一种自适应识别和消除地震勘探单频干扰的方法技术

本发明专利技术涉及野外地震数据采集中自适应识别和消除地震勘探单频干扰的方法。包括以下步骤：确定单频干扰波的初始频率；计算单频干扰波余弦函数和正弦函数的振幅；根据单频干扰波初始频率确定单频干扰波频率；计算单频干扰波和地震有效信号：得出消除单频干扰波的地震数据绘制消除单频干扰波后的地震数据剖面和存储消除单频干扰波后的地震数据剖面。本发明专利技术克服了频率域压制单频波的缺点，而且比时间域单频干扰波压制方法运算速度快，能够有效的消除地震记录上的单频波，保留了时间域单频干扰波压制方法不损害有效波的特点。

A method of adaptive identification and elimination of single frequency interference in seismic prospecting

The invention relates to a method for adaptive identification and elimination of single frequency interference in seismic data acquisition in field seismic data acquisition. Includes the following steps: determining the initial frequency of single frequency interference wave; calculation of single frequency interference wave amplitude cosine and sine function; according to the determined initial frequencies of single frequency interference wave single frequency interference wave frequency; calculation of single frequency interference wave and seismic signal: can eliminate the seismic data of single frequency interference wave rendering eliminating single frequency interference after the earthquake wave data storage section and eliminate the seismic data section of single frequency interference wave after. The invention overcomes the shortcomings of single frequency suppression in frequency domain, time domain and single frequency interference wave suppression method is fast and can effectively eliminate the monochromatic wave on seismic records, retention time domain of single frequency interference wave suppression method does not damage the characteristics of effective wave.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田的勘探、开发、开采技术，具体是一种在野外地 震数据采集中自适应识别和消除地震勘探单频干扰的方法。
技术介绍
地震勘探的过程，就是在地面上的一系列点上，利用人工激发地 震波，地震波向地下传播，当遇到波阻抗(地震波在地层介质中向地 下传播的速度与介质密度的乘积)界面(即上下地层波阻抗不相等面) 时，在波阻抗界面上地震波产生反射现象，地震波传播方向发生改变， 地震波开始向上传播，在地面上的一系列接收点上安置着接收器，接 收向上传播的地震波数据，完成野外勘探。在野外地震数据采集过程 中，如果在地面接收器附近存在高压输电线或周期性震动(如发电机 等)，这样在地面接收器接受到的地震数据中就会存在很强的单频波， 其频率在整个接收长度上是固定不变的，它与地下地震地质条件无 关，与激发的地震信号无关，与地表地震地质条件无关。因此在地震 勘探和地震数据处理中，这种波被看作为干扰，必须加以剔除。在地震记录中存在单频强干扰波时，常规的压制方法是在频率域 内进行压制。频率域处理虽然简单、方便，但是存在以下问题，在浅 层，当有效波与干扰波的能量水平非常接近，或者有效波能量比干扰波的能量强，则干扰波不易识别；如果有效波的能量比干扰波的能量 弱，此时干扰波容易识别。在深层，干扰波易识别。对于干扰波仅仅在振幅上进行压制处理，压制量不易掌握，压制不足会在记录上存在 残余的单频干扰波。频率域压制还往往损害该频率附近有效波频率成分；为了减少对有效频率的损害，就要选取很窄的压制频带，这样对 应的时间域算子很长，会产生严重的边界效应。同时由于强单频干扰 波的频率受到周波不稳的影响，往往不是纯粹的50hz，同时还受计 算时窗选取的影响，使得快速傅里叶变换存在一些难以克服的问题。 这些问题都使得在频率域内有效地压制强单频干扰波难以实现。采用时间域单频干扰波压制方法(《石油地球物理勘探》，高少武， 2001)中公开了在时间域消除地震数据中的单频干扰波方法。