專利名稱：利用復變道分集濾波器來衰減地震數(shù)據(jù)中的噪聲的方法
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關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或研發(fā)的聲明不適用。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及用于處理地震數(shù)據(jù)以減小噪聲影響的方法。
背景技術(shù)：
地震勘測數(shù)據(jù)被用來推斷地球地表下的結(jié)構(gòu)和被用來推斷地球地表下的巖層的組成。通過在接近地球表面的所選擇的位置處部署地震能量源和在接近地震能量源附近的地球表面的所選擇的位置處部署一個或多個地震接收器來采集地震勘測數(shù)據(jù)。該源可以是爆炸物、氣槍或水槍、振動器或這類裝置的陣列。在不同時刻激勵地震能量源，并相對于由一個或多個地震接收器所檢測到的信號的時間作記錄。
地震能量通常從源向下輻射，直到該地震能量到達地表下的一個或多個地表下聲阻抗邊界為止。向上反射地震能量，經(jīng)地球地層返回，直到該地震能量被一個或多個接近地球表面的接收器檢測到為止。通過在地震勘測船后面拖曳接近水面的氣槍、水槍或這類槍的陣列，地震勘測也從諸如海洋的水體的表面進行(海洋地震勘測)。地震接收器由相同的船只或不同的船只拖曳。不管地震勘測數(shù)據(jù)是在地面上還是在水體上被記錄，所檢測到的地震能量的記錄都被用來推斷地球地表下的巖石的結(jié)構(gòu)和組成。通常，根據(jù)所反射的地震能量從源到一個或多個接收器的傳播時間來推斷結(jié)構(gòu)。可根據(jù)地震能量傳播時間和所檢測到的地震能量的特征(諸如其振幅、相位和頻率內(nèi)容)來推斷組成。
為了準確地推斷地球地表下的地表下結(jié)構(gòu)和組成，地震數(shù)據(jù)記錄應(yīng)該是如實際上的那樣不受噪聲的影響。噪聲可能由多個來源中的任何一種產(chǎn)生，這些來源包括數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中的各個部件中的電子噪聲和來自外部來源的“突發(fā)”噪聲，該外部來源包括海洋勘測時的地震船和基于地面的地震勘測時的鉆井和/或其他工業(yè)設(shè)備。在本技術(shù)領(lǐng)域中公知用于衰減存在于地震勘測數(shù)據(jù)中的各種類型噪聲的影響的多種方法。本技術(shù)領(lǐng)域中公知的一些方法包括衰減地震數(shù)據(jù)記錄中的某些分量，諸如在所選頻率范圍以外或具有落在所選范圍或數(shù)值以外(或在所選閾值以上或以下)的地震數(shù)據(jù)的振幅范圍或其他特征的分量。
本技術(shù)領(lǐng)域中公知的用于處理地震數(shù)據(jù)以減小噪聲影響的一些方法(例如K(道混合(tracemix))、F-K(頻率-波數(shù))和Tau-p(傾斜疊加(slant stack)))易受道間靜態(tài)(trace-to-tracestatics)的影響。需要的是一種減小地震數(shù)據(jù)中的噪聲影響的穩(wěn)定方法，該方法對道間靜態(tài)具有減小的敏感度。
發(fā)明概要本發(fā)明的一個方面是一種用于衰減地震數(shù)據(jù)中的噪聲的方法。按照本發(fā)明的這個方面的方法包括對于至少一條地震道的至少一部分計算道包絡(luò)。由該道包絡(luò)生成濾波包絡(luò)。然后，將該濾波包絡(luò)變換成濾波道。
從以下的說明和所附的權(quán)利要求中，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將是顯而易見的。
附圖簡述

圖1示出按照本發(fā)明的方法的一個實施例的流程圖。
