基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法
【專利摘要】基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法是一種石油地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋技術(shù)，它實現(xiàn)了一種將地震資料的變頻分量與反射傾角導向擴散濾波相結(jié)合的地震數(shù)據(jù)處理方法。首先將全頻帶原始三維疊后地震數(shù)據(jù)體分解為多個變頻分量數(shù)據(jù)體，再對各個變頻分量數(shù)據(jù)體，選擇與變頻分量相適應的控制參數(shù)，進行地震反射傾角導向擴散濾波處理，然后對處理后的各變頻分量數(shù)據(jù)體，使用不同的權(quán)重進行重構(gòu)和融合，從而顯著壓制噪聲，突出有效的不連續(xù)性信息，提高資料的分辨率，獲得的數(shù)據(jù)可用于提取地震幾何屬性，為儲層地震解釋提供可靠的技術(shù)支持。
【專利說明】
基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及石油地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋領(lǐng)域，是一種將地震資料的變頻分量與 反射傾角導向擴散濾波相結(jié)合，用于消減地震資料噪聲、保留和突出地震資料中包含的有 效異常信息，提高地震資料信噪比的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入，常常面對復雜地震地質(zhì)條件下的復雜油氣藏地震 勘探問題。復雜地震地質(zhì)條件如地表條件復雜、地下構(gòu)造復雜等，需要設(shè)計有針對性的地震 采集觀測系統(tǒng)，且復雜的地下構(gòu)造使得構(gòu)造的正確成像歸位變得更加困難。特別是山前帶 和高陡構(gòu)造區(qū)，不僅構(gòu)造復雜且地表起伏，導致地震波場復雜，資料品質(zhì)低，大量噪聲的存 在嚴重干擾了地震有效信號的識別。當復雜構(gòu)造信息與噪聲混疊在地震記錄中時，如何在 突出有效構(gòu)造信息的同時壓制噪聲就成了地震勘探需要解決的重點和難點問題。
[0003] 提取和描述地下斷(層)裂(縫)系統(tǒng)的空間分布和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對油氣勘探開發(fā)具有 特別重要的意義。然而，復雜斷裂帶的構(gòu)造解釋是地震勘探中的難題，由于受復雜構(gòu)造應力 場的作用，斷裂帶的地層產(chǎn)狀多變，斷層形式復雜多樣，地震資料往往存在地震照明不均、 斷面成像模糊、噪聲干擾嚴重、資料信噪比低等諸多問題，給后續(xù)構(gòu)造解釋工作帶來困難。 因此，必須壓制噪聲干擾，突出地震資料的有效信息，提高地震資料品質(zhì)。國內(nèi)外眾多學者 在地震資料噪聲壓制方面開展了大量的研究工作，提出了多種不同的噪聲壓制方法，如頻 率域濾波方法、頻率波數(shù)域濾波方法、中值濾波（Bednar，1983 ;劉財?shù)龋?005 ;劉洋等， 201 l)、Radon變換法(Radon，1917;李遠欽，1994;牛濱華等，2001;劉喜武等，2004;張軍華 等，2004)、多項式擬合(俞壽朋等，1989)等。
