專利名稱：處理地震數(shù)據(jù)的高分辨率拉冬變換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請(qǐng)要求于2002年5月24日提交的、名稱為“處理數(shù)據(jù)的高分辨率拉冬變換”(High Resolution Radon Transform for ProcessingData)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)系列號(hào)60/383209的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于地震數(shù)據(jù)處理的高分辨率拉冬變換的計(jì)算。
拉冬變換，與傅立葉以及其他幾種變換一起，是地球物理學(xué)家可用來模擬和分析地震信號(hào)的工具的一部分。在地球物理學(xué)和其他應(yīng)用領(lǐng)域中，通過克服由于數(shù)據(jù)的采樣和噪聲內(nèi)容造成的限制，改進(jìn)的拉冬變換已被獲得。
用于地球物理學(xué)的最早的拉東變換僅僅是在大的間隔上采樣的連續(xù)函數(shù)得到的結(jié)果的離散型式。稍晚引入的離散拉冬變換算法(Beylkin，1987，Hampson，1986)提供離散采樣、孔徑限制數(shù)據(jù)的完全可逆變換。現(xiàn)在被稱為常規(guī)的這些變換，對(duì)分離信號(hào)和噪聲是有效的，假如輸入數(shù)據(jù)和它們的線積分(即拉冬變換域中的數(shù)據(jù))被采樣而不混淆。實(shí)際上，被混淆的輸入數(shù)據(jù)的處理是一個(gè)重要問題，而對(duì)現(xiàn)行實(shí)踐的改進(jìn)已通過兩種方法來尋求。
第一種方法包括得到常規(guī)拉冬變換上的采樣要求(Schonewille和Duijndam，2001，Hugonnet和Canadas，1995，Marfurt，1996)以及通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)內(nèi)插和預(yù)處理來滿足這些要求(Manin和Spitz，1995)。
在第二種方法中，關(guān)于被混淆的數(shù)據(jù)部分的先驗(yàn)信息被包含在拉冬變換的計(jì)算中。在其最簡(jiǎn)單形式中，先驗(yàn)信息作為拉冬變換的最小二乘解中的對(duì)角線正則化項(xiàng)而引入。當(dāng)沿著對(duì)角線的所有值都相等時(shí)，所得到的解一般不解決由于被混淆的輸入數(shù)據(jù)而引起的多義性。Nichol(1992a，1992b)、Herrmann等人(2000)，以及Hugonnet(2001)已證明適當(dāng)?shù)膶?duì)角線正則化產(chǎn)生準(zhǔn)確而有效的拉冬變換，即使輸入數(shù)據(jù)被混淆。
在貝葉斯估計(jì)的框架內(nèi)，對(duì)角線正則化可以解釋為把高斯先驗(yàn)分布指定給變換參數(shù)，這些參數(shù)也被假設(shè)為統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的(Tarantola，1987，Ulrych等人，2001)。其他算法通過避開高斯分布的假設(shè)，而需要更少的先驗(yàn)信息，但趨向于計(jì)算上更復(fù)雜(Sacchi和Ulrych，1995，Harlan等人，1984，Thorson和Claerbout，1985)。
關(guān)于高分辨率拉冬變換計(jì)算中的對(duì)角線正則化的現(xiàn)有技術(shù)包括由Nichols(1992a)，Herrmann等人(2000)，以及Hugonnet等人(2001)描述的方法。在這些情況中，為了計(jì)算效率，變換通常應(yīng)用于具有頻率相關(guān)對(duì)角線正則化的空間頻率域。但是，正則化項(xiàng)并不作為所計(jì)算的拉冬變換的函數(shù)而更新。
Nichols(1992a)從沿著數(shù)據(jù)的瞬時(shí)頻率軸的外觀測(cè)量得到正則化權(quán)。非混淆地震能量的外觀通常隨頻率緩慢變化。相反地，外觀中的強(qiáng)而短規(guī)模的變化經(jīng)常用來識(shí)別混淆能量。為了得到權(quán)，Nichols(1992a)公開在包含比正處理的頻率低和高的頻率的頻率間隔上外觀的平滑。
Herrmann(2000)和Hugonnet(2001)從最低頻率處的常規(guī)拉冬變換開始，遞歸于頻率而得到權(quán)。正處理的頻率的權(quán)從較低頻率處的高分辨率拉冬變換的結(jié)果建立。