圖2A示出基于反射模型的綜合地震勘測數(shù)據(jù)，該反射模型包括三個反射事件和兩個噪聲突發(fā)。
圖2B示出在應(yīng)用本技術(shù)領(lǐng)域中公知的噪聲衰減技術(shù)之后的圖1A的綜合地震勘測。
圖2C示出在通過按照本發(fā)明的方法的一個實施例進行處理之后的圖1A的綜合地震勘測。
圖3A示出在處理之前的炮(shot)記錄(相對于時間和接收器的位置所記錄的地震數(shù)據(jù)的道顯示)。
圖3B示出在按照本發(fā)明的一個實施例進行濾波之后的圖3A的炮記錄。
圖4A示出在應(yīng)用按照本發(fā)明的方法之前的所疊加的記錄段。
圖4B示出在應(yīng)用按照本發(fā)明的一個實施例的濾波器之后的所疊加的記錄段。
圖5A-1、5A-2和5A-3分別示出按照本技術(shù)領(lǐng)域中公知的方法所處理的綜合地震事件、振幅和相位譜。
圖5B-1、5B-2和5B-3分別示出利用按照本發(fā)明的噪聲衰減的圖5A的綜合地震事件、振幅和相位譜。
圖6示出被配置來讀取按照本發(fā)明的計算機程序的通用可編程計算機。
詳細說明在按照本發(fā)明的方法的一個實施例中，地震數(shù)據(jù)在時域中被處理。接下來的說明根據(jù)數(shù)字采樣的地震數(shù)據(jù)來解釋，數(shù)字采樣的地震數(shù)據(jù)意味著，地震數(shù)據(jù)作為一組表示所選時刻的地震信號的振幅的號碼被存儲、檢索和處理，這組號碼通常相對于地震能量源的激勵時間被編入索引。應(yīng)理解的是，在此所描述的過程也可用于以類似形式表示的地震數(shù)據(jù)。
首先，并且也參照圖1中的流程圖，在8處示出的地震數(shù)據(jù)能被轉(zhuǎn)換到復變道域，在10處示出。對于由S(t)表示的時域中的地震道，其中S表示地震信號在任何時刻t的振幅，復變道包絡(luò)(E(t))能通過下式由信號S(t)和其復共軛S*(t)來確定E(t)=S(t)2+S*(t)2,---(1)]]>其中，復共軛S*(t)表示地震信號S(t)的希爾伯特(Hi1bert)變換或者可替換地表示經(jīng)受90度相移的信號S(t)。
然后，可以利用復變道分集濾波器(diversity filter)來濾波復變道包絡(luò)E(t)，如在12所示。可以把該濾波器設(shè)置到預選的窗口長度(所選的用于處理數(shù)字采樣的數(shù)據(jù)的數(shù)字樣本的數(shù)目)。該濾波器長度通常相反地與期望要被保存在濾波過程中的初始地震信號S(t)中的最高頻率分量有關(guān)。復變道分集濾波器算子的一個實施例能由其最終的濾波道包絡(luò)(F(t))來限定。按照以下表達式能計算濾波道包絡(luò)F(t)F(t)=NΣ1N1E(t)2,---(2)]]>其中，N表示濾波器窗口中的道樣本的數(shù)目。
在計算濾波復變道包絡(luò)之后，通過按照以下表達式確定濾波包絡(luò)的復共軛逆運算能計算表示在所選時刻的濾波地震信號振幅的濾波數(shù)據(jù)道(SF(t))SF=F(t)1+[1[S(t)S*(t)]2].---(3)]]>在圖1中的14處示出計算濾波道。
在另一實施例中，地震數(shù)據(jù)可被變換到偏移域(offset domain)中。被變換到偏移域中的地震數(shù)據(jù)表示地震信號相對于地震能量源與由其利用該信號的地震傳感器中的特定一個傳感器之間的距離的振幅。能以類似于上面針對時域所描述的方式來處理偏移域地震數(shù)據(jù)。由S(x)表示所變換的地震信號，S(x)是相對于偏移的振幅。由S*(x)表示域變換過的地震信號的復共軛。如在前面的實施例中那樣，首先能通過下式確定域變換過的地震數(shù)據(jù)的復共軛包絡(luò)E(x)=S(x)2+S*(x)2.---(4)]]>然后，諸如通過按照下式計算濾波包絡(luò)來濾波該包絡(luò)F(x)=NΣ1N1E(x)2.