专利名称：地震记录单频干扰的自动识别与压制方法
地震记录单频干扰的自动识别与压制方法所属领域本发明涉及地球物理勘探中地震数据的处理技术，是一种地震记录单频干扰的自 动识别与压制方法。
背景技术：
目前的地震勘探技术主要利用纵波勘探来获得地下构造信息，再综合利用其它已 有资料确定钻探位置，但在实际的地震勘探中，资料品质会受到各种因素的影响，比如发电 机、高压线及各种工业设备等产生的单频干扰，这些干扰有时会对资料品质造成严重影响。地震勘探技术就是在地面地震勘探和井中地震勘探中利用检波器或检波器组合 采集的地震资料的初至波前背景干扰能量信息，获得干扰波的频率分布信息，在时间域通 过道拆分处理使得单频干扰变为直流或近直流能量，然后通过多点中值滤波预测出单频干 扰，通过减去法实现对单频干扰的压制，提高地震记录的信噪比，提高资料处理成果的精 度，进而通过资料解释提供更可靠的钻探井位。在地震数据处理中，现有各种单频噪声压制方法主要包括频率域滤波法、时间域 拟合法等。油田开发区或井场在进行地震勘探时，工业干扰较严重，尤其是50Hz单频干扰。 由于单频干扰一般在频率域能量比较集中，针对单频干扰的频率，频率域滤波法可以设计 陷波器去除大部分单频干扰能量，但也会对该频段有效波造成不可挽回的损失，同时还存 在吉布斯效应等问题。时间域拟合法可以在时间域扫描单频波的频率和时延，最大程度逼近单频波，然 后将其减去。时间域拟合法将单频干扰用不同振幅的正弦函数与余弦函数的叠加，求取方 法更为简洁，但一次只针对一个频率的干扰进行拟合压制，对于存在整数倍的多组单频干 扰时，运算量成倍增加。
发明内容
本发明目的在于提供一种有效提高地震资料的信噪比，不影响正常道的原始波场 特征、运算量小、没有吉布斯效应的地震记录单频干扰的自动识别与压制方法。本发明通过以下技术方案实现1)利用单检波器或检波器串组合获取得地震记录；2)对每一个输入道集的初至前记录进行频率域能量统计，对于能量在单频所在频 段明显高于相邻频段的，当大于门坎值时标记为含单频干扰道；步骤2所述的频率域能量统计是选择一个频率间隔Δ ·，在可能存在单频干扰的 频段f l-f2，按频率间隔△ f进行振幅谱能量叠加，正常频谱的能量叠加与相邻频率间隔的 能量叠加之比R—般较小，当大于门坎值Th时即可认为该道含单频干扰，将道号记录下来。3)通过振幅谱搜索单频干扰的准确频率值f ；步骤3所述的搜索单频干扰 准确频率值f是对振幅谱存在单频干扰的频率间逐点比较，找出最大值，最大值对应的频率f即为单频干扰频率；4)对于标记为含单频干扰的道拆分为η道，依据下式求取η，《 = α<4^)其中f单频干扰的频率值，At为采样间隔，单位为毫秒，Ceil为下取整函数，取 不小于该值的最小整数，依据下式将输入的一道数据的每个点放到拆分后η道的对应样点位置，形成η道 数据k = ceil(i/n)(2)j = i-(k-l) Xn(3)式中拆分前第i个样点拆分后位于第j道的第k个样点；5)对拆分后的道进行去直流处理；步骤5)所述的去直流处理是若拆分后的道采样率不变，则拆分后单频干扰及其 整数倍的单频波发生频率混叠，变为OHz或接近0Hz，即直流能量，这时通过多点中值滤波 对直流分量进行预测，然后利用减去法减去。6)将拆分后η道的样点值放回到原来位置形成一道，重复步骤4)、5)、6)处理所有 含单频干扰的道；7)将去噪后记录进行静校正、动校正、反褶积、叠加、偏移等处理，获得改进后的叠 加、偏移剖面。本发明利用单频干扰在时间域和频率域的特征进行判别和压制，有效地提高了地 震资料的信噪比，同时由于去噪只在干扰道上进行，不影响正常道的原始波场特征，是一种 相对保真的去噪方法。
图1是实例1的3D-VSP单炮(左)，陷波器滤波(中)及本发明去噪对比图(右)；图2是实例1的3D-VSP单炮(左)，陷波器滤波(中)及本发明频谱对比图(右)；图3是实例1的3D-VSP单炮(上)，陷波器滤波(中)及本发明频谱放大对比图 (下)；图4是实例1的道拆分后的显示； 图5是实例2的3D-VSP单炮(左)，陷波器滤波(中)及本发明去噪对比图(右)；图6是实例2的3D-VSP单炮(左)，陷波器滤波(中)及本发明频谱对比图(右)；图7是实例2的3D-VSP单炮(左)，陷波器滤波(中)及本发明频谱放大对比图 (右)图8是实例2的道拆分后的显示。
