基于线性同相轴迭代追踪衰减的倾斜干扰剔除方法与流程

[0001]
本发明涉及地震资料处理与分析领域，是一种应用于地震数据的倾斜干扰剔除方法。


背景技术：

[0002]
应用于油气勘探的地震勘探方法主要为反射波法，其通常认为一次反射是有效的，而直达波、折射波和面波等均为干扰波。这些同相轴呈线性的强振幅相干噪音，不但会干扰随机噪音衰减、鬼波与多次波压制等步骤的处理效果，还能影响地震成像的真实性与可靠性，进而误导后续的地震地质解释。
[0003]
对于直达波及浅层折射波等干扰，一般可直接在记录上予以切除，但会损失远炮检距道中的有效反射信号；若采用fk扇形滤波方法对其进行消除，相应压制结果中会产生振幅较强的空间假频。因此，研发一种保幅、高效的强线性干扰的剔除方法，具有重要的现实意义。


技术实现要素：

[0004]
本发明要解决的技术问题是提供一种基于线性同相轴迭代追踪衰减的倾斜干扰剔除方法。其首先在输入原始炮集记录的基础上，利用同相加权技术创建高分辨率的倾斜叠加谱；然后通过同相轴追踪技术确定时空域中的线性干扰同相轴，最后应用短时窗的fk扇形滤波予以压制。由于仅在线性干扰同相轴所属的短时窗内进行压制处理，不但降低了损伤有效信号的可能性，而且避免了空间假频的产生。
[0005]
本发明是通过如下技术方案来实现的：
[0006]
基于线性同相轴迭代追踪衰减的倾斜干扰剔除方法，所述方法的具体步骤如下：
[0007]
1)高分辨率的倾斜叠加谱创建在野外地震勘探中，通过人工震源激发地震波，获得包含直达波、折射波或面波在内的线性干扰波的地震记录；针对渐变的零偏移距时τ，将输入的原始炮集记录按照一系列的射线速度进行线性时差校正和叠加处理，这个过程即为倾斜叠加变换的正过程
[0008][0009]
式中：x、t、p和τ分别为偏移距、旅行时、射线速度和零偏移距时，x1和x2分别表示最小偏移距和最大偏移距，d和u分别代表偏移距域记录和倾斜叠加记录；
[0010]
计算各射线速度值的同相加权因子s(p,τ)，即当地震记录中存在该射线速度的同相轴时此加权因子的值较大，否则较小或者为零
[0011][0012]
式中，x、t、p和τ分别为偏移距、旅行时、射线速度和零偏移距时，d表示偏移距域记录，l表示时窗长度，n
x
为偏移距域记录的道数，c为阻尼因子，取地震记录平均振幅的0.01～0.001；
[0013]
利用式(2)计算的因子s(p,τ)对倾斜叠加道集进行同相加权，并取绝对值即可获得高分辨率的倾斜叠加谱e(p,τ)
[0014]
e(p,τ)＝|u(p,τ)s(p,τ)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0015]
为了避免对有效波同相轴的误追踪，需要确定其射线速度阈值p
min
，然后将倾斜叠加谱e(p,τ)中p<p
min
的范围充零；
[0016]
2)基于高分辨率倾斜叠加谱进行线性同相轴的追踪对e(p,τ)进行适度平滑后，d(x,t)中射线速度值p
i
、零偏移距时τ
i
的线性同相轴，将在谱e(p,τ)中形成以(p
i
,τ
i
)为中心极值的团状结构能量；为了保证同相轴追踪过程的稳定性，通过对地震记录观察分析给定同相轴密度n
m
参量，其为单位长度时窗内混叠同相轴数目的平均值；应用等值线追踪方法求出各能量团的分布范围，并搜索出其极值点位置，根据该点的坐标(p
i
,τ
i
)拟合出时空域中的相应同相轴，其所经各道的旅行时为
[0017][0018]
式中，i(i≥1)表示追踪同相轴的序号，n表示炮集记录中各道数据的道号，x
n
为该道数据的偏移距，p
i
和τ
i
分别代表所追踪同相轴的射线速度值和零偏移距时；
[0019]
