專利名稱：用于對(duì)級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的噪聲去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探的領(lǐng)域，更具體而言，涉及用于從地震數(shù)據(jù)去除噪聲的方法。
背景技術(shù)：
地震勘探工業(yè)使用聲脈沖將聲振動(dòng)傳入地下，以描繪用于礦物勘探和開采的地下結(jié)構(gòu)。這些聲波可源自爆炸式，內(nèi)爆式，掃頻(啁啾)或隨機(jī)的源。使用經(jīng)歷從源到接收機(jī)的聲反射和衍射的波前記錄，產(chǎn)生地震場(chǎng)記錄。在這些場(chǎng)記錄中反射和衍射事件經(jīng)歷時(shí)間的變化表明在地下反射表面的位置。對(duì)地震數(shù)據(jù)處理中對(duì)一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)記錄中事件進(jìn)行分析和校正，生成展示地下結(jié)構(gòu)的聲圖像。利用聲圖像找出寶貴的礦藏。
掃頻或啁啾類型地震源可利用相對(duì)較長(zhǎng)(如2至15秒)的導(dǎo)頻信號(hào)，以確保有足夠的能量傳到地下。掃頻或啁啾類型源的方法依賴信號(hào)于壓縮技術(shù)將信號(hào)壓縮，并確保有足夠的縱向分辨率以分辨地下反射物的位置。信號(hào)壓縮通常稱為去卷積，同多種技術(shù)一樣為地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域所熟知。掃描或啁啾信號(hào)的去卷積將聲信號(hào)壓縮成更短的地下反射邊界的信號(hào)表示。任何去卷積技術(shù)的精確性和有效性直接影響了解和理解源信號(hào)的程度。大多數(shù)去卷積操作是從對(duì)實(shí)際源波形的統(tǒng)計(jì)估計(jì)導(dǎo)出。
利用掃頻類型的源，在地震頻率范圍內(nèi)按照有規(guī)律增加(上掃描)或減小(下掃描)頻率的掃描形式發(fā)射出能量。通過控制系統(tǒng)來控制振動(dòng)，控制系統(tǒng)能夠控制地震信號(hào)的頻率和相位。
與類似爆炸或氣槍(air-gun)的脈沖源相比，掃頻源具有相對(duì)較低的能量。由于掃頻源的低能量特性，噪聲問題可能較為顯著。在獲取數(shù)據(jù)的環(huán)境中所存在的相關(guān)的和環(huán)境的噪聲可能會(huì)與所需的信號(hào)發(fā)生干擾。另外，源產(chǎn)生的諧波能量可能作為表現(xiàn)為噪聲的附加能量源，使記錄數(shù)據(jù)失真或受干擾。
振動(dòng)或掃頻源在某些情形中產(chǎn)生能量可接近或甚至超過基波的諧波，它可能會(huì)與來自其他源的信號(hào)發(fā)生串?dāng)_，當(dāng)將信號(hào)進(jìn)行處理以分離來自每個(gè)源的信號(hào)時(shí)會(huì)給出導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。另外，諧波是能夠屏蔽來自更深層微弱反射信號(hào)的噪聲源。
當(dāng)僅使用一個(gè)地震源時(shí)，地震測(cè)量將非常耗時(shí)。若同時(shí)使用多于一個(gè)的地震源，利用現(xiàn)代信號(hào)處理的方法，則可能使該時(shí)期縮短。如果能提供用于分辨來自不同源發(fā)出信號(hào)的某些裝置，則能夠使用多重源。“變相(variphase)”方法是這樣方法的一個(gè)示例，并由Ward等于1990年以及由Bacon和Martin于1993年所討論?？刹捎谩白兿唷狈椒ㄗ鳛槔枚鄠€(gè)源或單個(gè)源的并行(concurrent)掃描?；蛘?，可使用一個(gè)源或多個(gè)并行操作的源將掃描連接在一起來使用變相方法。在2001年10月17日遞交且轉(zhuǎn)讓予本發(fā)明受讓人的申請(qǐng)序列號(hào)為09/981,224的申請(qǐng)中披露了將具有不同相位的掃描分段連接，以及同時(shí)可使用多個(gè)源的方法，該申請(qǐng)?jiān)诖艘鲄⒖肌?br> 在授予Landrum的美國(guó)專利No.4,715,020中披露了對(duì)不同掃描使用信號(hào)相移將多個(gè)振動(dòng)源的信號(hào)分離的方法。然而，在該專利中并未解決源所產(chǎn)生的諧波或非線性失真和串?dāng)_的問題。
如在美國(guó)專利No，4,042,910所披露的，由Reitsch提出了用于衰減因地震振動(dòng)器所輸出的諧波能量導(dǎo)致的源產(chǎn)生諧波相關(guān)噪聲的方法。該方法包括生成多個(gè)連續(xù)的掃描信號(hào)，且每個(gè)隨后掃描信號(hào)的相位相對(duì)前一個(gè)偏移預(yù)定的相位角，該相位角為2∑的分?jǐn)?shù)。將所生成的信號(hào)分別記錄，并按傳統(tǒng)方式相加或疊加之前通過反向相移(inversephase shifting)進(jìn)行變換。使用該方法，振動(dòng)器(對(duì)每個(gè)記錄對(duì)應(yīng)一個(gè)振動(dòng)器)輸出一系列僅相位不同的N個(gè)掃描分段。使直至N次諧波的相關(guān)噪聲得到衰減。該方法提供了使用相移抑制諧波的方法，不過，僅對(duì)于單個(gè)振動(dòng)源的情形，不能解決串?dāng)_問題。
