[發明專利]基于噪聲建模分析的沙漠地震勘探隨機噪聲消減方法

在審

• 申請號: 201910293000.8
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109991664A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 李月;馮黔堃;楊寶俊;董新桐
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36
• 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噪聲建模分析的沙漠地震勘探隨機噪聲消減方法，屬于地球物理技術領域。構建含噪合成記錄，構建沙漠地震勘探隨機噪聲模型，將自然噪聲、近場人文噪聲、遠場人文噪聲函數分別作為波動函數的激勵函數，用格林函數求解波動方程，分別得到自然噪聲的噪聲場、近場人文噪聲場和遠場人文噪聲場，將三者疊加得到沙漠地區隨機噪聲模型，利用隨機噪聲模型確定適合的濾波方法進行濾波消噪。本發明基于噪聲建模最終確定shearlet變化閾值去噪方法適合于沙漠地震勘探噪聲的消減，能夠提高地震勘探資料信噪比，更準確地恢復有效信號，有效地幫助了后續地震資料解釋。

技術領域

本發明屬于地球物理技術領域，針對傳播介質的非均勻性對波場傳播物理特征的復雜表現，分析隨機噪聲成因并建立隨機噪聲模型，最終利用隨機噪聲模型來指導選擇合適的噪聲消減方法。

背景技術

在地震勘探信號處理中，隨機噪聲嚴重影響了有效信號的獲取，因此對于隨機噪聲的研究和建模是信號處理的首要步驟。通過對隨機噪聲性質分析及噪聲建模，可以調整模型參數模擬不同條件下的隨機噪聲進而針對不同的噪聲選取合適的消噪方法。隨機噪聲模型越接近實際噪聲，對于噪聲性質的分析和濾波方法選取就越準。Finette和Heimeyer(1996)建立了風關噪聲場模型，并指出必須考慮更復雜的環境參數如流體靜壓，海浪與氣流，渦流，空氣邊界層的響應等。在最近十年對陸地隨機噪聲的研究中，我們知道短時長陸地地震勘探隨機噪聲不滿足高斯隨機噪聲，也不能簡單地歸為線性隨機噪聲且受到采集環境的影響很大。相比于常規噪聲，地震勘探隨機噪聲性質更加復雜以至于常用的濾波方法無法達到令人滿意的去噪效果，亟需進一步研究為實際消噪處理提供可靠的理論基礎。目前已有的建模技術，如Li(2017)等人提出了在均勻介質中的隨機噪聲建模，其中假設噪聲傳播介質是均勻各向同性的理想介質。這個模型是學者對于隨機噪聲建模的初步嘗試，其假設條件過于理想與實際條件有較大差距，忽略了實際傳播介質中物理因素對傳播特征帶來的復雜表現，會對后續去噪處理帶來較大誤差，因此存在很大的改進空間。

發明內容

本發明提供一種基于噪聲建模分析的沙漠地震勘探隨機噪聲消減方法，以解決現有的建模方法忽略了實際傳播介質的復雜物理因素從而不能全面描述傳播特征的問題，從而為后續消噪方法的選擇提供有效的依據和必要的合成數據。針對非均勻介質對傳播速度的改變，建立與實際噪聲高度擬合的隨機噪聲模型，為后續信號處理和噪聲壓制提供全面的理論基礎，最終利用隨機噪聲模型構成的合成記錄指導選擇適合于沙漠地震勘探隨機噪聲的消噪方法。

本發明采取的技術方案是，包括下列步驟：

(1)構建含噪合成記錄，沙漠地震勘探合成記錄為檢波器記錄的地下反射信號即有效地震勘探信號和環境噪聲等隨機噪聲的疊加，表示為：

g(d,t)＝s(d,t)+φ(d,t) (1)

其中d和t分別表示道號和時間，g(d,t)表示含噪信號，s(d,t)表示有效地震勘探信號，s(d,t)地震子波采用雷克子波構成，雷克子波定義如下：

s(t)＝(1-2π²f²t²)exp(-π²f²t²) (2)

其中f為中心頻率；

φ(d,t)為沙漠地震勘探隨機噪聲模型；

(2)構建沙漠地震勘探隨機噪聲模型φ(d,t)

測區為沙漠陸地地區，將隨機噪聲分為三類：自然噪聲，近場人文噪聲，遠場人文噪聲，并假設噪聲源以點源的形式隨機分布在檢波器周圍；

在沙漠地區植被稀少且地面較平坦，自然噪聲主要是由于風吹地面產生的，則根據風陣理論的風壓表達式，得到自然噪聲源的表達式為：