專利名稱：一種地震波初至拾取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油地球物理勘探中地震波初至自動拾取技術(shù)，尤其涉及一種地震波初至拾取方法。
背景技術(shù)：
地震勘探中，將從炮點(diǎn)激發(fā)并最先到達(dá)檢波點(diǎn)的地震波稱為初至波，并將這個到達(dá)時間稱為地震波初至?xí)r間，簡稱地震波初至。準(zhǔn)確拾取地震波初至是做好靜校正和近地表速度層析成像反演的基礎(chǔ)，這一工作對于沙漠、山地等復(fù)雜地表情況顯得更為重要，是做好后續(xù)地震資料處理工作的關(guān)鍵之一。由于手工拾取地震波初至費(fèi)時費(fèi)工，目前一般采用自動拾取方法。常用的地震波初至自動拾取方法可概括為兩類一類是基于單一地震道初至波特征的方法，如最大能量法、能量比值法、分形維法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；另一類是基于多道地震道初至波特征的方法，如相關(guān)法、圖像法。最大能量法選取地震道上能量最大的點(diǎn)作為地震波初至，受噪聲影響大，且容易產(chǎn)生錯誤。能量比值法首先選取某一特定的地震屬性道，如振幅絕對值、波形長度、振幅包絡(luò)等，然后根據(jù)相鄰前、后窗口的屬性值比值特征確定地震波初至的位置，選取合適的地震屬性道是該方法成功的關(guān)鍵。分形維法通過統(tǒng)計(jì)地震道曲線的分形維數(shù)特征來識別地震波初至的位置，該方法對時窗和步長的選取十分敏感，稍有不慎就會嚴(yán)重的影響拾取結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是利用多種地震道初至波屬性特征來識別初至的智能學(xué)習(xí)方法，該方法雖然精度較高，但實(shí)現(xiàn)起來比較困難，且效率較低。相關(guān)法是利用相鄰地震道的初至波的相似性特征來拾取初至的，該方法對噪聲有較好的壓制作用，但對于波形特征復(fù)雜的地震記錄(如初至的“續(xù)至”波形)，拾取精度不能得到保證；圖像法首先將地震資料進(jìn)行灰度化處理，然后利用圖像處理技術(shù)(如邊緣檢測技術(shù))識別地震波初至，當(dāng)?shù)卣鹳Y料上存在強(qiáng)干擾時，該方法的精度難以保證。綜上所述，現(xiàn)有的地震波初至自動拾取方法存在抗噪能力差、拾取精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種地震波初至拾取方法，以顯著提高了地震波初至自動拾取的抗噪能力和準(zhǔn)確性。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種地震波初至拾取方法，所述方法包括(1)、對采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪，去除環(huán)境噪音和系統(tǒng)噪音；(2)、以炮集為單位對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分選，每個炮集數(shù)據(jù)看成一個二維數(shù)據(jù)，記為 A(n，l)，其中，1代表道號，η代表采樣時間點(diǎn)；對于每個炮集數(shù)據(jù)重復(fù)步驟(3)到步驟(12)的操作；(3)、對炮集數(shù)據(jù)A (n，1)進(jìn)行線性動校正，記為Auw (n，1)，使得地震波初至近似的在一條水平的直線上；0)、選定一時窗，使得它能夠包含每個炮集內(nèi)的所有地震波初至，利用該時窗對 Alnmo (n，1) 數(shù)據(jù)進(jìn)行截取，記為As+。ted(n，1)；(5)、以地震道為單位對ASele。ted (n，1)進(jìn)行地震波初至拾取，每個地震道數(shù)據(jù)看成一個1維數(shù)據(jù)，記為= Sselected(nJ)，忽略道號，將地震道數(shù)據(jù)記為對《)；對于每個地震道數(shù)據(jù)重復(fù)步驟(6)到步驟(12)的操作；(6)、對地震道的各個采樣點(diǎn)的振幅值求絕對值，在|對《)|中選取3或5個最大的極值點(diǎn)，求取他們的中值，記為a，利用a對原始地震道數(shù)據(jù)對《)進(jìn)行歸一化，記為χ (η)；歸一化的數(shù)學(xué)表達(dá)式為x( ) = x(n)/a ；(7)、求取地震道χ(η)的復(fù)地震道，記為cQ (η) = χ (η)+i · y (η)，其中，i為虛數(shù)單位，y(n)為χ(η)的希爾伯特變換；一個一維離散信號X(n)的希爾伯特變換y (η)通過下列步驟求取計(jì)算X(k)= DFT[χ (η) ], k = 0，1，...，Ν_1，令 Z(k)=
X(k)k = 0
2X(k) Λ = 1,2,…,γ -1，則 y (n) = IDFT [_i · (Ζ (k) -Χ (k))]，其中 DFT 口
