用卡尔曼滤波自动拾取强随机噪声背景下的地震记录同相轴

Seismic prospecting is one of important means for oil-gas resource exploration. Seismic event is very important for seismic data processing and interpretation. To pick the seismic event against the strong random noise background automatically, a set of theories and methods will be established on the base of the Kalman filtering, which will provide a new approach for picking seismic event. The specific research items and methods are as follows. (1) Study the technologies of seismic signal deconvolution, threshold detection and points merging for achieving the conversion from a seismic wavelet to a point. (2) Establish the system model and filtering model of Kalman filter according to the motion rule of seismic reflected wave, study the probabilistic data association method based on the motion rule of seismic wave and continuous feature, and track the seismic event using forward and reverse Kalman filter. (3) Manage multiple events using scoring principle so as to start, maintain, cancel, and finish events timely. (4) Apply the proposed theory and method to the processing of theoretical synthetic data and real seismic data so as to verify the effectiveness and correctness of the proposed method. By this project, a new method of picking seismic events automatically against the strong random noise background will be received, which will lay the foundation for seismic records processing and interpretation.

地震勘探是探查油气资源的重要手段之一，同相轴信息在地震勘探资料的处理和解释中至关重要。为了自动拾取强随机噪声地震记录中的同相轴，本项目以卡尔曼滤波为基础，建立由地震反射资料得到同相轴信息的一整套理论和方法，实现同相轴自动拾取的一条新途径。具体研究内容和方法包括：（1）研究地震反射信号的反褶积方法、门限检测及点迹合并技术，以实现由地震子波到波至特征点迹的转化；（2）根据地震反射波运动规律建立卡尔曼滤波器的系统模型和滤波模型，研究融合地震波运动规律和连续特征的概率数据关联方法，采用正、反向卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴；（3）通过同相轴管理，及时实现同相轴的自动起始、维持、撤销和终结；（4）将所提出的理论和方法应用于理论合成数据和实际地震记录试处理，检验方法的有效性和正确性。该项目的完成，将获得具有原创性的强随机噪声背景下自动拾取同相轴的一种新方法，为地震资料的进一步处理和解释奠定基础。

为实现同时、自动地拾取强随机噪声背景下地震记录中的多个反射同相轴，本项目建立了以地震资料为输入以同相轴时空信息为输出的一整套理论和方法，实现了同相轴自动拾取的一条新途径。主要研究了以下内容：(1)研究并提出一种提高地震分辨率的卡尔曼反褶积方法的新模型。该模型可减少需要预设的参数数量，降低参数选取复杂度，而且对平稳噪声和非平稳噪声，所提出方法均能获得比传统卡尔曼反褶积方法和维纳滤波方法更高的分辨率及信噪比，为提高地震资料分辨率提供了一种新的技术手段。(2)研究并建立了一套新的基于卡尔曼滤波的地震记录反射同相轴跟踪系统。该系统可自动检测地震子波并跟踪输出反射同相轴的时间和空间信息，相比于以往的同相轴拾取方法所建模型更符合地震反射波运动规律，并能自动、准确地拾取多同相轴信息，为拾取地震同相轴提供了一条新途径。(3)创新性地使用同相轴管理功能实现同时跟踪多个同相轴，完成自动起始新同相轴、确认新同相轴、维持已确认同相轴、撤销虚假轴和冗余轴、终结同相轴等功能，使原来需人工干预的同相轴起始和撤销步骤能够实现自动化，并能同步处理多个同相轴。(4)研究并建立了一个新的识别地震层位的卡尔曼滤波系统。在前期建立的拾取反射地震同相轴系统的基础上，将该系统扩充到识别地震层位的应用中，优于常见的Canny边缘检测方法。上述研究为地震资料的进一步处理奠定了基础，同时为地震解释人员提供良好的参考，在地震信号处理方面具有广阔的应用前景。