一种从地震记录中去除面波的方法和装置制造方法
【专利摘要】本申请实施例公开了一种从地震记录中去除面波的方法和装置。该方法包括：对待处理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范围；根据面波频段的分布范围，对地震记录进行小波分频，获取不同频段上的地震记录；根据面波频段的分布范围，从上述不同频段上的地震记录中识别出包含面波的地震记录，对包含面波的地震记录进行径向道变换；根据面波频段的分布范围确定高通滤波的频率，对径向道变换后的地震记录在径向道域进行高通滤波；对高通滤波后的地震记录进行反径向道变换；将反径向道变换后的地震记录和不同频段上的地震记录中不包含面波的地震记录进行小波重构，得到去除面波的地震记录。
【专利说明】-种从地震记录中去除面波的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本申请涉及石油勘探地震资料处理【技术领域】，尤其涉及一种从地震记录中去除面 波的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 由于面波存在广泛，能量强，严重影响了中深层的有效反射，降低了地震资料的信 噪比，所W面波消除成为地震资料处理中的一项重要工作，针对面波的特点，可W采取多种 去除面波的方法，如径向道变换、小波变换等方法，但是该些单个消除面波的方法往往达不 到理想的效果。
[0003] 小波变换是将地震记录在多个不同的尺度上进行小波分解，各个尺度上经过小波 分解所得到的小波变换系数就代表原地震记录在不同的时间或频率上的信息，该样就可W 利用面波与有效波在频率上的差异，将面波与有效波区分开来，进而去除面波，但是利用小 波变换去除的面波有残留，去噪能力弱。
[0004] 径向道变换是一种简单的几何地震道映射算法，由于面波与地震记录在速度上存 在巨大的差异，该方法通过坐标系的变换，将面波与有效的地震记录区分开来，进而去除面 波，但会有部分有效的地震记录也被去除。
【发明内容】
[0005] 本申请的目的是提供一种从地震记录中去除面波的方法和装置，为了在减少地震 记录损失的情况下，有效的去除面波。
[0006] 为了实现上述目的，本申请提供了一种从地震记录中去除面波的方法，该方法包 括：
[0007]S101 ;对待处理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范围；
[0008]S102;根据所述面波频段的分布范围，对所述地震记录进行小波分频，获取不同频 段上的地震记录，所述不同频段上的地震记录包括包含面波的地震记录和不包含面波段的 地震记录；
[0009]S103;根据所述面波频段的分布范围，从所述不同频段上的地震记录中识别出包 含面波的地震记录，对所述包含面波的地震记录进行径向道变换；
[0010]S104 ;根据所述面波频段的分布范围确定高通滤波的频率，对S103中径向道变换 后的地震记录在径向道域进行高通滤波；
[0011]S105 ;对S104中高通滤波后的地震记录进行反径向道变换；
[0012]S106 ;将S105中反径向道变换后的地震记录和S102中所述的不包含面波的地震 记录进行小波重构，得到去除面波的地震记录。
[0013] 在一个优选的实施例中，所述地震记录记录了多道采样点，每道有多个采样点，所 述采样点记录了信号的振幅值。
[0014] 在一个优选的实施例中，所述对所述地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分 布范围包括：
[0015] 对所述地震记录进行频谱分析，获得地震记录的频段范围；
[0016] 将所述地震记录进行频段划分，获得不同的频段的地震记录；
[0017] 对所述地震记录在每个频段范围内进行频率滤波，获得不同频段的时间域的地震 记录；
[0018] 根据所述不同频段的时间域的地震记录确定面波，获得面波频段的分布范围。
[0019] 在一个优选的实施例中，所述根据所述面波频段的分布范围，对所述地震记录进 行小波分频，获取不同频段上的地震记录包括：
[0020] 根据面波频段的分布范围设置所述小波分频的分频范围；
[0021] 采用马拉特（Mallat)算法对所述地震记录进行分频，把地震记录分解成地震记 录小波细节和地震记录小波逼近，并将上一次分解的地震记录小波逼近作为下一次输入， 获取不同频段上的地震记录，公式如下：
[002引W，，/ = 5^/. *//
[0023] 5] |/ = 5'] / *左
[0024] 上式中，Hi曲，Low为一对正交镜像滤波器；j是分解次数，j= 0, 1，......j-1,j =0表示第1次分解皆是分析尺度，是第j+2次地震记录小波细节，*V/是第j+1 次地震记录小波逼近，|/是第j+2次地震记录小波逼近。
