[发明专利]一种含噪地震信号初至走时拾取方法及装置

说明书

本发明公开了一种含噪地震信号初至走时拾取方法及装置，该方法包括以下步骤：采用自适应噪声的完备集合经验模态分解方法对原始含噪地震信号s(t)分解处理得到一系列从高频到低频的有限个IMF分量及残余分量；根据EIF有效指标函数筛选部分高频IMF分量进行小波阈值去噪；将小波阈值法去噪后的高频IMF分量和不做处理的低频IMF分量以及残余分量累加重构，即得到去噪后的地震信号x(t)。采用改进的滑动时窗能量比法初步确定初至波走时t₀；使用AIC信息准则法计算t₀时刻前后时窗范围内的局部极小值，该极小值对应时间即为精确的初至波走时t。本发明中方法可有效改善地震噪声压制的效果和提高初至波走时的拾取精度，为后续地震资料处理、解释的准确性创造条件。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探的地震数据处理技术领域，尤其涉及一种含噪地震信号初至走时拾取方法及装置。

背景技术

地震波在有限区域的介质中的传播需要消耗时间，地震信号由震源(激发点)传播到接收(检波点)的初至时刻数据蕴含着介质内部的物性特征(状态、密度等)。地震记录初至波(P波)走时拾取是地震层析正演计算和静校正技术中一项基础而又重要的工作，对震源定位，油藏描述，探明地质缺陷分布等具有重要意义。初至波走时的手工拾取已不符合现今大规模地震勘探数据的需求。一般的计算机自动拾取方法能满足于地震记录背景较平静且初至波形简单的地震资料。但对于具有较强背景噪声干扰，初至波形变化较大，各种波相互干扰的地震记录，往往难以获得准确的初至时间。因此，在运用自动拾取算法前对地震随机噪声进行压制处理，是提高地震初至波走时拾取精度的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含噪地震信号初至走时拾取方法及装置，以解决自然或人工地震资料中存在随机噪声干扰时难以获得准确的初至时间的问题，该方法可提高地震信号信噪比，提升地震初至波走时拾取精度。

为达到上述目的，一方面，一种含噪地震信号初至走时拾取方法，其步骤：

S1：采用自适应噪声完备集合经验模态分解(Complementary EnsembleEmpirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)方法对原始含噪地震信号s(t)分解处理得到一系列从高频到低频的有限个本征模态函数(Intrinsic ModeFunction,IMF)分量及残余分量；

S2：随机噪声往往分布在第一个或前几个高频IMF分量中，采用有效指标函数(Effective Index Function,EIF)确定各阶IMF分量中有效信号与噪声的能量分界点，判断含噪较多的高频IMF分量；

S3：依据能量分界点对部分高频IMF分量进行小波阈值重构小波系数，并保持低频IMF分量及残余分量不变；

S4：将小波阈值中去噪后的高频IMF分量和不做处理的低频IMF分量以及残余分量累加重构，即得到去噪后的地震信号x(t)：

式中，n为CEEMDAN分解得到的IMF分量级数；m为需要进行小波阈值去噪的高频IMF分量数目；IMF_i′(t)为进行小波阈值去噪后的高频IMF分量；IMF_i(t)为不需要处理的低频IMF分量；R_n(t)为CEEMDAN分解后的残余分量；

S5：采用改进的滑动时窗能量比法识别地震事件并初步确定初至波走时为t₀；