專利名稱：一種在地震數據處理中衰減瑞雷波散射噪聲的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種地震數據處理方法，具體涉及地球物理勘探中地震數據處理領域中衰減瑞雷(Rayleigh)波散射噪聲的方法。

背景技術：
地震勘探是一種利用人工地震技術激發(fā)地震波，研究地震波在地層中傳播的情況，以查明地下的地質構造或巖性特征，為尋找油氣藏或其它勘探目的服務的一種物探方法。在現有勘探石油的各種物探方法中，地震勘探是最有效的方法。
地震勘探的生產工作，基本上可以分地震資料采集、地震資料處理、地震資料解釋三個環(huán)節(jié) 第一環(huán)節(jié)是地震資料采集。這個階段的主要任務是在地質工作和其它物探工作初步確定的油氣勘探有利區(qū)帶，按照一定的觀測系統布置測線，使用爆炸震源或可控震源激發(fā)地震波，并用地震儀把地震波場記錄下來。
第二環(huán)節(jié)是地震資料處理。這個階段的主要任務是根據地震波的傳播理論，利用計算機和相應地震資料處理軟件，對野外采集的地震數據進行各種加工處理，以獲得能夠反映地下地層結構的“地震剖面圖”和反映地下地層巖性變化的地震波振幅、頻率、傳播速度等信息。
第三個環(huán)節(jié)是地震資料解釋。經過計算機處理得到的地震剖面，雖然已經能夠反映地下地質構造的一些特點，但是由于地下情況的復雜性，地震剖面上的許多現象，既可能反映地下的真實情況，也有可能有某些假象。地震解釋的主要任務就是運用地震波傳播理論和石油地質學原理，綜合地質、鉆井和其它物探資料，對地下的構造或巖性作出正確的判斷，并最終提出鉆井井位。
隨著勘探開發(fā)工作的不斷深入，為了滿足地震解釋及地震儲層預測要求，在地震資料處理時有高信噪比、高分辨率和高保真度的要求原則。高信噪比是地震資料高分辨率和高保真度的基礎，由于野外采集得到的地震波場除了反射波之外，還包括面波、聲波、折射波、多次波、各種次生散射、地面振動源干擾及地面微震等，在成像處理前要盡可能去除掉這些干擾。
地震勘探中遇到的Rayleigh面波噪聲，它的特點是頻率低，一般為幾赫茲到30赫茲；速度低，一般在100m/s到1000m/s之間，以200m/s到500m/s最為常見，目前在地震處理中，現有的Rayleigh面波噪聲壓制方法主要為濾波法。濾波法可以有效地去除面波干擾，但是濾波法最大的缺陷就是在去除噪聲的同時也損失了部分有效波。
目前在提高地震資料信噪比的處理中還存在諸多技術難題，散射波干擾問題就是其中之一。尤其在復雜構造區(qū)，由近地表非均勻性引起的Rayleigh波散射噪聲，嚴重地影響了地震資料的質量，提高這些地震資料的信噪比已成為迫切需要。


發(fā)明內容
為了解決上面背景技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法。該方法綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取Rayleigh波散射的入射波場并計算子波，然后通過散射波場反演得到散射波場的最佳估計，再從原始波場中減去估計的散射波場，從而有效地提高了地震資料的信噪比。
依據本發(fā)明，提供一種在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，該方法包括以下步驟 (1)在地質工作和其它物探工作初步確定的油氣勘探有利區(qū)帶上，按照一定的觀測系統布置測線和炮位，使用爆炸震源或可控震源激發(fā)地震波，并用地震儀把地震波場記錄下來； (2)對記載有地震波場的地震資料按炮號和道號從小到大進行排序；對排好序的炮集數據做振幅補償；對補償后的數據做振幅增益控制，并保存增益系數；提取主要包含散射波場頻段的信號，并把剩余部分保存起來；提取入射波場和計算子波；進行Rayleigh波散射衰減處理；利用α-trimmed濾波技術去除散射衰減處理結果中極低頻段的噪聲信號；將去除極低頻段噪聲后的波場和提取主要包含散射波場頻段信號時的剩余波場相加；對相加后的波場進行振幅恢復處理，使地震數據在散射噪聲衰減處理前后振幅保持一致；對經過散射噪聲衰減的地震數據進行其它常規(guī)處理。