圖2，3和4中的例子說明用不同現(xiàn)有技術(shù)正則化方案計(jì)算的拉冬變換。圖2a-2d對(duì)應(yīng)于用標(biāo)量乘以單位矩陣來正則化的常規(guī)拉冬變換。在圖3a-3d中，正則化權(quán)是沿著對(duì)角線的可變項(xiàng)，并且相應(yīng)的解具有較高分辨率。但是，在圖4中，我們看到應(yīng)用于被噪聲污染的數(shù)據(jù)的同一正則化方案產(chǎn)生次最優(yōu)結(jié)果。
圖4e中的權(quán)不檢測(cè)低和高頻率處的拋物線事件。權(quán)可靠地指示僅在15Hz以上的數(shù)據(jù)中的時(shí)差(moveouts)，而在如圖3e中所示無噪聲情況下，時(shí)差從大約5Hz被檢測(cè)。圖4e中的權(quán)在變換域的邊緣還具有虛假的高值，可能是由于從常規(guī)拉冬變換開始變換產(chǎn)生的人為信號(hào)(即等權(quán))。這些高值在數(shù)據(jù)域中產(chǎn)生強(qiáng)的人為信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于得到高分辨率拉冬變換計(jì)算的正則化權(quán)的新方法被描述。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，一種處理地震數(shù)據(jù)的方法被提出。高分辨率拉冬變換被定義在地震數(shù)據(jù)上使用。高分辨率拉冬變換使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化。地震數(shù)據(jù)使用高分辨率拉東變換來處理，以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征。所處理的地震數(shù)據(jù)的有形表示被給出。
地震的外觀測(cè)量可以包括沿著地震數(shù)據(jù)的一個(gè)維的外觀測(cè)量。地震數(shù)據(jù)可以分成二維陣列，其包括時(shí)間或深度的一個(gè)維，以及空間表面位置或角度的另一個(gè)維。地震數(shù)據(jù)也可以分成多維陣列，其包含包括時(shí)間或深度的一個(gè)維，以及選自空間表面位置和角度的其他維。
地震數(shù)據(jù)的處理可以包括使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量，在地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨率拉冬變換。被拉冬變換的地震數(shù)據(jù)中第一區(qū)域和第二區(qū)域可以分離。在分離的、被拉冬變換的地震數(shù)據(jù)上的高分辨率拉冬變換的逆可以執(zhí)行。
第一區(qū)域可以是信號(hào)區(qū)域，而第二區(qū)域可以是噪聲區(qū)域。地震數(shù)據(jù)的維可以包括地震數(shù)據(jù)的多個(gè)維。地震數(shù)據(jù)的維也可以包括頻域。
在另一種實(shí)施方案中，使用高分辨率拉冬變換以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征的地震數(shù)據(jù)處理還可以包括分段地逼近復(fù)雜時(shí)差軌道(moveouttrajectory)。地震數(shù)據(jù)可以分成與分段一致的局部數(shù)據(jù)窗口。高分辨率拉冬變換可以在每個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口上執(zhí)行，以增強(qiáng)與分段一致的地震數(shù)據(jù)的所希望特征。在每個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口上執(zhí)行高分辨率拉冬變換可以包括步驟以周期邊界條件計(jì)算變換，以及通過使用模型分量之間的已知的時(shí)移，施加與零值邊界條件一致的信號(hào)噪聲分離。
使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉冬變換可以包括計(jì)算正則化矩陣，這包括將時(shí)差軌道所確定的相移施加到地震數(shù)據(jù)上。它也可以包括沿著時(shí)差軌道來歸一化(normalize)疊加能量，以獲得外觀測(cè)量。它也可以包括在地震數(shù)據(jù)的第二維上削尖外觀測(cè)量或平滑外觀測(cè)量。地震數(shù)據(jù)的第二維可以包括選自空間位置和角度的維。
在另一種實(shí)施方案中，本發(fā)明可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，其中計(jì)算機(jī)包括存儲(chǔ)器和處理器，以及駐留于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的可執(zhí)行軟件。軟件可用處理器運(yùn)行，以定義供地震數(shù)據(jù)上使用的高分辨率拉冬變換。高分辨率拉冬變換使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化。地震數(shù)據(jù)使用高分辨率拉冬變換來處理，以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征。