授予Ward的美國(guó)專利No.4,823,326提出了用于將來自多個(gè)并行操作的振動(dòng)地震源所獲得的地震記錄進(jìn)行分離的方法，而且該方法使諧波失真減小。
授予Edington和Khan的美國(guó)專利No.4,982,374提出了用于減小來自任何數(shù)量的并行操作振動(dòng)地震源的任何所選階次諧波的失真和串?dāng)_的方法，同時(shí)還提供用于分離來自不同源的信號(hào)以及用于提高信噪比的方法。當(dāng)確定可能導(dǎo)致失真的最高階次諧波之后，選擇在每個(gè)位置中每個(gè)源的掃描數(shù)。該數(shù)量取決于源的數(shù)量以及所要抑制的最高階次諧波。然后選擇對(duì)于每個(gè)源的每個(gè)掃描的初始相位角，以允許當(dāng)抑制高達(dá)以及包括那一最高次諧波時(shí)的信號(hào)分離。
授予Andersen的美國(guó)專利5,410,517披露了用于級(jí)聯(lián)掃描分段以抑制不期望的諧波能量的方法。該方法使用具有變化相位角的掃描分段，從而衰減在相關(guān)小波中的諧波能量。根據(jù)該方法，所生成的第一級(jí)聯(lián)掃描序列包含首尾鏈接的N個(gè)掃描分段。N個(gè)掃描分段基本相同，只不過在掃描序列中的每個(gè)掃描分段的初始相位角逐次旋轉(zhuǎn)常數(shù)相位增量，該常數(shù)相位增量約為360/N度。所生成的第二級(jí)聯(lián)掃描包括(i)首尾鏈接的N個(gè)連續(xù)掃描分段，這與所述第一級(jí)聯(lián)掃描序列相對(duì)應(yīng)，和(ii)與N個(gè)連續(xù)掃描分段鏈接的附加掃描分段，且將其定位和定相以便基本抑制在相關(guān)期間的諧波重影(harmonic ghost)。對(duì)振動(dòng)源掃描序列使用這些級(jí)聯(lián)掃描序列的其中一個(gè)，其他用于相關(guān)參考序列。
盡管如此，現(xiàn)有技術(shù)的方法還不能解決相關(guān)的、環(huán)境的以及諧波的噪聲。需要有一種用于同時(shí)解決在振動(dòng)源數(shù)據(jù)記錄中出現(xiàn)的相關(guān)的、環(huán)境的以及諧波噪聲的數(shù)據(jù)獲取方法。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括將一部分第一數(shù)據(jù)分段的窗口中的數(shù)據(jù)與包括一部分第二數(shù)據(jù)分段的對(duì)應(yīng)窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其中，所述第一數(shù)據(jù)分段和所述第二數(shù)據(jù)分段是從使用多個(gè)地震掃描所獲取的多個(gè)數(shù)據(jù)分段中選出。基于所述比較，使用在對(duì)應(yīng)窗口中的所述數(shù)據(jù)改變窗口中的數(shù)據(jù)。


參照后面的詳細(xì)描述以及附圖，將更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。
圖1a表示一系列振動(dòng)源掃描和收聽時(shí)間；圖1b表示圖1a的掃描和收聽時(shí)間的疊加，以表示級(jí)聯(lián)掃描序列；圖1c表示自圖1b的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列；圖1d表示去除噪聲后的級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列；圖2表示本發(fā)明的流程圖；圖3表示來自掃描序列的數(shù)據(jù)，顯示出原始掃描序列圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明的方法去除噪聲的數(shù)據(jù)的圖，以及原始的和經(jīng)噪聲去除后的數(shù)據(jù)圖之間的差；圖4表示來自掃描序列的數(shù)據(jù)，顯示出原始掃描序列圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明的方法經(jīng)噪聲去除后的數(shù)據(jù)圖，以及原始的和經(jīng)噪聲去除后的數(shù)據(jù)圖之間的差。
