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应用地球物理  2020, Vol. 17 Issue (3): 432-442    DOI: 10.1007/s11770-020-0828-4
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基于整形正则化和非稳态信号反演的随机噪声衰减方法*
杨午阳1,王伟♦,1,李国发2,3,魏新建1,王万里1,陈德武1
1.中国石油勘探开发研究院西北分院,兰州 730020;
2. 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249;
3. 中国石油大学(北京)CNPC 物探重点实验室,北京 102249
Nonstationary signal inversion based on shaping regularization for random noise attenuation*
Yang Wu-Yang 1, Wang Wei 1, Li Guo-Fa 2,3, Wei Xin-Jian 1, Wang Wan-Li 1, and Chen De-wu 1
1. Research Institute of Petroleum Exploration & Development-Northwest, PetroChina, Lanzhou 730020, China.
2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, CUP (Beijing), Beijing 102249, China.
3. CNPC Key Laboratory of Geophysical Prospecting, CUP (Beijing), Beijing 102249, China.
 全文: PDF (4070 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 预测滤波是目前工业界最常用的随机噪声衰减方法之一,但该方法存在两个不足:一是该方法假设地震信号是局部稳态和线性的。但是由于地下介质的复杂性,地震信号呈现出明显非稳态和非线性的特征。其次是该方法通过计算预测滤波器和地震数据的褶积来预测噪声,在去噪前后应用了相互矛盾的噪声模型。由于传统预测滤波方法的假设条件和模型的不一致性削弱了对噪声的衰减和信号保护。为此,本文提出基于整形正则化和非稳态信号反演的随机噪声衰减方法。该方法的主要思想在于使用非稳态反演的方法替代褶积来计算噪声,使用整形正则化条件计算非稳态预测算子来描述复杂构造。不同于常规的预测滤波方法,本方法利用整形正则化方法从地震数据中估算非稳态预测算子,将其作为约束项引入反演系统中,从含噪的地震数据中直接反演有效信号。非稳态预测算子随时间空间变化,使得该反演系统能够刻画复杂(非稳态和非线性)的地下地质结构。一系列的模型和实际资料的处理结果表明,对于非稳态地震数据,该方法能够用有效地压制随机噪声和保护有效信号。      
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关键词噪声衰减   非稳态   反演   整形正则化     
Abstract: Prediction filtering is one of the most commonly used random noise attenuation methods in the industry; however, it has two drawbacks. First, it assumes that the seismic signals are piecewise stationary and linear. However, the seismic signal exhibits nonstationary due to the complexity of the underground structure. Second, the method predicts noise from seismic data by convolving with a prediction error filter (PEF), which applies inconsistent noise models before and after denoising. Therefore, the assumptions and model inconsistencies weaken conventional prediction filtering's performance in noise attenuation and signal preservation. In this paper, we propose a nonstationary signal inversion based on shaping regularization for random noise attenuation. The main idea of the method is to use the nonstationary prediction operator (NPO) to describe the complex structure and obtain seismic signals using nonstationary signal inversion instead of convolution. Different from the convolutional predicting filtering, the proposed method uses NPO as the regularization constraint to directly invert the effective signal from the noisy seismic data. The NPO varies in time and space, enabling the inversion system to describe complex (nonstationary and nonlinear) underground geological structures in detail. Processing synthetic and field data results demonstrate that the method effectively suppresses random noise and preserves seismic reflection signals for nonstationary seismic data.
Key wordsnoise attenuation   nonstationary   inversion   shaping regularization   
收稿日期: 2019-11-16;
基金资助:

本研究由中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目(编号:2019A-3312)、中国石油天然气股份有限公司重大推广专项(编号:2018D-0813)、国家自然科学基金(编号:41874141)和中国石油勘探开发研究院西北分院课题“裂缝综合识别与评价新技术及软件开发”(编号:2015B-3712)联合资助。

通讯作者: 王伟(Email:ww_geophy@126.com)     E-mail: ww_geophy@126.com
作者简介: 杨午阳,博士,中国石油天然气集团公司高级技术专家, 2005 年博士毕业于中国地质科学院研究生院,目前主要从事非均质储层预测、裂缝建模和智能物探等方面的研究。Email:yangwuyang@petrochina.com.cn 王伟(通讯作者),2018 年硕士毕业于中国石油大学(北京)地质资源与地质工程专业,现就职于中国石油勘探开发研究院西北分院地球物理研究所,主要从事智能物探、信号处理和软件开发等方面的研究。Email:wangwei_geophy@petrochina.com.cn
引用本文:   
. 基于整形正则化和非稳态信号反演的随机噪声衰减方法*[J]. 应用地球物理, 2020, 17(3): 432-442.
. Nonstationary signal inversion based on shaping regularization for random noise attenuation*[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2020, 17(3): 432-442.
 
没有本文参考文献
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