[00巧]在一个优选的实施例中，所述对所述包含面波的地震记录进行径向道变换包括：
[0026] 将t-x域的所述包含面波的地震记录变换到X-V域，并利用H次样条插值来实现 径向道变换。从t-x域的变换到T-V域的映射关系如下：
[0027] t一X = t-t〇
[0028] X-V= (x-x〇) / (t-t〇)
[0029] 上式中，t为双程旅行时；X为偏移距；X。为径向道变换的原点位置；t。为径向道变 换的原点位置的双程旅行时；T为延迟时；V为速度。
[0030] 在一个优选的实施例中，所述对S104中高通滤波后的地震记录进行反径向道变 换包括：
[0031] 将T-V域的所述高通滤波后的地震记录变换到t-x域，从t-x域的变换到X-V 域的映射关系如下：
[0032] X一t = X +t〇
[0033] V一X=V +x〇
[0034] 上式中，t为双程旅行时；X为偏移距；X。为径向道变换的原点位置；t。为径向道变 换的原点位置的双程旅行时；T为延迟时；V为速度。
[00巧]本申请另一方面还提供一种从地震记录中去除面波的装置，该装置包括：
[0036] 面波频段确定单元，用于对待处理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分 布范围；
[0037] 分频单元，用于根据所述面波频段的分布范围，对所述地震记录进行小波分频，获 取不同频段上的地震记录，所述不同频段上的地震记录包括包含面波的地震记录和不包含 面波段的地震记录；
[0038] 径向道变换单元，用于根据所述面波频段的分布范围，从所述不同频段上的地震 记录中识别出包含面波的地震记录，对所述包含面波的地震记录进行径向道变换；
[0039] 滤波单元，用于根据所述面波频段的分布范围确定高通滤波的频率，对径向道变 换单元得到的径向道变换后的地震记录在径向道域进行高通滤波；
[0040] 反径向道变换单元，用于对滤波单元得到的高通滤波后的地震记录进行反径向道 变换；
[0041] 小波重构单元，用于将反径向道变换单元中得到的反径向道变换后的地震记录和 分频单元得到的所述的不包含面波的地震记录进行小波重构，得到去除面波的地震记录。
[0042] 由W上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请通过对待处理的地震记录进行 分频扫描，获得面波频段的分布范围，根据面波频段的分布范围，对待处理地震记录进行小 波分频，获得不同频段的地震记录，从不同频段的地震记录识别出包含面波的地震记录，进 行径向道变换，利用面波与有效地震记录在速度上的差异，在径向道域进行高频滤波，再将 滤波后的地震记录进行径向道反变换，将径向道反变换后的地震记录与上述小波分频后得 到的不同频段的地震记录中不包含面波的地震记录进行小波重构，获得去除面波的地震记 录。与现有技术相比，不仅去除了面波，且大大减少了有效地震记录的损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0043] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据该些附图获得其他的附图。
[0044] 图1是本申请实施例提供的一种从地震记录中去除面波的方法的流程图；
[0045] 图2是待处理的地震记录剖面图；
[0046] 图3是图2中的地震记录通过小波分频去除面波的方法得到的地震记录剖面图；
[0047] 图4是图2中的地震记录通过径向道变换去除面波的方法得到的地震记录剖面 图；
[0048] 图5是图2中的地震记录通过本申请实施例提供一种从地震记录中去除面波的方 法得到的地震记录剖面图；
[0049] 图6是本申请实施例提供的一种从地震记录中去除面波的装置的示意图。
【具体实施方式】
[0050] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0051] 下面W具体的例子详细说明本申请实施例的具体实现。
[0052] 如图1所示，本申请实施例提供的一种从地震记录中去除面波的方法，该方法包 括：
[0053] S201 :对待处理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范围。
[0054] 在实际中，获得地震记录需要通过在地面放炮激发，地面检波器接收反射回来的 地震记录，该地震记录作为待处理的地震记录。上述地震记录记录了多道采样点，每道有多 个采样点，所述采样点记录了信号的振幅值。
