基于自适应匹配滤波算子的可控震源谐波压制方法技术

本发明专利技术提供一种基于自适应匹配滤波算子的可控震源谐波压制方法，该基于自适应匹配滤波算子的可控震源谐波压制方法包括：步骤1，用传统预测滤波法对谐波干扰进行预测；步骤2，用伪多道匹配方法对步骤1中预测的谐波进行自适应修正，结合传统的多道匹配和约束道均衡方法，得到扩展的伪多道匹配滤波方法；步骤3，从原始记录中减去步骤2中经过修正后的预测出的谐波，得到谐波压制后的记录。该基于自适应匹配滤波算子的可控震源谐波压制方法效果好，精度高，能够很好地达到可控震源数据处理的要求的，并且为后续地震资料成像和解释提供可靠保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及地震资料处理领域，特别是设及到一种基于自适应匹配滤波算子的可 控震源谐波压制方法。
技术介绍
随着可控震源地震勘探的出现，人们很早就认识了谐波，由于滑动扫描出现之前 的扫描方式中，谐波干扰对数据品质的影响很小，几乎可W忽略，所W谐波压制技术发展缓 慢。为了提高生产效率，出现了滑动扫描等高效采集技术，由于人们进一步追究采集速度， 滑动时间越来越小，谐波干扰影响也就越来越大，因此压制谐波干扰的技术不断更新，特别 是国外，近些年提出了一系列压制谐波干扰的方法。如：野外采集中普遍使用的变频变相位 扫描技术，该技术是基于扫描信号和谐波崎变信号的极性特征，在采集过程中通过改变扫 描信号的初始振动相位，之后采用先相关后叠加的方式可W对谐波干扰进行有效的压制， 但是该方法针对谐波出现的具体位置来选择合适的参数压制谐波，实现起来比较困难，质 量监控也很难进行。Li等人（1994)基于线性频率扫描方式，提出了纯相移滤波（PPSM)方 法来压制谐波干扰，该方法简单高效直观稳定，特别适用于VSP资料，但不适用于滑动扫描 记录。对此，黄建平等人（2012)对其进行改进，提出了一种可W适用于滑动扫描技术的相 移滤波法，该方法能够有效的压制本炮干扰，但是对于邻炮干扰的压制效果不是很好。 在可控震源地震勘探过程中，可控震源在向地下传输扫描信号的同时，由于种种 因素，谐波干扰不可避免。基于上述原因在可控震源进行地震勘探时，必然存在谐波干扰。 而谐波的存在对可控震源地震数据后续的处理、成像和解释带来了巨大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种效果好，精度高，能够很好地达到可控震源数据处理的 要求的。 本专利技术的目的是通过如下技术措施来实现的：基于自适应匹配滤波算子的可控震 源谐波压制方法，该包括：步骤1，用传 统预测滤波法对谐波干扰进行预测；步骤2,用伪多道匹配方法对步骤1中预测的谐波进行 自适应修正，结合传统的多道匹配和约束道均衡方法，得到扩展的伪多道匹配滤波方法；步 骤3,从原始记录中减去步骤2中经过修正后的预测出的谐波，得到谐波压制后的记录。 本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现的： 步骤1包括：A)采用相移法分离地面力信号求取Pm，令 Μ pj Ρ= 视=2 封1其中Ρ为预测滤波算子，Μ为谐波的阶次，Hm为m次谐波的相位谱，Η1为基波的相 位谱，Ρm为m次谐波振幅与基波振幅的比值；B)对谐波干扰进行预测和压制：[001引其中，Η是谐波干扰，D为频率域的炮记录，Hm是m次谐波的相位谱，Η1为基波的相 位谱，R为地震震动向大地施加的外力，ai为基波的振幅。 步骤2包括W下步骤： a)假设初始地震记录为P，有效波记录为P。，真实的谐波干扰为m，则 p〇=p-m 假设预测的谐波分量为m。