一种低信噪比地震初至信号自动增强方法及系统与流程

技术特征：
1.一种低信噪比地震初至信号自动增强方法，针对低信噪比三维地震资料，基于高阶累积量干涉法ci方法实现初至增强：通过高阶累积量和叠加得到检波点间的初至波，再通过多道褶积和叠加得到增强后的炮检点间初至波；包括如下步骤：a.对输入地震数据滤波去除异常噪声干扰；b.进行初至截取：利用时窗截取包含初至波的局部地震数据；c.进行初至增强：采用ci方法增强初至波；所述初至波包括绕射波、折射波和直达波的信号；对于绕射波，初至增强包括如下过程：c1.使用不同炮点，对于绕射波，通过高阶累积量和叠加，得到检波点间的虚绕射记录：c11.设{x0(t),x1(t),...,x
p
(t),,...,x
p-1
(t)}代表p个零均值的地震道，p阶累积量表示为：c(τ1,τ2,...,τ
p
,....,τ
p-1
)＝cum{x0(t),x1(t τ1),...,x
p
(t τ
p
),...,x
p-1
(t τ
p-1
)}, (1)其中，cum{.}是累积量算子，c(.)是累积量函数，τ
p
表示地震道x
p
(t)与x0(t)之间的时延，p＝1,
…
,p-1；p阶累积量包含p-1个时延；c12.计算检波点间的虚绕射，得到叠加后的累积量函数，记为[c
1,2,...,i,...n
(τ2,τ3,...,τ
i
,...,τ
n
)]
k
；将在炮点s
k
，k＝1,
…
,m，激发检波点r
i
(i＝1,
…
,n)接收的地震记录表示为u
k；i
(t)；针对地震记录包含绕射波和随机噪声的情况，即u
k；i
(t)＝g
k；i
(t) w(t)，对炮点s
k
在检波点r1,...,r
n
的地震记录计算得到高阶累积量[c
1,2,...,i,...n
(τ2,τ3,...,τ
i
,...,τ
n
)]
k
；时延τ
i
表示为式(3)：τ
i
表示r
i
到r1之间的绕射波道间时差；和分别为炮点s
k
到d和d到r
i
的旅行时；对于不同检波点r
i
接收的绕射波信号，始终为共用的旅行时；使用不同炮点s
k
得到的[c
1,2,...,i,...n
(τ2,τ3,...,τ
i
,...,τ
n
)]
k
包含相同的时延；将[c
1,2,...,i,...n
(τ2,τ3,...,τ
i
,...,τ
n
)]
k
全部叠加，进行绕射波信号的同相位叠加，得到叠加后的累积量函数c
1,2,...n
(τ2,τ3,...,τ
n
)，其中包含虚绕射记录；c2.通过多道褶积将虚绕射记录恢复成炮检点间的绕射波记录，包括如下过程：将累积量函数c
j,1,...,n
(τ1,...,τ
n
)与原始地震记录u
s；j
(t)进行多道褶积，重构炮点s到检波点r
i
(i＝j,1,2,
…
,n)的绕射波记录，表示为式(4)：其中，中的符号“^”表示该绕射波是重构得到的，区别于原始地震记录中的绕射波，下标j表示该重构信号是使用检波点r
j
的地震记录得到；c
j，1,2，...n
(t
1-τ1,...,t
n-τ
n
)中包含n组检波点间的时延，使用n道原始地震记录u
s；j
(t)对每个时延进行褶积即多道褶积，将时延全部重构成炮检点间的旅行时；重构的地震记录中旅行时t
i
(i＝1,
…
,n)表示为式(5)：
即重构炮点s在检波点r
i
接收的绕射波记录；使用不同检波点得到的重构记录中包含相同的绕射波，通过进行同相位叠加，得到叠加后的重构绕射波记录；c3.绕射波、折射波和直达波在内的初至波信号均可通过ci方法增强；反射波、背景噪声无法实现同相位叠加，被相对压制；d.进行结果检验：通过基于能量比的长短窗平均方法自动拾取初至，检查经同相位叠加得到的初至波是否达到初至波信噪比提升效果：如果初至拾取精度达到后续的层析或折射静校正所要求的精度，则为达到初至波信噪比提升效果；如果拾取初至的精度未达到后续层析或折射静校正所要求的精度，则将经同相位叠加得到的初至波作为步骤c新的输入数据，执行步骤c再次进行初至增强，得到加强初至波，直到达到初至波信噪比提升效果；即完成低信噪比地震初至信号的自动增强。2.如权利要求1所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，步骤a去除异常噪声干扰，包括超低频的背景噪声、高频异常噪声。3.如权利要求1所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，步骤b中，时窗的长度为3～4个地震波波长。4.如权利要求1所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，步骤c11中，k阶累积量表示为式(1)：c(τ1,....,τ
k-1
)＝cum{x0(t),x1(t τ1),...,x
k-1
(t τ
k-1
)} ,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，cum{.}是累积量算子；k阶累积量包含k-1个时延。5.如权利要求1所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，步骤c12对炮点s
k
在检波点r1,...,r
n
的地震记录计算得到高阶累积量，表示为式(2)：其中，[c
1,2,...,i,...n
(τ2,τ3,...,τ
i
,...,τ
n
)]
k
为累积量函数；w(t)是高斯随机噪声；包含w(t)的高阶累积量分项为零；绕射波信号g
k；j
(t)由地震子波s(t)与绕射波介质格林函数褶积得到的，即即和分别为s
k
到d和d到r
i
的旅行时；对于不同检波点r
i
接收的绕射波信号，始终为共用的旅行时。6.如权利要求5所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，具体根据待处理数据进行参数测试，确定高阶累积量阶数。7.如权利要求6所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，具体选用四阶累积量。8.如权利要求1所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，步骤c2首先将待褶积地震数据进行傅里叶变换转换至频率域函数；在频率域乘积后，进行傅里叶反变换，得到时间域的多道褶积结果。9.如权利要求1所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法，其特征是，步骤b所述局部地震数据需包含全部初至波。10.一种实现权利要求1～9所述的低信噪比地震初至信号自动增强方法的低信噪比地
震初至信号自动增强系统，其特征是，包括：去噪模块、初至截取模块、初至增强模块和结果检验模块；其中：a.去噪模块用于对输入地震数据滤波去除异常噪声干扰；b.初至截取模块用于通过时窗截取包含初至波的局部地震数据；c.初至增强模块用于通过高阶累积量干涉法ci方法增强初至波；d.结果检验模块用于检查经同相位叠加得到的初至波是否达到初至波信噪比提升效果。

技术总结
本发明公布了一种低信噪比地震初至信号增强方法及系统，适用于低信噪比三维地震资料。基于累积量干涉法实现初至自动增强，通过高阶累积量得到检波点间的初至波，同相位叠加提高初至波信噪比，再通过多道褶积将检波点间的初至波恢复成炮检点间的初至波，再次同相位叠加提高信噪比。本发明完全数据驱动，不依赖频率或视速度信息；使用高阶累积量替代互相关，克服对高斯噪声敏感的问题，提高初至信噪比的提升效果；使用高阶累积量引入多方向地震数据进行道间时差估计，综合利用三维地震数据信息，实现三维地震数据的处理。理。理。


技术研发人员：胡天跃 安圣培 刘依谋
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2020.07.28
技术公布日：2022/2/6