基于徑向道變換的svd自適應(yīng)面波壓制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣勘探地震資料處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種以保護(hù)低頻信息為基礎(chǔ) 的基于徑向道變換的SVD (SVD-奇異值分解）自適應(yīng)面波壓制方法。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 面波是地震勘探中廣泛存在的一種規(guī)則干擾波，具有低頻、低速、高能量、橫向衰 減較慢的特點。目前在資料處理過程中大多采用高通濾波的方法來壓制它，但這同時也對 和面波處于同一頻帶的信號成分造成損害。一般消除面波的方法是利用面波和反射波的頻 率差異及視速度差異，如一維濾波和F-K濾波。但因面波的頻帶往往和反射信號的頻帶有 重疊，即便是F-K域濾波也不能只對與有效信號相同頻帶的噪聲進(jìn)行壓制，其實在濾波的 同時也對有效波的低頻成分造成了損害，而且斜坡長（陡度?。┑臑V波響應(yīng)在反褶積或譜 白化處理后,面波往往又被突出出來。
[0003] 近年來，不斷有人嘗試用新的方法來消除面波，如線性調(diào)頻理論、tau-p變換法、 外科手術(shù)式的切除法等，這些都有一定程度的改進(jìn)，其中以切除法效果較好。該方法是先 作FFT，自動分離出其低頻分量，再作IFFT，建立內(nèi)切除時窗，并用加權(quán)減去法剔除面波的 主要能量，其必要條件為原始單炮上面波的振幅必須比有效波強得多。但該方法在切除時 仍然會把屬于該頻帶的一些有效信號一起切去。
[0004] 另外，也有學(xué)者提出在野外數(shù)據(jù)采集階段采用不等間距接收方式，以便使室內(nèi)處 理時可以不采用普通的二維濾波，而采用高保真云面波技術(shù)，這樣就在消除面波的同時保 留信號的低頻成分，達(dá)到使地震資料頻譜向低頻端展寬的目的，從而提高了記錄的分辨 率；近幾年，利用小波變換與特征值分析結(jié)合去面波也取得一定效果，該方法以較低頻率處 面波的能量強于反射波、在小頻率范圍和小空間范圍內(nèi)面波能量變化緩慢為假設(shè)條件，利 用小波變換進(jìn)行頻帶分解，用面波的視速度對面波作線性時移，再使面波逐道相干，最后 利用KL分解的方法來提取面波。但是對面波做人為時移時需要人為干涉，可操作性差，并 且面波發(fā)生頻散，很難做線性時移，同時部分有效波相干性也得到提高，用KL分解時會造 成有效息損失。
[0005] 由于面波的頻率特征，很多面波衰減方法在處理過程中極容易誤傷有效信息，造 成與面波頻帶重合的有效低頻成分的丟失。而隨著油氣勘探工作的不斷深化，地震資料處 理中對地震低頻信息重要性的認(rèn)識越來越深入。低頻信息在改善深部地層成像質(zhì)量、速度 分析、疊前反演以及"低頻伴影"直接油氣檢測等方面具有重要意義，在數(shù)據(jù)處理過程中如 何最大限度地保護(hù)好低頻信息顯得越來越重要。
[0006] 發(fā)明目的
[0007] 本發(fā)明目的就是針對上述問題，提供一種最大限度保護(hù)低頻有效信息的基于徑向 道變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明為了解決上述問題而提出的技術(shù)方案包括：
[0009] (1)該方法所采用的技術(shù)路線
[0010] 基于徑向道變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法，其實質(zhì)就是先利用徑向道變換使面 波頻帶向更低頻率范圍移動，然后利用低通濾波在徑向道域得到低頻面波信號（可以將低 通濾波頻率設(shè)置得相對小點），再利用SVD將上一步得到的面波信號中的有效低頻信號分 離出來，最后從原始數(shù)據(jù)中將面波減去。為了盡可能消除徑向道變換插值帶來的誤差，可以 對整個數(shù)據(jù)先進(jìn)行一次徑向道變換，該方法可以根據(jù)面波的視速度合理選擇作用范圍，減 小對面波范圍之外信號的影響。利用該方法可以在不損失有效低頻信號的前提下減去面波 干擾，為后期疊前反演等特殊處理打下基礎(chǔ)。
[0011] 基于上述技術(shù)路線的基于徑向道變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法，包括：
[0012] 步驟101 :選擇含有典型面波的原始單炮記錄作為輸入數(shù)據(jù)；
[0013] 步驟102 :對輸入的含有典型面波的原始單炮記錄針對面波區(qū)域作頻譜分析，以 確定面波的頻帶范圍；
[0014] 步驟103 :選擇合理的速度掃描范圍以及掃描步長對原始單炮記錄作一次徑向道 正變換；
[0015] 步驟104 :對步驟103得到的數(shù)據(jù)做一次徑向道反變換，消除徑向道變換過程中插 值造成的影響；