軟件也可以規(guī)定在地震數(shù)據(jù)上使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量的高分辨率拉冬變換的性能。第一區(qū)域和第二區(qū)域可以在被拉冬變換的地震數(shù)據(jù)中分離。在分離的、被拉冬變換的地震數(shù)據(jù)上的高分辨率拉冬變換逆可以使用。
軟件也可以包括分段地逼近復(fù)雜的時(shí)差軌道。地震數(shù)據(jù)可以分成與分段一致的局部數(shù)據(jù)窗口。高分辨率拉冬變換可以在每個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口上執(zhí)行，以增強(qiáng)與該多個(gè)分段一致的地震數(shù)據(jù)的所希望特征。
所提出的方法可以保持與高分辨率拉冬變換關(guān)聯(lián)的分辨率和去混淆品質(zhì)，以及與Nichol和Herrmann方法關(guān)聯(lián)的大部分效率，但是可以比Herrmann方法更穩(wěn)定，并且提供比Nichol方法更好的分辨率。
鑒于下面的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明白。


圖1(a)在最大偏移2000m包含具有0和400ms時(shí)差的拋物線事件的綜合測(cè)試數(shù)據(jù)(b)加上隨機(jī)噪聲的相同數(shù)據(jù)集。
圖2施加到圖1a的無噪聲數(shù)據(jù)的常規(guī)拉冬多次衰減。(A)估計(jì)的主量(B)估計(jì)的多量(C)剩余量輸入數(shù)據(jù)同施加到輸入數(shù)據(jù)的正和逆拉東變換的序列之差；以及(D)拉冬域。
圖3使用遞歸法，對(duì)圖1a的無噪聲數(shù)據(jù)施加高分辨率拉冬多次衰減，以得到權(quán)。圖(a)到(d)與圖2相同；最后一個(gè)圖(e)用于高分辨率拉冬變換的權(quán)。權(quán)顯示為頻率(垂直軸)和時(shí)差參數(shù)(水平軸)的函數(shù)。
圖4與圖3一樣，但是對(duì)應(yīng)圖1b中所示的噪聲綜合數(shù)據(jù)。
圖5與圖3一樣，但是使用外觀得到的權(quán)。
圖6放大圖4b(左邊，權(quán)的遞歸更新)和5b(右邊，基于外觀的權(quán))。
圖7與使用一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)窗口和拋物線拉冬變換來處理雙曲線事件相關(guān)聯(lián)的聚焦不良和變換人為信號(hào)(a)剩余量。(b)在拋物線拉冬變換域中的數(shù)據(jù)。(c)用于高分辨率拉冬變換的權(quán)。
圖8說明從局部時(shí)間偏移窗口到拋物線拉冬變換域的映射的圖。
圖9在三個(gè)分離的偏移窗口內(nèi)，處理與圖7中相同的輸入數(shù)據(jù)的結(jié)果。(a)輸入數(shù)據(jù)同施加到輸入數(shù)據(jù)的正和逆拉冬變換的序列之差。(b，c，d)三個(gè)輸入數(shù)據(jù)窗口的每一個(gè)的拉冬變換域中的數(shù)據(jù)。(e，f，g)用于三個(gè)輸入數(shù)據(jù)窗口的每一個(gè)的高分辨率拉冬變換的權(quán)。
圖10現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)例，用常規(guī)拉冬變換來處理。(a)輸入數(shù)據(jù)。(b)估計(jì)的主量。(c)估計(jì)的多量。(d)輸入數(shù)據(jù)減去估計(jì)的主量。(e)正和逆變換的剩余量輸入數(shù)據(jù)減去估計(jì)的主量和多量之和。(f)拋物線拉冬變換域中的數(shù)據(jù)。
圖11現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)例，與圖10中一樣，其中權(quán)遞歸地計(jì)算。
圖12現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)例，與圖10中一樣，具有基于外觀的權(quán)。
圖13權(quán)的比較(13a，左邊)基于外觀的方法，以及(13b，右邊)遞歸方法。
圖14拉冬變換方法的流程圖。
圖15(a)準(zhǔn)備輸入到2D拉冬變換的數(shù)據(jù)區(qū)域，具有在每個(gè)區(qū)域內(nèi)的局部數(shù)據(jù)窗口的示意指示。(b)拉冬變換的地震數(shù)據(jù)事件(曲線形狀)和時(shí)差軌道(直線)的示意表示。(c)拉冬變換域的示意表示。在沿著直線求和之后，在變換域中的垂直線將被填入，并且大部分能量將貢獻(xiàn)自與地震事件相切的時(shí)差軌道。
