一种自动识别和消除地震勘探工业电干扰的方法技术

本发明专利技术涉及油田的勘探、开发技术中自动识别和消除地震勘探工业电干扰的方法，确定工业电干扰的初始频率，计算工业电干扰余弦函数和正弦函数构成余弦函数矩阵和正弦函数矩阵，计算确定工业电干扰振幅向量，计算余弦函数自适应减和正余弦函数自适应减确定工业电干扰，得到地震有效信号。本发明专利技术不需要确定工业电干扰频率，有效提高计算效率。本发明专利技术既可以消除地震数据中由高压输电线产生的工业电干扰，也可以消除地震数据中由周期性震动（如发电机等）产生的干扰。

【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，具体是为反映地下地层层位、油藏描述 提供高分辨率的地震图形和数据的，特别 适用于野外地震数据采集过程中，地震测线上空或者附近有高压输电线通过时所采集的实 际地震数据。
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位置上安置着接收器，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收到的地震数据中就会存 在很强的工业电干扰，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。在地震数据野外采集过程中，如果地震测线从高压输电线下面或者旁边通过，由 于高压输电线的电流会产生很强的电磁场，这个电磁场也会引起地震检波器周期性振荡， 在地震数据记录中记下这个周期性振荡，即工业电干扰。工业电干扰是地震数据中的干扰， 它的存在，污染了地震反射信号，有时甚至完全掩盖了地震反射信号。野外采集时，地震观 测系统已经经过认真仔细的设计，不可随意改动。这样在高压输电线通过的地区进行地震 勘探时，工业电干扰是不可避免的，并且野外采集过程中是无法克服的，只有在室内地震数 据处理过程中，作为干扰加以消除。因此在地震数据处理中作为一种干扰，工业电干扰必须 加以消除。在地震记录中存在工业电干扰时，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，当有效波与干扰的能量水平非常接近， 或者有效波能量比干扰的能量强，则干扰不易识别；如果有效波的能量比干扰的能量弱，此 时干扰容易识别。在深层，干扰易识别。同时频率域处理对于干扰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工业电干扰，而压制过量会伤害有 效信号。频率域压制还往往损害该频率附近有效波频率成分；为了减少对有效信号频率的 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 时由于工业电干扰的频率受到周波不稳的影响，往往不是纯粹的50hz，同时还受到计算时 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 内有效地压制工业电干扰难以实现。常规时间域消除工业电干扰方法，都是通过各种方法， 首先估算工业电干扰的振幅、频率和相位参数，进而估算工业电干扰。由于工业电干扰与频 率呈现非线性关系，因此频率参数估算非常费时，这样使得工业电干扰估算也非常费时，效 率低下。5自相关和褶积是信号处理中两种最基本、最常用的运算。对于工业电波干扰，我们 提出了基于信号分析理论的自相关褶积分析识别和消除工业电干扰的方法。其基本原理 是通过自相关运算和褶积运算工业电干扰余弦函数和正弦函数，通过自适应减方法估算 工业电干扰，然后从地震记录中将其减去，达到消除工业电干扰目的。本专利技术一种自动识别 和消除地震勘探工业电干扰的方法，并不直接估算工业电干扰频率参数，因此计算速度快， 工业电干扰估算效率高。
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识别和消除地震勘探工业电干扰的方法。本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤1)用地震震源激发和采集地震数据并做预处理；步骤1)所述的预处理是指对地震数据置标签、定义观测系统。2)确定工业电干扰的初始频率；步骤2)所述的确定工业电干扰的初始频率是指根据地震数据中原始波形数据Xi 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 原始数据中工业电干扰的初始频率fo。3)自相关分析确定工业电干扰余弦函数；步骤3)所述的确定工业电干扰余弦函数，就是计算地震数据自相关函数，进而由 地震数据自相关函数确定工业电干扰余弦函数。