盡管將會(huì)結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于此。相反，本發(fā)明意在覆蓋可包括在如所附權(quán)利要求所定義本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有可選，修改，等效實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法用于將地震振動(dòng)器掃描級(jí)聯(lián)或鏈接在一起，用于解決因相關(guān)、環(huán)境和諧波噪聲引起的噪聲問題。本發(fā)明的方法能夠?qū)υ趩蝹€(gè)振動(dòng)器掃描序列內(nèi)的不期望的噪聲進(jìn)行抑制。通過用基礎(chǔ)信號(hào)(underlying signal)的估計(jì)取代噪聲污染的數(shù)據(jù)來去除相關(guān)噪聲。通過將相移數(shù)據(jù)疊加，大大衰減諧波和環(huán)境噪聲?；谝韵略敿?xì)的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)。就針對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例或具體應(yīng)用所給出的以下詳細(xì)描述而言，意在說明的目的，而并非限制本發(fā)明的范圍。
可使用級(jí)聯(lián)掃描從傳出能量的振動(dòng)源記錄地震振動(dòng)器數(shù)據(jù)。級(jí)聯(lián)掃描由數(shù)個(gè)掃描分段組成，且其中，不同掃描分段中的信號(hào)基本相同，而初始相位除外。利用級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)中的這種冗余，使用基礎(chǔ)信號(hào)的估計(jì)代替噪聲污染數(shù)據(jù)來去除相關(guān)噪聲，從而通過將分段疊加使環(huán)境和諧波失真噪聲大大衰減。所披露的方法還可應(yīng)用到變相振動(dòng)器數(shù)據(jù)，“隔行掃描(alternate sweeping)”方法(Ward等人于1990年提出的以及Bacon和Martin于1993年提出)作為稍作修改的變形且不能使諧波衰減，它可應(yīng)用到對(duì)于相同源位置所獲取的無相位旋轉(zhuǎn)傳統(tǒng)多掃描數(shù)據(jù)。在2001年10月17日遞交且轉(zhuǎn)讓予本發(fā)明受讓人的申請(qǐng)序列號(hào)為09/981,224的申請(qǐng)中披露了將具有不同相位的掃描分段連接，以及同時(shí)可使用多個(gè)源的方法，該申請(qǐng)?jiān)诖艘鲄⒖肌?br> 通過將數(shù)個(gè)較短掃描分段首尾相連形成一個(gè)較長(zhǎng)的掃描序列，從而形成級(jí)聯(lián)掃描序列。在級(jí)聯(lián)序列內(nèi)的每個(gè)較短掃描定義為掃描分段，對(duì)各個(gè)掃描分段，可在其間使用或不使用填充(收聽時(shí)間)將它們連接。各個(gè)掃描分段的長(zhǎng)度通常為1-16秒，較常見為4-8秒。填充數(shù)量的范圍可從零到傳統(tǒng)震動(dòng)源探礦的正常收聽時(shí)間。將掃描分段連接，也就是無填充連接的掃描分段，提供了最為有效的操作。例如，八個(gè)常規(guī)的4-秒掃描，每個(gè)掃描都具有收聽時(shí)間，可為由八個(gè)4-秒地震掃描分段組成的一個(gè)級(jí)聯(lián)掃描序列所取代，從而以8比1減少在數(shù)據(jù)獲取期間收聽時(shí)期的數(shù)量，同時(shí)保持相同的總掃描代價(jià)(32個(gè)掃描秒)級(jí)聯(lián)掃描序列由地震掃描分段組成。級(jí)聯(lián)掃描序列用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)源朝地下傳入能量。將傳入到地下的能量作為級(jí)聯(lián)掃描序列數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。該記錄的地震掃描序列數(shù)據(jù)由多個(gè)數(shù)據(jù)分段組成。數(shù)據(jù)分段可包含所記錄的地震掃描分段，收聽時(shí)間，或兩者的組合。當(dāng)級(jí)聯(lián)掃描序列數(shù)據(jù)實(shí)際為包括收聽時(shí)間數(shù)據(jù)分段的一個(gè)較長(zhǎng)記錄的數(shù)據(jù)記錄(數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)分段)時(shí)，還可將其視為時(shí)移變相數(shù)據(jù)收集器的疊加，或視為疊加的傳統(tǒng)地震掃描數(shù)據(jù)記錄的組合。盡管可將優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)用于級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)，在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，可將傳統(tǒng)或變相地震掃描數(shù)據(jù)記錄組合(例如，通過時(shí)間序列相加)，形成級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列，并根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行處理。在又一實(shí)施例中，可通過本發(fā)明的方法直接處理傳統(tǒng)地震掃描數(shù)據(jù)或變相記錄。