其中(2)具體采用如下步驟 (a)將地震資料按炮號和道號從小到大進行排序； (b)對排序好的炮集數據做常規(guī)振幅補償處理。
(c)對經過振幅補償的炮集數據做常規(guī)振幅增益控制處理，并保存每一采樣點的振幅增益系數。振幅增益系數是這樣計算的對于同一采樣點，用增益后的振幅值除以增益前的振幅值，就得到了該采樣點的增益系數，如果增益前該采樣點振幅值為零，則令該采樣點振幅增益系數為零。
(d)選取其中一炮記錄，利用α-trimmed濾波技術提取主要包含散射波場頻段的信號，記為波場S，將剩余部分記為波場R； (e)在波場S中，綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取入射波場并計算子波； (f)對波場S進行Rayleigh波散射衰減處理； (g)利用α-trimmed濾波技術去除(f)步結果中的極低頻段的噪聲信號； (h)將(g)步輸出的波場與(d)步輸出的波場R相加； (i)對(h)步相加結果進行振幅恢復處理。對于(h)步輸出數據的每一個采樣點，用該采樣點的振幅值除以該采樣點的振幅增益系數，對于增益系數為零的采樣點，直接令該采樣點的振幅值為零；至此完成單炮Rayleigh波散射噪聲衰減處理過程； (j)對每一炮均重復(d)到(i)各步操作，完成整個地震資料的近地表Rayleigh波散射噪聲衰減處理； (k)將去噪后的炮記錄進行靜校正、動校正、反褶積、疊加、偏移等常規(guī)處理，獲得改進后的疊加、偏移剖面數據，通過構造、巖性解釋來提供精確可靠的井位。
其中為了避免在反演求取散射波場過程中，由于振幅不平衡而出現的奇異性，對原始記錄做振幅補償和振幅增益控制，并保存振幅增益系數，在去除散射噪聲以后對振幅進行恢復，使散射噪聲衰減處理前后振幅保持一致。
其中為了不改變主要有效波頻段成分的波場特征，使用α-trimmed濾波技術提取主要含Rayleigh波散射噪聲頻段信號，在衰減散射噪聲時避開了主要為有效波的頻段。
其中在上述(e)步中綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取入射波場及計算子波，具體實現步驟如下 (41)根據提供的面波視速度，利用線性正變換將Rayleigh波面波同相軸變換呈水平狀； 如

圖1a所示，L1，L2，L3，L4為四條曲線，它們與縱軸的交點分別為a1，0，a2，0，a3，0，a4，0，圖1b為經過線性變換后的結果，L1，L2，L3，L4為四條曲線變?yōu)榛ハ嗥叫械闹本€。
(42)采用小波變換對線性變換后的波場進行分解； (43)在存在Rayleigh面波的各個小波尺度域利用α-trimmed濾波技術，將具有水平特征的面波分離出來； (44)利用小波反變換對面波數據重構； (45)對重構數據進行線性反變換得到入射波場； (46)在提取的入射波場中選取近炮點的某道，根據給定的子波長度，在消除了Rayleigh面波波速引起的時移后，作為計算子波。
其中在(f)步中進行散射波場衰減時，使用的時間域離散化散射波場正演公式和反演公式如下 時間域總的散射波場正演計算公式為 其中 時間域散射波反演公式為 以上公式中x為檢波點位置，xs為震源的位置，v3(x，xs)為時域總散射波場，，v3inc(x，xs)為時域入射波場，v3sc(x，xs)為由入射場激勵的散射場，v3(x，xs)為實際炮集資料。shape(～)表示子波反褶積運算，