---(5)]]>最后，能按照下式將濾波道計算為濾波包絡(luò)的逆運算SF(x)=F(x)1+[1[S(x)S*(x)]2].---(6)]]>在一些實施例中，如在圖1中的16處所示的那樣，并且特別是對于被變換到偏移域中的數(shù)據(jù)，可以在執(zhí)行復共軛變換(在10處示出)之前通過將地震信號帶通濾波到所選數(shù)目的通帶中來預處理這些地震信號。這些通帶通常將是相互鄰接或相互重疊的，以便不將任何特定的頻率分量從按照本發(fā)明所處理的地震數(shù)據(jù)中排除。帶通濾波的一個例子包括將地震數(shù)據(jù)帶通濾波到在5-35Hz、35-55Hz、55-75Hz和75-95Hz的范圍中的通帶中。在一些實施例中，帶通濾波過的地震數(shù)據(jù)的分析可以幫助確定包絡(luò)濾波器算子的長度。帶通濾波過的地震數(shù)據(jù)的分析也可以改進源自地表下的結(jié)構(gòu)的地震數(shù)據(jù)中的事件的保存和改進從地震數(shù)據(jù)中的噪聲去除。
現(xiàn)在，將參照圖2A、2B和2C來解釋利用按照本發(fā)明的方法處理地震數(shù)據(jù)的例子結(jié)果。圖2A表示綜合地震記錄段，該綜合地震記錄段示出對于地球地表下的模型的綜合地震道，該模型包括在20、22和24處示出的三個反射事件。圖2A中的每條道表示已通過地震接收器接收到的信號，該地震接收器被定位在與圖中的道的坐標位置相對應(yīng)的表面位置處。為簡單起見，圖2A中的事件20、22、24被示為平的，然而，這些事件也可包括正常的時差(NM0)，其中事件發(fā)生在與源到接收器的距離有關(guān)的時刻。圖2A中的道也示出兩個在26和28處示出的明顯的噪聲事件。
圖2B示出在利用簡單的帶通濾波器(以濾出具有在濾波器通帶以外的頻率的分量)進行處理之后的圖2A的綜合地震記錄段。值得注意地，第二事件22已通過該帶通濾波器被去除，而噪聲突發(fā)22仍舊保留在該記錄段中。
圖2C示出在應(yīng)用按照本發(fā)明以及如參照圖1所解釋的方法之后的與圖2A中所示的記錄段相同的記錄段。值得注意地，兩個噪聲突發(fā)26、28已基本上被消除，而所有三個事件20、22、24保留在處理過的記錄段中。
將參照圖3A和3B解釋按照本發(fā)明所處理的地震數(shù)據(jù)的另一例子。圖3A示出“原始的”炮記錄，這意味著在多個間隔開的地震接收器中的每一個地震接收器處所作的振幅記錄相對于時間的曲線圖。圖3B示出在按照本發(fā)明進行處理之后的圖3A的炮記錄。
同樣地，圖4A和4B分別示出在按照本發(fā)明進行處理之前和之后的進行疊加之后的地震數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，將參照圖5A-1、5A-2和5A-3以及圖5B-1、5B-2和5B-3來解釋按照本發(fā)明的處理與現(xiàn)有技術(shù)相比對于道之間的靜態(tài)變化如何相對不靈敏的例子。圖5A-1示出綜合地震段，該綜合地震段包括在2.00秒雙向反射時間處的單個反射事件，該雙向反射時間包括兩個有噪聲的接收器道，并且已按照現(xiàn)有技術(shù)的噪聲衰減方法被濾波。圖5A-1中的道的振幅和相位譜分析分別顯現(xiàn)在圖5A-2和5A-3中。另外，從左向右橫向延伸的道已增加了由下式表示的綜合靜態(tài)幅移R(x)R(x)＝A(x)sin(x)，(7)其中，A(x)表示與偏移x成比例的振幅標量(從左向右增加)，而sin(x)是偏移值的正弦。因此，振幅靜態(tài)是其在振幅上隨偏移的增加而增加的正弦值。值得注意地，兩個有噪聲的道看來似乎覆蓋這些結(jié)果(在這種情況下為功率頻譜)。
比較起來，圖5B-1中所示的道已按照如參照圖1所解釋的方法那樣被濾波。圖5B-1中的道包括與圖5A-1中的道相同的兩個有噪聲的通道和相同的靜態(tài)幅移。值得注意地，在多道處理過程之后，基本上保留了靜態(tài)幅移，而這兩個有噪聲的道具有在那里基本上被衰減的噪聲。對于圖5B-1中的道的相對應(yīng)的振幅和相位譜分別在圖5B-2和5B-3中被示出。