具体实施例方式以下结合附图详细说明。本发明用野外单检波器或检波器串组合采集地震记录，利用初至前振幅统计对单 频干扰在频率域的分布进行搜索，并区分正常道和单频干扰严重的道，然后在时间域利用
4道拆分的原理使得单频干扰变为直流或近直流能量，然后通过多点中值滤波预测出单频干 扰，通过减去法实现对单频干扰的压制，提高地震记录的信噪比。本发明具体实施方案及步骤详述如下1)利用单检波器或检波器串组合获取得地震记录；在采集地震数据过程中，受发电机干扰、工业用电感应等影响，在记录上会出现单 频干扰，一般在50Hz附近，也可能出现该频率整数倍的干扰，这些干扰并不是地下地震波 场的反映，一般能量稳定，随时间变化很小，记录道之间干扰波振幅和相位不完全一致(见 图1左、图5左)。采用陷波器进行滤波处理可以压制单频干扰，但不够彻底，且存在吉布斯 效应(见图1中、图5中)。2)对每一个输入道集的初至前记录进行频率域能量统计，对于能量在单频所在频 段明显高于相邻频段的，当大于门坎值时标记为含单频干扰道；步骤2所述的频率域能量统计是选择一个频率间隔Δ ·，在可能存在单频干扰的 频段f l-f2，按频率间隔△ f进行振幅谱能量叠加，正常频谱的能量叠加与相邻频率间隔的 能量叠加之比R—般较小，当大于门坎值Th时即可认为该道含单频干扰，将道号记录下来。 将这些干扰污染的道标识出来的目的是让后续的去噪处理更有针对性，让没有污染的道保 持原状，同时也减少了计算量。3)通过振幅谱搜索单频干扰的准确频率值f ；步骤3所述的搜索单频干扰的准确频率值f是对振幅谱存在单频干扰的频率间隔 逐点比较，找出最大值，最大值对应的频率f即为单频干扰频率。单频干扰频率求得越准 确，后面计算的精度越高。4)对于标记为含单频干扰的道拆分为η道，拆分后的道如图4、图8所示；依据下式求取n，" = ce<4^)其中f单频干扰的频率值，At为采样间隔，单位为毫秒，Ceil为下取整函数，取 不小于该值的最小整数，依据下式将输入的一道数据的每个点放到拆分后η道的对应样点位置，形成η道 数据k = ceil(i/n)(2)j = i-(k-l) Xn(3)式中拆分前第i个样点拆分后位于第j道的第k个样点。根据采样定律，拆分后的道由于欠采样而发生频率混叠，变为直流或近直流频率 成分，为下一步处理奠定基础。5)对拆分后的道进行去直流处理；步骤5)所述的去直流处理是若拆分后的道采样率不变，则拆分后单频干扰及其 整数倍的单频波发生频率混叠，变为OHz或接近0Hz，即直流频率成分，这时通过多点中值 滤波对直流分量进行预测，然后利用减去法减去。有效波一般为宽频数据，且具有时变的特 点，因此在上述处理中得到保留。6)将拆分后η道的样点值放回到原来位置形成一道，重复步骤4)、5)、6)处理所有 含单频干扰的道(见图1右、图5右)；
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与原始记录频谱(见图2左、图3上、图6左、图7左)相比，去单频干扰后频谱 (见图2右、图3下、图6右、图7右)已看不到单频干扰能量，与陷波器滤波后频谱(见图 2中、图3中、图6中、图7中)相比，不存在陷波带，有效波得到了很好的保留。图3、图7 为放大显示图，频率域对比特征更清楚。7)将去噪后记录进行静校正、动校正、反褶积、叠加、偏移等处理，获得改进后的叠 加、偏移剖面。通过进行构造、岩性等解释工作，进而提供更为精确可靠的井位。油田开发区或井场在进行地震勘探时，工业干扰较严重，尤其是50Hz单频干扰。 本文利用单频干扰在时间域和频率域的特征进行判别和压制，有效地提高了地震资料的信 噪比，同时由于去噪只在干扰道上进行，不影响正常道的原始波场特征，是一种相对保真的 去噪方法。为验证效果，分别在以下两实例采用本发明测试，详述如下实例一地震资料为三分量三维VSP采集资料，由于施工井场上的发电机无法关闭，在地 震记录上很多道有感应的单频干扰，干扰范围达数百米。井场单频干扰能量主要集中在 50Hz及其整数倍的单频上(图1左)，利用一般的陷波器进行滤波，干扰波能量被压制到较 低的水平上，但仍不够干净(图1中)。通过本方法去除单频后可以看出，干扰波压制后能 量明显低于反射波场，已经基本看不到单频干扰，与陷波器滤波相比信噪比明显提高(图1 右)。