0 k = —,---,N-\ 2
代表正離散傅里葉變換算子，IDFT[]代表反離散傅里葉變換算子；(8)、計(jì)算復(fù)地震道C。(η)的幅角，記為rQ(n)；對于任意復(fù)數(shù)c = x+i · y，其幅角定義為r = arctan (y/x)；(9)、產(chǎn)生兩個由服從N(0，0. 125)正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)構(gòu)成的噪音道，分別記為 Xniose(η)和yni。se(η)，將這兩個噪音道分別加到復(fù)地震道Ctl(η)的實(shí)部和虛部上，記為C1OO ={x (n)+Xnoise (n) }+i - {7(10+7— }，求取加入噪音后的復(fù)地震道(31(11)的幅角，記為
Γ!(η)；(10)、將步驟(8)和步驟(9)計(jì)算的幅角Γι(η)和r0(n)求差并取絕對值，記為 Cl1 (n)=巧⑷-！^⑷丨，并對屯⑴進(jìn)行5點(diǎn)中值濾波，記為dml (η)；(11)、重復(fù)步驟(9)和步驟(10)兩次，將計(jì)算結(jié)果記為dm2 (η)和dm3 (η)，并記d (η) =dml (η) +dm2 (η) +dm3 (η)；(12)、以d(n)為地震屬性道，采用能量比值法拾取地震波初至?？蛇x的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述能量比值法具體可以包括對于一個地震屬性道，選定一個樣點(diǎn)數(shù)為m的時窗；在地震屬性道上，從小采樣方向開始，計(jì)算它前m個樣點(diǎn)的絕對值之和，記為V1,計(jì)算它后m個樣點(diǎn)的絕對值之和，記為v2，并記比值R = (Vl+Veps) / (v2+veps)，其中Veps代表計(jì)算機(jī)所能夠表示的最小浮點(diǎn)數(shù)，重復(fù)此過程，計(jì)算其它采樣點(diǎn)的上述比值，直到整個地震道的尾部；至此，最大比值處所對應(yīng)的樣點(diǎn)即為地震波初至點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例基于復(fù)地震道加噪法形成了一種新的地震屬性道，并利用能量比值法拾取地震波初至，與常規(guī)的地震屬性道(如振幅絕對值、振幅包絡(luò))能量比值法相比，具有抗噪能力強(qiáng)，拾取精度高的特點(diǎn)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供一種地震波初至拾取方法流程圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例去噪處理的一個炮集數(shù)據(jù)。圖3是本發(fā)明實(shí)施例對炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性動校正，并選擇合適的窗口對校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了截取。圖4是本發(fā)明實(shí)施例對截取的數(shù)據(jù)求取復(fù)地震道，并計(jì)算得到的幅角。圖5是本發(fā)明實(shí)施例向復(fù)地震道數(shù)據(jù)加入合適能量的噪音，并計(jì)算得到的幅角。圖6是本發(fā)明實(shí)施例最終的地震屬性道灰度圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例基于復(fù)地震道加噪的地震波初至自動拾取結(jié)果。圖8是現(xiàn)有技術(shù)以振幅絕對值為地震屬性道的能量比值法地震波初至自動拾取結(jié)果。圖9是現(xiàn)有技術(shù)以振幅包絡(luò)為地震屬性道的能量比值法地震波初至自動拾取結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供一種地震波初至拾取方法流程圖，該方法包括1.對采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪，去除環(huán)境噪音和系統(tǒng)噪音，圖2是經(jīng)過去噪處理的一個實(shí)際炮集數(shù)據(jù)；可以在勘探區(qū)人工激發(fā)地震波，并接收地下反射信息；或者在地震發(fā)生后，采集地震記錄數(shù)據(jù)。2.以炮集為單位對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分選，每個炮集數(shù)據(jù)可以看成一個二維數(shù)據(jù)，如圖2所示，記為A(n，1)，其中，橫坐標(biāo)1代表道號，縱坐標(biāo)η代表采樣時間點(diǎn)。對于每個炮集數(shù)據(jù)重復(fù)步驟3到12的操作。3.