表示微分運算，*表示褶積，v3inc(x|x′)和v3inc(x′|xs)為網格點x′上的Green速度張量，ξ(r′)為網格點上的阻抗差函數，||～||表示取2范數，r′為炮點或檢波點到網格點的距離，

表示對所有r′求和，ΔA(r′)為離散化的散射點單元面積，

為關于ξ(r′)的反演目標函數。
其中在上述(f)步中使用共軛梯度法進行時間域的Rayleigh波散射噪聲衰減處理，具體實現步驟如下 (61)從炮集資料獲取測線及其排列等相關信息； (62)確定淺層散射網格，并給網格上定義待求的波阻抗差函數分布； (63)根據上面所述的散射波反演公式，建立關于波阻抗差的目標函數，應用共軛梯度法求解目標函數，得到波阻抗差函數最優(yōu)解； (64)利用求解的最佳波阻抗差函數，根據上述的總散射場正演計算公式，計算得到總的散射波場； (65)從波場S中減去總的散射波場。
優(yōu)選地，在(g)步中使用α-trimmed濾波技術去除(f)步輸出波場中的極低頻噪聲。
使用所述地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，有利于衰減復雜構造區(qū)由于地表非均勻性引起的Rayleigh波散射噪聲，提高地震數據信噪比。并且該方法還具有以下明顯優(yōu)點在對Rayleigh波散射噪聲進行衰減的過程中避開了主要為有效波的頻段，不改變主要有效波頻段的原始信號特征；在振幅增益時記錄了增益系數，Rayleigh波散射噪聲衰減后對振幅作進一步的恢復處理，既保證反演算法的穩(wěn)定性，又保證處理前后振幅一致性。該方法是一種相對保真的去噪方法。
附圖簡要說明 圖1a為線性正變換前的面波示意圖； 圖1b為線性正變換后的面波示意圖； 圖2為原始單炮記錄示意圖； 圖3為振幅補償后的波場示意圖； 圖4a為振幅增益控制處理后的波場示意圖； 圖4b為增益系數示意圖； 圖5a為從圖4a中提取的主要含散射噪聲頻段波場示意圖； 圖5b為提取后剩余波場示意圖； 圖6a為從圖5a中提取的入射波場示意圖； 圖6b為計算的子波示意圖； 圖7a為反演得到的散射波場示意圖； 圖7b為圖5a對應波場與圖7a對應波場相減后的波場示意圖； 圖8a為去除的極低頻噪聲示意圖； 圖8b為去除極低頻噪聲后剩余波場示意圖； 圖9為圖8b對應波場與圖5b對應波場相加后波場示意圖； 圖10為振幅恢復處理后的波場示意圖； 圖11a為Rayleigh波散射噪聲壓制前的初疊加剖面圖(3600-5000ms)； 圖11b為Rayleigh波散射噪聲壓制后的初疊加剖面圖(3600-5000ms)。

具體實施例方式 在本發(fā)明中為了提高地震資料的信噪比，提出了一種在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法。該方法首先綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取Rayleigh波散射的入射波場并計算子波，然后通過散射波反演得到散射波場的最佳估計，再從原始波場中減去估計的散射波場，從而有效地提高了地震資料的信噪比。
