保持信噪比并提高地震记录分辨率的方法

摘要

保持信噪比并提高地震记录分辨率的方法，应用于油气地震勘探信号处理领域。主要步骤包括：人工激发并记录地震信号；对地震信号进行噪声压制、反褶积、速度分析、偏移等常规地震信号处理；估算地震子波的振幅谱；估算信号纯度谱；利用地震子波振幅谱和信号纯度谱计算反褶积滤波算子，对地震记录进行反褶积处理；将地震记录绘制为能够反映地下结构特征的地震剖面图像。经过本发明处理之后的地震记录能够更好地识别尺度较小、更为隐蔽的地质构造和断裂系统。

主权项

1.一种保持信噪比并提高地震记录分辨率的方法，其特征在于：采用以下具体步骤实施：步骤A、人工激发地震波，利用检波器探测来自地下的反射地震信号，形成地震记录，并记录在磁带上；步骤B、从磁带上读取地震记录，对地震记录进行噪声压制、反褶积、速度分析、偏移等常规地震处理，得到常规处理之后的地震记录x_i(t),i＝1,2,…n，其中，t是记录时间，单位是毫秒，n为地震记录的道数。对地震记录x_i(t)做傅立叶变换，得到地震记录的傅立叶变换X_i(f)和振幅谱A_i(f)，其中，f是频率，单位是Hz。将地震记录的傅立叶变换X_i(f)和振幅谱A_i(f)输出到步骤C和步骤D处理单元；步骤C、接收步骤B输出的地震记录振幅谱A_i(f)，以第i个地震道为中心，计算2m+1个相邻地震道的平均振幅谱再利用低通滤波算子C(f)与平均振幅谱进行褶积运算，得到地震子波的振幅谱W_i(f)，所采用的低通滤波算子C(f)定义为：$C\left(f\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& \left|f\right|\le f_l\\ (f_l+f_p-|f\left|\right)/f_p,& f_l<\left|f\right|<f_l+f_p\\ 0,& \left|f\right|\ge f_l+f_p\end{array}\right.$式中，f_l和f_p是定义低通滤波算子的两个基本参数，f_l为高截频率，单位是赫兹，取值范围为3-7赫兹，f_p是斜坡长度，单位为赫兹，取值范围为3-5赫兹，C为低通滤波算子，无量纲。将地震子波的振幅谱W_i(f)输出到后面的处理单元。步骤D、接收步骤B输出的地震记录的傅立叶变换X_i(f)和振幅谱A_i(f)，计算地震记录的信号纯度谱P_i(f)，具体流程如下：步骤D1、以第i个地震道为中心，计算2m+1个相邻地震道的平均功率谱G_i(f)，采用的算式为：$G_i\left(f\right)=\frac{1}{2m+1}\underset{j=-m}{\overset{m}{\Sigma }}{A}_{i-j}^2\left(f\right)$式中，f代表频率，单位是赫兹，m为半时窗地震道个数，A为地震记录的振幅谱，无量纲，G为平均功率谱，无量纲。步骤D2、以第i个地震道为中心，计算2m+1个相邻地震道的信号功率谱U_i(f)，采用的算式为：$U_i\left(f\right)=\frac{1}{2m}\underset{j=-m}{\overset{m-1}{\Sigma }}[X_{i+j}\left(f\right){\bar{X}}_{i+j+1}\left(f\right)+X_{i+j+1}\left(f\right){\bar{X}}_{i+j}\left(f\right)]$式中，f代表频率，单位是赫兹，m为半时窗地震道个数，X是地震记录的傅立叶变换，无量纲，表示X的复共轭运算，U为信号功率谱，无量纲。步骤D3、信号功率谱U_i(f)除以平均功率谱G_i(f)，得到地震记录的信号纯度谱P_i(f)，并输出到后面的处理单元。步骤E、接收步骤C输出的地震子波的振幅谱W_i(f)和步骤D输出的信号纯度谱P_i(f)，以信号纯度谱P_i(f)做为希望输出子波的振幅谱，利用下式计算反褶积滤波算子d_i(t)，$d_i\left(t\right)=\int \frac{P_i\left(f\right)}{W_i\left(f\right)}{e}^{j2\mathrm{\pi ft}}\mathrm{df}$式中，f代表频率，单位是赫兹，P为信号纯度谱，无量纲，W是地震子波的振幅谱，无量纲，d为反褶积滤波算子，t表示时间，单位是毫秒。该反褶积滤波算子与地震记录褶积，得到反褶积之后提高分辨率的地震记录；步骤F、将上述流程处理之后的地震记录绘制为能够反映地下结构特征的地震剖面图像。