本發(fā)明涉及地震勘探，具體地涉及一種低頻信號(hào)的重構(gòu)方法及系統(tǒng)、地震記錄的重構(gòu)方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、低頻信號(hào)在高分辨率地震表征、全波形反演和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中具有非常重要的作用，因此低頻信號(hào)的污染和缺失不僅降低了地震信號(hào)的實(shí)際分辨率，也嚴(yán)重影響了全波形反演速度建模和地震反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的穩(wěn)定性和可靠性。低頻信號(hào)污染和缺失的原因很多，有地震數(shù)據(jù)采集過(guò)程中激發(fā)和接收因素的影響，也有地震資料處理過(guò)程中噪聲壓制等因素的影響。

2、目前，工業(yè)界還沒(méi)有相對(duì)成熟的低頻信號(hào)重構(gòu)方法，大部分方法尚處于理論研究和模型試驗(yàn)階段。對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)和重構(gòu)的方法大致可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是基于人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，另外一類(lèi)是基于壓縮感知稀疏反演的方法。

3、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的低頻信號(hào)重構(gòu)方法屬于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法。許多學(xué)者采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了低頻信號(hào)的智能恢復(fù)，并在模型試驗(yàn)中進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。該類(lèi)方法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)去“學(xué)習(xí)和建立”低頻分量和高頻分量之間的非線性映射關(guān)系，由此實(shí)現(xiàn)低頻分量的恢復(fù)和重構(gòu)。但是，與其它領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景類(lèi)似，該類(lèi)方法對(duì)低頻分量的重構(gòu)精度不僅依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也依賴于訓(xùn)練樣本和學(xué)習(xí)過(guò)程，其泛化能力制約了該類(lèi)方法的工業(yè)化應(yīng)用。

4、基于壓縮感知的低頻恢復(fù)方法利用地震記錄的稀疏特性，把高維空間的信號(hào)通過(guò)測(cè)量矩陣投影到低維空間，通過(guò)非線性反演重構(gòu)低頻信號(hào)。該方法的基本做法是：首先，將反射系數(shù)的稀疏結(jié)構(gòu)引入到反演系統(tǒng)的正則化條件，在壓縮感知理論框架下對(duì)反射系數(shù)進(jìn)行稀疏反演；再將反演的低頻分量融入原始地震數(shù)據(jù)，由此補(bǔ)償原始地震數(shù)據(jù)中缺失的低頻分量；然后，這類(lèi)方法采用單道運(yùn)行模型對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行反演和重構(gòu)，不能很好地適應(yīng)復(fù)雜地震數(shù)據(jù)的低頻恢復(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種低頻信號(hào)的重構(gòu)方法及系統(tǒng)、地震記錄的重構(gòu)方法及系統(tǒng)，通過(guò)重構(gòu)污染或缺失的低頻信號(hào)，并利用重構(gòu)好的低頻信號(hào)補(bǔ)償原始地震記錄中缺失的低頻信號(hào)形成完整的地震記錄，其解決了現(xiàn)有技術(shù)只考慮地震記錄的稀疏結(jié)構(gòu)，無(wú)法有效地提高低頻信號(hào)反演和重構(gòu)精度，從而無(wú)法增強(qiáng)地震記錄反映地下結(jié)構(gòu)和表征油氣儲(chǔ)層的能力。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種低頻信號(hào)的重構(gòu)方法，所述低頻信號(hào)的重構(gòu)方法包括：獲取地震記錄矩陣，其中，所述地震記錄矩陣包括與多個(gè)地震記錄道號(hào)相對(duì)應(yīng)的多條地震記錄，以及每條地震記錄包括與多個(gè)采樣時(shí)間相對(duì)應(yīng)的多個(gè)地震記錄；構(gòu)建特定長(zhǎng)度的空間濾波器；根據(jù)所述空間濾波器以及與所述多個(gè)地震記錄相對(duì)應(yīng)的多個(gè)地震反射斜率，構(gòu)建多個(gè)傾角濾波器；以及根據(jù)所述地震記錄矩陣、所述地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)的最大頻率、所述地震記錄矩陣中的地震子波矩陣和所述多個(gè)傾角濾波器，構(gòu)建所述低頻信號(hào)的目標(biāo)泛函；以及根據(jù)所述目標(biāo)泛函，重構(gòu)所述低頻信號(hào)。