圖16處理地震數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明引入一種用于計(jì)算被正則化的高分辨率拉冬變換的新方法。
參考圖16，地震數(shù)據(jù)使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法來記錄，并根據(jù)公共表面(例如，CMP集合)，或地面下位置(例如，在遷移過程中形成的角度集合)來分組1601。圖15a顯示通過用一個(gè)維作為時(shí)間或深度，并且另一個(gè)維作為空間位置(偏移)或角度而創(chuàng)建的2D陣列1502。時(shí)間或深度維通常密集地采樣，從而不會(huì)混淆，然而由于沿著數(shù)據(jù)的空間位置(偏移)或角度維的不充足采樣，混淆有可能發(fā)生。在其他實(shí)施方案中，不同類型的分組可能創(chuàng)建供處理的三維或更高維陣列。
為了變換數(shù)據(jù)，拉冬變換的時(shí)差軌道使用數(shù)據(jù)中事件的時(shí)差并考慮計(jì)算效率來選擇1602。時(shí)間軌道的常見選擇是線性的和拋物線的，如圖15b和15c中所示。其他時(shí)間軌道，例如雙曲線或更復(fù)雜的軌道也可以選擇。
在拉冬變換過程中，數(shù)據(jù)在良好采樣的維(時(shí)間或深度)上變換到頻域1605。頻率ω處拉冬變換的輸入數(shù)據(jù)向量標(biāo)記為d(x，ω)，簡(jiǎn)寫為d。數(shù)據(jù)按通常表示為源和接收器之間的距離(偏移)的空間位置x來索引。數(shù)據(jù)向量d可以表示圖15a中所示來自整個(gè)集合或來自局部(時(shí)間偏移)數(shù)據(jù)窗口的數(shù)據(jù)1501。與局部數(shù)據(jù)窗口中的處理相關(guān)的特定問題在下面名稱為“在局部數(shù)據(jù)窗口中分離信號(hào)和噪聲的準(zhǔn)則”的章節(jié)中討論。
頻率ω處的拉冬變換的結(jié)果是向量m(q，ω)，或簡(jiǎn)寫為m，也稱作模型向量。m的元素按定義拉冬變換的所選時(shí)差軌道的參數(shù)q來索引。在拋物線拉冬變換的情況下，參數(shù)q解釋為零偏移處的拋物線的曲率。通常，輸入到變換的數(shù)據(jù)是2D區(qū)域。但是，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中使用的拉冬變換方法的描述可適用于更高維的數(shù)據(jù)，在這些情況下，曲率參數(shù)不再是標(biāo)量，而是向量。
拉冬變換是將數(shù)據(jù)和模型向量相聯(lián)系的線性變換。模型和數(shù)據(jù)向量之間的關(guān)系可以通過方程1(Beylkin，1987)用矩陣形式來表示d＝Am 方程(1)
其中，A是大小為(M，N)的矩陣，M是數(shù)據(jù)向量d中元素(復(fù)標(biāo)量)的個(gè)數(shù)，而N是模型向量m中元素的個(gè)數(shù)。
拉冬變換可以定義為方程(1)中給出的線性方程系統(tǒng)的解。為了保證線性方程(1)的系統(tǒng)具有唯一且穩(wěn)定的解，通常定義與方程(1)相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)J(m)，它是正則化項(xiàng)和數(shù)據(jù)擬合項(xiàng)的和J(m)＝mHW-1m+(d-Am)H(d-Am) 方程(2)其中，上標(biāo)H表示向量或矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，而W-1是正則化矩陣。
W-1的最常見選擇是沿著對(duì)角線具有恒定元素的對(duì)角線矩陣，例如W-1＝αI，其中I是N×N單位矩陣。正則化的這一選擇與常規(guī)拉冬變換相關(guān)聯(lián)，并被稱作“阻尼最小二乘法”。它提供穩(wěn)定的解，但是需要非混淆的大孔徑輸入數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，正則化權(quán)通過沿著偏移軸計(jì)算外觀測(cè)量來得到1603S(p，ω)＝|AH(p，ω)d(ω)|α/(|d(ω)|α+ε(ω)) 方程(3)其中，AH是A的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；數(shù)據(jù)向量d(ω)可以包含來自整個(gè)集合或來自集合的局部時(shí)間偏移窗口的數(shù)據(jù)；α是用來削尖外觀的參數(shù)；而ε是穩(wěn)定化和/或歸一化因子。