器的高、低截止频率分别为150hz和17hz，视速度的通放带为(0.8v～1.2v)，这里的v表示该滤波器在任一点处的视速度。

如图8所示，经过该方法处理后，原始地震数据中的面波得到了较彻底的消除，有效信号得以凸显，反射波同相轴变得清晰。另外，该方法在去除规则噪声的同时，并没有对有效信号造成损害，去除的规则干扰中没有明显的有效信号残留，如图9所示。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。