在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法包括以下步驟 (1)在地質工作和其它物探工作初步確定的油氣勘探有利區(qū)帶，按照一定的觀測系統布置測線和炮位，使用爆炸震源或可控震源激發(fā)地震波，并用地震儀把地震波場記錄下來； (2)對記載有地震波場的地震資料按炮號和道號從小到大進行排序；對排序好的炮集數據做振幅補償；對補償后的數據做振幅增益控制，并保存增益系數；提取主要包含散射波場頻段的信號，并把剩余部分保存起來；提取入射波場和計算子波；進行Rayleigh波散射衰減處理；利用α-trimmed濾波技術去除散射衰減處理結果中極低頻段的噪聲信號；將去除極低頻段噪聲后的波場和提取主要包含散射波場頻段信號時的剩余波場相加；對相加后的波場進行振幅恢復處理，使地震數據在散射噪聲衰減處理前后振幅保持一致；對經過散射噪聲衰減的地震數據進行其它常規(guī)處理。
其中(2)具體采用如下步驟 (a)將地震資料按炮號和道號從小到大進行排序； (b)對排序好的炮集數據做常規(guī)振幅補償處理。
(c)對經過振幅補償的炮集數據做常規(guī)振幅增益控制處理，并保存每一采樣點的振幅增益系數。振幅增益系數是這樣計算的對于同一采樣點，用增益后的振幅值除以增益前的振幅值，就得到了該采樣點的增益系數，如果增益前該采樣點振幅值為零，則令該采樣點振幅增益系數為零。
(d)選取其中一炮記錄，利用α-trimmed濾波技術提取主要包含散射波場頻段的信號，記為波場S，將剩余部分記為波場R； (e)在波場S中，綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取入射波場并計算子波； (f)對波場S進行Rayleigh波散射衰減處理； (g)利用α-trimmed濾波技術去除(f)步結果中的極低頻段的噪聲信號； (h)將(g)步輸出的波場與(d)步輸出的波場R相加； (i)對(h)步相加結果進行振幅恢復處理。對于(h)步輸出數據的每一個采桿點，用該采樣點的振幅值除以該采樣點的振幅增益系數，對于增益系數為零的采樣點，直接令該采樣點的振幅值為零。至此完成單炮Rayleigh波散射噪聲衰減處理過程； (j)對每一炮均重復(d)到(i)各步操作，完成整個地震資料的近地表Rayleigh波散射噪聲衰減處理； (k)將去噪后的炮記錄進行靜校正、動校正、反褶積、疊加、偏移等常規(guī)處理，獲得改進后的疊加、偏移剖面，通過構造、巖性解釋提供精確可靠的井位。
其中為了避免在反演求取散射波場過程中，由于振幅不平衡而出現的奇異性，對原始記錄做振幅補償和振幅增益控制，并保存振幅增益系數，在去除散射噪聲以后對振幅進行恢復，使散射噪聲衰減處理前后振幅保持一致。
其中為了不改變主要有效波頻段成分的波場特征，使用α-trimmed濾波技術提取主要含Rayleigh波散射噪聲頻段信號，在衰減散射噪聲時避開了主要為有效波的頻段。
其中在上述(e)步中綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取入射波場及計算子波，具體實現步驟如下 (41)根據提供的面波視速度，利用線性正變換將Rayleigh波面波同相軸變換呈水平狀； 如圖1a所示，L1，L2，L3，L4為四條曲線，它們與縱軸的交點分別為a1，0，a2，0，a3，0，a4，0，圖1b為經過線性變換后的結果，L1，L2，L3，L4為四條曲線變?yōu)榛ハ嗥叫械闹本€。
(42)采用小波變換對線性變換后的波場進行分解； (43)在存在Rayleigh面波的各個小波尺度域利用α-trimmed濾波技術，將具有水平特征的面波分離出來； (44)利用小波反變換對面波數據重構； (45)對重構數據進行線性反變換得到入射波場； (46)在提取的入射波場中選取近炮點的某道，根據給定的子波長度，在消除了Rayleigh面波波速引起的時移后，作為計算子波。
其中在(f)步中進行散射波場衰減時，使用的時間域離散化散射波場正演公式和反演公式如下 時間域總的散射波場正演計算公式為 其中 時間域散射波反演公式為 以上公式中x為檢波點位置，xs為震源的位置，v3(x，xs)為時域總散射波場，，v3inc(x，xs)為時域入射波場，v3sc(x，xs)為由入射場激勵的散射場，v3(x，xs)為實際炮集資料。shape(～)表示子波反褶積運算，

