技术领域
[0001] 本
发明属于
地震勘探技术领域，具体地说，尤其涉及一种
地震波初至拾取方法及系统。
背景技术
[0002] 在地震
数据处理的初至波拾取技术中，传统的做法是采用地震属性道(如振幅绝对值、振幅包络)
能量比值法。
[0003] 但是，在地震数据低
信噪比情况下，采用以上方法获取的初至波抗噪能
力较弱以及
精度较低。
发明内容
[0004] 为解决以上问题，本发明提供了一种地震波初至拾取方法及系统，用以提高初至波拾取的精度和抗噪能力。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种地震波初至拾取方法，包括：
[0006] 从获取的地震波中拾取初至波；
[0007] 在拾取的初至波上寻找拐点并通过添加辅助线从拾取的初至波中获取可用初至波。
[0008] 根据本发明的一个
实施例，从获取的地震波中拾取初至波进一步包括：
[0009] 求取地震记录道的离散序列振幅绝对值的平均；
[0010] 给定时窗，利用下式计算地震记录道的短时窗与长时窗的能量比；
[0011]
[0012] 其中，W表示短时窗；ai表示短时窗W内与长时窗内的能量比；i、j、k表示
采样序列号；Am表示地震记录道的离散序列振幅绝对值的平均；bi表示对应ai与其采样序列号的乘积；ci表示对应ai与其采样序列号平方的乘积；xj、xk分别表示采样序列号为j、k时的采样值；
[0013] 分别求取ai、bi、ci的最大值及最大值出现时对应的采样序列号；
[0014] 根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波。
[0015] 根据本发明的一个实施例，根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波进一步包括：
[0016] 从地震波中拾取当ai、bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等时的初至波。
[0017] 根据本发明的一个实施例，根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波进一步包括：
[0018] 从地震波中拾取当ai、bi各取最大值时对应的采样序列号相等时或bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等时的初至波。
[0019] 根据本发明的一个实施例，在拾取的初至波上寻找拐点并通过添加辅助线从拾取的初至波中获取可用初至波进一步包括：
[0020] 按照拾取的初至波的先后顺序采用奇数阶求导方法求取对应的拐点；
[0021] 按照拾取的初至波的先后顺序在拾取的初至波上添加辅助线以连接所有拐点，从而获得可用初至波。
[0022] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种地震波初至拾取系统，包括：
[0023] 初至波拾取模
块，根据滑动时窗能量比方法，从地震波中拾取初至波；
[0024] 可用初至波获取模块，在拾取的初至波上寻找拐点并通过添加辅助线从拾取的初至波中获取可用初至波。
[0025] 根据本发明的一个实施例，所述初至波拾取模块从获取的地震波中拾取初至波进一步包括：
[0026] 求取地震记录道的离散序列振幅绝对值的平均；
[0027] 给定时窗，利用下式计算地震记录道的短时窗与长时窗的能量比；
[0028]
[0029] 其中，W表示短时窗；ai表示短时窗W内与长时窗内的能量比；i、j、k表示采样序列号；Am表示地震记录道的离散序列振幅绝对值的平均；bi表示对应ai与其采样序列号的乘积；ci表示对应ai与其采样序列号平方的乘积；xj、xk分别表示采样序列号为j、k时的采样值；
[0030] 分别求取ai、bi、ci的最大值及最大值出现时对应的采样序列号；
[0031] 根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波。
[0032] 根据本发明的一个实施例，所述初至波拾取模块根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波进一步包括：
[0033] 从地震波中拾取当ai、bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等时的初至波。
[0034] 根据本发明的一个实施例，所述初至波拾取模块根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波进一步包括：
[0035] 从地震波中拾取当ai、bi各取最大值时对应的采样序列号相等时或bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等时的初至波。
[0036] 根据本发明的一个实施例，所述可用初至波获取模块在拾取的初至波上寻找拐点并通过添加辅助线从拾取的初至波中获取可用初至波进一步包括：
[0037] 按照拾取的初至波的先后顺序采用奇数阶求导方法求取对应的拐点；
[0038] 按照拾取的初至波的先后顺序在拾取的初至波上添加辅助线以连接所有拐点，从而获得可用初至波。
[0039] 本发明的有益效果：
[0040] 本发明采用所有的
地震道数据来拾取品质好的初至波，然后模拟人工辅助线的架桥技术获得可用初至波。在低信噪比地震数据下，相对于常规地震属性道(如振幅绝对值、振幅包络)能量比值法，本发明的初至波拾取的精度更高，抗噪能力更强。
[0041] 本发明的其它特征和优点将在随后的
说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、
权利要求书以及
附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0042] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
[0043] 图1是根据本发明的一个实施例的方法
流程图；
[0044] 图2是根据本发明的一个实施例的
算法流程图。
具体实施方式
[0045] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0046] 本发明提供了一种地震波初至拾取方法，如图1所示为根据本发明的一个实施例的方法流程图，图2是根据本发明的一个实施例的算法流程图，以下参考图1和图2来对本发明进行详细说明。
