[发明专利]一种基于剪切波与Akaike信息准则的微地震初至拾取方法

说明书

本发明涉及一种基于剪切波与Akaike信息准则的微地震初至拾取方法，属于实际地震勘探环境下微地震初至自动提取方法研究。针对微地震信号表现出的统计特性，把背景噪声和微地震信号看作两个统计特性不同的平稳过程，利用剪切波变换对微地震信号进行分解、重构，同时结合AIC模型对重构的各层信号进行初至拾取，最后综合各层的拾取结果确定微地震二维数据初至拾取结果。本发明所提出的方法无需对复杂背景噪声进行预处理，节约时间、计算成本，免除了去噪过程中微地震信号的能量损失，更有效的保留微地震二维记录中有效信号的幅频特性，为油气藏动态监测、地热动态监测、煤田开采和工程动态监测提供重要依据。

技术领域

本发明涉及的是实际地震勘探环境下微地震初至自动提取方法研究。

背景技术

在监测到的微地震记录中，除包含微弱的微地震信号外，还存在大量的随机背景噪声，人工拾取微地震有效事件需要很大的工作量，低信噪比情况下微地震记录初至的自动拾取十分困难，误差很大。目前，微地震初至拾取方法主要有长短时窗比法，分形分维法及自回归模型法等，但这些方法处理较高信噪比记录尚可，处理低信噪比记录时就极难做到准确拾取。

实际的微地震记录中，背景噪声的成分和性质十分复杂，几乎完全淹没微地震信号，使微地震初至的自动拾取极为困难。单一化的预处理(如：去噪)过程无法消除成分复杂的背景噪声，甚至还会在处理过程中对微地震记录的幅频特性造成损失。

近几年发展起来一种具有多尺度多方向特性的剪切波变换。剪切波变换不但能够保留传统小波变换的数学框架，还具有检测方向的能力。剪切波通过对一些生成函数进行抛物尺度缩放、剪切及位移而产生。因此，除位移参数以外，还是关于尺度参数a>0及剪切系数的变换。对于连续剪切波系统，抛物尺度矩阵A_a及剪切矩阵S_s分别定义如下：

A_a用于改变分辨率，S_s则用于改变方向，位移参数t用于改变位置。剪切波系统可定义为：

相应的剪切波变换为

f→SH_ψf(a,s,t)＝<f,ψ_a,s,t>,

剪切波变换的位置参数t可以让剪切波在二维图像上任意移动，即可以检测到二维图像上任何位置的信息。剪切系数s决定了剪切波方向，通过改变剪切系数可以获得任意方向的剪切波，即可以检测到任意方向的奇异性曲线。尺度参数a可以使剪切波伸缩，即可以检测到任意大小的线状奇异性形状。

剪切波变换作为一种新构造出来的多尺度几何分析函数，集合了许多函数的优良特性,同时还具有更简单的数学结构,为解决图像处理中的难点问题提供了新的研究思路。与传统小波变换不同,剪切波具有更好的局部化特性和很强的方向敏感性，使得剪切波对图像有很好的稀疏表示能力。此外，具有更好的光滑性和多分辨分率析能力,同时利用其良好的衰减性可以得到滤波性能更好的滤波器，有利于实现特征提取、图像消噪、水印嵌入与识别等任务。

发明内容

本发明提供一种基于剪切波与Akaike信息准则的微地震初至拾取方法，目的是研究复杂随机噪声环境下，既无需进行预处理，又节约时间、计算成本的微地震初至拾取方法。本发明利用剪切波变换对微地震信号进行分解、重构，同时结合AIC模型拾取微地震二维数据初至的算法，该算法针对微地震信号表现出的统计特性，把背景噪声和微地震信号看作两个统计特性不同的平稳过程，免除了去噪过程中微地震信号的能量损失，更有效的保留微地震二维记录中有效信号的幅频特性，能够准确的自动拾取微地震二维记录初至，为微地震震源定位及精确探明地质构造提供了重要依据。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

1)微地震二维记录获取：