矩陣A的共軛轉(zhuǎn)置根據(jù)時(shí)差軌道來定義，并對(duì)數(shù)據(jù)施加適當(dāng)?shù)南嘁啤?br> 然后，外觀測(cè)量可以使用標(biāo)準(zhǔn)加權(quán)平均方法(Marple，1987)，在頻率范圍上平滑，由此對(duì)角線權(quán)矩陣W計(jì)算為W(p，ω0)＝∑kαkS(p，ωk)/∑kαk方程(4)其中，系數(shù)αk取決于正用于平滑的頻率數(shù)，而不是取決于ω0，ω1等的實(shí)際頻率值。系數(shù)αk的常見選擇是恒定的、三角的和高斯型的權(quán)。外觀測(cè)量在其上平滑的頻率的范圍優(yōu)選地是寬頻帶，并且包括高頻。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他類型的平滑函數(shù)可以用來得到基于外觀的對(duì)角線權(quán)矩陣。
另外，類似于地震數(shù)據(jù)處理中的標(biāo)準(zhǔn)操作，外觀測(cè)量可以通過在少量相鄰CMP位置上空間平均化，或者通過濾去低于閾值的外觀值來過濾，以提高穩(wěn)定性。
一旦地震數(shù)據(jù)已使用高分辨率拉冬變換來變換，被變換數(shù)據(jù)的信號(hào)和噪聲區(qū)域可以分離(也稱作凈噪)1605。分離這些區(qū)域的方法在本領(lǐng)域是已知的。最簡(jiǎn)單的方法是手動(dòng)選擇信號(hào)和噪聲區(qū)域之間的劃分幾何(凈噪函數(shù))，并且將幾何一側(cè)的數(shù)據(jù)移走。如果地震數(shù)據(jù)分離成局部窗口，那么凈噪可以通過在標(biāo)題為“自局部數(shù)據(jù)窗口的變換的信號(hào)噪聲分離(凈噪)的有效實(shí)現(xiàn)”的章節(jié)中描述的方法來實(shí)現(xiàn)。
一旦噪聲已被抑止，地震數(shù)據(jù)使用逆高分辨率拉冬變換來再變換1607。然后，地震數(shù)據(jù)可以表示為有形的表示，例如計(jì)算機(jī)打印輸出或顯示，或者在向用戶顯示或提交之前進(jìn)一步處理1608。
在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中，計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件可以用來實(shí)施本發(fā)明中給出的和本領(lǐng)域中已知的高分辨率拉冬變換。
拋物線拉冬變換在NMO修正之后，依賴于具有拋物線時(shí)差和恒定幅度的數(shù)據(jù)中的事件。但是，實(shí)際上，數(shù)據(jù)中的時(shí)差軌道是復(fù)雜的，不一定是拋物線的。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，復(fù)雜的時(shí)差軌道可以通過局部拋物線段的組合來很好地逼近。下面的討論涉及拋物線，但是適用于通常用于拉冬變換的任何段。
局部數(shù)據(jù)窗口通過將數(shù)據(jù)的每個(gè)維分成覆蓋該維的整個(gè)范圍的段來定義。拋物線拉冬變換可以應(yīng)用于每個(gè)局部窗口中的數(shù)據(jù)。當(dāng)在每個(gè)局部窗口中應(yīng)用拋物線拉冬變換時(shí)，拋物線時(shí)差和恒定幅度假設(shè)比在該維的整個(gè)范圍上能更好地滿足。不像常規(guī)拉冬變換，高分辨率拋物線拉冬變換能夠把局部窗口中的信號(hào)和噪聲數(shù)據(jù)分離。使用在局部窗口上很好地逼近復(fù)雜軌道的拋物線段，信號(hào)和噪聲分離可以根據(jù)復(fù)雜時(shí)差軌道來有效地表達(dá)。通過模擬復(fù)雜的時(shí)差軌道，選擇數(shù)據(jù)中所希望特征的準(zhǔn)則可以更加有效。
圖7說明具有不是很好聚焦給在整個(gè)偏移范圍上計(jì)算的拋物線拉冬變換的剩余雙曲線時(shí)差的地震事件。當(dāng)將偏移范圍分裂成三個(gè)部分并且在每個(gè)部分上分別計(jì)算拋物線拉冬變換時(shí)，每個(gè)變換被很好地聚焦，如圖9中所示。
但是注意到，圖9中偏移范圍相關(guān)變換的每個(gè)將雙曲線聚焦于模型空間中稍微不同的位置。在每個(gè)偏移窗口中的最佳擬合拋物線具有稍微不同的參數(shù)(曲率和零偏移時(shí)間)。這一觀測(cè)意味用來分離變換域中的事件的靜噪函數(shù)也作為用于計(jì)算變換的數(shù)據(jù)的偏移范圍的函數(shù)而變化。
