[发明专利]保持信噪比并提高地震记录分辨率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气地球物理地震勘探技术领域，特别涉及地震勘探资料处理的方法，是一种保持信噪比并提高地震记录分辨率的方法。

背景技术

地震勘探是一种利用人工地震技术探测地下构造的勘探方法。它按照一定的方式在地表附近激发地震波，产生称之为地震子波的地震信号，地震子波由震源开始向地下传播，遇到地质界面之后，在界面处发生透射和反射，透射的地震子波继续向下传播，而反射子波在界面位置向上传播，其强度和极性依赖于界面反射系数的大小和符号。来自不同深度界面的地震子波以不同的时间到达地表，通过布设在地表的一种称之为检波器的接收装置，接收来自不同深度地质界面的反射波，接收到的数字信号称为地震记录。

目前，地震子波具有一定的延续时间，当地层较薄时，来自薄层底面和顶面的反射子波相互干涉，影响了地震信号对薄层的分辨能力。反褶积技术是目前提高地震信号分辨率最为主要的方法，它通过提高地震信号的有效频率，压缩子波的延续时间，增强地震信号反映薄层结构的能力。

由于地层的吸收作用，实际地震信号中的高频成分较弱，很容易受到高频噪声的污染。地震记录经过反褶积处理之后，在增强高频信号的同时，高频噪声也被相应地放大。反褶积在提高分辨率的同时，降低了地震记录的信噪比，信噪比与分辨率的矛盾在实际地震勘探工作中十分突出。

Kallwei(1982)对零相位子波的分辨率进行了讨论，但没有涉及噪声对分辨率的影响。Widess(1982)在分辨率的定义中引入了噪声的影响，并提出了信号纯度的概念，但是没有给出从地震记录中计算信号纯度的方法。李庆忠（1986,2008）在对信噪比与分辨率的矛盾深入研究之后指出：反褶积虽然降低了地震记录信噪比，但并不改变地震记录信噪比谱。Puryear和Castagna(2008)利用谱反演，Velis(2008)利用随机稀疏脉冲反褶积较大幅度地提高了地震记录的分辨率，但没有涉及噪声对反褶积的影响。

由于高频噪声的影响，实际地震记录在提高分辨率的同时，降低了地震资料的信噪比，信噪比和分辨率的矛盾在实际地震勘探中十分突出。如何在提分辨率的同时，较好地保持地震记录的信噪比，达到分辨率和信噪比的相对和谐，是勘探地球物理工作者普遍关心的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种保持信噪比并提高地震记录分辨率的方法，在提高地震记录分辨率的同时，自动控制高频噪声放大效应对地震记录信噪比的影响，达到信噪比和分辨率的相对和谐，提高地震记录的整体质量，增强地震记录表征地下构造的能力。

本发明有关的基础知识和基本原理。

信噪比和分辨率及其两者的矛盾：信噪比是地震记录中信号能量与噪声能量之比，是考核地震数据质量的重要指标。分辨率是指地震信号分辨地下薄层结构的能力，是另外一个是考核地震数据质量的重要指标。反褶积处理是提高地震记录分辨率最为重要的方法，它通过拓展地震记录的高频成达到提高分辨率的目标。由于实际地震记录中的高频信号较弱，且为高频噪声所污染，提高分辨率往往会降低地震记录的信噪比。因此，分辨率和信噪比是考核地震记录整体质量的两个非常重要，但相互矛盾的指标。

信噪比谱和信号纯度谱：

上面介绍的信噪比是指整个地震记录中信号能量与噪声能量之比，而信噪比谱是指每个频率成分上信号能量与噪声能量之比，两者既有联系、也有区别。信号纯度谱是与信噪比谱有关的概念，是指每个频率成分上信号能量与地震数据能量之比。

设有由信号s(t)和噪声n(t)构成的地震记录x(t)，

x(t)=s(t)+n(t)）

式中，t表示时间，单位为毫秒.

在频率域，上式表示为：

X(f)=S(f)+N(f)

式中，f表示频率，单位是赫兹。

地震记录的信号纯度定义为：