[发明专利]基于分数阶傅里叶变换的相干噪声抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于石油地震勘探数据处理领域，涉及用于消除噪声干扰的技术，更具体地说，涉及一种用于利用分数阶傅里叶变换来抑制相干噪声的方法。

背景技术

利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法称为地震勘探。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。在地震勘探中，最为基础和重要的工作是如何采集到野外地震数据并对其进行有效的处理和解释。为了能够获得有效的地震数据，需要在野外设置大量的监测仪器，其中，每一个监测仪器采集到的数据称作一道地震数据。

在采集到的地震资料中，不可避免地存在着一定数量的噪声干扰。对于山地地震资料而言，其噪声来源十分复杂，噪声对有效波有较强的干扰，尤其是地震资料中普遍存在着相当严重的线性干扰，如浅层强能量的地表多次折射波和面波，中层、深层的强声波干扰，以及频带很宽的地表直达波等。一般情况下，这些干扰破坏了有效反射信号，严重时覆盖了整个地震记录，完全淹没了有效信号，大大降低了地震资料的信噪比。对这些干扰，常规的处理方法是采用f-k滤波法、τ-p变换法、中值滤波法、速度陷波法等。这些方法虽然对相干干扰的消除有一定的作用，但它们本身都存在一定的局限性。例如，f-k滤波技术要求均匀的空间采样，而陆地数据尤其3D数据常常难以满足这一苛刻条件；经典的τ-p变换也存在同样的问题；速度陷波滤波器则要求满足噪声为线状噪声的这一条件。这些方法都对不同道间的地震数据的振幅变化相当敏感，即使细微的变化也会使滤波的效果变得极差。所以如果这些相干噪声不能得到很好的抑制，则最终会影响地震记录的叠加成像质量及地震剖面的横向分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够基于分数阶傅里叶变换来抑制地震资料中的相干噪声的方法，从而提高在较复杂的地质环境中获得的地震数据(尤其是低信噪比的地震数据)的处理质量。

根据本发明的一方面，提供一种用于在监测的地震数据中抑制相干噪声的方法，所述方法包括：在监测的地震数据中估计相干噪声的频带和视速度范围，并提取所述频带内的地震数据；在视速度范围内，针对提取的所述频带内的地震数据来确定与视速度对应的视速度方向；基于所述视速度和对应的视速度方向来确定视倾角；根据视倾角对提取的所述频带内的地震数据执行分数阶傅里叶变换；对分数阶傅里叶变换后的地震数据执行相干预测，以得到预测的相干噪声；以及从监测的地震数据中消除预测的相干噪声。

估计相干噪声的频带和视速度范围的步骤可包括：人工估计监测的地震数据中相干噪声的频带，并估计出相干噪声的视速度范围。

提取所述频带内的地震数据的步骤可包括：在估计出相干噪声的频带之后，构建相应的带通滤波器，应用所述带通滤波器对监测的地震数据进行滤波，以得到滤波后的所述频带内的地震数据。

确定视速度方向的步骤可包括：在估计出的视速度范围内，选取一个或多个视速度来对提取的所述频带内的地震数据依次进行扫描，并由此确定与所述一个或多个视速度对应的视速度方向。

当对提取的所述频带内的地震数据依次进行扫描时，沿着各个方向对所述频带内的地震数据进行采样，从而在每个方向上得到一组采样数据，然后对每个方向上的一组采样数据相加求和，将绝对值最大的求和值所对应的方向确定为相应视速度的视速度方向。

将视速度的方向确定为视倾角的方向。

确定视倾角的步骤可包括：对于二维叠前地震数据，基于视速度和监测的地震数据中的地震道间距来确定视倾角的大小。

视倾角的大小＝(1000×地震道间距)/视速度，其中，地震道间距的单位为米，视速度的单位为米/秒。

确定视倾角的步骤包括：对于三维叠前地震数据，基于视速度和监测的地震数据中的偏移距来确定视倾角的大小。

根据视倾角对提取的所述频带内的地震数据执行分数阶傅里叶变换的步骤可包括：将提取的所述频带内的地震数据与视倾角下的分数傅里叶变换核矩阵相乘，以得到分数阶傅里叶变换后的地震数据。

对分数阶傅里叶变换后的地震数据执行相干预测的步骤可包括：采用F-X域滤波算法对分数阶傅里叶变换后的地震数据执行相干预测。

对分数阶傅里叶变换后的地震数据执行相干预测的步骤可包括：利用在所述频带外的频段求取的预测因子对分数阶傅里叶变换后的地震数据执行相干预测。

所述频带外的频段是指相干噪声较少的频段。

所述相干噪声较少的频段为中频段。