频谱显示单频干扰为50Hz及其整数倍单频(图2左、图3上)，用陷波器滤波后，对应 频率段形成了陷波带，相应的有效波也被压制(图2中、图3中)，而采用本发明方法，50Hz 及其整数倍单频得到了有效的去除，有效波也没有被压制(图2右、图3下)。从图4的拆分后数据显示可以看出，单频干扰在拆分后表现为直流分量，因此可 采用各种简单的去直流方法进行去除，本实例采用多点中值滤波预测直流分量，然后用减 去法来剔除干扰能量。实例二大型油田进行地震勘探时采油区的各种工业设施会产生单频感应噪声，有些噪音 在采集时无法避免，有些可以避免但需支付高昂的停工赔偿费用。本例采集中由于3D-VSP 采集时井场工业电感应，在单炮地震记录上形成了大面积的干扰，干扰道数可达到50%以 上。这些干扰能量极强(图5左)，主要集中在50Hz及其整数倍的频率附近，利用多个陷波 器组合滤波，干扰波能量被压制到较低的水平上，但不够干净(图5中)。利用本发明方法， 通过时间域的对比可以看出，干扰波压制后能量已经明显低于反射波场(图5右)，频谱显 示单频干扰为50Hz及其整数倍单频(图6左、图7左)，用陷波器滤波后，对应频率段形成 了陷波带，相应的有效波也被压制(图6中、图7中)，而采用本发明方法，50Hz及其整数倍 单频得到了有效的去除，有效波也没有被压制(图6右、图7右)。从图8的拆分后数据显示可以看出，单频干扰在拆分后表现为近似直流分量，因 此可采用各种简单的去直流方法进行去除，本实例采用多点中值滤波预测直流分量，然后 用减去法来剔除干扰能量。
权利要求
一种地震记录单频干扰的自动识别与压制方法，特征是按照以下具体步骤实现1)利用单检波器或检波器串组合获取得地震记录；2)对每一个输入道集的初至前记录进行频率域能量统计，对于能量在单频所在频段明显高于相邻频段的，当大于门坎值时标记为含单频干扰道；3)通过振幅谱搜索单频干扰的准确频率值f；4)对于标记为含单频干扰的道拆分为n道，依据下式求取n，其中f单频干扰的频率值，Δt为采样间隔，单位为毫秒，Ceil为下取整函数，取不小于该值的最小整数，依据下式将输入的一道数据的每个点放到拆分后n道的对应样点位置，形成n道数据k＝ceil(i/n) (2)j＝i (k 1)×n (3)式中拆分前第i个样点拆分后位于第j道的第k个样点；5)对拆分后的道进行去直流处理；6)将拆分后n道的样点值放回到原来位置形成一道，重复步骤4)至6)处理所有含单频干扰的道；7)将去噪后记录进行静校正、动校正、反褶积、叠加、偏移等处理，获得改进后的叠加、偏移剖面。F2009100867504C0000011.tif
2.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤2所述的频率域能量统计是选择一个频率 间隔Δ f，在可能存在单频干扰的频段fl-f2，按频率间隔Af进行振幅谱能量叠加，正常频 谱的能量叠加与相邻频率间隔的能量叠加之比R—般较小，当大于门坎值Th时即可认为该 道含单频干扰，将道号记录下来。
3.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤3所述的搜索单频干扰的准确频率值f是 对振幅谱存在单频干扰的频率间隔逐点比较，找出最大值，最大值对应的频率f即为单频 干扰频率。
4.根据权利要求1所述的方法，特征是步骤5)所述的去直流处理是若拆分后的道采样 率不变，则拆分后单频干扰及其整数倍的单频波发生频率混叠，变为OHz或接近0Hz，即直 流能量，这时通过多点中值滤波对直流分量进行预测，然后利用减去法减去。
全文摘要
本发明涉及地球物理勘探地震记录单频干扰的自动识别与压制方法。先对每一个输入道集的初至前记录进行频率域能量统计，对于能量在单频所在频段明显高于相邻频段的标记为含单频干扰道，通过振幅谱搜索单频干扰的准确频率值f，拆分单频干扰的道进行去直流处理，再将拆分后道的样点值放回到原来位置形成一道，重复处理所有含单频干扰的道，获得改进后的叠加、偏移剖面。本发明有效地提高了地震资料的信噪比，不影响正常道的原始波场特征。
文档编号G01V1/36GK101930081SQ200910086750
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者李彦鹏, 陈沅忠 申请人:中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司