專利名稱：用于對級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的噪聲去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探的領(lǐng)域，更具體而言，涉及用于從地震數(shù)據(jù)去除噪聲的方法。
背景技術(shù)：
地震勘探工業(yè)使用聲脈沖將聲振動傳入地下，以描繪用于礦物勘探和開采的地下結(jié)構(gòu)。這些聲波可源自爆炸式，內(nèi)爆式，掃頻(啁啾)或隨機(jī)的源。使用經(jīng)歷從源到接收機(jī)的聲反射和衍射的波前記錄，產(chǎn)生地震場記錄。在這些場記錄中反射和衍射事件經(jīng)歷時間的變化表明在地下反射表面的位置。對地震數(shù)據(jù)處理中對一個或多個場記錄中事件進(jìn)行分析和校正，生成展示地下結(jié)構(gòu)的聲圖像。利用聲圖像找出寶貴的礦藏。
掃頻或啁啾類型地震源可利用相對較長(如2至15秒)的導(dǎo)頻信號，以確保有足夠的能量傳到地下。掃頻或啁啾類型源的方法依賴信號于壓縮技術(shù)將信號壓縮，并確保有足夠的縱向分辨率以分辨地下反射物的位置。信號壓縮通常稱為去卷積，同多種技術(shù)一樣為地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域所熟知。掃描或啁啾信號的去卷積將聲信號壓縮成更短的地下反射邊界的信號表示。任何去卷積技術(shù)的精確性和有效性直接影響了解和理解源信號的程度。大多數(shù)去卷積操作是從對實(shí)際源波形的統(tǒng)計估計導(dǎo)出。
利用掃頻類型的源，在地震頻率范圍內(nèi)按照有規(guī)律增加(上掃描)或減小(下掃描)頻率的掃描形式發(fā)射出能量。通過控制系統(tǒng)來控制振動，控制系統(tǒng)能夠控制地震信號的頻率和相位。
與類似爆炸或氣槍(air-gun)的脈沖源相比，掃頻源具有相對較低的能量。由于掃頻源的低能量特性，噪聲問題可能較為顯著。在獲取數(shù)據(jù)的環(huán)境中所存在的相關(guān)的和環(huán)境的噪聲可能會與所需的信號發(fā)生干擾。另外，源產(chǎn)生的諧波能量可能作為表現(xiàn)為噪聲的附加能量源，使記錄數(shù)據(jù)失真或受干擾。
振動或掃頻源在某些情形中產(chǎn)生能量可接近或甚至超過基波的諧波，它可能會與來自其他源的信號發(fā)生串?dāng)_，當(dāng)將信號進(jìn)行處理以分離來自每個源的信號時會給出導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。另外，諧波是能夠屏蔽來自更深層微弱反射信號的噪聲源。
當(dāng)僅使用一個地震源時，地震測量將非常耗時。若同時使用多于一個的地震源，利用現(xiàn)代信號處理的方法，則可能使該時期縮短。如果能提供用于分辨來自不同源發(fā)出信號的某些裝置，則能夠使用多重源?！白兿?variphase)”方法是這樣方法的一個示例，并由Ward等于1990年以及由Bacon和Martin于1993年所討論。可采用“變相”方法作為利用多個源或單個源的并行(concurrent)掃描?；蛘?，可使用一個源或多個并行操作的源將掃描連接在一起來使用變相方法。在2001年10月17日遞交且轉(zhuǎn)讓予本發(fā)明受讓人的申請序列號為09/981,224的申請中披露了將具有不同相位的掃描分段連接，以及同時可使用多個源的方法，該申請在此引作參考。
在授予Landrum的美國專利No.4,715,020中披露了對不同掃描使用信號相移將多個振動源的信號分離的方法。然而，在該專利中并未解決源所產(chǎn)生的諧波或非線性失真和串?dāng)_的問題。
如在美國專利No，4,042,910所披露的，由Reitsch提出了用于衰減因地震振動器所輸出的諧波能量導(dǎo)致的源產(chǎn)生諧波相關(guān)噪聲的方法。該方法包括生成多個連續(xù)的掃描信號，且每個隨后掃描信號的相位相對前一個偏移預(yù)定的相位角，該相位角為2∑的分?jǐn)?shù)。將所生成的信號分別記錄，并按傳統(tǒng)方式相加或疊加之前通過反向相移(inversephase shifting)進(jìn)行變換。使用該方法，振動器(對每個記錄對應(yīng)一個振動器)輸出一系列僅相位不同的N個掃描分段。使直至N次諧波的相關(guān)噪聲得到衰減。該方法提供了使用相移抑制諧波的方法，不過，僅對于單個振動源的情形，不能解決串?dāng)_問題。
授予Ward的美國專利No.4,823,326提出了用于將來自多個并行操作的振動地震源所獲得的地震記錄進(jìn)行分離的方法，而且該方法使諧波失真減小。
授予Edington和Khan的美國專利No.4,982,374提出了用于減小來自任何數(shù)量的并行操作振動地震源的任何所選階次諧波的失真和串?dāng)_的方法，同時還提供用于分離來自不同源的信號以及用于提高信噪比的方法。當(dāng)確定可能導(dǎo)致失真的最高階次諧波之后，選擇在每個位置中每個源的掃描數(shù)。該數(shù)量取決于源的數(shù)量以及所要抑制的最高階次諧波。然后選擇對于每個源的每個掃描的初始相位角，以允許當(dāng)抑制高達(dá)以及包括那一最高次諧波時的信號分離。
