一种去除海洋地震勘探尾流噪音的方法与流程

本发明涉及海洋地震资料处理领域，具体涉及一种去除海洋地震勘探尾流噪音的方法。

背景技术：

海洋地震勘探中，尤其是高分辨率地震勘探，当电缆离船距离较近时，在采集过程中不可避免会收到尾流干扰，如图1所示，此噪音与有效信号区分明显，速度为1500m/s，在地震记录范围内能量近乎一致，但不同位置处的竖条状噪音能量有差异，这种噪音的存在干扰了有效信号，对于浅地层剖面的解释非常不利，是数据处理中应消除的噪音之一。

尾流干扰本质上是线性干扰，目前主要是利用其视速度与有效波视速度不同进行去除，常用的去除方法包括fxcns，fk滤波，taup域切除：

fxcns和fk滤波运行效率高，但是容易伤害有效信号。当测线较多时，处理需要采用批量处理，此时fxcns和fk滤波难以实现全优化处理，即往往部分测线容易出现伤害有效信号的情况，此时还需要重新调整处理参数，甚至有时需要放弃对这部分测线的处理。出现这种情况是最为麻烦的，重新设计处理流程不但耗费大量时间，也使得处理人员将宝贵时间折腾在反复修改参数上，因此fxcns和fk滤波看似处理效率高，对于复杂测线而言，其效率反而是最低的；

taup域切除也是处理尾流噪音的方法，其去除线性干扰的原理是炮集上的尾流噪音(图2a)在变换到taup域后为一串点(图2b)，通过切除后(图2c)即可实现对尾流噪音的压制，再通过反变换到炮集(图2d)即可。taup域变换最主要的问题是采用直接切除的方法保幅性较差，尤其是当尾流噪音与有效波存在重叠区域时，直接切除也会损害有效信号。

技术实现要素：

本发明为解决现有尾流噪音去除方法所存在的效率低、精度差等缺陷，提供一种去除海洋地震勘探尾流噪音的方法，在taup变换基础上通过异常振幅去噪的方法消除尾流噪音。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种去除海洋地震勘探尾流噪音的方法，包括以下步骤：