[0055] 将采集到的地震记录先进行傅里叶变换，根据傅里叶变换后地震记录的频谱，获 得地震记录的频段范围；然后，对地震记录进行频段划分，获得不同的频段的地震记录；并 根据频段的划分对每一个频段设计一个滤波器；最后，将进行傅里叶变换之后的每个频段 的地震记录与每个滤波器相乘，然后对每个相乘结果进行反傅里叶变换；可以得到不同频 段的时间域的地震记录，从不同频段的时间域的地震记录中确定面波所在频段，获得面波 频段的分布范围。
[0056] S202:根据上述面波频段的分布范围，对地震记录进行小波分频，获取不同频段上 的地震记录，不同频段上的地震记录包括包含面波的地震记录和不包含面波的地震记录。
[0057] 如图2所示的是待处理的地震记录剖面图，其中，横坐标是道数，纵坐标是时间， 单位是ms。图中记录了第1220道至1440道的部分的地震记录剖面图。
[0058] 在实际中，根据面波频段的分布范围设置所述小波分频的分频范围；比如当面波 频段的分布范围为6-15HZ，在对地震记录进行小波分频的时候可以直接通过分频范围的设 置，将6-15HZ频段的那部分地震记录分出来，作为包含面波的地震记录，而其他的即为不 包含面波的地震记录。
[0059] 对地震记录进行小波分频是通过马拉特（Mallat)算法实现的，相当于把地震记 录分解成地震记录小波细节和地震记录小波逼近。小波细节，也就是我们通常所说的某个 尺度的小波变换，它实际上高通滤波的结果；小波逼近，它实际上是低通滤波的结果。将上 一次分解的地震记录小波逼近作为下一次输入，去得到更粗尺度的地震记录小波细节和地 震记录小波逼近。如此二分几次，直到剩下的低频信号没有值得可分为止，进而获取不同频 段上的地震记录，公式如下：
[0060] W2J+lf = S2jf-*H
[0061] S1J = S11PL
[0062] 上式中，High, Low为一对正交镜像滤波器；j是分解次数，j = 0,1，......j~l, j =0表示第1次分解#是分析尺度，是第j+2次地震记录小波细节，& /是第j+1 次地震记录小波逼近，\ J是第j+2次地震记录小波逼近。
[0063] 本领域技术人员应该清楚，对于实现对地震记录的分频方式不仅仅限于通过马拉 特（Mallat)算法一种方式，在实际中还可以是其他形式，本申请实施例并不以此为限。 [0064] S203:根据面波频段的分布范围，从不同频段上的地震记录中识别出包含面波频 段的地震记录，对包含面波频段的地震记录进行径向道变换。
[0065] 在实际中，由于对地震记录进行小波分频的时候是根据面波频段的分布范围，所 以包含面波的地震记录的频段范围就是面波频段的分布范围，故可直接根据面波频段的分 布范围，从S202中获得的不同频段的地震记录中识别出包含面波的地震记录，该包含面波 的地震记录中包括面波和有效的地震记录。
[0066] 由于面波和有效的地震记录速度上存在较大的差异，面波的速度较小，而地震记 录上记录的地层速度比面波的速度大很多，所W对识别出来的地震记录进行径向道变换， 将t-x域的包含面波的地震记录变换到T-V域，将面波与有效地震记录区分开来。由于在 接近t-x域原点的位置是过采样的，而远离原点的位置是下采样的，因此径向道变换需要 插值。本申请实施例利用H次样条插值来实现径向道变换。
[0067] 从t-x域的变换到X-V域的映射关系如下：
[0068] t一X = t-t〇
[0069]X-V= (x-x〇) / (t-t〇)
[0070] 上式中，t为双程旅行时；X为偏移距；X。为径向道变换的原点位置；t。为径向道变 换的原点位置的双程旅行时；T为延迟时；V为速度。
[0071] 本领域技术人员应该清楚，对于径向道变换的插值方法不仅仅限于通过H次样条 插值一种方式来实现，在实际中还可W是其他形式，本申请实施例并不W此为限。
[0072]S204;根据面波频段的分布范围确定高通滤波的频率，对S203中径向道变换后的 地震记录在径向道域进行高通滤波。
[0073] 在实际中，要对径向道变换后的地震记录在径向道域进行高通滤波，去除面波，需 先设置高通滤波的频率。高通滤波的频率就是面波频段的最高频率，比如面波频段的分布 范围为6-15监，则高通滤波的频率可W设置为15监，由于面波与有效地震记录的速度上具 有较大的差异，故将包含面波的地震记录做径向道变换后在径向道域进行高通滤波，即可 去除面波。
[0074]S205;对S204中高通滤波后的地震记录进行反径向道变换。
[00巧]将高通滤波后的地震记录进行反径向道变换，将X-V域的所述高通滤波后的地 震记录变换到t-x域，从t-x域的变换到X-V域的映射关系如下：
[0076] X一t = X +t〇
[0077]V一X=V +x〇
[0078] 上式中，t为双程旅行时；X为偏移距；X。为径向道变换的原点位置；t。为径向道变 换的原点位置的双程旅行时；T为延迟时；V为速度。
[0079]S206;将S205中反径向道变换后的地震记录和S202中的不包含面波的地震记录 进行小波重构，得到去除面波的地震记录。