表示微分運算，*表示褶積，v3inc(x|x′)和v3inc(x′|xs)為網格點x′上的Green速度張量，ξ(r′)為網格點上的阻抗差函數，||～||表示取2范數，r′為炮點或檢波點到網格點的距離，

表示對所有r′求和，ΔA(r′)為離散化的散射點單元面積，

為關于ξ(r′)的反演目標函數。
其中在上述(f)步中使用共軛梯度法進行時間域的Rayleigh波散射噪聲衰減處理，具體實現步驟如下 (61)從炮集資料獲取測線及其排列等相關信息； (62)確定淺層散射網格，并給網格上定義待求的波阻抗差函數分布； (63)根據上面所述的散射波反演公式，建立關于波阻抗差的目標函數，應用共軛梯度法求解目標函數，得到波阻抗差函數最優(yōu)解； (64)利用求解的最佳波阻抗差函數，根據上述的總散射場正演計算公式，計算得到總的散射波場； (65)從波場S中減去總的散射波場。
另外，在(g)步中使用α-trimmed濾波技術去除(f)步輸出波場中的極低頻噪聲。
為了進一步說明本發(fā)明，下面結合實例和附圖以實際單炮數據為例說明本發(fā)明的步驟和過程 第一步，對地震資料做預處理，將炮記錄按炮號和道號從小到大進行排序。圖2為原始單炮記錄。這一步是針對非炮集資料進行的預處理，如果已經是按照炮號和道號排好順序的炮集資料，就可以直接進行第二步處理。
第二步，對炮第一步生成的數據做振幅補償。
由于地震波在傳播的過程中，隨著傳播距離不斷增大，波前面也不斷增大，單位波前面上的振幅能量就越來越小，因此需要對振幅做幾何擴散補償，使深層和淺層單位波前面上的振幅能量基本保持一致。在補償時一般用距離(均方根速度乘以時間)作為補償因子。在此均方根速度設為常速1600m/s，圖3為經過振幅補償的單炮記錄示意圖。
第三步，對第二步生成的數據進行振幅增益控制，并保存增益系數。
振幅增益控制的作用就是要保證整個記錄上最終的平均振幅值是均勻的。由于振幅增益對振幅具有破壞作用，所以要記錄下增益系數，以便以后對振幅作恢復處理。振幅增益控制時在給定時窗內進行，在此時窗長度選取0.5ms。圖4a為增益后的單炮記錄示意圖，圖4b為記錄的增益系數示意圖。
第四步，利用α-trimmed濾波技術在增益后的波場中提取主要含散射噪聲頻段的信號。
為了不改變有效波頻段的波場特征，使用α-trimmed濾波技術提取主要包含散射波場頻段的信號。在此α-trimmed濾波裁剪比例取0.3，濾波統計窗口長度為21個采樣點。圖5a為提取的主要含散射噪聲波場示意圖，圖5b為提取后剩余波場示意圖。
第五步，綜合利用線性波場變換，小波變換和α-trimmed濾波提取入射波場及計算子波。提取入射波場及計算子波的步驟如下 (1)線性波場變換。
在炮集記錄剖面上估計面波速度范圍，在此估計給出三組面波速度，三組面波速度下限分別為1830m/s，405m/s，275m/s，速度上限分別為1850m/s，415m/s，285m/s，子波長度均為220ms。根據估計的面波速度計算出面波到達時間，利用計算的面波到達時間進行線性正變換，把面波同相軸校平。
(2)利用小波分解對線性變換后的數據進行分解。
利用小波變換可以實現對地震數據的精細描述，小波變換有很多種算法，在此選用Mallat算法將輸入數據變換到不同尺度域，小波分解級別為7級。
(3)在存在面波的尺度域利用α-trimmed濾波技術提取Rayleigh波面波。
由于面波具有低頻特性，所以經過小波變換后，面波一般只存在于小波時窗較寬對應的尺度域內。所以在實施α-trimmed濾波時，只在這幾個尺度域進行即可。在此α-trimmed濾波裁剪比例取0.1，濾波統計窗口長度為31個采樣點。
