[發(fā)明專利]一種熵約束數(shù)據(jù)驅(qū)動正規(guī)框架地震數(shù)據(jù)規(guī)則化方法

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• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109541687A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張繁昌;蘭南英;桑凱恒;張佳佳;梁鍇;印興耀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開了一種熵約束數(shù)據(jù)驅(qū)動正規(guī)框架地震數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，包括以下步驟：對原始不規(guī)則地震數(shù)據(jù)灰度化處理；將灰度化后的地震數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)子集，計算每個數(shù)據(jù)子集的熵；根據(jù)每個數(shù)據(jù)子集的熵計算每個數(shù)據(jù)子集的鍵值；選取鍵值較大的數(shù)據(jù)子集組成訓(xùn)練集，進行字典訓(xùn)練，求取自適應(yīng)字典基函數(shù)；以迭代重建結(jié)果的相對誤差和最大迭代次數(shù)作為收斂標準，利用最終訓(xùn)練的自適應(yīng)字典基函數(shù)對不規(guī)則地震數(shù)據(jù)進行插值加密；將規(guī)則網(wǎng)格上的插值地震數(shù)據(jù)輸出，完成地震數(shù)據(jù)規(guī)則化。本發(fā)明采用基于先驗信息——熵約束的訓(xùn)練集選取策略，在保證加密插值地震道精度的前提下，實現(xiàn)了自適應(yīng)字典學(xué)習(xí)方法在地震數(shù)據(jù)重建方面的高效應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣資源勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熵約束數(shù)據(jù)驅(qū)動正規(guī)框架地震數(shù)據(jù)規(guī)則化方法。

背景技術(shù)

在野外地震數(shù)據(jù)采集過程中，由于水庫、大堤、村莊、礦場等障礙物或禁采區(qū)的影響，地震數(shù)據(jù)在空間上的分布往往是不規(guī)則的。由于絕大多數(shù)地震數(shù)據(jù)處理算法是以規(guī)則網(wǎng)格分布的地震數(shù)據(jù)為前提的，如果不進行地震數(shù)據(jù)規(guī)則化，這些地震處理算法便無法進行。同時，地震數(shù)據(jù)的不規(guī)則性也會影響速度分析精度及相干噪音壓制效果，故地震數(shù)據(jù)規(guī)則化在地震勘探中具有極為重要的意義。

常用的地震數(shù)據(jù)規(guī)則化方法是通過插值算法加密地震道，之后通過將規(guī)則網(wǎng)格上的地震道輸出來實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)規(guī)則化，規(guī)則化途徑如圖1a、圖1b、圖1c所示。常用的地震插值方法主要包括基于預(yù)測濾波的插值方法、基于波動方程的插值方法和基于壓縮感知的插值方法?；陬A(yù)測濾波的插值方法有頻率-空間域預(yù)測濾波、頻率-波數(shù)域預(yù)測濾波等，此類方法只能把非規(guī)則采樣數(shù)據(jù)當(dāng)作規(guī)則采樣數(shù)據(jù)處理，插值誤差往往相對較大。基于波動方程的插值方法通過正反算子實現(xiàn)地震道插值，此類方法受限于速度場的準確程度以及全波場運算帶來的巨大計算量。基于壓縮感知的插值方法需將數(shù)據(jù)空間投影到模型空間，在保證模型空間系數(shù)稀疏的前提下，通過求取反問題來實現(xiàn)地震道插值加密，該方法的關(guān)鍵在于稀疏變換，稀疏變換包括固定基函數(shù)稀疏變換和自適應(yīng)基函數(shù)稀疏變換兩類，固定基函數(shù)稀疏變換無法根據(jù)地震數(shù)據(jù)進行自適應(yīng)調(diào)整，存在插值精度不高的缺陷；自適應(yīng)基函數(shù)稀疏變換是通過字典學(xué)習(xí)(K_奇異值分解、結(jié)構(gòu)化字典學(xué)習(xí)等)算法產(chǎn)生冗余字典，能自適應(yīng)提取數(shù)據(jù)特征，有效避免固定基函數(shù)稀疏變換的缺陷，提高地震道的插值精度，但訓(xùn)練冗余字典需要花費大量的時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熵約束數(shù)據(jù)驅(qū)動正規(guī)框架地震數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，該方法針對壓縮感知插值方法中，自適應(yīng)基函數(shù)訓(xùn)練耗時巨大，應(yīng)用效率低的缺點，采用基于先驗信息——熵約束的訓(xùn)練集選取策略，在保證加密插值地震道精度的前提下，加速了自適應(yīng)基函數(shù)的訓(xùn)練過程，實現(xiàn)了自適應(yīng)字典學(xué)習(xí)方法在地震數(shù)據(jù)重建方面的高效應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種熵約束數(shù)據(jù)驅(qū)動正規(guī)框架地震數(shù)據(jù)規(guī)則化方法，包括以下步驟：

步驟一：對原始不規(guī)則地震數(shù)據(jù)灰度化處理；

步驟二：將灰度化后的地震數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)子集，計算每個數(shù)據(jù)子集的熵；

步驟三：根據(jù)每個數(shù)據(jù)子集的熵計算每個數(shù)據(jù)子集的鍵值；

步驟四：選取鍵值較大的數(shù)據(jù)子集組成訓(xùn)練集，進行字典訓(xùn)練，求取自適應(yīng)字典基函數(shù)；

步驟五：利用訓(xùn)練得到的自適應(yīng)字典基函數(shù)對不規(guī)則地震數(shù)據(jù)進行插值加密；

步驟六：重復(fù)步驟一到五，直到迭代次數(shù)達到預(yù)先設(shè)定值，或者相對誤差小于某個閾值時停止迭代；

步驟七：將規(guī)則網(wǎng)格上的插值地震數(shù)據(jù)輸出，完成地震數(shù)據(jù)規(guī)則化。

優(yōu)選的，所述步驟一中，對原始不規(guī)則地震數(shù)據(jù)按照式(1)進行灰度化處理：