本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種提高地震資料信噪比的去噪方法，屬于石油地球物理勘探領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)利用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)與波場分離技術(shù)相結(jié)合來壓制隨機(jī)噪聲進(jìn)而提高地震資料的信噪比；所述方法首先對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，然后對每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行復(fù)數(shù)域SVD濾波，利用波場分離技術(shù)進(jìn)行特征值分解，利用優(yōu)選特征值重構(gòu)數(shù)據(jù)，并替換原始頻率切片進(jìn)而實現(xiàn)壓制隨機(jī)噪聲。與傳統(tǒng)的假設(shè)同相軸水平的SVD技術(shù)相比，該方法無需對同相軸進(jìn)行任何相對時差校正，且利用本方法的去噪效果比較穩(wěn)健，本發(fā)明專利技術(shù)采用的分塊處理技術(shù)能有效地克服實際地震資料中傾角變化的非穩(wěn)態(tài)，且可以大大縮短SVD和重構(gòu)占用的時間。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于石油地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及。
技術(shù)介紹
隨機(jī)噪聲是地震資料處理中遇到的一類主要干擾波，在地震記錄上主要表現(xiàn)為波形雜亂無章，頻帶很寬，視速度不確定，無一定的傳播方向，在一定程度上能夠滿足統(tǒng)計規(guī)律。隨機(jī)噪聲的存在會降低地震資料的信噪比，影響資料處理的質(zhì)量。壓制隨機(jī)噪聲的方法主要分為3類I，基于預(yù)測技術(shù)的方法(f-x反褶積和投影反褶積等)；2，基于統(tǒng)計原理的方法(中值濾波和多項式擬合等)；3，基于數(shù)學(xué)變換的方法(小波包、奇異值分解技術(shù)(SVD/K-L) ,Radon變換和模式分解等(此處的、、指參考文獻(xiàn)，其中，王振國，汪恩華.小波包相關(guān)閥值去噪.石油物探，2002，41(4) =400-405 ； 呂景貴，劉振彪，管葉君.壓制疊前相干噪音的速度變換域濾波方法.石油物探，2001，40 (4) 94-99 ； 張軍華，呂寧，雷凌，等.拋物線拉冬變換消除多次波的應(yīng)用要素分析.石油地球物理勘探，2004，39 (4)398-405))。其中f-x(y)域反褶積是地震資料處理中壓制隨機(jī)噪聲的主流技術(shù)。從20世紀(jì)70年代開始，SVD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于信號處理，包括SVD (基于奇異值分解)技術(shù)壓制噪聲及有損壓縮數(shù)字圖像；噪聲壓制、傾角濾波、垂直地震剖面數(shù)據(jù)波場分離和剩余靜校正。這些技術(shù)計算量大，需要復(fù)雜的修正才能適用于傾角數(shù)據(jù)。而且基于SVD的噪聲壓制技術(shù)是在t-x域中實現(xiàn)的，一般要求信號為水平，并不適合同相軸交錯的情況。當(dāng)有效信號同相軸呈傾斜和彎曲時，SVD會損害有效信號
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供，將數(shù)據(jù)分塊技術(shù)與波場分離技術(shù)相結(jié)合來壓制隨機(jī)噪聲，無需對同相軸進(jìn)行任何相對時差校正，在假設(shè)線性同相軸條件下能適應(yīng)同相軸交錯的復(fù)雜情況。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，所述方法利用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)與波場分離技術(shù)相結(jié)合來壓制隨機(jī)噪聲進(jìn)而提高地震資料的信噪比；所述方法首先對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，然后對每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行復(fù)數(shù)域SVD濾波，利用波場分離技術(shù)進(jìn)行特征值分解，利用優(yōu)選特征值重構(gòu)數(shù)據(jù)，并替換原始頻率切片進(jìn)而實現(xiàn)壓制隨機(jī)噪聲。所述方法包括以下步驟(I)按時間-空間方向?qū)Φ卣饠?shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，獲得一組數(shù)據(jù)塊；(2)復(fù)數(shù)域SVD濾波步驟將步驟⑴中分解得到的每一個數(shù)據(jù)塊變換到頻率域中，構(gòu)建Hankel矩陣，然后利用波場分離技術(shù)對Hankel矩陣進(jìn)行特征值分解，并從大到小選取I或2個奇異值，最后利用優(yōu)選特征值重構(gòu)原始數(shù)據(jù)，并替換原始頻率切片進(jìn)而實現(xiàn)壓制隨機(jī)噪聲。 所述步驟(I)包括以下步驟(11)計算時空窗的個數(shù)N= (T-S-D-Off)/(1-0) W(1-1)(1-1)式中T為縱、橫向最大長度向量；S為縱、橫向起始向量；D為縱、橫向延遲向量；0為縱、橫向重疊百分比；w為時空窗縱、橫向跨度；(12)計算起始位置T0 = S+D+(i-l)ff(l-0) I ^ i ^ N(1-2)(13)采用鑲邊函數(shù)對邊界進(jìn)行平滑過渡，所述鑲邊函數(shù)采用Hanning函數(shù)，即(、—l + cos〔^) Ixl <αW(x) = \2{a J(1-3)\x\>a 0 1 1(1-3)式中a為鑲邊帶長度。(14)設(shè)分時窗操作算子為P，Cadzow濾波算子為F，則整個數(shù)據(jù)分塊處理過程表示為d = [W1PW2FPjd(1-4)(1-4)式中=WJPW2表示分塊正、反過程的加權(quán)系數(shù)算子，由(1-3)式計算得到的，d指的是原始地震數(shù)據(jù)。