3、可選地，所述構(gòu)建特定長(zhǎng)度的空間濾波器包括：根據(jù)所述特定長(zhǎng)度2l+1以及下式構(gòu)建所述空間濾波器q(k)，其中，所述k為所述空間濾波器的空間序號(hào)。

4、可選地，所述構(gòu)建所述低頻信號(hào)的目標(biāo)泛函包括：對(duì)所述地震記錄矩陣執(zhí)行低通濾波處理，以獲取低通濾波矩陣，其中，所述低通濾波的截止頻率為所述地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)的最大頻率；以及根據(jù)所述地震記錄矩陣、所述低通濾波矩陣、所述地震記錄矩陣中的地震子波和所述多個(gè)傾角濾波器，構(gòu)建所述目標(biāo)泛函。

5、可選地，所述構(gòu)建所述目標(biāo)泛函包括：根據(jù)所述地震記錄矩陣u、所述低通濾波矩陣f、所述地震子波矩陣w和所述多個(gè)傾角濾波器組成的傾角濾波矩陣q以及下式構(gòu)建所述目標(biāo)泛函e(r)，其中，r是由反射系數(shù)r(i，j)構(gòu)成的矩陣，λ1和λ2是正則化因子，是l2范數(shù)的平方，||||1是壓縮感知所要求的l1范數(shù)。

6、可選地，所述重構(gòu)所述低頻信號(hào)包括：根據(jù)所述目標(biāo)泛函并采用交替向乘子法，重構(gòu)所述低頻信號(hào)。

7、可選地，在執(zhí)行所述構(gòu)建特定長(zhǎng)度的空間濾波器的步驟之前，所述重構(gòu)方法還包括：對(duì)所述地震記錄矩陣進(jìn)行頻譜分析，以獲取所述最大頻率；獲取所述地震子波矩陣；以及采用傾角掃描方法獲取所述地震反射斜率。

8、另一方面，本發(fā)明還提供一種地震記錄的重構(gòu)方法，所述方法包括：對(duì)地震記錄矩陣執(zhí)行高通濾波處理，其中，所述高通濾波的截止頻率為所述地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)的最大頻率；以及將高通濾波處理后的地震記錄矩陣與上述低頻信號(hào)的重構(gòu)方法重構(gòu)的所述低頻信號(hào)進(jìn)行疊加，以形成重構(gòu)的地震記錄。

9、通過(guò)上述技術(shù)方案，獲取地震記錄矩陣，其中，所述地震記錄矩陣包括與多個(gè)地震記錄道號(hào)相對(duì)應(yīng)的多條地震記錄，以及每條地震記錄包括與多個(gè)采樣時(shí)間相對(duì)應(yīng)的多個(gè)地震記錄；構(gòu)建特定長(zhǎng)度的空間濾波器；根據(jù)所述空間濾波器以及與所述多個(gè)地震記錄相對(duì)應(yīng)的多個(gè)地震反射斜率，構(gòu)建多個(gè)傾角濾波器；并根據(jù)所述地震記錄矩陣、所述地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)的最大頻率、所述地震記錄矩陣中的地震子波矩陣和所述多個(gè)傾角濾波器，構(gòu)建所述低頻信號(hào)的目標(biāo)泛函；以及根據(jù)所述目標(biāo)泛函，重構(gòu)所述低頻信號(hào)。通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例可以重構(gòu)出原始地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)，并利用重構(gòu)好的低頻信號(hào)補(bǔ)償原始地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)形成完整的地震記錄，從而有效地提高了低頻信號(hào)反演和重構(gòu)精度，進(jìn)而增強(qiáng)了地震記錄反映地下結(jié)構(gòu)和表征油氣儲(chǔ)層的能力。