[0080] 上述S205中反径向道变换后的地震记录即为上述S202中获得的不同频段的地震 记录中包含面波的地震记录去除面波后的地震记录，将该反径向道变换后的地震记录与上 述S202中获得的不同频段的地震记录中不包含面波的地震记录进行小波重构，最终得到 去除面波的地震记录。小波重构的过程即通过和重构获得&.,/，也即由小波分 解过程中的第j+2次地震记录小波细节和第j+2次地震记录小波逼近重构获得第j+1次地 震记录小波逼近。
[0081]W下通过对比说明本申请实施例的方案相对于现有技术的技术效果：
[0082] 如图3所示的是图2中的地震记录直接通过小波分频去除面波的方法得到的地震 记录剖面图，其中，横坐标是道数，纵坐标是时间，单位是ms。从图中发现经过小分频去除了 部分面波，但是由于面波存在频散，在近炮检距那里还在残留。
[0083] 如图4所示的是图2中的地震记录直接通过径向道变换去除面波的方法得到的地 震记录剖面图，其中，横坐标是道数，纵坐标是时间，单位是ms。从图中发现经过径向道变换 有效的去除了面波，但也损失了深层的有效地震记录。
[0084] 如图5所示的是图2中的地震记录通过本申请实施例提供一种从地震记录中去除 面波的方法得到的地震记录剖面图，其中，横坐标是道数，纵坐标是时间，单位是ms。从图中 发现通过本申请实施例提供一种从地震记录中去除面波的方法得到的地震记录，不仅有效 的去除了面波，而且也有效减少了地震记录的损失。
[0085] 由此可见，本申请实施例提供的一种从地震记录中去除面波的方法，通过对待处 理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范围，根据面波频段的分布范围，对待处 理地震记录进行小波分频，获得不同频段的地震记录，从不同频段的地震记录识别出包含 面波的地震记录，进行径向道变换，利用面波与有效地震记录在速度上的差异，在径向道域 进行高频滤波，再将滤波后的地震记录进行径向道反变换，将径向道反变换后的地震记录 与上述小波分频后得到的不同频段的地震记录中不包含面波的地震记录进行小波重构，获 得去除面波的地震记录。与现有技术相比，不仅去除了面波，且大大减少了有效地震记录的 损失。
[0086] 本申请实施例还相应提供一种从地震记录中去除面波的装置300,如图6所示,该 装置300包括：面波频段确定单元301、分频单元302、径向道变换单元303、滤波单元304、 反径向道变换单元305和小波重构单元306。
[0087] 其中，面波频段确定单元301用于对待处理的地震记录进行分频扫描，获得面波 频段的分布范围；分频单元302用于根据面波频段的分布范围，对地震记录进行小波分频， 获取不同频段上的地震记录，该不同频段上的地震记录包括包含面波的地震记录和不包含 面波段的地震记录；径向道变换单元303用于根据上述面波频段的分布范围，从上述不同 频段上的地震记录中识别出包含面波的地震记录，对包含面波的地震记录进行径向道变 换；滤波单元304用于根据上述面波频段的分布范围确定高通滤波的频率，对径向道变换 单元303得到的径向道变换后的地震记录在径向道域进行高通滤波；反径向道变换单元 305用于对滤波单元304得到的高通滤波后的地震记录进行反径向道变换；小波重构单元 306,用于将反径向道变换单元305中得到的反径向道变换后的地震记录和分频单元302得 到的的不包含面波的地震记录进行小波重构，得到去除面波的地震记录。
[0088] 由以可见，本申请实施例提供的一种从地震记录中去除面波的装置，通过对待处 理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范围，根据面波频段的分布范围，对待处 理地震记录进行小波分频，获得不同频段的地震记录，从不同频段的地震记录识别出包含 面波的地震记录，进行径向道变换，利用面波与有效地震记录在速度上的差异，在径向道域 进行高频滤波，再将滤波后的地震记录进行径向道反变换，将径向道反变换后的地震记录 与上述小波分频后得到的不同频段的地震记录中不包含面波的地震记录进行小波重构，获 得去除面波的地震记录。与现有技术相比，不仅去除了面波，且大大减少了有效地震记录的 损失。
[0089] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实 施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。
[0090] 虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和 变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括该些变形和变化而不脱离本申请的 精神。
【权利要求】