對炮集數(shù)據(jù)A (η, 1)進(jìn)行線性動校正，記為Amb (η, 1)，使得地震波初至近似的在一條水平的直線上(見圖3)。4.選定一個合適的時窗，使得它能夠包含每個炮集內(nèi)的所有地震波初至(如圖 3)，利用該時窗對AuwOi, 1)數(shù)據(jù)進(jìn)行截取，記為As&。tral(n，1)。5、以地震道為單位對ASele。ted(n，1)進(jìn)行地震波初至拾取，每個地震道數(shù)據(jù)看成一個1維數(shù)據(jù)，記為= Ssdected(TiJ)，忽略道號，將地震道數(shù)據(jù)記為對《)；對于每個地震道數(shù)據(jù)重復(fù)步驟6到步驟12的操作；6、對地震道的各個采樣點(diǎn)的振幅值求絕對值，在|對《)|中選取3或5個最大的極值點(diǎn)，求取他們的中值，記為a，利用a對原始地震道數(shù)據(jù)對《)進(jìn)行歸一化，記為χ (η)；歸一化的數(shù)學(xué)表達(dá)式為x( ) = x(n)la ；7、求取地震道χ (η)的復(fù)地震道，記為C。(η) = χ (η)+i (η)，其中，i為虛數(shù)單位， y(n)為χ(η)的希爾伯特變換；一個一維離散信號X(n)的希爾伯特變換y (η)通過下列步驟求取計(jì)算X(k)= DFT[χ (η) ], k = 0，1，...，Ν_1，令 Z(k)=
X(k)k = 0
2X(k) Λ = 1,2,…,γ -1，則 y (n) = IDFT [_i · (Ζ (k) -Χ (k))]，其中 DFT 口
0 k = —,..,N-\ 2
代表正離散傅里葉變換算子，IDFT[]代表反離散傅里葉變換算子；8.計(jì)算復(fù)地震道Ctl(Ii)的幅角，記為A(Ii)，圖4是一個炮集的所有地震道都經(jīng)過該步驟處理后的結(jié)果；對于任意復(fù)數(shù)c = x+i · y，其幅角定義為r = arctan (y/x)。9.產(chǎn)生兩個由服從N(0，0. 125)正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)構(gòu)成的噪音道，分別記為 Xniose(η)和yni。se(η)，將這兩個噪音道分別加到復(fù)地震道Ctl(η)的實(shí)部和虛部上，記為C1OO ={x (n)+Xnoise (n) }+i - {7(10+7— }，求取加入噪音后的復(fù)地震道(31(11)的幅角，記為 Γι(η)，圖5是一個炮集的所有地震道都經(jīng)過該步驟處理后的結(jié)果。10.將前兩個步驟計(jì)算的幅角求差，記Sd1(Ii) =!· -!·。(η)，并對Cl1 (η)進(jìn)行5 點(diǎn)中值濾波，記為dml (η)。11.重復(fù)步驟9和10兩次，將計(jì)算結(jié)果記為dm2(n)和dm3(n)，并記d(n)= dffll(n)+dffl2(n)+dffl3(n)，圖6是一個炮集的所有地震道都經(jīng)過該步驟處理后的結(jié)果。12.以d(n)為地震屬性道(見圖6)，采用能量比值法拾取地震波初至。能量比值法的具體步驟是對于一個地震屬性道，選定一個樣點(diǎn)數(shù)為m的時窗。在地震屬性道上，從小采樣方向開始，計(jì)算它前m個樣點(diǎn)的絕對值之和，記為V1，計(jì)算它后m個樣點(diǎn)的絕對值之和，記為V2，并記比值R = (Vl+Veps)/(V2+Veps)，其中Veps代表計(jì)算機(jī)所能夠表示的最小浮點(diǎn)數(shù)。重復(fù)此過程，計(jì)算其它采樣點(diǎn)的上述比值，直到整個地震道的尾部。至此，最大比值處所對應(yīng)的樣點(diǎn)即為地震波的初至點(diǎn)。圖7是基于復(fù)地震道加噪的地震波初至自動拾取結(jié)果。圖8是現(xiàn)有技術(shù)以振幅絕對值為地震屬性道的能量比值法地震波初至自動拾取結(jié)果。圖9是現(xiàn)有技術(shù)以振幅包絡(luò)為地震屬性道的能量比值法地震波初至自動拾取結(jié)果。可見，本發(fā)明與常規(guī)的地震屬性道 (如振幅絕對值、振幅包絡(luò))能量比值法相比具有抗噪能力強(qiáng)，拾取精度高的特點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例基于復(fù)地震道加噪法形成了一種新的地震屬性道，并利用能量比值法拾取地震波初至，與常規(guī)的地震屬性道(如振幅絕對值、振幅包絡(luò))能量比值法相比，具有抗噪能力強(qiáng)，拾取精度高的特點(diǎn)。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)硬件來完成，所述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，包括上述全部或部分步驟，所述的存儲介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。