该方法 将单频干扰波被表示为振幅、频率和时延的余弦函数。可以有效地消 除地震记录上的单频波。但由于单频波的频率和时延两个参数都采用 扫描的方法求取，因此运算的速度比较缓慢，特别当数据量很大时非 常费时。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种计算简单、效果显著的直接在时间域内 自适应识别和消除地震勘探单频干扰的方法。 本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤1) 用通常的地震震源激发和采集地震数据并做预处理；步骤l)所述的预处理是指对地震数据置标签、定义观测系统。2) 确定单频干扰波的初始频率；步骤2)所述的确定单频干扰波的初始频率是指根据地震数据中 原始波形数据&和它的振幅谱，由原始波形数据的震荡周期和它的振幅谱的最大位置所对应的频率，确定原始数据中单频干扰波的初始频3)计算单频干扰波余弦函数和正弦函数的振幅^和S，其计算公式为' dc — eZ 爿=-Tac — Z dZ) — ca =~^-Z> — acg巾c = Zsin2 2;r//Az! =1式中-表示地震记录的时间序列，野外地震数据采集得到；j…—表示单频干扰波余弦函数的振幅； S…—表示单频干扰波正弦函数的振幅； /…—表示单频干扰波频率，自适应频率计算算法定；Af…—表示地震记录的时间采样间隔，野外地震数据 采集得到；Z …—表示地震记录的时间采样序号； W…—表示地震记录的时间采样长度，野外地震数据 采集得到；4)根据地震数据&和单频干扰波初始频率/。，采用以下频率修正 公式确定单频干扰波频率/，其中/。是初始频率，A/是自适应频率修正值，7V( J2+52)<formula>formula see original document page 8</formula>台， W 初始频率/。由步骤2)确定；计算第一步中，/为/。；5)根据单频干扰波频率/、单频干扰波余弦函数和正弦函数的 振幅X和S、地震记录的时间采样间隔A按照以下公式计算单频干扰波乂 ；<formula>formula see original document page 8</formula>式中频率/由自适应频率计算算法确定，单频干扰波余弦函数和正弦函数的振幅^和S由振幅计算公式计算确定； 6)按照以下公式计算地震有效信号 X, = & —凡.式中原始地震数据&，由野外数据采集得到，估算的单频干扰波少/，由单频干扰计算公式计算得到，A是消除单频干扰波后的 地震有效信号；7 )采用通常的方法根据得出消除单频干扰波的地震数据绘制消 除单频干扰波后的地震数据剖面和存储消除单频干扰波后的地震数 据剖面。本专利技术克服了频率域压制单频波的缺点，而且比时间域单频干扰 波压制方法运算速度要快得多，不但能够有效的消除地震记录上的单 频波，而且还保留了时间域单频干扰波压制方法不损害有效波的特 点。本专利技术提高了该频率分量的信噪比，为地震数据的后续处理提供 了必要的输入地震数据。本专利技术既可以消除地震数据中由高压输电线 产生的单频干扰波，也可以消除地震数据中由周期性震动(如发电机 等)产生的单频干扰波。 附图说明图1是本专利技术理论数据试算对比图，每种数据显示十道，(a)—个 实际地震道，(b)理论单频干扰波记录，(c)合成理论记录，(d)使用本 专利技术去除单频干扰波后的地震道，(e)使用本专利技术检测出的单频干扰 波。图2是本专利技术理论数据频谱对比图，(a)实际地震道频谱，(b)理 论单频干扰波记录频谱，(c)合成理论记录频谱，(d)使用专利技术去除单 频干扰波后的地震道频谱，(e)使用本专利技术测出的单频干扰波频谱。图3是本专利技术VSP数据三分量数据处理对比图。(a)原始VSP三 分量数据，(b)VSP软件单频干扰波消除之后的VSP三分量数据，(c) 本专利技术单频干扰波消除之后的VSP三分量数据。图4是VSP数据三分量频谱对比图。(a)原始分量的频谱， (b)VSP软件单频干扰波消除方法处理后的频谱，(c)本专利技术单频干扰 波消除方法处理后的频谱。图5是地震炮集数据处理对比图。(a)地震数据，(b)时间域单频 干扰波压制方法消除单频干扰波之后的地震数据，(c)本专利技术单频干扰 波消除之后的地震数据。图6是频谱对比图。(a)原始分量的频谱,(b)时间域单频干扰波 压制方法消除单频干扰波之后的频谱，(c)本专利技术单频干扰波消除方法 处理后的频谱。 具体实施例方式地震有效信号就是地震子波和反射系数序列的褶积。高压输电线 或周期性震动(如发电机等)会在地面附近产生周期性单频波。在地 震数据采集过程中，如果在地面接收器附近存在高压输电线或周期性 震动(如发电机等)，那么地面接收器接收到的地震记录就是地震有 效信号和单频波的叠加。本专利技术的一种自适应识别和消除地质勘探单 频干扰波方法就是识别并消除地震记录中的单频干扰波。本专利技术把单频波表示为同频率不同振幅的余弦函数和正弦函数 之和，并从记录中减去的方法来消除单频波。其余弦函数和正弦函数 的频率采用自适应方法进行估算，余弦函数和正弦函数的振幅采用直 接计算方法。