授予Andersen的美國專利5,410,517披露了用于級聯(lián)掃描分段以抑制不期望的諧波能量的方法。該方法使用具有變化相位角的掃描分段，從而衰減在相關(guān)小波中的諧波能量。根據(jù)該方法，所生成的第一級聯(lián)掃描序列包含首尾鏈接的N個掃描分段。N個掃描分段基本相同，只不過在掃描序列中的每個掃描分段的初始相位角逐次旋轉(zhuǎn)常數(shù)相位增量，該常數(shù)相位增量約為360/N度。所生成的第二級聯(lián)掃描包括(i)首尾鏈接的N個連續(xù)掃描分段，這與所述第一級聯(lián)掃描序列相對應(yīng)，和(ii)與N個連續(xù)掃描分段鏈接的附加掃描分段，且將其定位和定相以便基本抑制在相關(guān)期間的諧波重影(harmonic ghost)。對振動源掃描序列使用這些級聯(lián)掃描序列的其中一個，其他用于相關(guān)參考序列。
盡管如此，現(xiàn)有技術(shù)的方法還不能解決相關(guān)的、環(huán)境的以及諧波的噪聲。需要有一種用于同時解決在振動源數(shù)據(jù)記錄中出現(xiàn)的相關(guān)的、環(huán)境的以及諧波噪聲的數(shù)據(jù)獲取方法。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括將一部分第一數(shù)據(jù)分段的窗口中的數(shù)據(jù)與包括一部分第二數(shù)據(jù)分段的對應(yīng)窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其中，所述第一數(shù)據(jù)分段和所述第二數(shù)據(jù)分段是從使用多個地震掃描所獲取的多個數(shù)據(jù)分段中選出?；谒霰容^，使用在對應(yīng)窗口中的所述數(shù)據(jù)改變窗口中的數(shù)據(jù)。


參照后面的詳細(xì)描述以及附圖，將更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。
圖1a表示一系列振動源掃描和收聽時間；圖1b表示圖1a的掃描和收聽時間的疊加，以表示級聯(lián)掃描序列；圖1c表示自圖1b的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列；圖1d表示去除噪聲后的級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列；圖2表示本發(fā)明的流程圖；圖3表示來自掃描序列的數(shù)據(jù)，顯示出原始掃描序列圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明的方法去除噪聲的數(shù)據(jù)的圖，以及原始的和經(jīng)噪聲去除后的數(shù)據(jù)圖之間的差；圖4表示來自掃描序列的數(shù)據(jù)，顯示出原始掃描序列圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明的方法經(jīng)噪聲去除后的數(shù)據(jù)圖，以及原始的和經(jīng)噪聲去除后的數(shù)據(jù)圖之間的差。
盡管將會結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于此。相反，本發(fā)明意在覆蓋可包括在如所附權(quán)利要求所定義本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有可選，修改，等效實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法用于將地震振動器掃描級聯(lián)或鏈接在一起，用于解決因相關(guān)、環(huán)境和諧波噪聲引起的噪聲問題。本發(fā)明的方法能夠?qū)υ趩蝹€振動器掃描序列內(nèi)的不期望的噪聲進(jìn)行抑制。通過用基礎(chǔ)信號(underlying signal)的估計取代噪聲污染的數(shù)據(jù)來去除相關(guān)噪聲。通過將相移數(shù)據(jù)疊加，大大衰減諧波和環(huán)境噪聲?；谝韵略敿?xì)的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)。就針對本發(fā)明的具體實(shí)施例或具體應(yīng)用所給出的以下詳細(xì)描述而言，意在說明的目的，而并非限制本發(fā)明的范圍。
可使用級聯(lián)掃描從傳出能量的振動源記錄地震振動器數(shù)據(jù)。級聯(lián)掃描由數(shù)個掃描分段組成，且其中，不同掃描分段中的信號基本相同，而初始相位除外。利用級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)中的這種冗余，使用基礎(chǔ)信號的估計代替噪聲污染數(shù)據(jù)來去除相關(guān)噪聲，從而通過將分段疊加使環(huán)境和諧波失真噪聲大大衰減。所披露的方法還可應(yīng)用到變相振動器數(shù)據(jù)，“隔行掃描(alternate sweeping)”方法(Ward等人于1990年提出的以及Bacon和Martin于1993年提出)作為稍作修改的變形且不能使諧波衰減，它可應(yīng)用到對于相同源位置所獲取的無相位旋轉(zhuǎn)傳統(tǒng)多掃描數(shù)據(jù)。在2001年10月17日遞交且轉(zhuǎn)讓予本發(fā)明受讓人的申請序列號為09/981,224的申請中披露了將具有不同相位的掃描分段連接，以及同時可使用多個源的方法，該申請在此引作參考。