3)利用fk扇形滤波进行线性干扰同相轴衰减基于同相轴追踪过程确定出多个线性同相轴，将其准确参数(p
i
,τ
i
)代入公式(4)计算所经地震道的旅行时通过fk扇形滤波法予以消除；针对每个同相轴的滤波过程为：
①
给定进行线性干扰压制的起始道号n0；
②
对于道号n≥n0的地震道，以t
n
为中心截取给定的一个短时窗长度的记录段，使各记录段沿起点位置对齐，从而将目标同相轴校正为水平；
③
以截取的多道记录段作为输入，通过fk扇形滤波法消除已被校正为水平的同相轴；
④
将滤波后的记录反重排，并放回各地震道的原时窗位置，其中道号n≥n0；
[0020]
4)进行多次迭代的线性干扰同相轴追踪压制采用迭代的追踪压制过程：
①
通过倾斜叠加谱的观察分析给定谱能量阈值e0参量，用以界定所追踪同相轴的叠加能量范围；
②
进行多次迭代的同相轴追踪与压制处理，对于第k次迭代，其中k≥2，基于剩余记录d
k
(x,t)创建倾斜叠加谱e
k
(p,τ)，若谱中振幅极值e
max
不小于e0表示记录中仍存在较强的线性干扰同相轴，则进行再次追踪压制；
③
重复步骤
②
，直至剩余叠加谱中的极值e
max
小于阈值e0为止。
[0021]
本发明与现有技术相比的有益效果：
[0022]
相较于传统fk视速度滤波方法，本方法仅在线性干扰同相轴所属的短时窗内进行压制处理，降低了损伤有效信号的可能性；通过记录重排将倾斜线性干扰同相轴校正为水
平，再利用fk扇形滤波法予以压制，有效避免了滤除大倾角线性干扰时所产生的空间假频。与基于τ-p变换的线性干扰压制方法相比，由于不需要针对炮集记录的每个频率成分求解线性方程组，本方法具有明显的效率优势。
附图说明
[0023]
图1为多次迭代的线性干扰同相轴追踪与衰减流程；
[0024]
图2为含有强直达波与折射波的原始炮集数据示例；
[0025]
图3为创建的高分辨率倾斜叠加谱(左)与线性干扰同相轴追踪结果示例(右)；
[0026]
图4为消除线性干扰的处理结果。
具体实施方式
[0027]
本发明提出的基于线性同相轴迭代追踪衰减的倾斜干扰剔除方法，具体的实施过程主要分为以下四步：1)高分辨率倾斜叠加谱的创建；2)基于高分辨率倾斜叠加谱进行线性同相轴的追踪；3)利用fk扇形滤波进行线性干扰同相轴衰减；4)进行多次迭代的线性干扰同相轴追踪压制。
[0028]
实施例1
[0029]
在野外地震勘探中，通过炸药、空气枪或电火花等震源激发地震波，利用检波器接收地震信号，获得包含直达波、折射波或面波等线性干扰波的地震记录。
[0030]
a海域为硬海底区域，海底较为平坦，水深在90米～110米间平缓变化。所选测线x1长约45千米，采用480道接收，炮间隔和道间隔分别为50米和12.5米，最小偏移距为170米,数据的采样间隔与记录长度分别为0.004秒与4.5秒。由于海底为强反射界面，相应的地震数据中存在振幅较强的直达波与折射波干扰，这严重影响了后续随机噪音衰减、鬼波剔除与多次波压制等步骤的处理效果。
[0031]
以下结合附图详细阐述本发明的具体实施过程，流程图如图1所示：
[0032]
1)高分辨率倾斜叠加谱的创建。输入图2所示的炮集记录d(x,t)，令零偏移距时τ在0秒至4.5秒间变化(间隔为0.004秒)，而射线速度p的变化范围和采样间隔分别为[2
ⅹ
10-4
,8
ⅹ
10-4
]与2
ⅹ
10-6
米/秒，根据上述射线速度p与零偏移距时τ的范围进行线性时差校正和叠加处理，即可获得倾斜叠加记录u(p,τ)
[0033][0034]
式中：x、t、p和τ分别为偏移距、旅行时、射线速度和零偏移距时，x1和x2分别为170米和6157.5米，d和u分别为代表偏移距域记录和倾斜叠加记录的二维矩阵；
[0035]
