[发明专利]一种低信噪比地震初至信号自动增强方法及系统

权利要求书

1.一种低信噪比地震初至信号自动增强方法，针对低信噪比三维地震资料，基于高阶累积量干涉法CI方法实现初至增强：通过高阶累积量和叠加得到检波点间的初至波，再通过多道褶积和叠加得到增强后的炮检点间初至波；包括如下步骤：

A.对输入地震数据滤波去除异常噪声干扰；

B.进行初至截取：利用时窗截取包含初至波的局部地震数据；

C.进行初至增强：采用CI方法增强初至波；所述初至波包括绕射波、折射波和直达波的信号；

对于绕射波，初至增强包括如下过程：

C1.使用不同炮点，对于绕射波，通过高阶累积量和叠加，得到检波点间的虚绕射记录：

C11.设{x₀(t),x₁(t),...,x_p(t),,...,x_P-1(t)}代表P个零均值的地震道，P阶累积量表示为：

C(τ₁,τ₂,...,τ_p,....,τ_P-1)＝Cum{x₀(t),x₁(t+τ₁),...,x_p(t+τ_p),...,x_P-1(t+τ_P-1)}, (1)

其中，Cum{.}是累积量算子，C(.)是累积量函数，τ_p表示地震道x_p(t)与x₀(t)之间的时延，p＝1,…,P-1；P阶累积量包含P-1个时延；

C12.计算检波点间的虚绕射，得到叠加后的累积量函数，记为[C_{1,2,...,i,...n}(τ₂,τ₃,...,τ_i,...,τ_n)]_k；

将在炮点S_k，k＝1,…,m，激发检波点R_i(i＝1,…,n)接收的地震记录表示为U_k；i(t)；针对地震记录包含绕射波和随机噪声的情况，即U_k；i(t)＝G_k；i(t)+w(t)，对炮点S_k在检波点R₁,...,R_n的地震记录计算得到高阶累积量[C_{1,2,...,i,...n}(τ₂,τ₃,...,τ_i,...,τ_n)]_k；

时延τ_i表示为式(3)：

τ_i表示R_i到R₁之间的绕射波道间时差；和分别为炮点S_k到D和D到R_i的旅行时；对于不同检波点R_i接收的绕射波信号，始终为共用的旅行时；使用不同炮点S_k得到的[C_{1,2,...,i,...n}(τ₂,τ₃,...,τ_i,...,τ_n)]_k包含相同的时延；

将[C_{1,2,...,i,...n}(τ₂,τ₃,...,τ_i,...,τ_n)]_k全部叠加，进行绕射波信号的同相位叠加，得到叠加后的累积量函数C_1,2,...n(τ₂,τ₃,...,τ_n)，其中包含虚绕射记录；

C2.通过多道褶积将虚绕射记录恢复成炮检点间的绕射波记录，包括如下过程：

将累积量函数C_j,1,...,n(τ₁,...,τ_n)与原始地震记录U_S；j(t)进行多道褶积，重构炮点S到检波点R_i(i＝j,1,2,…,n)的绕射波记录，表示为式(4)：

其中，中的符号“^”表示该绕射波是重构得到的，区别于原始地震记录中的绕射波，下标j表示该重构信号是使用检波点R_j的地震记录得到；C_{j，1,2，...n}(t₁-τ₁,...,t_n-τ_n)中包含n组检波点间的时延，使用n道原始地震记录U_S；j(t)对每个时延进行褶积即多道褶积，将时延全部重构成炮检点间的旅行时；

重构的地震记录中旅行时t_i(i＝1,…,n)表示为式(5)：

即重构炮点S在检波点R_i接收的绕射波记录；

使用不同检波点得到的重构记录中包含相同的绕射波，通过进行同相位叠加，得到叠加后的重构绕射波记录；

C3.绕射波、折射波和直达波在内的初至波信号均可通过CI方法增强；反射波、背景噪声无法实现同相位叠加，被相对压制；

D.进行结果检验：通过基于能量比的长短窗平均方法自动拾取初至，检查经同相位叠加得到的初至波是否达到初至波信噪比提升效果：

如果初至拾取精度达到后续的层析或折射静校正所要求的精度，则为达到初至波信噪比提升效果；如果拾取初至的精度未达到后续层析或折射静校正所要求的精度，则将经同相位叠加得到的初至波作为步骤C新的输入数据，执行步骤C再次进行初至增强，得到加强初至波，直到达到初至波信噪比提升效果；

即完成低信噪比地震初至信号的自动增强。