通過將數(shù)個較短掃描分段首尾相連形成一個較長的掃描序列，從而形成級聯(lián)掃描序列。在級聯(lián)序列內(nèi)的每個較短掃描定義為掃描分段，對各個掃描分段，可在其間使用或不使用填充(收聽時間)將它們連接。各個掃描分段的長度通常為1-16秒，較常見為4-8秒。填充數(shù)量的范圍可從零到傳統(tǒng)震動源探礦的正常收聽時間。將掃描分段連接，也就是無填充連接的掃描分段，提供了最為有效的操作。例如，八個常規(guī)的4-秒掃描，每個掃描都具有收聽時間，可為由八個4-秒地震掃描分段組成的一個級聯(lián)掃描序列所取代，從而以8比1減少在數(shù)據(jù)獲取期間收聽時期的數(shù)量，同時保持相同的總掃描代價(32個掃描秒)級聯(lián)掃描序列由地震掃描分段組成。級聯(lián)掃描序列用于驅(qū)動振動源朝地下傳入能量。將傳入到地下的能量作為級聯(lián)掃描序列數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。該記錄的地震掃描序列數(shù)據(jù)由多個數(shù)據(jù)分段組成。數(shù)據(jù)分段可包含所記錄的地震掃描分段，收聽時間，或兩者的組合。當(dāng)級聯(lián)掃描序列數(shù)據(jù)實(shí)際為包括收聽時間數(shù)據(jù)分段的一個較長記錄的數(shù)據(jù)記錄(數(shù)個數(shù)據(jù)分段)時，還可將其視為時移變相數(shù)據(jù)收集器的疊加，或視為疊加的傳統(tǒng)地震掃描數(shù)據(jù)記錄的組合。盡管可將優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)用于級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)，在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，可將傳統(tǒng)或變相地震掃描數(shù)據(jù)記錄組合(例如，通過時間序列相加)，形成級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列，并根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行處理。在又一實(shí)施例中，可通過本發(fā)明的方法直接處理傳統(tǒng)地震掃描數(shù)據(jù)或變相記錄。
圖1a顯示出具有收聽時間111，113，115和117的四個數(shù)據(jù)序列101，103，105和107，可將它們組合形成圖1b所示的級聯(lián)數(shù)據(jù)，圖1b為包括五個數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)記錄，其中一個分段為收聽時間。在圖1a中所顯示出的掃描長度等于用于收聽的長度，不過這并非是必須的。盡管參照圖1a-1d所描述的示例為四個掃描分段的示例，可能會使用任何數(shù)量的掃描分段。
可將圖1b的級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)視為5個數(shù)據(jù)分段的連接1.在第一地震掃描分段(Sw1)期間記錄的數(shù)據(jù)101’；2.在第二地震掃描分段(Sw2)期間記錄的數(shù)據(jù)同時與第一掃描收聽時間(L1)的組合114；3.在第三地震掃描分段(Sw3)期間記錄的數(shù)據(jù)與第二掃描收聽時間(L2)的組合118；4.在第四地震掃描分段(Sw4)期間記錄的數(shù)據(jù)與第三掃描收聽時間(L3)的組合122；5.最后的分段117’，表示在收聽時間(L4)期間記錄的數(shù)據(jù)，它跟在這四個地震掃描分段示例的第四掃描之后。
因這種內(nèi)在結(jié)構(gòu)，對于所獲得級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)分段101’，由于所記錄數(shù)據(jù)包含在地震掃描分段(Sw1)期間所獲得的數(shù)據(jù)但不包含來自前一個掃描分段的收聽時間反射數(shù)據(jù)，從而該分段不同于所有其他分段。另一方面，最后分段117’僅表示在振動源未產(chǎn)生任何能量的收聽時間(L4)期間記錄的數(shù)據(jù)。
為使所有數(shù)據(jù)分段具有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而能夠一致性地對級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)分段“去噪聲(denoise)”(在此定義為噪聲去除)，將圖1b所示級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的最后數(shù)據(jù)分段117’(“收聽時間”數(shù)據(jù)分段)與如圖1c所示第一數(shù)據(jù)分段101’進(jìn)行組合，產(chǎn)生修改的級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列。將此修改的級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列定義為修改地震數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^時間序列相加，將級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的最后收聽時間117’與第一分段101’進(jìn)行組合。此時，在圖1c中的第一分段131包含在第一掃描分段(Sw1)期間所記錄的數(shù)據(jù)和用于第四掃描的在收聽時間期間記錄的數(shù)據(jù)。