圖1a顯示出具有收聽時(shí)間111，113，115和117的四個(gè)數(shù)據(jù)序列101，103，105和107，可將它們組合形成圖1b所示的級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)，圖1b為包括五個(gè)數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)記錄，其中一個(gè)分段為收聽時(shí)間。在圖1a中所顯示出的掃描長(zhǎng)度等于用于收聽的長(zhǎng)度，不過這并非是必須的。盡管參照?qǐng)D1a-1d所描述的示例為四個(gè)掃描分段的示例，可能會(huì)使用任何數(shù)量的掃描分段。
可將圖1b的級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)視為5個(gè)數(shù)據(jù)分段的連接1.在第一地震掃描分段(Sw1)期間記錄的數(shù)據(jù)101’；2.在第二地震掃描分段(Sw2)期間記錄的數(shù)據(jù)同時(shí)與第一掃描收聽時(shí)間(L1)的組合114；3.在第三地震掃描分段(Sw3)期間記錄的數(shù)據(jù)與第二掃描收聽時(shí)間(L2)的組合118；4.在第四地震掃描分段(Sw4)期間記錄的數(shù)據(jù)與第三掃描收聽時(shí)間(L3)的組合122；5.最后的分段117’，表示在收聽時(shí)間(L4)期間記錄的數(shù)據(jù)，它跟在這四個(gè)地震掃描分段示例的第四掃描之后。
因這種內(nèi)在結(jié)構(gòu)，對(duì)于所獲得級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)分段101’，由于所記錄數(shù)據(jù)包含在地震掃描分段(Sw1)期間所獲得的數(shù)據(jù)但不包含來自前一個(gè)掃描分段的收聽時(shí)間反射數(shù)據(jù)，從而該分段不同于所有其他分段。另一方面，最后分段117’僅表示在振動(dòng)源未產(chǎn)生任何能量的收聽時(shí)間(L4)期間記錄的數(shù)據(jù)。
為使所有數(shù)據(jù)分段具有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而能夠一致性地對(duì)級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)分段“去噪聲(denoise)”(在此定義為噪聲去除)，將圖1b所示級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的最后數(shù)據(jù)分段117’(“收聽時(shí)間”數(shù)據(jù)分段)與如圖1c所示第一數(shù)據(jù)分段101’進(jìn)行組合，產(chǎn)生修改的級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列。將此修改的級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列定義為修改地震數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^時(shí)間序列相加，將級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的最后收聽時(shí)間117’與第一分段101’進(jìn)行組合。此時(shí)，在圖1c中的第一分段131包含在第一掃描分段(Sw1)期間所記錄的數(shù)據(jù)和用于第四掃描的在收聽時(shí)間期間記錄的數(shù)據(jù)。
該修改地震數(shù)據(jù)是所要“去噪聲”的數(shù)據(jù)，如圖1c中所示修改級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列。此處，術(shù)語(yǔ)“去噪聲”定義為噪聲去除，例如，抑制或消除諧波、環(huán)境和/或相關(guān)噪聲。將此修改級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)序列“去噪聲”后，從第一數(shù)據(jù)分段131中減掉收聽時(shí)間，并將其添加在去除噪聲的序列的尾部，如圖1d所示。
噪聲衰減方法(在此稱為去噪聲)的基本思想是，不同數(shù)據(jù)分段中的信號(hào)基本相同，而初始地震掃描分段相位除外。不服從此已知相位行為的能量被視為噪聲，將被去除或衰減。