，用a表示滤波因子，则真实的谐波干扰可由下式求得： m=a*m〇 则有效波记录可表示为： p〇=p-a*m〇 [002引计算滤波因子a:e(a) =I|p-Ma| |2[002引其中Μ为预测谐波噪音的矩阵表示形式，e(a)为a的最小化目标函数； b)在最小二乘意义下通过计算基于L2模的谐波自适应相减的滤波因子a来最小 化预测的谐波信号与实际谐波信号的差，在一个可滑动的窗口中匹配预测的谐波干扰，使 用多道方程式，[002引其中，p(t)是原始地震记录，nil(t)是预测的第i道谐波干扰，曰1似是多道匹配因 子，N是匹配的道数，Pe(t)为预测滤波后的地震记录； 根据约束道均衡的方法，将单道扩展为四道，其表达式为： 其中：Pn(t)为预测滤波后的地震记录，mH(t)表示谐波的希尔伯特变换道，*的 和为m(t)和lAt)导数道，W康示每一道的滤波算子； 采用權积算子来调整上式： 其中：ρ〇ω为预测滤波后的地震记录，《的郝为m(t)和lAd导数道，fn(t) 为各道频率表达式，mH(t)表示谐波的希尔伯特变换道； 结合传统的多道匹配和约束道均衡方法，得到扩展的伪多道匹配滤波方法： 其中*〇α)为预ii滤波后的地震记录，'"(f)和沁《灼为m(t)和lAt)导数道， 片,1似为伪多道道频率表达式V(t)表示谐波的希尔伯特变换道。 本专利技术中的，针对可控震源谐 波干扰，提出了自适应匹配预测滤波谐波压制技术。采用该方法压制谐波的地震数据残余 谐波能量很少，并且不会减少有效波的能量。该方法的效果好，精度高，能够很好地达到可 控震源数据处理的要求，为后续反演成像研究提供良好的技术支持。【附图说明】 图1为谐波崎变信号的模拟； 图2为本专利技术的的一具体实 施例的流程图； 图3为本专利技术模拟试算的某工区速度模型； 图4为可控震源滑动扫描正演模拟多炮记录相关前的原始记录； 图5为可控震源滑动扫描正演模拟多炮记录相关后的相关记录； 图6为采用本专利技术方法进行谐波压制后的炮记录； 图7为采用本专利技术方法压制掉的谐波； 图8为传统预测滤波算法压制谐波的结果； 图9为采用预测滤波法压制掉的谐波； 图10为采用本专利技术提出的谐波压制方法得到的第二炮炮谐波压制结果； 图11为采用本专利技术提出的谐波压制方法得到的第Ξ炮炮谐波压制结果； 图12为采用本专利技术提出的谐波压制方法得到的第四炮炮谐波压制结果。【具体实施方式】 为使本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合附图所示，作详细说明如下。 本文中假设使用的是正弦扫描信号，扫描信号的表达式如式（1)所示： 乂〇) = ^5山 ()<f<：T (1) 式中，曰1为振幅随时间的表达式，Φ1为初始相位，T为扫描周期，U)为频率表 达式，斬，α)可由瞬时频率积分得到 我们给出k次谐波的表达式如式似所示： 式.(y) = <7,' siii 0 < / < 7' (2) 谐波崎变信号（如图1所示）由基波信号和各次谐波信号组成，因此我们将谐波 崎变信号由下式表不：(3) 如图2所示，图2为本专利技术的 的流程图。在步骤101，用传统预测滤波法对谐波干扰进行预测。谐波崎变信号由基波信号和 各次谐波信号组成，因此我们将谐波崎变信号由下式表示：(3)[006引式中，am为振幅随时间的表达式，Φm为初始相化T为扫描周期，t为时间，巧，判 为频率表达式，令(汾=8站把巧饼+趴J，式做可W简化为式（4)所示的基波信号 和各次谐波信号的和的形式。C4：) 将该谐波崎变信号与反射系数做權积运算，就可W得到含有谐波干扰：(目）[006引其中：dW为含谐波干扰的炮记录，曰1为振幅随时间的表达式，t为时间，dm(t)为 谐波分量产生的炮记录表达式，么n( )==sin(2i70,,,U) +W.H)，' * '为權积运算符号，r(t) 为反射系数，为地面力信当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自适应匹配滤波算子的可控震源谐波压制方法，其特征在于，该基于自适应匹配滤波算子的可控震源谐波压制方法包括：步骤1，用传统预测滤波法对谐波干扰进行预测；步骤2，用伪多道匹配方法对步骤1中预测的谐波进行自适应修正，结合传统的多道匹配和约束道均衡方法，得到扩展的伪多道匹配滤波方法；步骤3，从原始记录中减去步骤2中经过修正后的预测出的谐波，得到谐波压制后的记录。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于富文，曲英铭，宋俊海，胡立新，莫延钢，徐雷良，卢湘鹏，崔汝国，时兴文，
申请(专利权)人：中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司，
类型：发明
国别省市：山东;37