該修改地震數(shù)據(jù)是所要“去噪聲”的數(shù)據(jù)，如圖1c中所示修改級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列。此處，術(shù)語“去噪聲”定義為噪聲去除，例如，抑制或消除諧波、環(huán)境和/或相關(guān)噪聲。將此修改級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列“去噪聲”后，從第一數(shù)據(jù)分段131中減掉收聽時間，并將其添加在去除噪聲的序列的尾部，如圖1d所示。
噪聲衰減方法(在此稱為去噪聲)的基本思想是，不同數(shù)據(jù)分段中的信號基本相同，而初始地震掃描分段相位除外。不服從此已知相位行為的能量被視為噪聲，將被去除或衰減。
下面，參照圖2的流程圖，描述應(yīng)用于圖1c所示四個掃描分段示例的修改級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的去噪聲處理。使用級聯(lián)掃描序列，記錄由振動源的能量輸出所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，獲得級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)(201)。然后，按如圖1c所示修改記錄數(shù)據(jù)(203)，從而將初始地震掃描分段(Sw1)和最后收聽時間(L4)組合，形成修改級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的初始分段131。用于將第一掃描和最后收聽時間組合的最優(yōu)方法是通過時間序列相加。
如圖2所示，選出作為所要去噪聲的數(shù)據(jù)分段(205)。在該示例中，131為目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。將所有其他數(shù)據(jù)分段(在該示例中為114，118，122)相移至與當(dāng)前目標(biāo)分段的掃描分段相位對應(yīng)的相位(207)。將相移應(yīng)用于每個數(shù)據(jù)分段，從而使數(shù)據(jù)分段的掃描分段相位的相位與目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的相位相對應(yīng)。本示例的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段131與掃描Sw1的相位對應(yīng)。應(yīng)用到數(shù)據(jù)分段114的相移是能夠?qū)呙璺侄蜸w2的相位改變?yōu)閽呙鑃w1的相位的相移。對數(shù)據(jù)分段118施加相移，從而使掃描分段Sw3的相位改變?yōu)閽呙鑃w1的相位。使數(shù)據(jù)分段122從掃描分段Sw4的相位相移至掃描Sw1的相位。假設(shè)此時在不同分段中的信號相同。諧波可能具有不同的相位，不過，在基波中包含了絕大部分能量。
為檢測相關(guān)噪聲，將不同數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。通過比較，確定在目標(biāo)數(shù)據(jù)分段與一個或多個其他數(shù)據(jù)分段之間的差別。當(dāng)可直接確定數(shù)據(jù)分段之間的數(shù)量差時，將數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)測量進(jìn)行比較將提供更高的敏感性。在優(yōu)選實(shí)施例中，利用均方根(RMS)值，在較短時間窗口(例如，長度范圍在4ms至500ms的窗口)內(nèi)，使用數(shù)據(jù)測量對不同數(shù)據(jù)分段進(jìn)行比較(209)。均方根可定義為數(shù)據(jù)群內(nèi)樣本平方的平均值的平方根，且數(shù)據(jù)群為在對應(yīng)數(shù)據(jù)窗口中的樣本。其他數(shù)據(jù)測量，例如，數(shù)據(jù)乘方或數(shù)據(jù)幅度平均值的測量，也可用于在較短窗口內(nèi)的比較?？蓪⒂脕頂?shù)據(jù)比較的較短窗口交迭。如果在當(dāng)前目標(biāo)數(shù)據(jù)分段131中的窗口RMS值偏離所有其他數(shù)據(jù)分段(114，118，122)或其他數(shù)據(jù)分段的組合中對應(yīng)窗口的RMS值很多(例如，超過特定閾值)，則對當(dāng)前目標(biāo)數(shù)據(jù)分段中的窗口數(shù)據(jù)使用該信號的估計來代替。特定閾值可通過本領(lǐng)域中所熟知的方法來確定，例如，閾值可基于幅度，相位或頻率的測量，以及可將其與其他參數(shù)如時間和位置相組合。特定閾值可以是數(shù)據(jù)相關(guān)的，以及可能隨記錄而改變。所要用于替換數(shù)據(jù)的信號估計可從一個或多個其他數(shù)據(jù)分段得出。當(dāng)使用相移數(shù)據(jù)得出所用于替換數(shù)據(jù)的信號估計時，可在使數(shù)據(jù)分段發(fā)生相移之前確定用于比較的數(shù)據(jù)測量(在優(yōu)選實(shí)施例中使用RMS值)。
