一种OVT域叠前地震数据处理方法及系统

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，涉及地震资料叠前预处理技术，更具体地， 涉及一种OVT域叠前地震数据处理方法及系统。

背景技术

随着地震勘探技术的发展，探勘深度逐步加深。超深层复杂油气藏高精度 地震波成像成为了新的勘探方向，其核心问题是实现深层目标地质体反射波的 同相位叠加。宽频带的、无道间静校时差和道间子波特征一致的、规则无假频 采样、无(层间)多次波、信噪比高的叠前数据体是实现超深层油藏目标高精 度成像的基础。依据目标探区的数据观测方式、复杂近地表因素引起的噪音、 反射同相轴的道间时差、反射子波特征的道间不一致、数据不规则、高频成分 损失、目标层反射信号弱等情况，制定合适的数据预处理流程、QC方法以及合 适的关键技术组合是目前处理此类问题的主要出发点。

由于勘探深度大，导致有效信号能量弱、信噪比低是预处理中的难点问题。 目前，常规地震数据叠前去噪技术主要存在两方面的问题，一是在去除噪音的 同时，会影响到有效弱信号；二是叠前道集上有效果，但叠加及成像剖面上无 明显效果。

发明内容

针对深层复杂地下构造形成的弱反射和低信噪比问题，本发明提出了将地 震数据分选到OVT(OVT全称为Offset Vector Tile，即矢量偏移距面元)域， 由于OVT道集具有相同的偏移距和方位角信息，增强了数据间的相关性，在 OVT域对数据进行瞬时振幅和瞬时相位的分解，在复数域实现弱信号的增强， 将弱信号振幅增强后数据与相位增强后数据进行重构，在保数据频率、相位的 基础上增强被噪音掩盖的有效弱反射信号，整体提高叠前资料信噪比。

根据本发明的一个方面，提供一种OVT域叠前地震数据处理方法，该方法 包括：

将原始地震数据根据不同的方位角与偏移距进行分选，得到OVT域道集；

在OVT域对数据进行瞬时振幅和瞬时相位的分解；

选取处理中心面元，将中心面元一定的空间范围内的道集基于叠加原理进 行叠加；

对所有中心面元重复以上处理步骤，得到所有处理中心面元的结果，对输 出的相位数据与振幅数据进行重构。

具体地，利用地震数据玫瑰属性图，对原始数据进行不同偏移距与方位角 的分组；

依据每组方位角与偏移距，对原始地震数据进行分选，得到多个OVT域道 集。

进一步地，利用希尔伯特变换在复数域，实现OVT数据相位与振幅的分解。

优选地，希尔伯特数学表达式为：

其中x

优选地，瞬时振幅表达式为：

瞬时相位表达式为：

进一步地，对中心面元进行相关叠加，求取归一化后的叠加结果作为振幅 或相位数据的处理结果。

进一步地，叠加后的相位数据与振幅数据分别为

根据本发明的另一方面，提供一种OVT域叠前地震数据处理系统，该系统 包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步 骤：

将原始地震数据根据不同的方位角与偏移距进行分选，得到OVT域道集；

在OVT域对数据进行瞬时振幅和瞬时相位的分解；

选取处理中心面元，将中心面元一定的空间范围内的道集基于叠加原理进 行叠加；

对所有中心面元重复以上处理步骤，得到所有处理中心面元的结果，对输 出的相位数据与振幅数据进行重构。

进一步地，利用希尔伯特变换在复数域，实现OVT数据相位与振幅的分解， 希尔伯特数学表达式为：

其中x

瞬时振幅表达式为：

瞬时相位表达式为：

进一步地，叠加后的相位数据与振幅数据分别为

本发明提出了基于OVT域的深层弱信号增强方法，通过将原始数据分选为 不同偏移距、不同方位角的OVT道集，由于OVT道集具有相同的偏移距和方 位角信息，增强了数据间的相关性，在OVT域对数据进行瞬时振幅和瞬时相位 的分解，在复数域实现弱信号的增强，将弱信号振幅增强后数据与相位增强后 数据进行重构，在数据相对保真的基础上增强被噪音掩盖的有效弱反射信号， 整体提高叠前资料信噪比，使得叠前道集、叠加和成像剖面效果均得到明显改 善。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述 以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式 中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明实施例的OVT域叠前地震数据处理处理方法流程 图。