步驟⑵包括以下步驟(21)對每一個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傅里葉正變換；(22)對選定頻率范圍的，構(gòu)建nXn的復(fù)數(shù)Hankel矩陣Α，其元素為每道的時間頻率變換值；選擇合適的奇異值個數(shù)k，利用SVD計算獲得選取有限個奇異值后構(gòu)建的矩陣Fk(A);沿反對角線平均，恢復(fù)矩陣Hankel結(jié)構(gòu)；利用Fk(A)中的值替換每道Fourier變換值；(23)進(jìn)行傅里葉反變換，獲得計算結(jié)果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是I)與其它傳統(tǒng)的SVD特征值技術(shù)不同，本專利技術(shù)的方法對同相軸傾斜或交錯情況沒有任何特殊要求，并且不需要對同相軸進(jìn)行相對時差校正；2)假定特定時空范圍內(nèi)剖面含有有限個傾角，模型數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，只取第一個特征值會對有效信號造成顯著損害，而本專利技術(shù)取前3個顯著特征值進(jìn)行去噪效果比較穩(wěn)健。3)在小時空窗內(nèi)地震數(shù)據(jù)的傾角變換可以看作是穩(wěn)態(tài)的，實際資料處理結(jié)果表明，本專利技術(shù)采用分塊處理的方式可以克服數(shù)據(jù)傾角的非穩(wěn)態(tài)變化。4) SVD和重構(gòu)需要的時間隨著數(shù)據(jù)體的增大而增大，本專利技術(shù)采用分塊處理的方法可以大大縮短SVD和重構(gòu)占用的時間。附圖說明圖I是本專利技術(shù)方法實施例中的分塊處理的示意圖。圖2是本專利技術(shù)方法實施例中的復(fù)數(shù)域波場分離的效果圖。圖3是采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)f_x域反褶積濾波結(jié)果圖。·具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述一種提高地震資料信噪比的去噪方法，所述方法利用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)與波場分離技術(shù)相結(jié)合來壓制隨機(jī)噪聲進(jìn)而提高地震資料的信噪比；所述方法首先對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，然后對每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行復(fù)數(shù)域SVD濾波，利用波場分離技術(shù)(又稱為復(fù)數(shù)域奇異值分解技術(shù)、奇異值濾波、奇異值分解及重構(gòu)，簡稱SVD)進(jìn)行特征值分解，利用優(yōu)選特征值重構(gòu)數(shù)據(jù)，并替換原始頻率切片進(jìn)而實現(xiàn)壓制隨機(jī)噪聲。所述方法包括以下步驟(I)數(shù)據(jù)分塊處理步驟將地震數(shù)據(jù)按時間-空間方向?qū)Φ卣饠?shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理(圖I給出的是分塊的示意圖)地震信號同相軸在不同的時空位置上傾角不同，從統(tǒng)計規(guī)律上來說，同相軸的傾角變化為非穩(wěn)態(tài)的。應(yīng)用奇異值濾波一般選取較小的秩數(shù)字(1-3)，即假定傾角個數(shù)不超過3，如果將其應(yīng)用在整個剖面上，難免會損害有效信號。在數(shù)據(jù)處理過程中，本專利技術(shù)采用分塊處理的方法來克服上述非穩(wěn)態(tài)的矛盾。另外奇異值分解及重構(gòu)(即SVD技術(shù))所占用的時間隨數(shù)據(jù)體階數(shù)的增大呈級數(shù)增加，而本專利技術(shù)采用數(shù)據(jù)分塊處理處理(又稱為數(shù)據(jù)分時空窗處理、時窗分割處理等)可以大大縮短SVD所占用的時間。分塊個數(shù)的計算公式為N= (T-S-D-Off)/(1-0) W (1-1)式中T為縱、橫向最大長度向量；S為縱、橫向起始向量；D為縱、橫向延遲向量；0為縱、橫向重疊百分比；W為時空窗縱、橫向跨度。起始位置計算公式為T0 = S+D+(i-l)ff(l-0) I ^ i ^ N (1-2)為了減弱截斷效應(yīng)，在數(shù)據(jù)分塊處理時必須對邊界進(jìn)行平滑過渡，采用的鑲邊函數(shù)為Hanning函數(shù)，即,、—l + cos〔^) Ixl <αW(x) = \2)(1-3)\x\>a 0 1 1式中a為鑲邊帶長度。設(shè)分時窗操作算子為P，Cadzow濾波算子為F，則整個數(shù)據(jù)分塊處理過程可以表示為d = [W1PW2FPjd(1-4)式中=W1和W2表示分塊正、反過程的加權(quán)系數(shù)算子，由(1-3)式計算得到的，d指的是原始地震數(shù)據(jù)。(1-4)是用數(shù)學(xué)向量的形式描述“分塊->處理->合并”的過程，描述的是整個過程。綜上所述，利用(1-1)式首先計算每個空間方向的塊數(shù)，然后利用(1-2)式計算每個分塊的起始位置，同時利用(1-3)式計算每個分塊的加權(quán)系數(shù)及反加權(quán)系數(shù)，這樣就完成了數(shù)據(jù)分塊處理。(2)復(fù)數(shù)域SVD濾波步驟將步驟⑴中分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于波場分離原理提高地震資料信噪比的去噪方法，其特征在于：所述方法利用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)與波場分離技術(shù)相結(jié)合來壓制隨機(jī)噪聲進(jìn)而提高地震資料的信噪比；所述方法首先對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，然后對每個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行復(fù)數(shù)域SVD濾波，利用波場分離技術(shù)進(jìn)行特征值分解，利用優(yōu)選特征值重構(gòu)數(shù)據(jù)，并替換原始頻率切片進(jìn)而實現(xiàn)壓制隨機(jī)噪聲。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：崔樹果，郭全仕，呂秋玲，王躍，崔連軍，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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