數(shù)據(jù)分段中的窗口將在其他數(shù)據(jù)分段中具有對應(yīng)的窗口。例如，從掃描分段的開始進(jìn)行測量時在131中的數(shù)據(jù)蹤跡(data trace)具有100ms至200ms的窗口，從對那些數(shù)據(jù)分段的每個掃描分段的開始時間進(jìn)行測量時在同樣的蹤跡114，118和122中將具有對應(yīng)的窗口。
在優(yōu)選實(shí)施例中，從至少一個其他數(shù)據(jù)分段(114，118和/或122)得出超出閾值的用于替換目標(biāo)分段數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。例如，替換數(shù)據(jù)可為來自一個或多個其他數(shù)據(jù)分段的對應(yīng)窗口數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。用于替換數(shù)據(jù)的其他平均值可為中值(median)或加權(quán)平均值。在該示例中，將使用114，118和122的算術(shù)平均值來替換在131中的數(shù)據(jù)。如果目標(biāo)數(shù)據(jù)分段與至少一個其他數(shù)據(jù)分段的比較顯示數(shù)據(jù)偏離可被忽略或并不高于特定閾值，則數(shù)據(jù)保持不變。
當(dāng)需要時比較數(shù)據(jù)分段以及替換數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)分段(131，114，118和122)疊加(211)，以形成新的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。該疊加抑制了環(huán)境噪聲，并消除直至級聯(lián)導(dǎo)頻掃描(cascaded pilot sweep)階次的諧波，以消除相關(guān)處理中的諧波。這些數(shù)據(jù)分段的疊加(新目標(biāo)數(shù)據(jù)分段)作為最終去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。用于替換原始目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的新的修改目標(biāo)數(shù)據(jù)分段是通過疊加產(chǎn)生，但原始修改級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)用于窗口RMS值比較以及任何替換數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。
通過選擇其他分段作為修改數(shù)據(jù)的目標(biāo)分段來重復(fù)此過程(213)。按照對于初始目標(biāo)數(shù)據(jù)分段相同的方式，對非目標(biāo)數(shù)據(jù)分段施加相移，使非目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的對應(yīng)掃描分段相位移至與目標(biāo)數(shù)據(jù)分段相對應(yīng)的掃描分段相位。在該示例中，按照對于131所述方式分別將114，118和122視為目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。當(dāng)將數(shù)據(jù)分段相移至與每個目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的掃描分段相位相對應(yīng)的相位之后，最終去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段是所有數(shù)據(jù)分段的疊加組合。
最后，從第一分段(在該示例中為131)中減掉收聽時間(215)，并將其附加在去噪聲的級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的最后(參照圖1d)。減掉收聽時間的優(yōu)選方法是通過對去噪聲的初始分段(假設(shè)使用上掃描)應(yīng)用時變低阻(time-varying low-cut)濾波器。然后可將數(shù)據(jù)傳遞到其他數(shù)據(jù)處理程序(217)以上關(guān)于級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)描述了優(yōu)選實(shí)施例。在可選實(shí)施例中，通過將傳統(tǒng)掃描組合成如參照圖1a和圖1b所示級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)，該方法可用于傳統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)。通過將最后的收聽時間添加到第一數(shù)據(jù)分段的初始掃描分段時期，可形成修改地震數(shù)據(jù)。在該方法中，可使掃描發(fā)生相位轉(zhuǎn)動，但并非必須。