[0004] 上述方法在噪聲的消減中取得了較好的效果，但在地震數(shù)據(jù)處理中，噪聲的壓制 和有效的構(gòu)造信息的保護是兩個相互折衷的問題，所以大部分的噪聲消減技術(shù)都需要權(quán)衡 有效信號的保護與噪聲的壓制，這就難免缺少對復雜構(gòu)造信息的針對性的保護。如果濾波 不當可能會出現(xiàn)小斷距斷層模糊，大斷距斷層連續(xù)的現(xiàn)象，對斷層的精確解釋造成干擾。同 樣地，當?shù)卣鹌拭嬷械耐噍S傾角變化大或不連續(xù)時，不恰當?shù)臑V波會扭曲其真實的產(chǎn)狀 特征。所以在壓制噪聲的同時對構(gòu)造信息的保護非常重要，而構(gòu)造方向濾波(Fehmers和 Hocker; 2003)可以兼顧噪聲壓制和有效信號保護，具有既保護構(gòu)造信息又壓制噪聲的特 性，以這一研究工作為基礎(chǔ)的地震數(shù)據(jù)去噪成為備受關(guān)注的研究熱點，并有諸多學者在這 一研究的基礎(chǔ)上取得了進展(Al-Dossary和Marfurt，2007) :Hoeber等（2006)在局部平面波 假設(shè)前提下，應用類似的方式在平行于地震波同相軸局部傾角的平面上應用中值濾波、截 斷均值濾波和自適應高斯濾波等非線性濾波方法。Fomel和Guitton(2006)利用模型域重新 參數(shù)化方法實現(xiàn)地震平面波的構(gòu)造保護平滑。Traonmi 1 in與Herrmann (2008)在f-x域應用 構(gòu)造保持濾波。Whitcombe等（2008)介紹了一種依賴于頻率的構(gòu)造一致性濾波器。Liu等 (2010)通過平面波預測進行非線性構(gòu)造保護濾波。劉洋等(2014)構(gòu)建了基于非穩(wěn)相似性系 數(shù)的構(gòu)造導向濾波，用于斷層檢測。Liu等(2015)應用基于希爾伯特變換的傾角估計方法和 非平穩(wěn)多項式擬合實現(xiàn)構(gòu)造方向濾波，用于壓制隨機噪聲。
[0005] 由于噪聲在不同頻帶地震數(shù)據(jù)中的分布特征和強度存在差異，構(gòu)造方向濾波如果 在全頻帶地震數(shù)據(jù)上進行，則濾波參數(shù)的選擇難以考慮噪聲隨地震信號頻段的變化，另外， 濾波處理改變了地震信號的動力學特征，如同相軸變粗、頻率降低，一定程度上影響了分辨 率。由于實際地震信號的噪聲分布在不同頻段的表現(xiàn)特征和信噪比均有差別，故需要考慮 對不同頻段的地震信號采用不同參數(shù)的擴散濾波，使其具有一定的自適應性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是要提供一種基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法，它能 在壓制地震資料中的噪聲的同時，保留有效的不連續(xù)性異常信息，提高地震資料的信噪比。
[0007] 本發(fā)明的基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法，它將地震資料的 變頻分量與反射傾角導向擴散濾波相結(jié)合，在地震頻帶范圍內(nèi)，建立多個變頻分量數(shù)據(jù)體， 再對不同變頻分量數(shù)據(jù)體進行反射傾角導向擴散濾波，獲得濾波后的變頻分量數(shù)據(jù)體后， 可對它們進行加權(quán)重構(gòu)或提取地震幾何屬性。
[0008] 本發(fā)明的基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法，具有如下優(yōu)越 性：
[0009] (1)考慮了噪聲在地震數(shù)據(jù)不同頻帶的分布特征和強度等存在的差異，利用三維 地震資料建立多個變頻分量數(shù)據(jù)體，并根據(jù)頻段選擇性地對其進行反射傾角導向擴散濾 波，實現(xiàn)了在壓制噪聲的同時、保留和突出有效信息的效果；
[0010] (2)通過對地震資料的不同變頻分量數(shù)據(jù)體選擇性地采用不同濾波參數(shù)進行反射 傾角導向擴散濾波，使本發(fā)明的方法具有一定的自適應性和更高的靈活性、有利于突出信 噪比和分辨較高的特定變頻分量數(shù)據(jù)體的貢獻率。
[0011] 本發(fā)明的具體實現(xiàn)原理如下：
[0012] (1)地震資料的變頻分量數(shù)據(jù)體的計算