以上所述的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種地震波初至拾取方法，其特征在于，所述方法包括(1)、對采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪，去除環(huán)境噪音和系統(tǒng)噪音；(2)、以炮集為單位對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分選，每個炮集數(shù)據(jù)看成一個二維數(shù)據(jù)，記為A(η, 1)，其中，1代表道號，η代表采樣時間點(diǎn)；對于每個炮集數(shù)據(jù)重復(fù)步驟(3)到步驟(12)的操作；(3)、對炮集數(shù)據(jù)A(η, 1)進(jìn)行線性動校正，記為Amb (η, 1)，使得地震波初至近似的在一條水平的直線上；G)、選定一時窗，使得它能夠包含每個炮集內(nèi)的所有地震波初至，利用該時窗對 Alnmo (η，1) 數(shù)據(jù)進(jìn)行截取，記為As+。ted(n，1)；巧入以地震道為單位對^&⑽^!!，1)進(jìn)行地震波初至拾取，每個地震道數(shù)據(jù)看成一個 1維數(shù)據(jù)，記為馬(《) = &—( ，/)，忽略道號，將地震道數(shù)據(jù)記為 ㈨；對于每個地震道數(shù)據(jù)重復(fù)步驟(6)到步驟(12)的操作；(6)、對地震道的各個采樣點(diǎn)的振幅值求絕對值I對，在I對中選取3或5個最大的極值點(diǎn)，求取他們的中值，記為a，利用a對原始地震道數(shù)據(jù)對《)進(jìn)行歸一化，記為χ (η)；歸一化的數(shù)學(xué)表達(dá)式為x( ) =對《)/ ；(7)、求取地震道χ(η)的復(fù)地震道，記為Co(n)=X(n)+i*y(n)，其中，i為虛數(shù)單位， y(n)為x(n)的希爾伯特變換；一個一維離散信號x(n)的希爾伯特變換y(n)通過下列步驟求取計(jì)算X(k)= DFT[χ (η) ], k = 0，1，…，N_l，令X(k)k = 0Z(k) = \2X(k) k = l,2,-- -1，則 y(n) = IDFT[_i · (Z (k)-X (k))]，其中 DFT 口代0 k = —,..,N-\ 2表正離散傅里葉變換算子，IDFT[]代表反離散傅里葉變換算子；(8)、計(jì)算復(fù)地震道C。(η)的幅角，記為rQ(η)；對于任意復(fù)數(shù)c = x+i · y，其幅角定義為r = arctan(y/x)；(9)、產(chǎn)生兩個由服從N(0，0.125)正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)構(gòu)成的噪音道，分別記(η) 和yni。se(n)，將這兩個噪音道分別加到復(fù)地震道(^(η)的實(shí)部和虛部上，記為C1 (η) = {χ (η )+Xnoise (η) }+i - {7(11)+7_ }，求取加入噪音后的復(fù)地震道(31(11)的幅角，記為r ；(10)、將步驟(8)和步驟(9)計(jì)算的幅角(η)和r0(n)求差并取絕對值，記為(I1(η)= k (η)-r。(η) I，并對Cl1 (η)進(jìn)行5點(diǎn)中值濾波，記為dml (η)；(11)、重復(fù)步驟(9)和步驟(10)兩次，將計(jì)算結(jié)果記為dm2(η)和dm3(n)，并記d(n)= dmi (η) +dm2 (η) +dm3 (η)；(12)、以d(n)為地震屬性道，采用能量比值法拾取地震波初至。
2.如權(quán)利要求1所述地震波初至拾取方法，其特征在于，所述能量比值法具體包括對于一個地震屬性道，選定一個樣點(diǎn)數(shù)為m的時窗；在地震屬性道上，從小采樣方向開始，計(jì)算它前m個樣點(diǎn)的絕對值之和，記為V1，計(jì)算它后m個樣點(diǎn)的絕對值之和，記為v2，并記比值R = (VjVepsV(VjVeps),其中Veps代表計(jì)算機(jī)所能夠表示的最小浮點(diǎn)數(shù)，重復(fù)此過程，計(jì)算其它采樣點(diǎn)的上述比值，直到整個地震道的尾部；至此，最大比值處所對應(yīng)的樣點(diǎn)即為地震波初至點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種地震波初至拾取方法，其基于復(fù)地震道加噪法形成了一種新的地震屬性道，并利用能量比值法拾取地震波初至，與常規(guī)的地震屬性道(如振幅絕對值、振幅包絡(luò))能量比值法相比，具有抗噪能力強(qiáng)，拾取精度高的特點(diǎn)。
文檔編號G01V1/28GK102243320SQ20111009059
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者楊昊 申請人:中國石油天然氣股份有限公司