[發明專利]一種基于剪切波與Akaike信息準則的微地震初至拾取方法

有效

• 申請號: 201710122037.5
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106886044B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 吳寧;李月;鞏佳琪;卜一波;于朋君
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發明涉及一種基于剪切波與Akaike信息準則的微地震初至拾取方法，屬于實際地震勘探環境下微地震初至自動提取方法研究。針對微地震信號表現出的統計特性，把背景噪聲和微地震信號看作兩個統計特性不同的平穩過程，利用剪切波變換對微地震信號進行分解、重構，同時結合AIC模型對重構的各層信號進行初至拾取，最后綜合各層的拾取結果確定微地震二維數據初至拾取結果。本發明所提出的方法無需對復雜背景噪聲進行預處理，節約時間、計算成本，免除了去噪過程中微地震信號的能量損失，更有效的保留微地震二維記錄中有效信號的幅頻特性，為油氣藏動態監測、地熱動態監測、煤田開采和工程動態監測提供重要依據。

技術領域

本發明涉及的是實際地震勘探環境下微地震初至自動提取方法研究。

背景技術

在監測到的微地震記錄中，除包含微弱的微地震信號外，還存在大量的隨機背景噪聲，人工拾取微地震有效事件需要很大的工作量，低信噪比情況下微地震記錄初至的自動拾取十分困難，誤差很大。目前，微地震初至拾取方法主要有長短時窗比法，分形分維法及自回歸模型法等，但這些方法處理較高信噪比記錄尚可，處理低信噪比記錄時就極難做到準確拾取。

實際的微地震記錄中，背景噪聲的成分和性質十分復雜，幾乎完全淹沒微地震信號，使微地震初至的自動拾取極為困難。單一化的預處理(如：去噪)過程無法消除成分復雜的背景噪聲，甚至還會在處理過程中對微地震記錄的幅頻特性造成損失。

近幾年發展起來一種具有多尺度多方向特性的剪切波變換。剪切波變換不但能夠保留傳統小波變換的數學框架，還具有檢測方向的能力。剪切波通過對一些生成函數進行拋物尺度縮放、剪切及位移而產生。因此，除位移參數以外，還是關于尺度參數a>0及剪切系數的變換。對于連續剪切波系統，拋物尺度矩陣A_a及剪切矩陣S_s分別定義如下：

A_a用于改變分辨率，S_s則用于改變方向，位移參數t用于改變位置。剪切波系統可定義為：

相應的剪切波變換為

f→SH_ψf(a,s,t)＝<f,ψ_a,s,t>,

剪切波變換的位置參數t可以讓剪切波在二維圖像上任意移動，即可以檢測到二維圖像上任何位置的信息。剪切系數s決定了剪切波方向，通過改變剪切系數可以獲得任意方向的剪切波，即可以檢測到任意方向的奇異性曲線。尺度參數a可以使剪切波伸縮，即可以檢測到任意大小的線狀奇異性形狀。

剪切波變換作為一種新構造出來的多尺度幾何分析函數，集合了許多函數的優良特性,同時還具有更簡單的數學結構,為解決圖像處理中的難點問題提供了新的研究思路。與傳統小波變換不同,剪切波具有更好的局部化特性和很強的方向敏感性，使得剪切波對圖像有很好的稀疏表示能力。此外，具有更好的光滑性和多分辨分率析能力,同時利用其良好的衰減性可以得到濾波性能更好的濾波器，有利于實現特征提取、圖像消噪、水印嵌入與識別等任務。

發明內容

本發明提供一種基于剪切波與Akaike信息準則的微地震初至拾取方法，目的是研究復雜隨機噪聲環境下，既無需進行預處理，又節約時間、計算成本的微地震初至拾取方法。本發明利用剪切波變換對微地震信號進行分解、重構，同時結合AIC模型拾取微地震二維數據初至的算法，該算法針對微地震信號表現出的統計特性，把背景噪聲和微地震信號看作兩個統計特性不同的平穩過程，免除了去噪過程中微地震信號的能量損失，更有效的保留微地震二維記錄中有效信號的幅頻特性，能夠準確的自動拾取微地震二維記錄初至，為微地震震源定位及精確探明地質構造提供了重要依據。

本發明采取的技術方案是，包括下列步驟：

1)微地震二維記錄獲取：