1. 一种从地震记录中去除面波的方法，其特征在于，该方法包括： 51 :对待处理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范围； 52 :根据所述面波频段的分布范围，对所述地震记录进行小波分频，获取不同频段上的 地震记录，所述不同频段上的地震记录包括包含面波的地震记录和不包含面波段的地震记 录； 53 :根据所述面波频段的分布范围，从所述不同频段上的地震记录中识别出包含面波 的地震记录，对所述包含面波的地震记录进行径向道变换； 54 :根据所述面波频段的分布范围确定高通滤波的频率，对S3中径向道变换后的地震 记录在径向道域进行高通滤波； 55 :对S4中高通滤波后的地震记录进行反径向道变换； 56 :将S5中反径向道变换后的地震记录和S2中所述的不包含面波的地震记录进行小 波重构，得到去除面波的地震记录。
2. 根据权利要求1所述的从地震记录中去除面波的方法，其特征在于，所述地震记录 记录了多道采样点，每道有多个采样点，所述采样点记录了信号的振幅值。
3. 根据权利要求1所述的从地震记录中去除面波的方法，其特征在于，所述对所述地 震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范围包括： 对所述地震记录进行频谱分析，获得地震记录的频段范围； 将所述地震记录进行频段划分，获得不同的频段的地震记录； 对所述地震记录在每个频段范围内进行频率滤波，获得不同频段的时间域的地震记 录； 根据所述不同频段的时间域的地震记录确定面波，获得面波频段的分布范围。
4. 根据权利要求1所述的从地震记录中去除面波的方法，其特征在于，所述根据所述 面波频段的分布范围，对所述地震记录进行小波分频，获取不同频段上的地震记录包括： 根据面波频段的分布范围设置所述小波分频的分频范围； 采用马拉特（Mallat)算法对所述地震记录进行分频，把地震记录分解成地震记录小 波细节和地震记录小波逼近，并将上一次分解的地震记录小波逼近作为下一次输入，获取 不同频段上的地震记录，公式如下： W2 ,/ = 52 J S#f = S:.PL 上式中，High, Low为一对正交镜像滤波器；j是分解次数，j = 0,1，......j-1, j = 〇 表示第1次分解；2^_是分析尺度，％,+1/是第j+2次地震记录小波细节，&,/是第j+1次地 震记录小波逼近，是第j+2次地震记录小波逼近。
5. 根据权利要求4所述的从地震记录中去除面波的方法，其特征在于，所述对所述包 含面波的地震记录进行径向道变换包括： 将t-x域的所述包含面波的地震记录变换到τ -V域，并利用三次样条插值来实现径向 道变换；从t-χ域的变换到τ -V域的映射关系如下： t - τ = t_t0 X - V = (X-X0) / (t-t0) 上式中，t为双程旅行时；X为偏移距；Xtl为径向道变换的原点位置；h为径向道变换的 原点位置的双程旅行时；τ为延迟时；V为速度。
6. 根据权利要求5所述的从地震记录中去除面波的方法，其特征在于，所述对S4中高 通滤波后的地震记录进行反径向道变换包括： 将τ -V域的所述高通滤波后的地震记录变换到t-x域，从t-x域的变换到τ -V域的 映射关系如下： τ - t = τ +t0 v - x = v (t_t0) +X0 上式中，t为双程旅行时；x为偏移距；Xtl为径向道变换的原点位置；h为径向道变换的 原点位置的双程旅行时；τ为延迟时；V为速度。
7. -种从地震记录中去除面波的装置，其特征在于，该装置包括： 面波频段确定单元，用于对待处理的地震记录进行分频扫描，获得面波频段的分布范 围； 分频单元，用于根据所述面波频段的分布范围，对所述地震记录进行小波分频，获取不 同频段上的地震记录，所述不同频段上的地震记录包括包含面波的地震记录和不包含面波 段的地震记录； 径向道变换单元，用于根据所述面波频段的分布范围，从所述不同频段上的地震记录 中识别出包含面波的地震记录，对所述包含面波的地震记录进行径向道变换； 滤波单元，用于根据所述面波频段的分布范围确定高通滤波的频率，对径向道变换单 元得到的径向道变换后的地震记录在径向道域进行高通滤波； 反径向道变换单元，用于对滤波单元得到的高通滤波后的地震记录进行反径向道变 换； 小波重构单元，用于将反径向道变换单元中得到的反径向道变换后的地震记录和分频 单元得到的所述的不包含面波的地震记录进行小波重构，得到去除面波的地震记录。
【文档编号】G01V1/36GK104375185SQ201410612211
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】王万里, 杨午阳, 高建虎, 魏新建, 何欣, 禄娟, 陈德武, 杨庆, 鄢高韩, 李琳, 李三家 申请人:中国石油天然气股份有限公司