[发明专利]基于三角滤波的局部倾斜叠加波束形成偏移假频压制方法

说明书

基于三角滤波的局部倾斜叠加波束形成偏移假频压制方法。该三角反假频滤波算子直接在时域实时完成，在对地震数据进行因果和反因果积分后，可以直接与时域倾斜叠加波束形成结合完成，避免了将数据变换至频域进行滤波操作。同时，本发明中提出在反假频公式中加入权重系数，以对反假频程度进行控制。本发明提出的反假频方法是在叠前数据域完成，根据地表速度决定的慢度分量在数据域滤波，反假频后数据可进行压缩存储后重复使用，不受速度模型更新影响。

技术领域

本发明属于地震勘探技术领域，涉及一种反假频射线束形成偏移成像方法，尤其是一种基于三角滤波的局部倾斜叠加波束形成偏移假频压制方法。

背景技术

地震信号处理所面对的是离散的多维数据，尤其是三维情况下，假频是必须面对的问题之一。三维叠前地震数据本质上为五维信号，包括时间，二维炮点位置坐标和二维检波点坐标等五个维度。同样，三维偏移成像结果也可为五维数据，即空间位置坐标和二维水平坐标以及地下层位的反射角和方位角。因此，三维叠前偏移成像是多维数据到多维数据的映射，而且每个维度上均为离散量，会涉及多个采样间隔。首先是观测系统间隔，这其中又涉及到炮点网格和检波器网格，分别在二维空间上采样；其次是地震成像网格，即输出地震图像三维空间位置采样以及反射角和方位角采样间隔。理论上，每个维度上的离散化均需分别满足采样定理。然而，由于受采集成本或者施工限制影响以及综合考虑数据存储量、计算量等因素，无论是数据采集还是后续数据处理环节，均在尽量大的网格上进行操作，不能够总是满足采样定理的要求，即会引入假频。一般称此类由采样引起的假频为数据假频。内插是压制数据假频的有效方法(刘喜武等，2004；刘财等，2013)，可以解决观测系统不规则及由偏移引起的部分假频问题。但插值重建涉及较大计算以及存储量(刘礼农等，2006)，数据量的增大直接降低后续数据处理尤其是偏移成像的计算效率。

数据假频是引起偏移成像中假频噪音的一个原因，另一原因是由叠前偏移操作引起的，称为算子假频(Zhou et al.,2013；Nimsaila et al.,2015)。地面接收地震数据是地下介质反射或者散射波场的采样，各种积分类偏移即可视为在叠前五维地震数据中有选择性的“采样累加”，如Kirchhoff偏移(Schneier,1978)和各类射线束偏移(Gray et al.,2009)。但对偏移时的地震道采样间隔，当偏移算子斜率增大到一定程度后，并不能满足采样定理从而导致假频噪声。算子反假频在Kirchhoff偏移中得到了较为充分的发展。最简单高效的假频压制方法即是限制偏移孔径(王华忠等，2010)或者直接限制偏移算子的大角度分量，该策略对小角度反射层结构成像改善效果明显，但并不能完全消除偏移假频，而且对成像陡倾角结构损伤巨大(Abma,et al.,1999)。原则上，反假频需要计算旅行时对空间的导数，该操作在偏移的最内层循环，会严重降低偏移的计算效率(Zhang et al.,2001)。为了计算简单以及提高偏移效率，可以用常速(地表速度)来代替计算旅行时对空间的导数。虽然这种近似操作对高倾角结构成像的分辨率和振幅保真度有所下降(Zhou et al.,2013；Gray,2013)，但由于其实用高效，仍然在Kirchhoff偏移反假频中得到广泛应用。Gray(1992)提出与Kirchhoff偏移算子倾角相关的低通滤波反假频算法，该方法利用不同频带的低通滤波器对地震道滤波，产生多个不同带宽的地震数据，偏移时根据算子倾角选择不同数据作为输入。为了实现输入数据在偏移剖面上的平滑过渡，Gray的方法对每道数据需要产生一定数量的截止频率不同的版本，增加了数据预处理计算量和存储量。Claerbout(1992)和Lumley et al.(1994)利用N点三角滤波器，提出了一种实时计算的偏移算子反假频Kirchhoff偏移，以增加一定计算量的代价避免了多频带数据的产生和存储。王华忠等(2010)给出了三维Kirchhoff共偏移距叠前时间偏移中的反假频准则。针对上述反假频中近似带来的误差，Pica(1996)、Biondi(2001)以及Zhou et al.(2013)提出了数据倾角自适应反假频方法，对目标倾角结构成像分辨率和振幅保真均有提升，但牺牲了非目标倾角结构成像质量。Nimsaila et al.(2015)提出在频率波数域或者频率慢度域进行炮域数据反假频滤波，用来压制高频逆时偏移成像中的假频噪音。