图2示出了根据本发明实施例的玫瑰图和偏移距分布图。

图3a-3c示出了根据本发明实施例的OVT域数据分选示意图。

图4示出了根据本发明实施例的处理前(左)后(右)CMP道集及速度谱。

图5示出了根据本发明实施例的处理前(左)后(右)叠加剖面及差剖面。

图6示出了根据本发明实施例的处理前(左)后(右)叠加剖面。

图7示出了根据本发明实施例的处理前(左)后(右)叠加剖面。

图8示出了现有商业软件增益处理后显示的差剖面。

图9示出了根据本发明实施例的处理前(左)后(右)信噪比属性剖面。

图10示出了根据本发明实施例的处理前(左)后(右)偏移剖面。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了 本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被 这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透 彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明属于地震资料叠前预处理技术领域。针对深层复杂地下构造形成的 弱反射和低信噪比问题，本发明提出了基于OVT域的深层弱信号增强方法，通 过将原始数据分选为不同偏移距、不同方位角的OVT道集，由于OVT道集具 有相同的偏移距和方位角信息，增强了数据间的相关性，在OVT域对数据进行 瞬时振幅和瞬时相位的分解，在复数域实现弱信号的增强，将弱信号振幅增强 后数据与相位增强后数据进行重构，在数据相对保真的基础上增强被噪音掩盖 的有效弱反射信号，整体提高叠前资料信噪比，使得叠前道集、叠加和成像剖 面效果均得到明显改善。

基于OVT(Offset Vector Tile，OVT)域的数据处理为弱信号的增强提供了 较好的实现途径，其原因是OVT域道集是共中心点域的一个子集，是一个考虑 了方位角与偏移距的CMP单次覆盖剖面道集，OVT道集的分选方式是将玫瑰图 划分为同心面元，每个面元的中心对应着一个方位角和一个偏移距，即为OVT 道集，该道集中的相邻道，具有很强的相关性，有利于弱信号增强算法的实现。

按照本发明方法的原理，深层地震数据弱信号增强技术的实现过程为：将 原始地震数据根据不同的方位角与偏移距进行分选，得到OVT域道集。由于 OVT道集具有相同的偏移距和方位角信息，增强了数据间的相关性，在OVT 域对数据进行瞬时振幅和瞬时相位的分解，对相位数据与振幅数据分别选取不 同的处理面元作为中心面元，将中心面元一定的空间范围内道集基于叠加原理 进行叠加，可以实现地震数据有效信号的增强。

首先，本发明提出了一种OVT域叠前地震数据处理方法，该方法包括：

将原始地震数据根据不同的方位角与偏移距进行分选，得到OVT域道集；

在OVT域对数据进行瞬时振幅和瞬时相位的分解；

选取处理中心面元，将中心面元一定的空间范围内的道集基于叠加原理进 行叠加；

对所有中心面元重复以上处理步骤，得到所有处理中心面元的结果，对输 出的相位数据与振幅数据进行重构。

如图1所示，根据本发明实施例的OVT域叠前地震数据处理方法，具体实 现步骤为：

首先：输入CMP道集，然后将原始地震数据根据不同的方位角与偏移距进 行分选，得到OVT域道集。

具体地，可以利用地震数据玫瑰属性图，对原始数据进行不同偏移距与方 位角的分组；依据每组方位角与偏移距，对原始地震数据进行分选，得到多个 OVT道集。

图2是一个实测三维探区的玫瑰图(上)和相应的偏移距分布图(下)。把 玫瑰图的一个圆环投影到偏移距分布图，就得到对应的偏移距分布值。将玫瑰 图划分为同心面元，每个面元的中心对应着一个方位角和一个偏移距，将每个 面元投射到CDP域，则某些CDP会有一道或者多道，根据偏移距的差、方位角 的差和偏离CDP中心位置的差等综合信息选出几何意义上的最优道，形成一个 CDP域的单次剖面，即为分选出的OVT道集，该道集中的相邻道，具有很强的 相关性。

图3是OVT域数据提取示意图。图3a)是一个OVT的原始数据，将其划 分成网格数据(如图3b所示)。在多于一道的网格中，根据偏移距的差、方位 角的差和偏离CDP中心位置的差，选出几何意义上的最优道，形成一个CDP 域的单次剖面道集(图3c)。该道集即为具有相同偏移距和方位角的OVT道集， 将此数据作为深层弱信号增强的处理数据，能有效提高信噪比的同时避免假同 相轴的产生。

接下来，利用希尔伯特变换在复数域，实现OVT数据相位与振幅的分解。

具体地，在OVT道集域利用希尔伯特变换将数据变换到复数域，实现相位 与振幅的分离。如图1所示，可分为余弦相位道集、正弦相位道集和瞬时振幅 道集。

将数据在复数域进行分离，利用的希尔伯特数学表达式为：

其中x

则瞬时振幅表达式为：

瞬时相位表达式为：

余弦相位道集和正弦相位道集表达式的分子是不同的，但是两者求出的角 度是同一个。因此可以选择余弦相位道集和正弦相位道集之一进行角度的求解。

接下来，选取处理中心面元，在数据的一定空间范围(如线点号3*3)内， 对中心面元进行相关叠加，并求取归一化后的叠加结果作为振幅或相位数据的 处理结果。具体地，将余弦相位道集和振幅道集视为同一个中心面元的两个不 同特征表达的道集。两个道集的处理方式可以一样：例如在3*3数据体内，将 数据体中所有CMP中相同位置的道集进行同向叠加并记录叠加次数，然后除以 叠加次数作为中心面元每道的输出结果，最终得到该中心面元处理后的余弦相 位道集和振幅道集。