基于上述范围的射线速度p与零偏移距时τ，针对二维矩阵u(p,τ)中的每个样点，计算其同相加权因子s(p,τ)，使得炮集记录d(x,t)中存在该射线速度的同相轴时此加权因子的值较大，否则较小或者为零，计算公式为
[0036][0037]
式中，x、t、p和τ分别为偏移距、旅行时、射线速度和零偏移距时，d表示偏移距域记录，l表示时窗长度，n
x
为偏移距域记录的道数(即输入数据的道数480)，c为阻尼因子，取地震记录平均振幅的0.01～0.001；为了获得理想的倾斜叠加谱，令l＝0.008秒、c＝0.01；
[0038]
利用式(2)计算的因子s(p,τ)对倾斜叠加道集进行同相加权，并取绝对值即可获得高分辨率的倾斜叠加谱e(p,τ)
[0039]
e(p,τ)＝|u(p,τ)s(p,τ)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0040]
取绝对值后即为高分辨率的倾斜叠加谱(见图3(左))；为了避免对有效波同相轴的误追踪，令射线速度阈值p
min
为4
ⅹ
10-4
米/秒，然后将倾斜叠加谱e(p,τ)中p<4
ⅹ
10-4
米/秒的范围充零；
[0041]
2)基于高分辨率倾斜叠加谱进行线性同相轴的追踪。炮集记录d(x,t)中射线速度值p
i
、零偏移距时τ
i
的线性同相轴，将在谱e(p,τ)中形成以(p
i
,τ
i
)为中心极值的团状结构能量；为了保证同相轴追踪过程的稳定性，通过对地震记录(见图2)的观察分析令同相轴密度n
m
＝6，其为单位长度时窗内线性干扰同相轴数目的平均值；对于图3(左)所示的倾斜叠加谱，应用等值线追踪方法获得多条封闭曲线(见图3(左)中的闭合曲线)，据此确定了各能量团的分布范围，然后搜索出其中的极值点位置，则可根据各点的坐标(p
i
,τ
i
)拟合出时空域中的线性干扰同相轴，其所经各道的旅行时为
[0042][0043]
式中，i(i≥1)表示所追踪同相轴的序号，n表示炮集记录中各道数据的道号，x
n
为该道数据的偏移距，p
i
和τ
i
分别代表所追踪同相轴的射线速度值和零偏移距时；
[0044]
3)利用fk扇形滤波进行线性干扰同相轴衰减。基于同相轴追踪过程确定出多个线性同相轴，将其准确参数(p
i
,τ
i
)代入公式(4)计算所经地震道的旅行时通过fk扇形滤波法予以消除；对于图3(右)所示炮集记录中每一条曲线代表的同相轴：
①
根据图2所示炮集记录中折射波出现的位置，设置线性干扰压制的起始道号50；
②
对于道号n≥50的地震道，以为中心截取长度为0.05秒的记录段，使各记录段沿起点位置对齐，从而将目标同相轴校正为水平；
③
以截取的多道记录段作为输入，通过fk扇形滤波法消除已被校正为水平的同相轴；
④
将滤波后的记录反重排，并放回各地震道的原时窗位置，其中道号n≥50；
[0045]
4)进行多次迭代的线性干扰同相轴追踪压制。如图1所示，多次迭代的追踪压制过程为：
①
通过对倾斜叠加谱(见图3(左))的观察分析令谱能量阈值e0＝0.05，用以界定所追踪同相轴的叠加能量范围；
②
进行第k次同相轴追踪，其中k≥2，基于剩余记录d
k
(x,t)创建倾斜叠加谱e
k
(p,τ)，若谱中振幅极值e
max
不小于e0表示记录中仍存在较强的线性干扰同相轴，则进行再次追踪压制；
③
重复步骤
②
，直至剩余叠加谱中的极值e
max
小于阈值e0为止；
[0046]
对于图2所示的炮集记录，各同相轴的倾斜叠加能量具有明显差异，仅通过一次的追踪衰减难以消除其中的所有线性干扰同相轴，为此经过了3次迭代的同相轴追踪与衰减
处理。最终的处理结果见图4，与图2相比，中、远偏移距道中的线性干扰已被完全去除，而且压制结果中未产生明显的假频。