10、另一方面，本發(fā)明還提供一種低頻信號(hào)的重構(gòu)系統(tǒng)，所述低頻信號(hào)的重構(gòu)系統(tǒng)包括：獲取裝置，用于獲取地震記錄矩陣，其中，所述地震記錄矩陣包括與多個(gè)地震記錄道號(hào)相對(duì)應(yīng)的多條地震記錄，以及每條地震記錄包括與多個(gè)采樣時(shí)間相對(duì)應(yīng)的多個(gè)地震記錄；第一構(gòu)建裝置，用于構(gòu)建特定長(zhǎng)度的空間濾波器，第二構(gòu)建裝置，用于根據(jù)所述空間濾波器以及與所述多個(gè)地震記錄相對(duì)應(yīng)的地震反射斜率，構(gòu)建多個(gè)傾角濾波器，第三構(gòu)建裝置，用于根據(jù)所述地震記錄矩陣、所述地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)的最大頻率、所述地震記錄矩陣中的地震子波矩陣和所述多個(gè)傾角濾波器，構(gòu)建所述低頻信號(hào)的目標(biāo)泛函；以及生成裝置，用于根據(jù)所述目標(biāo)泛函，重構(gòu)所述低頻信號(hào)。

11、可選地，所述第一構(gòu)建裝置構(gòu)建所述特定長(zhǎng)度的空間濾波器包括：根據(jù)所述特定長(zhǎng)度2l+1以及下式構(gòu)建所述空間濾波器q(k)，其中，所述k為所述空間濾波器的空間序號(hào)。

12、可選地，所述第三構(gòu)建裝置構(gòu)建所述低頻信號(hào)的目標(biāo)泛函包括：對(duì)所述地震記錄矩陣執(zhí)行低通濾波處理，以獲取低通濾波矩陣，其中，所述低通濾波的截止頻率為所述地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)的最大頻率；以及根據(jù)所述地震記錄矩陣、所述低通濾波矩陣、所述地震記錄矩陣中的地震子波和所述多個(gè)傾角濾波器，構(gòu)建所述目標(biāo)泛函。

13、可選地，所述第三構(gòu)建裝置用于構(gòu)建所述泛函包括：根據(jù)所述地震記錄矩陣u、所述低通濾波矩陣f、所述地震子波矩陣w和所述多個(gè)傾角濾波器組成的傾角濾波矩陣q以及下式構(gòu)建所述目標(biāo)泛函e(r)，其中，r是由反射系數(shù)r(i，j)構(gòu)成的矩陣，λ1和λ2是正則化因子，是l2范數(shù)的平方，||||1是壓縮感知所要求的l1范數(shù)。

14、另一方面，本發(fā)明還提供一種地震記錄的重構(gòu)系統(tǒng)，所述地震記錄的重構(gòu)系統(tǒng)包括：處理裝置，所述處理裝置用于對(duì)地震記錄矩形執(zhí)行高通濾波處理，其中，所述高通濾波的截止頻率為所述地震記錄矩陣中缺失的低頻信號(hào)的最大頻率；以及合成裝置，所述合成裝置用于將經(jīng)過(guò)所述處理裝置處理后的地震記錄矩陣與上述低頻信號(hào)的重構(gòu)系統(tǒng)重構(gòu)的所述低頻信號(hào)進(jìn)行疊加，以形成重構(gòu)的地震記錄。

15、再一方面，本發(fā)明還提供一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該指令用于執(zhí)行上述低頻信號(hào)的重構(gòu)方法和/或上述地震記錄的重構(gòu)方法。

16、本發(fā)明實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。