步骤1、基于taup变换将炮集数据变换到taup域；

步骤2、设定尾流时窗和有效波时窗，尾流时窗宽度包含尾流噪音，尾流时窗长度包含若干组尾流噪音，有效波时窗为尾流时窗的复制，且有效波时窗置紧贴尾流时窗右侧；

步骤3、设定尾流时窗和有效波时窗向下滑动量，向下滑动时，不同时窗之间根据滑动量的不同有所重合；

步骤4、在taup域，沿时间轴计算尾流时窗和有效波时窗内振幅值，直到最大时间，分别生成有效波振幅曲线和尾流噪音振幅曲线；

步骤5、平滑尾流振幅曲线和有效波振幅曲线以消除高频抖动，确定振幅比值系数，确定衰减系数；

(1)按照尾流噪音和有效波能量关系不同，会得到三种振幅曲线关系：

模式a：尾流噪音能量大于有效波能量，此种情况应尽量衰减尾流噪音；

模式b：尾流噪音能量与有效波能量相当；

模式c：尾流噪音能量小于有效波能量；

模式b和模式c需要在衰减尾流噪音的过程中尽量保护有效信号；

(2)确定振幅曲线比值系数，即

振幅曲线比值系数＝尾流噪音振幅值/有效波振幅值；

并根据振幅曲线比值系数确定衰减系数：

当振幅曲线比值系数≦1时，即有效波能量强于尾流噪音能量时，不对尾流噪音进行衰减，衰减系数为0％，以避免伤害有效信号；

当1<振幅曲线比值系数≦2时，即尾流噪音能量强于有效波能量，但其能量强度并不占据绝对优势时，按照正比关系对尾流噪音进行衰减；

当振幅曲线比值系数>2时，此时尾流噪音能量远大于有效波能量，即尾流噪音能量占据主要优势时，此时应完全衰减尾流噪音，衰减系数为100％；

步骤6、消除尾流噪音，利用异常振幅去噪的方法进行消除，并最终按照衰减系数关系输出最终结果：

最终结果＝原始数据-(原始数据-异常振幅去噪结果)*衰减系数。

进一步的，所述步骤3中，设置的滑动量为时窗长度的20％-50％，所述时窗为尾流时窗或有效波时窗。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本方案去除的尾流噪音更为彻底，同时能更好地保护有效信号，在处理效率上更高，结合振幅曲线比值系数确定衰减系数，实现智能化设计，基本可以确保不同测线批量化处理后都可以达到消除尾流噪音的目的，可以实现一次处理就可以达到处理目标，不同于fxcns和fk批量化处理后可能存在某些测线处理效果不满意还需要再重新设计参数再进行处理的方式，本方案处理效率大大提高。

附图说明

图1为尾流噪音在炮集上的表现示意图；

图2为taup变换去除尾流噪音示意图；

图3为将炮集变换到taup域后尾流噪音表现形式示意图；

图4为本发明实施例所述的三种振幅曲线关系示意图；

图5为本发明实施例比值系数与衰减系数的关系示意图；

图6为本发明实施例异常振幅去噪的基本原理示意图；

图7为在taup域中利用异常振幅去噪原理音去除尾流噪音示意图；

图8为本发明所述方法去噪前后炮集对比及去除的噪音示意图；

图9为叠加剖面尾流噪音去除前后对比及去除的噪音示意图；

图10为本发明实施例验证时不同处理方法去除效果对比示意图，其中，a:fxcns去噪后炮集；b:fxcns去除的噪音；c:fk去噪后炮集；d:fk去除的噪音；e：本发明方法去噪后炮集；f：本发明方法去除的噪音。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例。

实施例，本实施例公开一种去除海洋地震勘探尾流噪音的方法，在taup变换基础上通过智能化异常振幅去噪的方法消除尾流噪音，主要处理步骤如下：

步骤1、基于taup变换将炮集数据变换到taup域，其变换公式为

其中，τ为x＝0时的截距时间，t为双程旅行时，p为射线参数，也可以称为视慢度，即视速度的倒数，x为偏移距，s为taup域的振幅值，p为tx域的振幅值；

步骤2、在taup域中，尾流噪音呈竖条状分布，有效信号集中在零值附近，呈倒漏斗状分布，如图3所示；设定尾流时窗和有效波时窗(时窗是时间窗口的简称，为一矩形框，时窗长度为纵向，代表时间，以ms为单位，时窗宽度为横向，代表距离，以m为单位)，尾流时窗宽度以包含尾流噪音为准，尾流时窗长度一般以包含几组尾流噪音。有效波时窗相当于尾流时窗的复制，两者的区别在于有效波时窗置紧贴尾流时窗右侧。

时窗长度是重要的测试参数，一般而言，时窗长度越大，计算效率越高，计算的振幅曲线越平滑，但精度低，尤其是有效波能量分界点无法准确定位；时窗长度越小，计算效率越低，计算的振幅曲线抖动越厉害，但精度高，有效波能量分界点定位更准确。

步骤3、设定时窗向下滑动量，一般为时窗长度的20％-50％，本实施例优选30％，时窗向下滑动时，会形成不同的时窗，如图3所示的时窗1，时窗2，时窗3等，不同时窗之间根据滑动量的不同会有所重合；