為了管理靜噪?yún)?shù)隨偏移的變化，我們引入下面的方法。首先，以包含零偏移的窗口的靜噪函數(shù)q(τ，x＝0)開始。在給定零偏移時(shí)間τ，由q0表示的相應(yīng)的靜噪位置q0＝q(τ，x＝0)。參數(shù)(τ，q0)定義拋物線t＝τ+q0x2/xmax2，以及具有與拋物線相同的零偏移時(shí)間和零偏移曲率的雙曲線θ2＝τ2+2q0τx2/xmax2方程(4)那么，偏移窗口之間的靜噪關(guān)系為qref＝q0*τ/θ(τ，xref) 方程(5)其中，qref是與偏移xref關(guān)聯(lián)并對(duì)應(yīng)于偏移時(shí)間τ的數(shù)據(jù)窗口的期望靜噪位置。時(shí)差參數(shù)qref通過在位置xref處匹配拋物線(τ，qref)和雙曲線(τ，q0)的斜率來獲得。
一般地說，上述過程定義與全局信號(hào)噪聲分離準(zhǔn)則一致的并且根據(jù)復(fù)雜的(例如雙曲線)靜噪函數(shù)來表示的局部信號(hào)噪聲分離準(zhǔn)則。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的新特征是使用全局信號(hào)噪聲分離準(zhǔn)則的時(shí)差軌道(例如，雙曲線)，它并不是用于拉冬變換計(jì)算的時(shí)差軌道(例如，拋物線)中的一部分。這一新特征為信號(hào)噪聲分離增添適應(yīng)性和改進(jìn)的準(zhǔn)確性，同時(shí)了保持計(jì)算效率。實(shí)際上，改進(jìn)的信號(hào)噪聲分離可以改善地震數(shù)據(jù)中所希望特征的分離。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)域(x-t)中和拉冬變換域(q，τ)中的窗口之間的最佳時(shí)移可以被計(jì)算，如圖8中所示。
考慮由時(shí)間間隔[t1，t2]和偏移間隔[x1，x2]定義的時(shí)間偏移窗口，并且假設(shè)xref是窗口的適當(dāng)參考偏移(典型地中心偏移)。對(duì)于給定的q值，跨越窗口內(nèi)的參考偏移的拋物線的零偏移時(shí)間處于間隔[τ1，τ2]中，其中τ1＝t1-Δτ(q)，并且τ2＝t2-Δτ(q)，其中Δτ(q)＝qxref2/xmax2?？梢钥吹剑又械淖罴汛翱诒萾中的要早時(shí)移Δτ(q)(對(duì)于正的q)。注意到，時(shí)移在q中是線性的，因此t-x中的矩形窗口在τ-q中由平行四邊形來表示。當(dāng)q和xref很大，時(shí)移Δτ可以明顯地比時(shí)域中的窗口長(zhǎng)度要長(zhǎng)。
因?yàn)轭l域中的處理意味著數(shù)據(jù)和模型兩者都是周期性的，具有周期t2-t1，模型總是有效地定義，因此我們僅從該模型中選擇適當(dāng)?shù)?平行四邊形)窗口，已知時(shí)移Δτ(q)。實(shí)際上，這里所描述的過程允許使用周期邊界條件來有效地計(jì)算變換，當(dāng)實(shí)施信號(hào)噪聲分離時(shí)，就好像邊界條件是在輸入數(shù)據(jù)間隔[t1，t2]外的零值(優(yōu)選描述)。
為了說明本發(fā)明的實(shí)施方案，圖1b的合成(加上隨機(jī)噪聲)已被顯示。對(duì)于具有附加噪聲的數(shù)據(jù)的情況下，結(jié)果顯示在圖5a到5e中?；谕庥^的權(quán)在70Hz到90Hz的頻率范圍中得到，并假設(shè)在整個(gè)頻率上是恒定的。由于更準(zhǔn)確的權(quán)，主量和多量的分離現(xiàn)在被改善了。在變換域的邊緣處沒有高值。
圖6是圖4b和5b中的結(jié)果的放大比例顯示。它清楚地說明當(dāng)使用基于外觀的權(quán)(圖6b)而不是遞歸更新的權(quán)(圖6a)時(shí)，主量和多量改善的分離。
該實(shí)例的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是CMP集合(圖10a)，具有100m軌跡間距和大約6km的最大偏移。常規(guī)拉冬變換的結(jié)果(圖10b到10f)說明遇到的常見問題變換域中差的聚焦，變換域邊緣處顯著的能量，變換中和數(shù)據(jù)域中混疊的人為信號(hào)。
本發(fā)明的結(jié)果在圖12b到12f中顯示。相應(yīng)的基于外觀的權(quán)在圖13a中顯示。正如所料，與常規(guī)拉冬變換的結(jié)果(圖10b)相比，混淆和變換人為信號(hào)減少，并且估計(jì)的主事件(圖12b)被改善。
使用權(quán)的遞歸更新的高分辨率拉冬變換的結(jié)果在圖11a到11f中顯示，相應(yīng)的權(quán)在圖13b中顯示。這些結(jié)果并不像用基于外觀的權(quán)所獲得結(jié)果一樣好。這在圖11f(變換域)和11b(估計(jì)主量)中尤其明顯，其中在變換域邊緣處的一些混淆能量和人為信號(hào)現(xiàn)在再次可見，并可能與由遞歸方法(圖13b)估計(jì)的次最佳權(quán)有關(guān)。