通過適當編程的通用計算機可執(zhí)行上述按照本發(fā)明的各方面的方法的實施例。在圖6中示出具有中央處理器50的這樣的計算機的例子。處理器50被耦合到諸如鍵盤的用戶輸入裝置54并被耦合到諸如陰極射線管(CRT)或平板液晶顯示器(LCD)的顯示器52。按照本發(fā)明的這個方面的計算機程序可以駐留在多個類型的計算機可讀介質(zhì)中的任何一種上，諸如駐留在可插到CD讀取器56中的光盤62、可插入到軟盤驅(qū)動器58中的磁“軟”盤64上，或者，該程序可以駐留在處理器50內(nèi)或遠離處理器50的硬盤驅(qū)動器60中。該程序包括可操作來使可編程計算機執(zhí)行上面參照圖1所描述的數(shù)據(jù)處理序列的邏輯。其中存儲計算機程序的特定實施例并不意味著限制本發(fā)明的范圍。
雖然已參考有限數(shù)目的實施例說明了本發(fā)明，但受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，能想到并不偏離如在此所公開的本發(fā)明的范圍的其他實施例。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅受限于所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種用于衰減地震數(shù)據(jù)中的噪聲的方法，該方法包括對于至少一條地震道的至少一部分計算道包絡(luò)；由該道包絡(luò)生成濾波包絡(luò)；以及將該濾波包絡(luò)變換成濾波道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一條道的至少一部分表示相對于時間的地震信號振幅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一條道的至少一部分表示相對于偏移的地震信號振幅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，被用于生成所述濾波包絡(luò)的算子的長度相反地與要被保存在所述濾波道中的最大頻率有關(guān)。
5.一種被存儲在計算機可讀介質(zhì)中的計算機程序，該程序包括可操作來使可編程計算機執(zhí)行多個步驟的邏輯，所述步驟包括對于至少一條地震道的至少一部分計算道包絡(luò)；由該道包絡(luò)生成濾波包絡(luò)；以及將該濾波包絡(luò)變換成濾波道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的程序，其中，所述至少一條道的至少一部分表示相對于時間的地震信號振幅。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的程序，其中，所述至少一條道的至少一部分表示相對于偏移的地震信號振幅。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的程序，其中，被用于生成所述濾波包絡(luò)的算子的長度相反地與要被保存在所述濾波道中的最大頻率有關(guān)。
全文摘要
公開一種用于衰減地震數(shù)據(jù)中的噪聲的方法。該方法包括對于至少一條地震道的至少一部分計算道包絡(luò)(10)，由該道包絡(luò)生成濾波包絡(luò)(12)，以及將該濾波包絡(luò)變換成濾波道(14)。在一個實施例中，被用于生成濾波包絡(luò)的濾波器算子的長度相反地與要被保存在濾波道中的最大頻率有關(guān)。
文檔編號G01V1/28GK1981212SQ200580022348
公開日2007年6月13日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者F·D·馬丁, O·加西亞 申請人:Pgs美洲公司