(4)利用小波反變換重構信號。
在重構的過程中只利用上面提取面波時對應的尺度域。在此選取小波重構開始級別為5，小波重構終止級別為7。
(5)對重構數據進行線性反變換得到入射波場。
圖6a是經過線性反變換后得到的入射波場示意圖。
(6)計算子波。
在第(5)步提取的入射波場中，選取距離炮點最近的道，根據炮檢距和估計的面波速度，計算出時移量，把時移量作為子波起始位置，再根據估計的子波長度220ms，在選取道中截取這一部分作為子波。圖6b是計算的子波示意圖。
第六步，進行Reilaygh散射衰減處理。
散射衰減處理時首先要根據散射波反演公式建立關于波阻抗差的目標函數，再利用共軛梯度法求解目標函數，得到最佳的波阻抗差函數，最后利用散射波正演技術得到散射波場。具體實現步驟如下 (1)從炮集資料獲取測線及其排列等相關信息； (2)確定淺層散射網格，并在網格上定義待求的阻抗差函數分布ξ； (3)求解阻抗差函數ξ； 將第五步中提取的入射波場及計算的子波帶入下面近地表散射場反演公式建立關于阻抗差ξ的目標函數，并利用共軛梯度法對目標函數進行求解。
散射波場反演公式如下 (4)計算淺層散射波場。
將第五步中提取的入射波場及計算的子波以及(3)中求取的阻抗差函數都帶入近地表散射波正演公式中，得到淺層的散射波場。圖7a為得到的淺層散射波場示意圖。
近地表散射波正演公式如下 其中 (5)用圖5a所對應得數據減去圖7a所對應的數據，圖7b為散射噪聲衰減處理后的示意圖。
其中(3)和(4)公式中所涉及的參數意義如下 ||～||表示取2范數，x為檢波點位置，xs為震源的位置，v3(x，xs)為圖5a對應的實際資料，v3inc(x，xs)為第五步中提取的時域入射波場，r′為炮點、檢波點到網格點的x′距離，

表示對所有r′求和，shape(～)表示子波反褶積運算，

表示微分運算，*表示褶積，v3inc(x|x′)和v3inc(x′|xs)為網格點x′上的Green速度張量，ξ(r′)為網格點上的阻抗差函數，ΔA(r′)為離散化的散射點單元面積，

為關于ξ(r′)反演目標函數。v3(x，xs)為模擬的時域總散射波場，v3sc(x，xs)為由入射場激勵的散射場。
第七步，去除第六步輸出結果中的極低頻噪聲。
在地震處理中一般認為極低頻段信號中很少含有效波成分，因此為了得到更好的去噪效果，利用α-trimmed濾波技術去除極低頻部分噪聲。在此α-trimmed濾波裁剪比例取為0.1，濾波統計窗口長度為41個采樣點。圖8a為去除的極低頻噪聲示意圖，圖8b為去除極低頻噪聲后剩余波場示意圖， 第八步，將圖8b對應波場與圖5b對應的波場相加。圖9為相加后的波場示意圖。
第九步，對相加后的波場進行振幅增益恢復。
將圖9對應的數據除以第三步保存的增益系數。圖10為經過增益恢復的示意圖。經過以上九步操作，就完成了單炮近地表Rayleigh波散射噪聲衰減過程。
第十步，重復第四步到第九步操作，完成所有炮集的近地表Rayleigh波散射噪聲衰減。
第十一步，處理人員可根據實際需要對去噪后的炮集數據進行靜校正、動校正、反褶積、疊加、偏移等常規(guī)處理，獲得改進后的疊加、偏移剖面，通過構造、巖性解釋最終提供精確可靠的井位。圖11a為Rayleigh散射噪聲壓制前的初疊加剖面圖(3600-5000ms)，圖11bRayleigh散射噪聲壓制后的初疊加剖面圖(3600-5000ms)。從圖11b中可以看出，Rayleigh波散射噪聲得到較好的壓制。