本专利技术包括以下步骤1)用通常的地震震源激发和采集地震数据并做预处理，所述的预 处理是指对地震数据置标签、定义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应识别和消除地震勘探单频干扰的方法，其特征在于采用如下步骤实现：　１）用通常的地震震源激发和采集地震数据并做预处理；　２）确定单频干扰波的初始频率；　３）计算单频干扰波余弦函数和正弦函数的振幅Ａ和Ｂ，其计算公式为： 　Ａ＝（ｄｃ－ｅｂ）／（ａｃ－ｂ↑［２］）　Ｂ＝（ｄｂ－ｅａ）／（ｂ↑［２］－ａｃ）　其中　ａ＝＊ｃｏｓ↑［２］２πｆｉΔｔ　ｂ＝＊ｃｏｓ２πｆｉΔｔｓｉｎ２πｆｉΔｔ　ｃ＝＊ｓｉｎ↑［２］２πｆｉΔｔ　 　ｄ＝＊Ｓ↓［ｉ］ｃｏｓ２πｆｉΔｔ　ｅ＝＊Ｓ↓［ｉ］ｓｉｎ２πｆｉΔｔ　式中：　Ｓ↓［ｉ］－－－－－表示地震记录的时间序列，野外地震数据采集得到；　Ａ－－－－－表示单频干扰波余弦函数的振幅；　Ｂ－－－－－ 表示单频干扰波正弦函数的振幅；　ｆ－－－－－表示单频干扰波频率，自适应频率计算算法确定；　Δｔ－－－－－表示地震记录的时间采样间隔，野外地震数据采集得到；　ｉ－－－－－表示地震记录的时间采样序号；　Ｎ－－－－－表示地 震记录的时间采样长度，野外地震数据采集得到；　４）根据地震数据Ｓ↓［ｉ］和单频干扰波初始频率ｆ↓［０］，采用以下频率修正公式确定单频干扰波频率ｆ，　ｆ＝ｆ↓［０］＋Δｆ　其中：　ｆ↓［０］是初始频率，Δｆ是自适应频率 修正值，　Δｆ＝２（ＶＡ－ＵＢ）／Ｎ（Ａ↑［２］＋Ｂ↑［２］）　Ｕ＝＊Ｓ↓［ｉ］ｃｏｓ２πｆｉΔｔｓｉｎ２πｉ／Ｎ　Ｖ＝＊Ｓ↓［ｉ］ｓｉｎ２πｆｉΔｔｓｉｎ２πｉ／Ｎ　初始频率ｆ↓［０］由步骤２）确定；计算第一步中， ｆ为ｆ↓［０］；　５）根据单频干扰波频率ｆ、单频干扰波余弦函数和正弦函数的振幅Ａ和Ｂ、地震记录的时间采样间隔Δｔ，按照以下公式计算单频干扰波ｙ↓［ｉ］；　ｙ↓［ｉ］＝Ａｃｏｓ２πｆｉΔｔ＋Ｂｓｉｎ２πｆｉΔｔ；　式中频率ｆ 由自适应频率计算算法确定，单频干扰波余弦函数和正弦函数的振幅Ａ和Ｂ由振幅计算公式计算确定；　６）按照以下公式计算地震有效信号：　ｘ↓［ｉ］＝ｓ↓［ｉ］－ｙ↓［ｉ］　式中：原始地震数据Ｓ↓［ｉ］，由野外数据采集得到，估算的单 频干扰波ｙ↓［ｉ］，由单频干扰计算公式计算得到，ｘ↓［ｉ］是消除单频干扰波后的地震有效信号；　７）采用通常的方法根据得出消除单...

【技术特征摘要】
1、一种自适应识别和消除地震勘探单频干扰的方法，其特征在于采用如下步骤实现1)用通常的地震震源激发和采集地震数据并做预处理；2)确定单频干扰波的初始频率；3)计算单频干扰波余弦函数和正弦函数的振幅A和B，其计算公式为<maths id=math0001 num=0001 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>dc</mi><mo>-</mo><mi>eb</mi> </mrow> <mrow><mi>ac</mi><mo>-</mo><msup> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math></maths><maths id=math0002 num=0002 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>B</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>db</mi><mo>-</mo><mi>ea</mi> </mrow> <mrow><msup> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mi>ac</mi> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math></maths>其中<maths id=math0003 num=0003 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><msup> <mi>cos</mi> <mn>2</mn></msup><mn>2</mn><mi>&pi;fi&Delta;t</mi> </mrow>]]></math></maths><maths id=math0004 num=0004 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><mi>cos</mi><mn>2</mn><mi>&pi;fi&Delta;</mi><mi>t</mi><mi>sin</mi><mn>2</mn><mi>&pi;fi&Delta;t</mi> </mrow>]]></math></maths><maths id=math0005 num=0005 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><msup> <mi>sin</mi> <mn>2</mn></msup><mn>2</mn><mi>&pi;fi&Delta;t</mi> </mrow>]]></math></maths><maths id=math0006 num=0006 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>d</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><msub> <mi>S</mi> <mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><mn>2</mn><mi>&pi;fi&Delta;t</mi> </mrow>]]></math></maths><maths id=math0007 num=0007 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>e</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高少武，赵波，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]