本發(fā)明的許多實(shí)施方案已經(jīng)描述。然而，應(yīng)當(dāng)明白，可以不背離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍而做各種修改。因此，其他實(shí)施方案處于下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括確定在地震數(shù)據(jù)上使用的高分辨率拉東變換，包括使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉東變換；以及使用高分辨率拉東變換來處理地震數(shù)據(jù)，以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征；以及提供所處理的地震數(shù)據(jù)的有形表示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量包括沿著地震數(shù)據(jù)一個(gè)維的外觀測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中地震數(shù)據(jù)分成二維陣列，其包括選自由時(shí)間和深度構(gòu)成的組中的一個(gè)維，以及選自由空間表面位置和角度構(gòu)成的組中的第二個(gè)維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中地震數(shù)據(jù)分成多維陣列，其包括選自由時(shí)間和深度構(gòu)成的組中的一個(gè)維，以及選自由空間表面位置和角度構(gòu)成的組中的多個(gè)維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中地震數(shù)據(jù)的處理還包括使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量，在地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨率拉東變換；分離被拉東變換的地震數(shù)據(jù)中的第一區(qū)域和第二區(qū)域；以及在分離的、被拉東變換的地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨率拉東變換的逆。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中第一區(qū)域是信號(hào)區(qū)域，并且第二區(qū)域是噪聲區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中地震數(shù)據(jù)的維包括地震數(shù)據(jù)的多個(gè)維。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中地震數(shù)據(jù)的維包括頻域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用高分辨率拉東變換處理地震數(shù)據(jù)以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征還包括通過多個(gè)段來逼近復(fù)雜的時(shí)差軌道；將地震數(shù)據(jù)分成與該多個(gè)段一致的多個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口；以及在每個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口上執(zhí)行高分辨率拉東變換，以增強(qiáng)與該多個(gè)段一致的地震數(shù)據(jù)的所希望特征。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在每個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口上執(zhí)行高分辨率拉東變換還包括步驟用周期邊界條件來計(jì)算變換，以及通過使用模型分量之間的已知時(shí)移，施加與零值邊界條件一致的信號(hào)噪聲分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉東變換還包括計(jì)算正則化矩陣，這包括將時(shí)差軌道所確定的相移施加到地震數(shù)據(jù)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉東變換還包括沿著時(shí)差軌道歸一化堆疊功率(stackpower)，以獲得外觀測(cè)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉東變換還包括削尖外觀測(cè)量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉東變換還包括在地震數(shù)據(jù)的第二維上平滑外觀測(cè)量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中地震數(shù)據(jù)的第二維包括選自空間位置和角度的維。