下面，參照?qǐng)D2的流程圖，描述應(yīng)用于圖1c所示四個(gè)掃描分段示例的修改級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的去噪聲處理。使用級(jí)聯(lián)掃描序列，記錄由振動(dòng)源的能量輸出所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，獲得級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)(201)。然后，按如圖1c所示修改記錄數(shù)據(jù)(203)，從而將初始地震掃描分段(Sw1)和最后收聽時(shí)間(L4)組合，形成修改級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的初始分段131。用于將第一掃描和最后收聽時(shí)間組合的最優(yōu)方法是通過時(shí)間序列相加。
如圖2所示，選出作為所要去噪聲的數(shù)據(jù)分段(205)。在該示例中，131為目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。將所有其他數(shù)據(jù)分段(在該示例中為114，118，122)相移至與當(dāng)前目標(biāo)分段的掃描分段相位對(duì)應(yīng)的相位(207)。將相移應(yīng)用于每個(gè)數(shù)據(jù)分段，從而使數(shù)據(jù)分段的掃描分段相位的相位與目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的相位相對(duì)應(yīng)。本示例的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段131與掃描Sw1的相位對(duì)應(yīng)。應(yīng)用到數(shù)據(jù)分段114的相移是能夠?qū)呙璺侄蜸w2的相位改變?yōu)閽呙鑃w1的相位的相移。對(duì)數(shù)據(jù)分段118施加相移，從而使掃描分段Sw3的相位改變?yōu)閽呙鑃w1的相位。使數(shù)據(jù)分段122從掃描分段Sw4的相位相移至掃描Sw1的相位。假設(shè)此時(shí)在不同分段中的信號(hào)相同。諧波可能具有不同的相位，不過，在基波中包含了絕大部分能量。
為檢測(cè)相關(guān)噪聲，將不同數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。通過比較，確定在目標(biāo)數(shù)據(jù)分段與一個(gè)或多個(gè)其他數(shù)據(jù)分段之間的差別。當(dāng)可直接確定數(shù)據(jù)分段之間的數(shù)量差時(shí)，將數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)測(cè)量進(jìn)行比較將提供更高的敏感性。在優(yōu)選實(shí)施例中，利用均方根(RMS)值，在較短時(shí)間窗口(例如，長(zhǎng)度范圍在4ms至500ms的窗口)內(nèi)，使用數(shù)據(jù)測(cè)量對(duì)不同數(shù)據(jù)分段進(jìn)行比較(209)。均方根可定義為數(shù)據(jù)群內(nèi)樣本平方的平均值的平方根，且數(shù)據(jù)群為在對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)窗口中的樣本。其他數(shù)據(jù)測(cè)量，例如，數(shù)據(jù)乘方或數(shù)據(jù)幅度平均值的測(cè)量，也可用于在較短窗口內(nèi)的比較?？蓪⒂脕頂?shù)據(jù)比較的較短窗口交迭。如果在當(dāng)前目標(biāo)數(shù)據(jù)分段131中的窗口RMS值偏離所有其他數(shù)據(jù)分段(114，118，122)或其他數(shù)據(jù)分段的組合中對(duì)應(yīng)窗口的RMS值很多(例如，超過特定閾值)，則對(duì)當(dāng)前目標(biāo)數(shù)據(jù)分段中的窗口數(shù)據(jù)使用該信號(hào)的估計(jì)來代替。特定閾值可通過本領(lǐng)域中所熟知的方法來確定，例如，閾值可基于幅度，相位或頻率的測(cè)量，以及可將其與其他參數(shù)如時(shí)間和位置相組合。特定閾值可以是數(shù)據(jù)相關(guān)的，以及可能隨記錄而改變。所要用于替換數(shù)據(jù)的信號(hào)估計(jì)可從一個(gè)或多個(gè)其他數(shù)據(jù)分段得出。當(dāng)使用相移數(shù)據(jù)得出所用于替換數(shù)據(jù)的信號(hào)估計(jì)時(shí)，可在使數(shù)據(jù)分段發(fā)生相移之前確定用于比較的數(shù)據(jù)測(cè)量(在優(yōu)選實(shí)施例中使用RMS值)。
數(shù)據(jù)分段中的窗口將在其他數(shù)據(jù)分段中具有對(duì)應(yīng)的窗口。例如，從掃描分段的開始進(jìn)行測(cè)量時(shí)在131中的數(shù)據(jù)蹤跡(data trace)具有100ms至200ms的窗口，從對(duì)那些數(shù)據(jù)分段的每個(gè)掃描分段的開始時(shí)間進(jìn)行測(cè)量時(shí)在同樣的蹤跡114，118和122中將具有對(duì)應(yīng)的窗口。
