[发明专利]一种基于振动信号矢量分解原理的叠前地震数据去噪方法

摘要

本发明公开了一种基于振动信号矢量分解原理的叠前地震数据去噪方法，用在石油天然气行业反射波法地震勘探、浅层反射地震勘探、深地震反射剖面探测等生产和科学研究领域，具体是一种利用噪声与有效信号在传播方向上的差异进行不规则时窗振动信号矢量分解的叠前去噪方法。本发明的理论基础在于合振动可看作若干个方向不同的振动矢量共同作用的结果，和相邻道的有效地震信号具有相关性，当噪声与有效地震信号的时频特征接近，传统的带通滤波、小波去噪等时频域滤波手段便难以达到理想的去噪效果时，利用本发明提供的利用噪声与有效信号在传播方向方面的差异进行基于不规则时窗振动信号矢量分解原理的去噪技术方案，通常能够实现进一步的去噪效果。

主权项

1.一种基于振动信号矢量分解原理的叠前地震数据去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，设定地震数据处理时窗大小，包括纵向上包含的采样点数以及横向上包含相邻的地震道数；步骤二，设定地震数据处理时窗内除中间道以外地震道的最大时移范围；步骤三，根据步骤一和步骤二所设定的参数确定初始规则时窗；步骤四，根据最大相关系数原则，计算初始规则时窗内除中间道以外的地震道与中间道相关系数达到最大时的最佳时移值，计算公式如下：其中，R_i(δ)表示窗口中第i道信号，在δ时移量下，与中间道S₀(t)的相关系数；S_i(t+δ)表示经δ时移后的第i道信号，表示S_i(t+δ)的平均值，规定在允许的范围内使R_i(δ)达到最大的δ为第i地震道的最佳时移值，记为δ_i；步骤五，根据通过步骤四统计出的各道最佳时移值将初始规则时窗修改为不规则时窗；步骤六，利用步骤五所建立的不规则时窗内的地震数据，把对应时刻不同地震道信号的振幅值作为三维空间坐标系中不同坐标轴方向上的坐标投影构建地震信号矢量；步骤七，预定义一个初始单位矢量N为时窗内相邻地震道的数目；步骤八，利用垂直于初始单位矢量的空间平面将步骤五所构建出的信号矢量划分为位于空间平面一侧的部分和位于空间平面另一侧的部分；步骤九，将位于空间平面两侧的地震信号矢量分别进行矢量相加运算，最终得到分别位于空间平面两侧的两个信号矢量，分别为和步骤十，将通过步骤七计算得到的位于空间平面某一侧的信号矢量作关于坐标系原点的映射，然后再与原本便位于空间平面另一侧的信号矢量相加，并进行归一化，得到新的单位矢量，归一化公式为：步骤十一，利用代替重复步骤八至步骤十中所定义的操作3～5次，获得时窗中心点位置的单位相关矢量：步骤十二，滑动时窗执行步骤三至步骤十一所定义的操作，直至地震记录中的所有位置均被遍历；步骤十三，利用原始含噪地震记录中某地震道t时刻的振幅值以及与其相邻的N‑1道地震数据在相应时刻的振幅值所组成的原始N维地震信号矢量其中，x_tn为t时刻第n道地震信号的振幅值)，和相应位置上的单位相关矢量计算的结果利用如下公式进行振动信号振幅矢量分解计算：式中，|| ||表示矢量取模运算，表示取两个矢量的夹角；步骤十四，将步骤十三中的作为去噪后的有效信号矢量结果输出，利用它的各个分量对步骤十三中所确定的地震道及其相邻地震道在t时刻的振幅值进行更新；将步骤十三中的作为噪声信号矢量输出结果，将它的各个分量作为步骤十三中所确定的地震道及其相邻地震道在t时刻的滤出噪声的振幅值；步骤十五，滑动至地震记录中新的待处理位置，重复步骤十三至步骤十四所定义的操作，直至地震记录中所有地震数据道上的所有时刻t均被遍历。