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一种基于 波动方程正演的近地表噪音压制方法

阅读：909发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种基于波动方程正演的近地表噪音压制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明应用于地震勘探采集设计和资料处理的基于波动方程正演的近地表噪音压制方法。采集野外表层调查数据建立地质构造模型，使用基于起伏地表的弹性波自由边界条件下的正演模拟，获取地震波合成模拟记录，将每道检波点的位置，与模型位置对应，确定出散射波在散射点处与源波同相轴呈交叉关系的位置，散射干扰的波长和振幅强度，得到噪音的频带、振幅强度和波长，采用野外检波器组合方式来压制噪音。本发明能够分析因起伏地表或近地表岩性变化所引起的散射噪音，精确地确定散射源位置，压制噪音，提高地震资料的信噪比。，下面是一种基于波动方程正演的近地表噪音压制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于波动方程正演的近地表噪音压制方法，其特点是实现步骤如下：
1)采集野外表层调查数据和工区的地质资料，结合工区表层调查数据和高程测量数据，建立地质构造模型；
2)使用基于起伏地表的弹性波自由边界条件下的正演模拟，获取地震波合成模拟记录；
3)将地震波合成模拟记录中每道检波点的位置(每道的X、Y坐标)，与模型位置(X、Y坐标)对应，确定出散射波在散射点处与源波同相轴呈交叉关系的位置；
4)根据确定出散射波在散射点处与源波同相轴呈交叉关系的位置散射干扰的波长和振幅强度，得到噪音的频带、振幅强度和波长，采用野外检波器组合方式来压制噪音。
2.根据权利要求1所述的方法，其特点是步骤1)所述的建立地质构造模型是：首先用地表高程与地质资料确定模型的范围，其次根据高程数据建立地表线；根据表层调查数据建立表层的界面线；再根据地质资料解释的层，勾勒相应的界面或断面建立相应的线；线与线之间、线与边界之间相交构建封闭的区域，按照顺时针角度最小的原则，将所有的封闭区域排序、对比得到整个模型范围内没有重复或缺失的完整的许多块闭合区域；最后给各区域赋予地震信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特点是步骤1)所述的地质构造模型中包含以下参数：近地表的纵横速度(Vp、Vs)大小、速度梯度、层界面的位置、层数、岩性密度、地表的位置信息(X、Y坐标)、海拔高程、模型数据的拟合信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特点是步骤2)所述的弹性波波动方程正演模拟，是利用基于坐标变换自由边界的交错网格高阶有限差分方法，在基于应力--速度的一阶弹性波方程的基础上，利用纵向坐标变换，将起伏地表的不规则计算区域转变为新坐标系下的规则计算区域，在新坐标系中求解弹性波方程，并采用隐式差分格式计算自由边界上的地震波场，获取地震波合成模拟记录。
5.根据权利要求1所述的方法，其特点是步骤4)所述的压制噪音或者根据空间采样定理，确定道距的选取范围，记录无假频的噪音，在资料处理是分辨噪音与信号，做压制噪音的处理。

说明书全文

一种基于波动方程正演的近地表噪音压制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及地球物理勘探技术，是一种应用于地震勘探采集设计和资料处理的基于波动方程正演的近地表噪音压制方法。

背景技术

[0002] 地震资料中存在很多原生噪音，如：面波、直达波、以及各种散射噪音，而散射噪音是降低复杂区信噪比的关键因素。剧烈起伏地表与近地表的岩性变化容易引起地震波场的变化，尤其是因地表起伏与不均匀性，使地震波产生的各种散射噪音。为在采集阶段科学地设计野外组合压噪方式、资料处理阶段如何去噪，提供依据，就需要分析不同近地表面条件下所产生的各种噪音。近年来，随着地震勘探转向复杂的勘探目标(如复杂的逆掩构造、复杂岩性、复杂地表条件)，基于水平或平缓构造勘探的地震数据采集、地震数据处理的噪音分析技术已不适应。

[0003] 地震数据采集设计中，基于正演的目标成像观测系统设计已经在实际生产中得到应用，例如：基于射线追踪、水平地表的波动方程正演的优化观测系统分析技术等。

[0004] 但是野外实际地表是起伏变化的，受近地表岩性和速度的横向变化剧烈外，起伏地表面也是产生各种噪音一个重要因素，地形的变化引起地震波在地表附近呈现出复杂的传播现象，产生的不同性质的地表干扰，以往的正演的目标成像观测系统设计方法无法分析地表产生的噪音，更不能有效地在地震资料处理中分辨和去除噪音。

发明内容

[0005] 本发明提供一种确定近地表产生的噪声，识别、并定位噪音源位置，压制噪音的基于波动方程正演的近地表噪音压制方法。

[0006] 本发明实现步骤如下：

[0007] 1)采集野外表层调查数据和工区的地质资料，结合工区表层调查数据和高程测量数据，建立地质构造模型；

[0008] 步骤1)所述的建立地质构造模型是：首先用地表高程与地质资料确定模型的范围，其次根据高程数据建立地表线；根据表层调查数据建立表层的界面线；再根据地质资料解释的层，勾勒相应的界面或断面建立相应的线；线与线之间、线与边界之间相交构建封闭的区域，按照顺时针角度最小的原则，将所有的封闭区域排序、对比得到整个模型范围内没有重复或缺失的完整的许多块闭合区域；最后给各区域赋予地震信息。