步骤4、沿时间轴计算时窗内振幅值，直到最大时间，分别生成有效波振幅曲线和尾流噪音振幅曲线；

步骤5、平滑尾流振幅曲线和有效波振幅曲线，消除高频抖动，确定振幅比值系数，确定衰减系数；

(1)按照尾流噪音和有效波能量关系不同，得到三种不同类型的振幅曲线关系，如图4所示。

a模式代表尾流噪音能量大于有效波能量，此种情况应尽量衰减尾流噪音；

b模式代表尾流噪音与有效波能量相当，

c模式代表尾流噪音能量小于有效波能量；

b和c模式需要在衰减尾流噪音的过程中尽量保护有效信号。

(2)振幅曲线比值系数计算，即

比值系数＝尾流噪音振幅值/有效波振幅值

(3)根据比值系数确定衰减系数，如图5所示：

当比值系数<＝1时，即有效波能量强于尾流噪音能量时，不对尾流噪音进行衰减，以避免伤害有效信号；

当1<比值系数≦2时，即尾流噪音能量强于有效波能量，但其能量强度并不占据绝对优势时，按照图5所示的百分比关系对尾流噪音进行衰减；

当比值系数>2时，此时尾流噪音能量远大于有效波能量，即尾流噪音能量占据主要优势时，此时应完全衰减尾流噪音。

步骤6、消除尾流噪音，并最终按照衰减系数关系输出最终结果：

i、利用异常振幅去噪的方法消除尾流噪音：

具体实施时，可以采用传统去噪方法或异常振幅去噪方法，为比较成熟手段，且在现有技术中多有介绍。传统去噪时采用直接切除的方法，这样不可避免对有效信号有所损害。本实施例优选采用异常振幅去噪的方法消除尾流噪音，这样更有利于保护有效信号。异常振幅去噪的原理可通过图6表示：

(1)首先求取每道数据的平均能量：

其中，ek是第k道的能量(振幅)；aik是第k道，第i个采样点的振幅；nk是第k道的样点个数。对于图6，共有9道能量，分别为e1-e9，其能量大小不一。

(2)然后对求取的振幅进行从小到大的排序找到中间值，即中值振幅m，由此可以计算出门槛值，即

t＝m×factor

其中，t是阈值振幅；factor是时间窗口所对应的阈值系数。异常振幅去噪算法都是针对小数据体中间道进行检测，通过此道当前振幅值e与门槛值t比较即可检验出振幅是否存在异常，即

e≥t

如果当前道振幅异常，异常振幅可以直接通过衰减的方式去除，或者通过周围数据道插值的方式替换。

对图4中的9道能量，第5道能量为当前值，e3在所有能量中排序位于中间值，因此此值为中值振幅。图4中阈值系数为3，因此阈值振幅为3倍中值振幅。

很明显可以看到当前检测值e5超过阈值振幅，因此在处理中可以通过乘以一个系数进行衰减(例如衰减到中值振幅，如图6中的灰色柱体)或通过周围道插值的方式进行衰减。

ii、由于异常振幅去噪时有时也会将有效信号一同去除，为了进一步保护有效信号，根据图5关系对去除的噪音做进一步的约束，按照衰减系数关系输出最终结果，即

最终结果＝原始数据-(原始数据-异常振幅去噪结果)*衰减系数。

本实施例强调对尾流噪音的去除，考虑到尾流噪音只是海洋地震勘探中常见的线性噪音中的一种，对于部分侧反射、过船干扰等也会在地震剖面中形成线性噪音，凡是与尾流噪音相似的线性噪音，也同样适用于本发明方法并获得较好的处理效果，在此不做赘述。

为了进一步证明本方法的有效性，下面结合具体实例进行验证：

利用本发明方法在taup域对尾流噪音进行去除(图7)，可以看到经本发明方法去除后尾流噪音基本可以得到很好地消除，从单炮对比效果看(图8)，倾斜的尾流噪音得到很好地压制，同时有效信号得到很好保护，叠加剖面上(图9)尾流噪音去除后信噪比得到进一步提升，由尾流噪音形成的线性干扰得到消除。对比fxcns方法和fk方法(图10)，本发明方法尾流噪音消除更加彻底，同时有效信号得到更好保护，同时本发明方法可以实现大量测线的批量化处理，采用默认参数就可以获得很好的处理效果，处理效率远远高于传统方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。