最后，对所有中心面元重复以上处理步骤，得到所有处理中心面元的结果， 对输出的相位数据与振幅数据进行重构，输出CMP道集，得到最终弱信号增强 后结果。

针对每个面元数据在一定的局部空间范围内，对分离后的振幅数据与相位 数据进行同相相关归一化叠加，最后对数据振幅和相位进行重构，得到弱信号 增强后的地震数据。对相位数据与振幅数据分别选取不同的处理面元作为中心 面元，由于同一个OVT道集中地震数据具有很强的相关性，因此将中心面元一 定的空间范围内道集基于叠加原理可以实现地震数据有效信号的增强。弱信号 增强处理后得到相位数据与振幅数据分别为

根据本发明的另一方面，还提供一种OVT域叠前地震数据处理系统，该系 统包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步 骤：

将原始地震数据根据不同的方位角与偏移距进行分选，得到OVT域道集；

在OVT域对数据进行瞬时振幅和瞬时相位的分解；

选取处理中心面元，将中心面元一定的空间范围内的道集基于叠加原理进 行叠加；

对所有中心面元重复以上处理步骤，得到所有处理中心面元的结果，对输 出的相位数据与振幅数据进行重构。

具体地，利用希尔伯特变换在复数域，实现OVT数据相位与振幅的分解， 希尔伯特数学表达式为：

其中x

瞬时振幅表达式为：

瞬时相位表达式为：

叠加后的相位数据与振幅数据分别为

本发明面向复杂地下构造形成的弱反射和低信噪比问题，提出了基于OVT 域的深层弱信号增强方法，通过将原始数据分选为不同偏移距、不同方位角的 OVT道集，利用OVT道集中信号相关性，在保相位的基础上增强被噪音掩盖的 有效弱反射信号，整体提高叠前资料信噪比，使得叠前道集、叠加和成像剖面 效果均得到明显改善。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。 本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非 意在以任何方式限制本发明。

为了验证算法的有效性及对实际数据的处理效果，进行了实际数据的应用 处理。

如图4左为原始处理前CMP数据及对应的速度谱，从其速度谱可知在浅层 速度谱能量聚焦性较好。在CMP道集上其深层由于信息能量弱，信噪比较低， 其速度谱在深层速度谱能量聚焦性较差，这不利用速度的拾取和后续处理的进 行；图4右为经过本发明处理后的CMP数据及对应的速度谱，速度谱在深层位 置能量聚焦性明显变好，CMP道集中数据同相轴连续性和信噪比都得到提升， 弱的双曲同相轴显露出来。

图5左为工区所有原始CMP数据叠加后得到的叠加剖面，中间为本发明处 理后得到的新的叠加剖面，右边为处理前后两个剖面的差剖面，对比处理前后 的叠加剖面可知，剖面在中深层信噪比和同相轴连续性明显变好并且差剖面中 不含有明显有效信号和同相轴，表明本发明处理后没有损伤有效信号也没有引 入假的同相轴信息，说明本发明具有良好的相对保真性。

图6为叠加剖面加了相同增益后用主流商业软件显示的结果，加了相同增 益后数据能量级别一致，该显示更能体现处理前后信噪比差别，本发明处理后 的叠加剖面信噪比提高明显，特别是在中深层，图7也可以得出类似结论。图8 为商业软件显示的差剖面，同时也做了增益处理，差剖面中无有效信号，反映 的基本为噪音，体现了该发明的先进性。

为了进一步说明处理前后的效果，对处理前后叠加面进行了信噪比的定量 分析，信噪比属性图9说明本发明处理后整体信噪比提高，被噪音淹没的弱有 效信号得到增强，同相轴更为连续性。图10为偏移对比剖面，作为一种叠前处 理方法，对叠前道集的处理在偏移成像剖面上也得到了良好的应用效果，偏移 剖面从浅至深信噪比都得到不同程度的提高，中深层目标区同相轴更为清晰连 续。

实际数据的应用结果表明，本发明无论是在叠前道集、速度谱、叠加剖面、 信噪比属性、偏移剖面上均取得了较好的应用效果，克服了常规方法只对叠前 有效，偏移后效果不明显的缺点，通过多种途径的质量监控也说明了该发明具 有良好的相对保真性，这对于保真处理以及解释工作的开展具有重要意义，保 护了地震数据中的微弱有效信号不受损失，有效改善了偏移成像的质量。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的， 并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的 情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。 本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场 中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实 施例。