在又一可選實(shí)施例中，該方法可適用于傳統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)，其中，在應(yīng)用本發(fā)明之前不將數(shù)據(jù)分段進(jìn)行組合。地震數(shù)據(jù)通過多個地震掃描來獲取，每個地震掃描包括如在圖1A所示的收聽時間。依據(jù)是否可能通過獲取參數(shù)(例如，變相獲取)實(shí)現(xiàn)諧波消除，來執(zhí)行相位轉(zhuǎn)動，但相位轉(zhuǎn)動并非必須。確定在所選目標(biāo)數(shù)據(jù)分段與所述多個數(shù)據(jù)分段的其余分段的其中一個之間的差別。該差別可使用數(shù)據(jù)測量(例如所比較數(shù)據(jù)的RMS值)來確定。如果由比較所確定的差別超過了特定閾值，則使用從至少一個其他數(shù)據(jù)分段得出的數(shù)據(jù)代替在目標(biāo)數(shù)據(jù)分段中的數(shù)據(jù)。可將來自數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)疊加，以形成新的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。
圖3和圖4顯示出，對于包含有8個掃描分段和一個收聽時期的原始級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)記錄的目標(biāo)數(shù)據(jù)掃描分段，在優(yōu)選實(shí)施例中所述的去噪聲方法的效果示例。用于驅(qū)動振動器以獲取對這些圖的數(shù)據(jù)記錄的級聯(lián)掃描序列由八個4-秒掃描分段(表示32秒的總掃描時間)組成。級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)記錄包括32秒的總掃描時間加上4秒的收聽時間形成36秒的記錄。所要從如圖3所示數(shù)據(jù)記錄中去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段為36秒級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)中16秒和20秒之間的第5數(shù)據(jù)分段。
圖3的左圖3A為36秒級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)中16秒和20秒之間的第5數(shù)據(jù)分段。圖3中間的圖3B為經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明方法去噪聲后的同一數(shù)據(jù)分段。圖3的左圖3C表示原始數(shù)據(jù)3A與經(jīng)去噪聲后的數(shù)據(jù)3B之間的差。圖3C表示已從原始第5數(shù)據(jù)分段去除的噪聲。
在圖4中，36秒級聯(lián)掃描數(shù)據(jù)記錄中24秒和28秒之間的第7掃描分段為所要去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)掃描分段。圖4的左圖4A為原始數(shù)據(jù)的第7數(shù)據(jù)分段。圖4中間的圖4B為經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明方法去噪聲后的同一數(shù)據(jù)分段。圖4的左圖4C表示原始數(shù)據(jù)4A與經(jīng)去噪聲后的數(shù)據(jù)4B之間的差。圖4C表示已從原始的第7數(shù)據(jù)分段去除的噪聲。
圖3中第5掃描以及圖4中第7掃描之間的對應(yīng)窗口的示例為在圖3中處在16秒和17秒之間第一蹤跡301的1000ms時期，它對應(yīng)于圖4中處在24秒和25秒之間第一蹤跡401的1000ms時期。當(dāng)?shù)?數(shù)據(jù)分段為用于去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段時，第7數(shù)據(jù)分段將包括在將對應(yīng)數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行比較之前被施加相移的一個其他數(shù)據(jù)分段。