通過上面表述，可以看出使用所提供的地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，有利于衰減復雜構造區(qū)由于地表非均勻性引起的Rayleigh波散射噪聲，提高地震數據信噪比。并且該方法還具有以下明顯優(yōu)點對Rayleigh波散射噪聲進行衰減的過程中避開了主要為有效波的頻段，不改變有效波頻段的原始信號特征；在振幅增益時記錄了增益系數，Rayleigh波散射噪聲衰減處理后對振幅作進一步的恢復處理，既保證反演算法的穩(wěn)定性，又保證處理前后有效波振幅一致性。該方法是一種相對保真的去噪方法。
進一步地，盡管已經清楚詳細地描述了本發(fā)明提出的在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳細描述并解釋了本發(fā)明，但是本領域普通的技術人員可以理解，在不背離所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)中做出多種修改。
權利要求
1、一種在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，該方法包括以下步驟
(1)在地質工作和其它物探工作初步確定的油氣勘探有利區(qū)帶上，按照一定的觀測系統布置測線和炮位，使用爆炸震源或可控震源激發(fā)地震波，并用地震儀把地震波場記錄下來；
(2)對記載有地震波場的地震資料按炮號和道號從小到大進行排序；對排序好的炮集數據做振幅補償；對補償后的數據做振幅增益控制，并保存增益系數；提取主要包含散射波場頻段的信號，并把剩余部分保存起來；提取入射波場并計算子波；進行Rayleigh波散射衰減處理；利用α-trimmed濾波技術去除散射衰減處理結果中極低頻段的噪聲信號；將去除極低頻段噪聲后的波場和提取主要包含散射波場頻段信號時的剩余波場相加；對相加后的波場進行振幅恢復處理，使地震數據在散射噪聲衰減處理前后振幅保持一致；對經過散射噪聲衰減的地震數據進行其它常規(guī)處理；
其中(2)具體采用如下步驟
(a)將地震資料按炮號和道號從小到大排序；
(b)對排序好的炮集數據做常規(guī)振幅補償處理；
(c)對經過振幅補償的炮集數據做常規(guī)振幅增益控制處理，并保存每一采樣點的振幅增益系數。振幅增益系數是這樣計算的對于同一采樣點，用增益后的振幅值除以增益前的振幅值，就得到了該采樣點的增益系數，如果增益前該采樣點振幅值為零，則令該采樣點振幅增益系數為零。
(d)選取其中一炮記錄，利用α-trimmed濾波技術提取主要包含散射波場頻段的信號，記為波場S，將剩余部分記為波場R；
(e)在波場S中，綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取入射波場和計算子波；
(f)對波場S進行Rayleigh波散射衰減處理；
(g)利用α-trimmed濾波技術去除(f)步結果中的極低頻段的噪聲信號；
(h)將(g)步輸出的波場與(d)步輸出的波場R相加；
(i)對(h)步輸出波場進行振幅恢復處理。對于(h)步輸出波場的每一個采樣點，用該采樣點的振幅值除以該采樣點的振幅增益系數，對于增益系數為零的采樣點，直接令該采樣點的振幅值為零；至此完成單炮Rayleigh波散射噪聲衰減處理過程；
(j)對每一炮均重復(d)到(i)各步操作，完成整個地震資料的近地表Rayleigh波散射噪聲衰減處理；
(k)將去噪后的炮記錄進行靜校正、動校正、反褶積、疊加、偏移的常規(guī)處理，獲得改進后的疊加、偏移剖面數據，通過構造、巖性解釋來提供精確可靠的井位。
2.如權利要求1所述的在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，其中為了避免在(f)步反演求取散射波場過程中，由于振幅不平衡而出現的奇異性，對原始記錄做振幅補償和振幅增益控制，并保存振幅增益系數，在去除散射噪聲以后對處理后的振幅進行恢復，保證處理前后振幅一致。
