[发明专利]一种含噪地震信号初至走时拾取方法及装置

摘要

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。

主权项

1.一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有限个的本征模态函数IMF分量及残余分量；S2：随机噪声分布在第一个或前几个高频IMF分量中，采用有效指标函数确定各阶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；所述有效指标函数定义如下：式中，x(t)为去噪后的地震信号，N代表信号长度；IMF(t)为分解出的各级模态分量；EIF表示有效指标函数的值，其值越小就表示IMF(t)分量越近似于原始信号，EIF的较大值被认为是噪声；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；IMFi′(t)为进行小波阈值去噪后的高频IMF分量；IMFi(t)为不需要处理的低频IMF分量；Rn(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；所述改进的滑动时窗能量比法的原理是：地震记录初至波来临之前，大部分为噪声信号，当初至波来临时初至时间前后时窗内的地震能量特征有较大的差异，该时刻前后时窗能量比值A(t)达到最大值，因此，拾取A(t)最大值对应的时间即可获得地震信号的初至走时；在前、后时窗能量中加入稳定因子aw，增强其稳定性，改进的滑动时窗能量比法的计算公式可表示为：式中，x(t)为地震记录振幅值，α为稳定系数；为地震道相对能量，其中N为地震信号采样点数，T为采样时间；T₀为前时窗起点，T₁为前时窗终点或后时窗起点，T₂为后时窗终点；S6：去噪后地震序列可截断为多个局部平稳部分，其各部分均可表示为自回归AR模型；当AR模型阶数固定时，采用AIC信息准则法AIC计算AR模型的AIC函数最小值，该最小值位置，可充当两段地震序列的分界点；在对应t0时刻前后取一时窗，使用AIC函数计算在该时窗范围内的局部极小值，即得到精确的初至波走时t；S7：根据同一炮的相邻两个检波点的初至时间不会有较大突变，相继各道合理的拾取时间应形成折射段或同相轴的先验知识，对初至走时进行评价，然后构造约束准则完成异常道的初至拾取。