[发明专利]基于噪声建模分析的沙漠地震勘探随机噪声消减方法

说明书

本发明涉及一种基于噪声建模分析的沙漠地震勘探随机噪声消减方法，属于地球物理技术领域。构建含噪合成记录，构建沙漠地震勘探随机噪声模型，将自然噪声、近场人文噪声、远场人文噪声函数分别作为波动函数的激励函数，用格林函数求解波动方程，分别得到自然噪声的噪声场、近场人文噪声场和远场人文噪声场，将三者叠加得到沙漠地区随机噪声模型，利用随机噪声模型确定适合的滤波方法进行滤波消噪。本发明基于噪声建模最终确定shearlet变化阈值去噪方法适合于沙漠地震勘探噪声的消减，能够提高地震勘探资料信噪比，更准确地恢复有效信号，有效地帮助了后续地震资料解释。

技术领域

本发明属于地球物理技术领域，针对传播介质的非均匀性对波场传播物理特征的复杂表现，分析随机噪声成因并建立随机噪声模型，最终利用随机噪声模型来指导选择合适的噪声消减方法。

背景技术

在地震勘探信号处理中，随机噪声严重影响了有效信号的获取，因此对于随机噪声的研究和建模是信号处理的首要步骤。通过对随机噪声性质分析及噪声建模，可以调整模型参数模拟不同条件下的随机噪声进而针对不同的噪声选取合适的消噪方法。随机噪声模型越接近实际噪声，对于噪声性质的分析和滤波方法选取就越准。Finette和Heimeyer(1996)建立了风关噪声场模型，并指出必须考虑更复杂的环境参数如流体静压，海浪与气流，涡流，空气边界层的响应等。在最近十年对陆地随机噪声的研究中，我们知道短时长陆地地震勘探随机噪声不满足高斯随机噪声，也不能简单地归为线性随机噪声且受到采集环境的影响很大。相比于常规噪声，地震勘探随机噪声性质更加复杂以至于常用的滤波方法无法达到令人满意的去噪效果，亟需进一步研究为实际消噪处理提供可靠的理论基础。目前已有的建模技术，如Li(2017)等人提出了在均匀介质中的随机噪声建模，其中假设噪声传播介质是均匀各向同性的理想介质。这个模型是学者对于随机噪声建模的初步尝试，其假设条件过于理想与实际条件有较大差距，忽略了实际传播介质中物理因素对传播特征带来的复杂表现，会对后续去噪处理带来较大误差，因此存在很大的改进空间。

发明内容

本发明提供一种基于噪声建模分析的沙漠地震勘探随机噪声消减方法，以解决现有的建模方法忽略了实际传播介质的复杂物理因素从而不能全面描述传播特征的问题，从而为后续消噪方法的选择提供有效的依据和必要的合成数据。针对非均匀介质对传播速度的改变，建立与实际噪声高度拟合的随机噪声模型，为后续信号处理和噪声压制提供全面的理论基础，最终利用随机噪声模型构成的合成记录指导选择适合于沙漠地震勘探随机噪声的消噪方法。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

(1)构建含噪合成记录，沙漠地震勘探合成记录为检波器记录的地下反射信号即有效地震勘探信号和环境噪声等随机噪声的叠加，表示为：

g(d,t)＝s(d,t)+φ(d,t) (1)

其中d和t分别表示道号和时间，g(d,t)表示含噪信号，s(d,t)表示有效地震勘探信号，s(d,t)地震子波采用雷克子波构成，雷克子波定义如下：

s(t)＝(1-2π²f²t²)exp(-π²f²t²) (2)

其中f为中心频率；

φ(d,t)为沙漠地震勘探随机噪声模型；

(2)构建沙漠地震勘探随机噪声模型φ(d,t)

测区为沙漠陆地地区，将随机噪声分为三类：自然噪声，近场人文噪声，远场人文噪声，并假设噪声源以点源的形式随机分布在检波器周围；

在沙漠地区植被稀少且地面较平坦，自然噪声主要是由于风吹地面产生的，则根据风阵理论的风压表达式，得到自然噪声源的表达式为：