[0009] 步骤1)所述的地质构造模型中包含以下参数：近地表的纵横速度(Vp、Vs)大小、速度梯度、层界面的位置、层数、岩性密度、地表的位置信息(X、Y坐标)、海拔高程、模型数据的拟合信息。

[0010] 2)使用基于起伏地表的弹性波自由边界条件下的正演模拟，获取地震波合成模拟记录；

[0011] 步骤2)所述的弹性波波动方程正演模拟，是利用基于坐标变换自由边界的交错网格高阶有限差分方法，在基于应力--速度的一阶弹性波方程的基础上，利用纵向坐标变换，将起伏地表的不规则计算区域转变为新坐标系下的规则计算区域，在新坐标系中求解弹性波方程，并采用隐式差分格式计算自由边界上的地震波场，获取地震波合成模拟记录；

[0012] 3)将地震波合成模拟记录中每道检波点的位置(每道的X、Y坐标)，与模型位置(X、Y坐标)对应，确定出散射波在散射点处与源波同相轴呈交叉关系的位置；

[0013] 4)根据确定出散射波在散射点处与源波同相轴呈交叉关系的位置散射干扰的波长和振幅强度，得到噪音的频带、振幅强度和波长，采用野外检波器组合方式来压制噪音。

[0014] 步骤4)所述的压制噪音或者根据空间采样定理，确定道距的选取范围，记录无假频的噪音，在资料处理是分辨噪音与信号，做压制噪音的处理。

[0015] 本发明能够分析因起伏地表或近地表岩性变化所引起的散射噪音，较精确地确定散射源位置，可以较好地指导采集与处理环节中更有针对性地采取适当的措施，压制这种近地表引起的散射噪音，更有效地提高地震资料的信噪比。附图说明

[0016] 图1是本发明某地区地球物理模型图；

[0017] 图2是本发明正演模拟的单炮记录图；

[0018] 图3是散射噪音产生位置与模型对应关系图。

具体实施方式

[0019] 以下结合附图详细说明本发明。

[0020] 本发明是确定近地表产生的噪声，识别、并定位噪音源位置，压制噪音的基于波动方程正演的近地表噪音压制方法，实现步骤是：

[0021] 1)采集野外表层调查数据和工区的地质资料，结合工区表层调查数据和高程测量数据，建立二维地质速度模型。图1为某地区的二维地质速度模型，本区地表起伏剧烈，且近地表横向岩性变化非常大。

[0022] 步骤1)所述的建立二维地质速度模型是：首先用地表高程与地质资料确定模型的范围，其次根据高程数据建立地表线；根据表层调查数据建立表层的界面线；再根据地质资料解释的层，勾勒相应的界面或断面建立相应的线；线与线之间、线与边界之间相交构建封闭的区域，按照顺时针角度最小的原则，将所有的封闭区域排序、对比得到整个模型范围内没有重复或缺失的完整的许多块闭合区域；最后给各区域赋予地震信息。

[0023] 步骤1)所述的地质速度模型中包含以下参数：近地表的纵横速度(Vp、Vs)大小、速度梯度、层界面的位置、层数、岩性密度、地表的位置信息(X、Y坐标)、海拔高程、模型数据的拟合信息。

[0024] 2)图1中棕色的实线代表接收排列所覆盖的区域，红色三角点代表炮点位置，使用基于起伏地表的弹性波自由边界条件下的正演模拟，获取地震波合成模拟记录(见图2)，可以看到在地表起伏剧烈处和近地表岩性突变位置，出现严重的散射噪音。

[0025] 步骤2)所述的弹性波波动方程正演模拟，是利用基于坐标变换自由边界的交错网格高阶有限差分方法，在基于应力--速度的一阶弹性波方程的基础上，利用纵向坐标变换，将起伏地表的不规则计算区域转变为新坐标系下的规则计算区域，在新坐标系中求解弹性波方程，并采用隐式差分格式计算自由边界上的地震波场，获取地震波合成模拟记录；

[0026] 3)将地震波合成模拟记录中每道检波点的位置(每道的X、Y坐标)，与模型位置(X、Y坐标)对应，图3中显示了散射噪音产生的位置与模型中起伏地表的对应关系。从图3中，可以看出在D、E、F等多处出现了面波散射波，H、G等多处可见与折射波有关的散射噪音，其中A点属于岩性变化所引起的散射，B点与C点是地表高程变化所引起的。这些都说明了复杂山地区的近地表散射是降低地震资料信噪比的最主要因素。

[0027] 4)根据噪音源位置散射干扰的波长和振幅强度，得到噪音的频带、振幅强度和波长。如果对于要保护的噪音，道距设计时要满足空间采样定理：

[0028] Δx≤λmaxN/2

[0029] 式中，Δx为空间采样间隔，λmaxN散射干扰的最大视波长。

[0030] 根据噪音的特征确定道距的选取范围，使噪音无假频的记录下来。

[0031] 如果对于需要压制的噪音，野外通过检波器组合方式来压制噪音，噪音压制的理论公式计算：λmaxN＜δx＜λminF

[0032] 式中，δx为检波器组内距，λmaxN为散射干扰的最大视波长，λminF为有效波的最小视波长。

[0033] 根据噪音源位置以及计算检波器组内距，在不同的位置可以采用不同的检波器组合方式，达到提高资料信噪比的目的。也可以为资料处理区分噪音与反射信号，达到压制噪音的目的。

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