[0016] 步驟105 :設(shè)置低通濾波器，在徑向道域進(jìn)行低通濾波，得到含有少量低頻有效信 號的面波噪聲；利用最大面波視速度作為徑向道變換的速度掃描約束，即徑向道正變換后 徑向道域只存在最大面波視速度范圍內(nèi)的信號，這樣就只在面波存在的范圍進(jìn)行徑向道變 換；
[0017] 步驟106 :對步驟105得到的數(shù)據(jù)作徑向道反變換，還原到時間域信號；
[0018] 步驟107 :對步驟106得到的時間域信號作SVD分解，利用面波和有效信號相干性 不同將面波中的有效低頻信號分離出來；
[0019] 步驟108 :利用奇異值拐點法確定奇異值范圍，利用確定出的奇異值范圍對分離 后的面波進(jìn)行剩余干擾SVD重構(gòu)，得到不含有效低頻信號的面波成分；
[0020] 步驟109 :用步驟104得到的數(shù)據(jù)與步驟108分離出來的面波信號相減，得到面波 壓制后的數(shù)據(jù)；
[0021] 步驟110 :輸出最終去噪結(jié)果。
[0022] 上述方法中，步驟102確定的面波頻帶范圍是I-IOHz。
[0023] 步驟104中所述徑向道反變換主要是消除在步驟109相減過程中造成的誤差影 響，因為步驟103中的徑向道正變換和步驟106中的徑向道反變換需要沿X方向進(jìn)行兩點 線性插值才能將地震道振幅從炮檢距-雙程旅行時坐標(biāo)系變換到視速度-雙程旅行時坐標(biāo) 系，所以步驟103、106引入插值誤差。
[0024] 當(dāng)步驟104對整個單炮數(shù)據(jù)做一次徑向道反變換后，再利用步驟109做數(shù)據(jù)相減 時就可以抵消插值帶來的影響。
[0025] 徑向道正變換、徑向道反變換公式如式1 :
[0027]
[0028] 式中，R為徑向道正變換標(biāo)志，R 1為徑向道反變換標(biāo)志，S為原始數(shù)據(jù)，
[0029] S'為變換后數(shù)據(jù),X為炮檢距,t為雙程旅行時,V為視速度,t'為平移后的雙程旅 行時，（x〇，t。）為坐標(biāo)原點。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 基于徑向道變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法最大程度地壓制了面波干擾，有著其 他技術(shù)不具備的優(yōu)勢，其具體優(yōu)勢和特點表現(xiàn)在以下幾個方面：
[0032] 第一、技術(shù)效果的可靠性。該方法綜合考慮面波與有效信號在頻率及相干性兩方 面的差異，在面波視速度范圍內(nèi)對面波進(jìn)行壓制，并且利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將面波頻率變小，更利 于面波的預(yù)測，效果明顯。
[0033] 第二、操作簡單易實現(xiàn)。該方法流程及參數(shù)設(shè)置簡單，運算速度快，不依據(jù)任何假 設(shè)，不受常規(guī)面波壓制方法應(yīng)用的限制。
[0034] 第三、低頻信息的保護(hù)。利用SVD進(jìn)行低頻保護(hù)，在壓制面波的同時最大限度地保 留了地震信號的有效低頻成分，保持了有效信號的頻寬，為改善深部地層成像質(zhì)量、速度分 析、疊前反演以及"低頻伴影"直接油氣檢測等提供了數(shù)據(jù)保障。
【附圖說明】
[0035] 圖1為基于徑向道變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法流程圖。
[0036] 圖2為原始含面波單炮記錄及頻譜圖，a)為含面波原始單炮記錄，b)為對應(yīng)單炮 記錄的頻譜圖。
[0037] 圖3為徑向道域低頻濾波壓制面波單炮效果，a)為含面波原始單炮，b)為徑向道 域低頻濾波壓制面波單炮，c)為壓制的面波區(qū)。
[0038] 圖4為徑向道域低頻濾波前后對比圖，a)為低頻濾波前，b)為低頻濾波后。
[0039] 圖5為基于徑向道變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法壓制面波單炮效果，a)為含面 波原始單炮，b)為徑向道變換的SVD自適應(yīng)面波壓制方法壓制面波單炮，c)為壓制的面波 區(qū)。
[0040] 圖6為區(qū)域濾波壓制面波效果及壓制后的頻譜，a)為含面波原始單炮，b)為低截 頻濾波后單炮，c)為區(qū)域濾波后的頻譜。
[0041] 圖7為不同方法面波壓制后頻譜對比，a)為基于徑向道變換SVD面波壓制方法， b)為徑向道域低頻濾波，c)為區(qū)域濾波法。
[0042] 圖8為奇異值選取對比圖，a)為去除第一個奇異值的結(jié)果，b)為去除前三個奇異 值的結(jié)果，c)為去除前五個奇異值的結(jié)果。
[0043] 圖9為奇異值分布圖。
【具體實施方式】
[0044] 本實施例以XX油田XX地區(qū)三維地震資料中的一個單炮記錄，說明實際應(yīng)用效果， 具體流程圖見圖1。該單炮記錄時間長度3000ms，時間采樣間隔為4ms，采樣點數(shù)751，有71 道數(shù)據(jù)。采用上述