[发明专利]一种地震信号随机噪声压制处理方法

说明书

一种地震信号随机噪声压制处理方法，该方法包括以下步骤：采用改进的自适应噪声的完备集合经验模态分解方法对原始含噪地震信号s(t)进行分解处理得到有限个IMF分量及残余分量；依据排列熵理论确定各阶IMF分量中有效信号与噪声的能量分界点l；将含噪较多的第1‑l阶高频IMF分量进行奇异值分解降噪处理；最后将二次降噪处理后的高频IMF分量和不做处理的低频IMF分量以及残余分量累加重构得到去噪后的地震信号。本发明中多步骤联合处理技术可有效改善地震噪声压制处理效果，提高地震道集同相轴细节，为后续地震资料处理、解释和正反演计算提供条件。

技术领域

本发明涉及一种地震信号随机噪声压制处理方法，属地震勘探技术领域。

背景技术

地震勘探是地球物理勘探中最重要的方法之一，具有探测深度大、精度高和分辨率高等优点。其通过人工方法激发地震波，依据地震波在不同地层介质中传播时前行路径、振动强度和波形随介质的弹性性质及几何形态的不同而变化，经地震仪器设备接收地震波震动信号，根据对接收到的地震信号旅行时间和速度资料的分析，研究地震波在地层中传播规律，可推断波的传播路径和介质结构；根据地震波的振幅、频率及地层速度等参数，可推断岩石性质，从而达到查明地下地质构造，油气矿藏分布和岩性分类等勘探目的。

地震勘探技术由地震数据采集、地震资料分析处理和地质解释三个部分组成，野外采集的地震资料中含有反映地层特性的有用信息，但这些信息往往是叠加在干扰背景之上，数据之间相互交织扭曲。尤其是随着地震勘探技术的深入运用，探测深度越来越深，工区地表地质条件越来越复杂，地震数据通常充斥着噪声信号的干扰，严重影响地震资料的反演和解释。地震资料数字处理的任务就是分析处理原始野外地震资料并从中提取有用的地质信息，为后续的地质解释提供可靠依据。地震资料分析处理主要由数据预处理、静动校正、水平叠加、噪声压制和偏移处理等步骤组成。其中，地震信号噪声压制操作用于从地震资料中提取有用信息，去除噪声干扰，提高地震资料信噪比。如何压制强干扰噪声，实现地震勘探“高信噪比、高分辨率、高精度”的三高目标，一直是地震勘探研究领域的热点和难点问题，解决该问题对于实际生产有较大的推动作用，并将带来巨大的经济效益。

发明内容

本发明的目的是，为了解决自然或人工地震资料中存在随机噪声干扰时难以获得准确分析反演计算地下地质状况的问题，提出一种地震信号随机噪声压制处理方法。

实现本发明的技术方案如下：一种地震信号随机噪声压制处理方法，包括以下步骤：

(1)采用改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)方法对原始含噪地震信号s(t)进行分解得到有限个本征模态函数(IMF)分量(简称IMF分量)及残余分量R_n(t)；

(2)地震信号中的随机噪声往往分布在第一个或前几个高频IMF分量中，利用排列熵理论(PE)确定各阶IMF分量中有效信号与噪声的能量分界点l，判断含噪较多的高频数个IMF分量；

(3)依据能量分界点l对第1至l阶高频IMF分量，采用奇异值分解技术提取奇异值信息，运用奇异熵增量定阶理论滤除IMF分量中的高频噪声；

(4)将二次去噪处理后的高频IMF分量和不做处理的低频IMF分量以及残余分量累加重构，即得到去噪后的地震信号

式中，n为ICEEMDAN分解得到的IMF分量个数；l为IMF分量中有效信号与噪声的能量分界点；SVD(·)为奇异值分解去噪操作算子；imf＇_i(t)为需要进行奇异值分解技术去噪的高频IMF分量；imf_i(t)为不需要处理的低频IMF分量；R_n(t)为ICEEMDAN分解后的残余分量。