[0013] 輸入三維疊后地震數(shù)據(jù)，從其中抽出每一單道地震記錄，設(shè)地震記錄為x(t)，在地 震頻帶范圍內(nèi)，對于某個給定頻率fo的瞬時譜按如下公式計算：
[0015]
1表示對頻率f的反傅里葉變換，X(f Q+f)為地震記錄為x(t)的傅里葉 正變換譜x(f)平移fQ(3a和0是調(diào)節(jié)小波基函數(shù)頻率延續(xù)度的參數(shù)。
[0016] 在上述公式計算的瞬時譜基礎(chǔ)上，地震資料的變頻分量按如下公式計算：
[0017] VCf〇(t) = ISf〇(t)exp[-i <})f0(t)]
[0018] 式中，是ISfo(t)的瞬時相角。
[0019] (2)地震反射傾角導向擴散濾波
[0020] 利用變頻分量構(gòu)建結(jié)構(gòu)張量，將結(jié)構(gòu)張量用于擴散濾波方程，通過結(jié)構(gòu)張量的計 算，利用地震反射同相軸相干性最強的傾角方向上進行擴散濾波處理，如果搜索到地震反 射同相軸的不連續(xù)斷點，得到反射終止位置，則抑制濾波的擴散作用。
[0021] 對于變頻地震分量VCfQ(t)，令
[0025]將結(jié)構(gòu)張量進行特征值分解后，選擇其中與梯度方向垂直的特征向量，設(shè)為{V2， V3}，令
[0027]則構(gòu)建擴散濾波張量為：
[0029]利用上述結(jié)構(gòu)張量建立傾角導向擴散濾波方程為：
[0031 ]其中，I控制擴散濾波方程的濾波迭代次數(shù)，⑴為第1次迭代擴散濾濾處理后 的變頻分量;▽為梯度算子;k為控制擴散濾波方程擴散速度的參數(shù);G。為高斯平滑濾波函 數(shù)，其控制參數(shù)由變頻地震分量的主頻構(gòu)建，與變頻地震分量的主頻相適應;F為反射斷點 控制參數(shù)，利用結(jié)構(gòu)張量ST構(gòu)建，既可保持地震反射同相軸的不連續(xù)性信息，又能實現(xiàn)壓制 噪聲的平滑濾波。
[0032]完成地震反射傾角導向擴散濾波后的各變頻地震分量數(shù)據(jù)體，可采用不同的權(quán)重 進行重構(gòu)和融合，用于提取地震幾何屬性，實現(xiàn)儲層空間分布、斷裂系統(tǒng)成像、儲層內(nèi)部細 微結(jié)構(gòu)的檢測。
【附圖說明】
[0033]圖1是對某海上油田的三維疊后地震數(shù)據(jù)體，分別利用本發(fā)明的方法處理前和處 理后的數(shù)據(jù)，求取的三維最大正曲率的目的層段沿層切片。其中：（a)對未經(jīng)本發(fā)明的方法 處理的原始三維疊后地震數(shù)據(jù)體計算獲得的最大正曲率沿層切片，（b)本發(fā)明的方法處理 后的地震數(shù)據(jù)體計算獲得的最大正曲率沿層切片。
[0034]圖2是與圖1對應的，對某海上油田的三維疊后地震數(shù)據(jù)體，分別利用本發(fā)明的方 法處理前和處理后的數(shù)據(jù)，求取的三維最小負曲率的目的層段沿層切片。其中：（a)對未經(jīng) 本發(fā)明的方法處理的原始三維疊后地震數(shù)據(jù)體計算獲得的最小負曲率沿層切片，（b)本發(fā) 明的方法處理后的地震數(shù)據(jù)體計算獲得的最小負曲率沿層切片。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明的【具體實施方式】如下：（1)輸入三維疊后地震數(shù)據(jù)體；（2)將三維疊后地震 數(shù)據(jù)體分解為多個變頻分量數(shù)據(jù)體；（3)對變頻分量數(shù)據(jù)體進行地震反射傾角導向擴散濾 波處理，得到濾波后的變頻分量地震數(shù)據(jù)體；（4)將濾波后的變頻分量地震數(shù)據(jù)體進行加權(quán) 重構(gòu)和融合，獲得壓制了噪聲，同時保留了有效的不連續(xù)性異常信息的三維地震數(shù)據(jù)體； (5)對步驟(4)得到的三維地震數(shù)據(jù)體求取地震體曲率屬性；（6)輸入目的層位數(shù)據(jù)，從上述 三維數(shù)據(jù)體中抽取沿層切片，用于儲層解釋。