16.一種處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括確定在地震數(shù)據(jù)上使用的高分辨率拉東變換，包括使用沿著地震數(shù)據(jù)一個(gè)維的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉東變換，其中該地震數(shù)據(jù)的維包括頻域；使用高分辨率拉東變換來處理地震數(shù)據(jù)，以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征，其中處理地震數(shù)據(jù)包括使用外觀，在地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨率拉東變換；分離被拉東變換的地震數(shù)據(jù)中的信號(hào)區(qū)域和噪聲區(qū)域；以及在分離的、被拉東變換的地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨率拉東變換的逆；以及提供所處理的地震數(shù)據(jù)的有形表示。
17.一種用于處理地震數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其中該計(jì)算機(jī)包括存儲(chǔ)器和處理器；以及駐留于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的可執(zhí)行軟件，其中該軟件可用處理器運(yùn)行以便確定在地震數(shù)據(jù)上使用的高分辨率拉東變換，包括使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化高分辨率拉東變換；以及使用高分辨率拉東變換來處理地震數(shù)據(jù)，以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中使用高分辨率拉東變換來處理地震數(shù)據(jù)還包括使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量，在地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨率拉東變換；分離被拉東變換的地震數(shù)據(jù)的第一區(qū)域和第二區(qū)域；以及在分離的、被拉東變換的地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨率拉東變換的逆。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中使用高分辨率拉東變換來處理地震數(shù)據(jù)還包括用多個(gè)段來逼近復(fù)雜的時(shí)差軌道；將地震數(shù)據(jù)分成與該多個(gè)段一致的多個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口；以及在每個(gè)局部數(shù)據(jù)窗口上執(zhí)行高分辨率拉東變換，以增強(qiáng)與該多個(gè)段一致的地震數(shù)據(jù)的所希望特征。
20.一種用于處理地震數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其中該計(jì)算機(jī)包括存儲(chǔ)器和處理器；以及一種裝置，其在計(jì)算機(jī)上使用高分辨率拉東變換和地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來處理地震數(shù)據(jù)，以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種處理地震數(shù)據(jù)的方法和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。高分辨率拉東變換被定義在地震數(shù)據(jù)上使用。高分辨率拉東變換使用地震數(shù)據(jù)的外觀測(cè)量來正則化。地震數(shù)據(jù)使用高分辨率拉東變換來處理，以增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)的所希望特征。所處理的地震數(shù)據(jù)的有形表示被給出。地震的外觀測(cè)量可以包括沿著地震數(shù)據(jù)一個(gè)維的外觀測(cè)量。
文檔編號(hào)G01V1/36GK1656389SQ03811918
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者伊恩·穆爾, 克萊門特·克斯托夫, 戴維·英斯特 申請(qǐng)人:維斯特恩格科地震控股有限公司