在優(yōu)選實(shí)施例中，從至少一個(gè)其他數(shù)據(jù)分段(114，118和/或122)得出超出閾值的用于替換目標(biāo)分段數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。例如，替換數(shù)據(jù)可為來自一個(gè)或多個(gè)其他數(shù)據(jù)分段的對(duì)應(yīng)窗口數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。用于替換數(shù)據(jù)的其他平均值可為中值(median)或加權(quán)平均值。在該示例中，將使用114，118和122的算術(shù)平均值來替換在131中的數(shù)據(jù)。如果目標(biāo)數(shù)據(jù)分段與至少一個(gè)其他數(shù)據(jù)分段的比較顯示數(shù)據(jù)偏離可被忽略或并不高于特定閾值，則數(shù)據(jù)保持不變。
當(dāng)需要時(shí)比較數(shù)據(jù)分段以及替換數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)分段(131，114，118和122)疊加(211)，以形成新的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。該疊加抑制了環(huán)境噪聲，并消除直至級(jí)聯(lián)導(dǎo)頻掃描(cascaded pilot sweep)階次的諧波，以消除相關(guān)處理中的諧波。這些數(shù)據(jù)分段的疊加(新目標(biāo)數(shù)據(jù)分段)作為最終去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。用于替換原始目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的新的修改目標(biāo)數(shù)據(jù)分段是通過疊加產(chǎn)生，但原始修改級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)用于窗口RMS值比較以及任何替換數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。
通過選擇其他分段作為修改數(shù)據(jù)的目標(biāo)分段來重復(fù)此過程(213)。按照對(duì)于初始目標(biāo)數(shù)據(jù)分段相同的方式，對(duì)非目標(biāo)數(shù)據(jù)分段施加相移，使非目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的對(duì)應(yīng)掃描分段相位移至與目標(biāo)數(shù)據(jù)分段相對(duì)應(yīng)的掃描分段相位。在該示例中，按照對(duì)于131所述方式分別將114，118和122視為目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。當(dāng)將數(shù)據(jù)分段相移至與每個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的掃描分段相位相對(duì)應(yīng)的相位之后，最終去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段是所有數(shù)據(jù)分段的疊加組合。
最后，從第一分段(在該示例中為131)中減掉收聽時(shí)間(215)，并將其附加在去噪聲的級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)的最后(參照?qǐng)D1d)。減掉收聽時(shí)間的優(yōu)選方法是通過對(duì)去噪聲的初始分段(假設(shè)使用上掃描)應(yīng)用時(shí)變低阻(time-varying low-cut)濾波器。然后可將數(shù)據(jù)傳遞到其他數(shù)據(jù)處理程序(217)以上關(guān)于級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)描述了優(yōu)選實(shí)施例。在可選實(shí)施例中，通過將傳統(tǒng)掃描組合成如參照?qǐng)D1a和圖1b所示級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)，該方法可用于傳統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)。通過將最后的收聽時(shí)間添加到第一數(shù)據(jù)分段的初始掃描分段時(shí)期，可形成修改地震數(shù)據(jù)。在該方法中，可使掃描發(fā)生相位轉(zhuǎn)動(dòng)，但并非必須。