[0036]本發(fā)明的實施實例說明：
[0037]圖1對比了某海上油田的三維疊后地震數(shù)據(jù)體，在利用本發(fā)明的方法處理前后，分 別計算三維最大正曲率體，然后從三維最大正曲率體中沿目的層段提取的最大正曲率沿層 切片。從圖la可見，直接對未經(jīng)本發(fā)明的方法處理的原始三維疊后地震數(shù)據(jù)體計算的最大 正曲率沿層切片，存在嚴重的背景隨機噪聲及采集腳印干擾，幾乎難以識別有效的構(gòu)造信 息。通過本發(fā)明的方法對三維疊后地震數(shù)據(jù)處理后，從圖lb中的最大正曲率沿層切片可見， 清楚地展示了北東-南西向分布的斷裂帶，各種噪聲干擾明顯減弱，而斷層等有效信息顯著 增強。
[0038]與圖1類似，圖2對比了從該地區(qū)三維疊后地震數(shù)據(jù)體經(jīng)過本發(fā)明的方法處理前 后，求取的最小負曲率沿層切片。從圖la可見，直接對未經(jīng)本發(fā)明的方法處理的原始三維疊 后地震數(shù)據(jù)體計算的最大正曲率沿層切片，存在嚴重的背景隨機噪聲及采集腳印干擾，幾 乎難以識別有效的構(gòu)造信息。通過本發(fā)明的方法對三維疊后地震數(shù)據(jù)處理后，從圖lb中的 最大正曲率沿層切片可見，清楚地展示了北東-南西向分布的斷裂帶，各種噪聲干擾明顯減 弱，而斷層等有效信息顯著增強，為儲層地震解釋提供了有力的支持，說明了本發(fā)明的方法 的優(yōu)越性。
【主權(quán)項】
1. 一種基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法，其特征在于采用以下具 體步驟：（1)輸入三維疊后地震數(shù)據(jù)體；（2)將三維疊后地震數(shù)據(jù)體分解為多個變頻分量 數(shù)據(jù)體；（3)對變頻分量數(shù)據(jù)體進行地震反射傾角導向擴散濾波處理，得到濾波后的變頻 分量地震數(shù)據(jù)體；（4)將濾波后的變頻分量地震數(shù)據(jù)體進行加權(quán)重構(gòu)和融合，獲得壓制了 噪聲，同時保留了有效的不連續(xù)性異常信息的三維地震數(shù)據(jù)體；（5)對步驟(4)得到的三維 地震數(shù)據(jù)體求取地震體曲率屬性；（6)輸入目的層位數(shù)據(jù)，從上述三維數(shù)據(jù)體中抽取沿層 切片，用于儲層解釋。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法，其特 征在于:建立了基于瞬時譜的地震資料變頻分量計算方法和公式，利用該公式將三維疊后 地震數(shù)據(jù)體分解為多個變頻分量數(shù)據(jù)體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法，其特 征在于:建立了地震反射傾角導向擴散濾波算法，其控制參數(shù)由變頻地震分量的主頻構(gòu)建， 與變頻地震分量的主頻相適應，使本算法具有一定的自適應性和更高的靈活性。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變頻分量擴散濾波融合的地震資料噪聲消減方法，其特 征在于：以不同的權(quán)重對變頻分量地震數(shù)據(jù)體進行重構(gòu)和融合的，有利于突出信噪比和分 辨較高的特定主頻的變頻分量的貢獻率。
【文檔編號】G01V1/36GK106054250SQ201610405329
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】陳學華, 周元茂, 勾彬彬, 楊威, 李斌
【申請人】成都理工大學