[0047] 首先是步骤S100，从获取的地震波中拾取初至波。
[0048] 在步骤S101中，求取地震记录道的离散序列振幅绝对值的平均。设某一地震记录道X(t)的离散序列为xi，其振幅绝对值的平均为：
[0049]
[0050] 其中，n表示采样个数，i表示采样序列号。
[0051] 在步骤S102中，给定时窗W，利用下式计算地震记录道短时窗与长时窗的能量比：
[0052]
[0053] 其中，W表示短时窗；ai表示短时窗W内与长时窗内的能量比，此处的长时窗表示从采样的零点到短时窗的起始处，能量比最大的时间是初至波峰的估计值；i、j、k表示采样序列号，Am表示地震记录道的离散序列振幅绝对值的平均；bi表示对应ai与其采样序列号的乘积；ci表示对应ai与其采样序列号平方的乘积；xj、xk分别表示采样序列号为j、k时的采样值。这样就可以使用所有的地震道数据，而不是只采用时窗内的数据。
[0054] 在步骤S103中，分别求取ai、bi、ci的最大值及最大值对应的采样序列号。
[0055]
[0056] 其中，ai、bi、ci各取最大值时对应的采样序列号为p1、p2、p3。
[0057] 在步骤S104中，根据最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波。具体的，根据P1、P2、P3之间的关系从地震波中拾取初至波。
[0058] 在步骤S104中，判断P1、P2、P3是否满足预定条件，如ai、bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等，即满足P＝p1＝p2＝p3。
[0059] 在步骤S105中，如满足p＝p1＝p2＝p3，记录道X(t)的初至波为品质好的初至波，则拾取该初至波。此处的P为初至波峰的采样序号近似值，即选择P1、P2、P3的近似值。如不满足p＝p1＝p2＝p3，则返回步骤S300，对记录道进行循环采样。
[0060] 由式(2)可知，ai对初至波到达前随机噪声的能量变化较敏感，ci却大幅度提高了续至波的能量比值而降低了初至波到达前随机噪声的能量比值，bi则为ai和ci的折中。品质好的初至波的识别过程是一个筛选过程，ai和ci总是相互对立，bi介于两者之间，而P点则是对立统一的平衡点。
[0061] 在地震数据信噪比过低情况下，当ai、bi各取最大值时对应的采样序列号相等或bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等时，即满足p＝p1＝p2或p＝p2＝p3时，将记录道X(t)的初至波作为品质好的初至波，并拾取该初至波。P为初至波峰的采样序号近似值。
[0062] P为初至波峰的采样序号近似值，也就是说P点只是初至波峰的大概
位置，因此并不要求短时窗等于或约等于初至波的视周期。
[0063] 接下来是步骤S200，在拾取的初至波上寻找拐点并通过添加辅助线从拾取的初至波中获取可用初至波。如获得可用初至波，则结束获取过程，否则进入步骤S300。
[0064] 添加人工辅助线是
人机交互初至半自动拾取的常规做法。人工辅助线是一折线，其拐点就是人肉眼识别的品质好初至波的位置。要模拟这一过程，主要在于确定拐点-品质好初至波的位置，用品质好初至波位置作为桥墩，桥墩之间线性相连，这就是模拟人工辅助线的架桥技术。
[0065] 具体的，利用2m+1阶导数求取品质好初值波的拐点。利用拐点的数学定义，拐点总是会出现在2m+1(奇数)阶导数等于0的情况下。为了平衡计算效率和误差，假设1<＝m<＝10。在m＝1时，求其倒数，如果等于0，则当前点为拐点；如果不等于0，继续求m＝2,3,…以此类推，直到m＝10。如果等于10的当前初至波上的点还不等于0，则认为当前初值波没有拐点，跳到下一个初至波按照上面同样的方法计算其拐点。
[0066] 最后是步骤S300，对地震记录道进行循环采样，用于获取地震道采样数据。
[0067] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种地震波初至拾取系统，包括初至波拾取模块和可用初至波获取模块。其中，初至波拾取模块从获取的地震波中拾取初至波；可用初至波获取模块在拾取的初至波上寻找拐点并通过添加辅助线从拾取的初至波中获取可用初至波。
[0068] 在本发明的一个实施例中，该初至波拾取模块从获取的地震波中拾取初至波进一步包括：求取地震记录道的离散序列振幅绝对值的平均；给定时窗，利用式(2)计算地震记录道的短时窗与长时窗的能量比；分别求取ai、bi、ci的最大值及最大值出现时对应的采样序列号；根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波。
[0069] 在本发明的一个实施例中，该初至波拾取模块根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波进一步包括从地震波中拾取当ai、bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等时的初至波。
[0070] 在本发明的一个实施例中，该初至波拾取模块根据ai、bi、ci最大值出现时对应的采样序列号从地震波中拾取初至波进一步包括：从地震波中拾取当ai、bi各取最大值时对应的采样序列号相等时或bi、ci各取最大值时对应的采样序列号相等时的初至波。
[0071] 在本发明的一个实施例中，该可用初至波获取模块在拾取的初至波上寻找拐点并通过添加辅助线从拾取的初至波中获取可用初至波进一步包括：按照拾取的初至波的先后顺序采用奇数阶求导方法求取对应的拐点；按照拾取的初至波的先后顺序在拾取的初至波上添加辅助线以连接所有拐点，从而获得可用初至波。
[0072] 本发明通过对现有的Coppens的滑动时窗能量比方法进行改进，采用所有的地震道数据来拾取品质好的初至波，然后模拟人工辅助线的架桥技术获得可用初至波。在低信噪比地震数据下，相对于常规地震属性道(如振幅绝对值、振幅包络)能量比值法，本发明的初至波拾取的精度更高，抗噪能力更强。
[0073] 虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的
修改与变化，但本发明的
专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