在又一可選實(shí)施例中，該方法可適用于傳統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)，其中，在應(yīng)用本發(fā)明之前不將數(shù)據(jù)分段進(jìn)行組合。地震數(shù)據(jù)通過多個(gè)地震掃描來獲取，每個(gè)地震掃描包括如在圖1A所示的收聽時(shí)間。依據(jù)是否可能通過獲取參數(shù)(例如，變相獲取)實(shí)現(xiàn)諧波消除，來執(zhí)行相位轉(zhuǎn)動(dòng)，但相位轉(zhuǎn)動(dòng)并非必須。確定在所選目標(biāo)數(shù)據(jù)分段與所述多個(gè)數(shù)據(jù)分段的其余分段的其中一個(gè)之間的差別。該差別可使用數(shù)據(jù)測(cè)量(例如所比較數(shù)據(jù)的RMS值)來確定。如果由比較所確定的差別超過了特定閾值，則使用從至少一個(gè)其他數(shù)據(jù)分段得出的數(shù)據(jù)代替在目標(biāo)數(shù)據(jù)分段中的數(shù)據(jù)。可將來自數(shù)據(jù)分段的數(shù)據(jù)疊加，以形成新的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。
圖3和圖4顯示出，對(duì)于包含有8個(gè)掃描分段和一個(gè)收聽時(shí)期的原始級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)記錄的目標(biāo)數(shù)據(jù)掃描分段，在優(yōu)選實(shí)施例中所述的去噪聲方法的效果示例。用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)器以獲取對(duì)這些圖的數(shù)據(jù)記錄的級(jí)聯(lián)掃描序列由八個(gè)4-秒掃描分段(表示32秒的總掃描時(shí)間)組成。級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)記錄包括32秒的總掃描時(shí)間加上4秒的收聽時(shí)間形成36秒的記錄。所要從如圖3所示數(shù)據(jù)記錄中去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段為36秒級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)中16秒和20秒之間的第5數(shù)據(jù)分段。
圖3的左圖3A為36秒級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)中16秒和20秒之間的第5數(shù)據(jù)分段。圖3中間的圖3B為經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明方法去噪聲后的同一數(shù)據(jù)分段。圖3的左圖3C表示原始數(shù)據(jù)3A與經(jīng)去噪聲后的數(shù)據(jù)3B之間的差。圖3C表示已從原始第5數(shù)據(jù)分段去除的噪聲。
在圖4中，36秒級(jí)聯(lián)掃描數(shù)據(jù)記錄中24秒和28秒之間的第7掃描分段為所要去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)掃描分段。圖4的左圖4A為原始數(shù)據(jù)的第7數(shù)據(jù)分段。圖4中間的圖4B為經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明方法去噪聲后的同一數(shù)據(jù)分段。圖4的左圖4C表示原始數(shù)據(jù)4A與經(jīng)去噪聲后的數(shù)據(jù)4B之間的差。圖4C表示已從原始的第7數(shù)據(jù)分段去除的噪聲。
圖3中第5掃描以及圖4中第7掃描之間的對(duì)應(yīng)窗口的示例為在圖3中處在16秒和17秒之間第一蹤跡301的1000ms時(shí)期，它對(duì)應(yīng)于圖4中處在24秒和25秒之間第一蹤跡401的1000ms時(shí)期。當(dāng)?shù)?數(shù)據(jù)分段為用于去噪聲的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段時(shí)，第7數(shù)據(jù)分段將包括在將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行比較之前被施加相移的一個(gè)其他數(shù)據(jù)分段。
對(duì)原始數(shù)據(jù)圖3A，4A與去噪聲的數(shù)據(jù)圖3B，4B的比較可以看出，相關(guān)噪聲已被去除，此時(shí)很清楚地看到原來被噪聲所屏蔽的反射(例如，在圖3中305附近)。這極大抑制了環(huán)境噪聲。在原始的以及去噪聲的圖的右上角(參看圖3的圖3B中303以及在圖3A，4A和4B中相似區(qū)域)的低頻能量為源自前一掃描分段的地面波(groundroll)能量。在所有分段中信號(hào)常伴有地面波，從而，并不列為去噪聲處理的目標(biāo)。差別圖噪聲的表示(圖3中3C和圖4中4C)說明，在不影響信號(hào)的條件下從所記錄的數(shù)據(jù)記錄中可去除大量的噪聲。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，按照所披露的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)此處所述的方法，本發(fā)明包括但并不限于所述實(shí)施例。此外，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不意在為以上所述內(nèi)容完全限制，上述內(nèi)容是出于說明的目的。顯然，在不偏離如后面權(quán)利要求所定義的本發(fā)明真實(shí)范圍的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到多種修改和選擇。
