[发明专利]频率域地震弱信号的增强方法

权利要求书

1.一种频率域地震弱信号的增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对原始地震单道CDP道集S(t)进行快速傅氏变换，得到单道CDP道集的频谱f(t)；

步骤二、对所述单道CDP道集的频谱f(t)进行频谱分析，确定弱信号分布频域；

步骤三、通过声波测井曲线做弱信号振幅质控，确定所述弱信号分布频域需要增强的幅值；

步骤四、基于非线性扩散的导数谱增强模型对需要增强幅值的所述弱信号分布频域进行信号增强，得到增强后的弱信号频谱F_s(t)；

步骤五、将增强后的所述弱信号频谱F_s(t)做快速傅氏逆变换，得到增强后的信号S_F(t)。

2.根据权利要求1所述的一种频率域地震弱信号的增强方法，其特征在于，所述步骤二中，确定弱信号分布频域，包括：

S21、基于地震统计，确定满足地震频域带宽的井旁道统计子波w(t)；

S22、通过声波测井曲线确定地层反射系数r(t)；

S23、根据所述井旁道统计子波w(t)和所述地层反射系数r(t)，得到合成记录道S'(t)＝w(t)*r(t)；

S24、对所述原始地震单道CDP道集S(t)与所述合成记录道S'(t)分别做频谱对比分析，确定弱信号分布频域。

3.根据权利要求2所述的一种频率域地震弱信号的增强方法，其特征在于，所述S24中，包括：

S241、根据井旁实际地震道，对所述合成记录道S'(t)做振幅最大值校正，确定振幅最大值为A_MAX；

S242、将所述合成记录道S'(t)与所述原始地震单道CDP道集S(t)的频谱进行比较，确定一个增强的区域频率带宽为f∈[f₁,f₂]。

4.根据权利要求3所述的一种频率域地震弱信号的增强方法，其特征在于，所述步骤四中，包括：

S41、利用导数谱增强模型，将所述原始地震单道CDP道集S(t)的频谱的区域频率带宽f∈[f₁,f₂]的频带进行增强，得到增强后的频谱F：

F＝F₀(f)-cF₀ⁿ(f) (1)；

式中：F为增强后的频谱；F₀(f)为原始地震单道CDP道集S(t)的频谱；F₀ⁿ(f)为截取f₁-f₂段的值；c为给定的增强系数；n为求导阶次；

S42、将经典非线性扩散模型与导数谱增强模型相结合，得到信号增强模型：

其中：为扩散函数；λ为扩散强度控制参数；

S43、利用有限差分法对式(1)进行求解，得到最终的增强后的弱信号频谱F_s(t)。

5.根据权利要求4所述的一种频率域地震弱信号的增强方法，其特征在于，所述有限差分法包括隐式差分法，利用隐式差分法对式(1)进行求解，包括：

隐式差分法格式：

其中：k为迭代次数；i为序号；τ为时间步长；h为空间离散步长；

令则：U^k＝[B^k-1]^-1U^k-1 (4)；

其中：

且B^k-1是可逆的；

表示将u进行空间离散后的总个数。

6.根据权利要求5所述的一种频率域地震弱信号的增强方法，其特征在于，得到最终的增强后的弱信号频谱F_s(t)的具体算法包括：

S431、给定增强系数c、扩散强度控制参数λ、迭代次数N、时间步长τ，h取1；

S432、利用式(1)得到增强后的信号U⁰；

S433、根据扩散函数得到离散的并计算

S434、根据式(5)构造矩阵B^k-1；

S435、利用式(4)迭代处理得到最终的增强后的弱信号频谱F_s(t)。