3.如權利要求1所述的在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，其中為了不改變有效波頻段的波場特征，使用α-trimmed濾波技術提取主要包含散射波場頻段的信號，在衰減散射噪聲時避開了主要為有效波的頻段。
4.如權利要求1所述的在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，其中在(e)步中綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取入射波場并計算子波，實現步驟如下
(41)根據提供的面波視速度，利用線性正變換將Rayleigh面波同相軸變換呈水平狀；
(42)采用小波變換對線性變換后的波場進行分解；
(43)在存在Rayleigh面波的各個小波尺度域利用α-trimmed濾波技術，將具有水平特征的面波分離出來；
(44)利用小波反變換對面波數據重構；
(45)對重構數據進行線性反變換得到入射波場；
(46)在提取的入射波場中選取近炮點的某道，根據給定的子波長度，在消除了Rayleigh面波波速引起的時移后，作為計算子波。
5.如權利要求1所述的在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，其中在(f)步中，進行散射波場衰減時，使用的時間域離散化散射波場正演公式和反演公式如下
時間域總的散射波場正演計算公式為
其中
時間域散射波反演公式為
以上公式中x為檢波點位置，xs為震源的位置，v3(x，xs)為時域總散射波場，v3inc(x，xs)為時域入射波場，v3sc(x，xs)為由入射場激勵的散射場，v3(x，xs)為實際炮集資料。shape(～)表示子波反褶積運算，
表示微分運算，*表示褶積，v3inc(x|x′)和v3inc(x′|xs)為網格點x′上的Green速度張量，ξ(r′)為網格點上的阻抗差函數，||～||表示取2范數，r′為炮點或檢波點到網格點的距離，
表示對所有r′求和，ΔA(r′)為離散化的散射點單元面積，
為關于ξ(r′)的反演目標函數。
6.如權利要求1所述的在地震數據處理中衰減散射噪聲的方法，其中在(f)步中使用共軛梯度法進行時間域的Rayleigh波散射噪聲衰減處理，具體實現步驟如下
(61)從炮集資料獲取測線及其排列等相關信息；
(62)確定淺層散射網格，并給網格上定義待求的波阻抗差函數分布；
(63)根據權利要求(5)中所述的散射波反演公式，建立關于波阻抗差的目標函數，應用共軛梯度法求解目標函數，得到波阻抗差函數最優(yōu)解；
(64)利用求解的最佳波阻抗差函數，根據權利要求(5)中的總散射場正演計算公式，得到總的散射波場；
(65)從波場S中減去總的散射波場。
7.如權利要求1所述的在地震數據處理中衰減散射噪聲的方法，其中在(g)步中使用α-trimmed濾波技術去除(f)步輸出波場中的極低頻噪聲。
全文摘要
提供一種在地震數據處理中衰減Rayleigh波散射噪聲的方法，本方法只在主要包含散射波場的頻段進行散射噪聲衰減處理，不影響其它頻段的原始波場特征，是一種相對保真的去噪方法。本方法綜合利用線性波場變換、小波變換和α-trimmed濾波技術提取Rayleigh波散射入射波場并計算子波，然后通過散射波場反演技術，實現散射波場的最佳估計，再從原始波場中減去估計的散射噪聲，從而有效地提高了地震資料的信噪比。
文檔編號G01V1/28GK101334483SQ20081011090
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權日2008年6月13日
發(fā)明者徐基祥, 楊旭明, 英 胡, 才 張 申請人:徐基祥