權(quán)利要求
1.一種用于處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括(a)將包括一部分第一數(shù)據(jù)分段的窗口中的數(shù)據(jù)與包括一部分第二數(shù)據(jù)分段的對(duì)應(yīng)窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其中，所述第一數(shù)據(jù)分段和所述第二數(shù)據(jù)分段是從使用多個(gè)地震掃描所獲取的多個(gè)數(shù)據(jù)分段中選出；以及(b)基于所述比較，使用在對(duì)應(yīng)窗口中所述數(shù)據(jù)改變窗口中的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，改變?cè)诖翱谥械乃鰯?shù)據(jù)還包括，將窗口中的所述數(shù)據(jù)用對(duì)應(yīng)窗口中的所述數(shù)據(jù)來替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分段疊加以形成新的數(shù)據(jù)分段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括，從所述新的數(shù)據(jù)分段中減掉收聽時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述多個(gè)數(shù)據(jù)分段均包括記錄數(shù)據(jù)和收聽時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，將所述第二數(shù)據(jù)分段相移至與所述第一數(shù)據(jù)分段相對(duì)應(yīng)的相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第二數(shù)據(jù)分段包括多個(gè)的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分段的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述組合包括使用i)算術(shù)平均值，ii)中值平均值，和iii)加權(quán)平均值的其中至少之一將所述多個(gè)的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分段進(jìn)行組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，為了將第一數(shù)據(jù)分段的窗口中所述數(shù)據(jù)與第二數(shù)據(jù)分段的窗口中所述數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，使用RMS值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，通過時(shí)間序列相加將收聽時(shí)間數(shù)據(jù)分段與初始數(shù)據(jù)分段進(jìn)行組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括使用包含有多個(gè)級(jí)聯(lián)掃描分段的掃描序列來獲取地震數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)分段和一收聽時(shí)間。將收聽時(shí)間與初始數(shù)據(jù)分段組合。將地震數(shù)據(jù)分段相移至所要去噪聲(即，環(huán)境、諧波和相關(guān)噪聲的去除)的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段的相位。確定目標(biāo)數(shù)據(jù)分段和其余數(shù)據(jù)分段之間的差別。如果所確定的差別超過特定閾值，使用由其余數(shù)據(jù)分段所得出的數(shù)據(jù)來代替目標(biāo)數(shù)據(jù)分段中的數(shù)據(jù)?？蓪?shù)據(jù)分段疊加以形成新的目標(biāo)數(shù)據(jù)分段。從初始數(shù)據(jù)分段減掉收聽時(shí)間。
文檔編號(hào)G01V1/37GK1639585SQ03804486
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者瑞尼爾·莫瑞格, 弗萊德瑞克·J·巴雷 申請(qǐng)人:維斯特恩格科地震控股有限公司