對原始數(shù)據(jù)圖3A，4A與去噪聲的數(shù)據(jù)圖3B，4B的比較可以看出，相關(guān)噪聲已被去除，此時很清楚地看到原來被噪聲所屏蔽的反射(例如，在圖3中305附近)。這極大抑制了環(huán)境噪聲。在原始的以及去噪聲的圖的右上角(參看圖3的圖3B中303以及在圖3A，4A和4B中相似區(qū)域)的低頻能量為源自前一掃描分段的地面波(groundroll)能量。在所有分段中信號常伴有地面波，從而，并不列為去噪聲處理的目標(biāo)。差別圖噪聲的表示(圖3中3C和圖4中4C)說明，在不影響信號的條件下從所記錄的數(shù)據(jù)記錄中可去除大量的噪聲。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，按照所披露的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)此處所述的方法，本發(fā)明包括但并不限于所述實(shí)施例。此外，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不意在為以上所述內(nèi)容完全限制，上述內(nèi)容是出于說明的目的。顯然，在不偏離如后面權(quán)利要求所定義的本發(fā)明真實(shí)范圍的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到多種修改和選擇。
權(quán)利要求
1.一種用于處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括(a)將包括一部分第一數(shù)據(jù)分段的窗口中的數(shù)據(jù)與包括一部分第二數(shù)據(jù)分段的對應(yīng)窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其中，所述第一數(shù)據(jù)分段和所述第二數(shù)據(jù)分段是從使用多個地震掃描所獲取的多個數(shù)據(jù)分段中選出；以及(b)基于所述比較，使用在對應(yīng)窗口中所述數(shù)據(jù)改變窗口中的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，改變在窗口中的所述數(shù)據(jù)還包括，將窗口中的所述數(shù)據(jù)用對應(yīng)窗口中的所述數(shù)據(jù)來替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，將所述多個數(shù)據(jù)分段疊加以形成新的數(shù)據(jù)分段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括，從所述新的數(shù)據(jù)分段中減掉收聽時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述多個數(shù)據(jù)分段均包括記錄數(shù)據(jù)和收聽時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，將所述第二數(shù)據(jù)分段相移至與所述第一數(shù)據(jù)分段相對應(yīng)的相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第二數(shù)據(jù)分段包括多個的所述多個數(shù)據(jù)分段的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述組合包括使用i)算術(shù)平均值，ii)中值平均值，和iii)加權(quán)平均值的其中至少之一將所述多個的所述多個數(shù)據(jù)分段進(jìn)行組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，為了將第一數(shù)據(jù)分段的窗口中所述數(shù)據(jù)與第二數(shù)據(jù)分段的窗口中所述數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，使用RMS值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，通過時間序列相加將收聽時間數(shù)據(jù)分段與初始數(shù)據(jù)分段進(jìn)行組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括使用包含有多個級聯(lián)掃描分段的掃描序列來獲取地震數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)包括多個數(shù)據(jù)分段和一收聽時間。將收聽時間與初始數(shù)據(jù)分段組合。將地震數(shù)據(jù)分段相移至所要去噪聲(即，環(huán)境、諧波和相關(guān)噪聲的去除)的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的相位。確定目標(biāo)數(shù)據(jù)分段和其余數(shù)據(jù)分段之間的差別。如果所確定的差別超過特定閾值，使用由其余數(shù)據(jù)分段所得出的數(shù)據(jù)來代替目標(biāo)數(shù)據(jù)分段中的數(shù)據(jù)?？蓪?shù)據(jù)分段疊加以形成新的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。從初始數(shù)據(jù)分段減掉收聽時間。
文檔編號G01V1/37GK1639585SQ03804486
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者瑞尼爾·莫瑞格, 弗萊德瑞克·J·巴雷 申請人:維斯特恩格科地震控股有限公司