其计算公式为 式中，f——工业电干扰频率；t一一工业电干扰时间采样，也是地震数据自相关函数时间采样；Rxx (t)-—地震数据自相关函数；Rxx (0)-—地震数据自相关函数零延迟值。4)褶积自相关分析确定工业电干扰正弦函数；步骤4)所述的确定工业电干扰正弦函数，就是计算地震数据褶积函数，进而由地 震数据自相关函数和褶积函数确定工业电干扰正弦函数。其计算公式为 式中，Pxx (t)地震数据褶积函数；Pxx (0)地震数据褶积函数零延迟值。5)根据工业电干扰余弦函数和正弦函数构成余弦函数矩阵和正弦函数矩阵；步骤5)所述的根据工业电干扰余弦函数构成余弦函数矩阵，就是由步骤3)自相关分析所确定工业电干扰余弦函数，按照下列方程构成余弦函数矩阵 步骤5)所述的根据工业电干扰正弦函数构成正弦函数矩阵，就是由步骤4)自相关褶积分析所确定工业电干扰正弦函数，按照下列方程构成正弦函数矩阵 6)计算确定工业电干扰振幅向量步骤6)所述的计算确定工业电干扰振幅向量，包括工业电余弦函数振幅向量和 工业电正余弦函数振幅向量。就是根据余弦函数矩阵和正弦函数矩阵，计算工业电干扰振 幅向量。工业电干扰振幅向量计算公式如下a = (CCt) ^1Cx(5)对于工业电余弦函数振幅向量，C就是工业电干扰余弦函数矩阵c，a表示工业电 干扰余弦函数系数向量；而对于工业电正余弦函数振幅向量，C就是由工业电干扰余弦函 数矩阵c和工业电干扰余弦函数矩阵s按照下式构成， a就是由工业电干扰正弦函数系数向量A和余弦函数系数向量B构成， 7)计算确定工业电干扰步骤7)所述的确定工业电干扰，包括余弦函数自适应减确定工业电干扰和正余 弦函数自适应减确定工业电干扰。余弦函数自适应减确定工业电干扰就是根据工业电干扰余弦函数，采用自适应减方法，计算确定地震数据工业电干扰。余弦函数自适应减工业电干扰可以表示为y = CTa(8)式中，y——工业电干扰向量；C工业电干扰余弦函数矩阵；a工业电干扰余弦函数系数向量；T――向量或者矩阵转置。且yT = (yi,y2, A,yN)aT = (A_l，A_l+1，A_l+2，A , A_1 A0, A1, Λ，AL_2，Al+ Al)正余弦函数自适应减确定工业电干扰就是根据工业电干扰正余弦函数，采用自适 应减方法，计算确定地震数据工业电干扰。余弦函数自适应减工业电干扰可以表示为y = STA+cTB(9)式中，y-----工业电干扰向量；s――工业电干扰正弦函数矩阵c工业电干扰余弦函数矩阵A工业电干扰正弦函数系数向量；B工业电干扰余弦函数系数向量。yT = (yi; J2, a , yN)At = (A_l，A_l+1，A_l+2，Λ，A_1; AO, A1, Λ，AL_2，Al^1 , Al)Bt = (B_l，B_l+1，B_l+2，Λ，B_” B0，B1, Λ，BL_2，Bl+ Bl)8)计算确定地震有效信号；计算确定出工业电干扰之后，由地震数据减去工业电干扰，得到地震有效信号。Si = X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动识别和消除地震勘探工业电干扰的方法，其特征是包括以下步骤：　　１）用地震震源激发和采集地震数据并做预处理；　　２）确定工业电干扰的初始频率；　　３）采用下式计算工业电干扰余弦函数和正弦函数：　　ｃｏｓ２πｆｔ＝Ｒ↓［ｘｘ］（ｔ）／Ｒ↓［ｘｘ］（０）　（１）　　式中，　　ｆ－工业电干扰频率；　　ｔ－工业电干扰时间采样，也是地震数据自相关函数时间采样；　　Ｒ↓［ｘｘ］（ｔ）－地震数据自相关函数；　　Ｒ↓［ｘｘ］（０）－地震数据自相关函数零延迟值；　　４）采用下式计算工业电］　（１０）　　式中：原始地震数据ｘ↓［ｉ］，由野外数据采集得到；估算的工业电干扰ｙ↓［ｉ］，由工业电干扰计算公式计算得到；Ｓ↓［ｉ］是消除工业电干扰后的地震有效信号。干扰正弦函数：　　ｓｉｎ２πｆｔ＝（Ｐ↓［ｘｘ］（０）Ｒ↓［ｘｘ］（ｔ）－Ｒ↓［ｘｘ］（０）Ｐ↓［ｘｘ］（ｔ））／Ｒ↓［ｘｘ］（０）√（Ｒ↓［ｘｘ］↑［２］（０）－Ｐ↓［ｘｘ］↑［２］（０））　（２）　　式中，　　Ｐ↓［ｘｘ］（ｔ）－地震数据褶积函数；　　Ｐ↓［ｘｘ］（０）－地震数据褶积函数零延迟值；　　５）根据工业电干扰余弦函数和正弦函数构成余弦函数矩阵和正弦函数矩阵；　　６）按照如下公式计算确定工业电干扰振幅向量：ａ＝（ＣＣ↑［Ｔ］↑［－１］Ｃｘ　（５）　　对于工业电余弦函数振幅向量，Ｃ是工业电干扰余弦函数矩阵ｃ，ａ表示工业电干扰余弦函数系数向量；　　对于工业电正余弦函数振幅向量，Ｃ是由工业电干扰余弦函数矩阵ｃ和工业电干扰余弦函数矩阵ｓ按照下式构成，　　Ｃ＝＊＊＊　（６）　　ａ是由工业电干扰正弦函数系数向量Ａ和余弦函数系数向量Ｂ构成，　　ａ＝＊＊＊；　（７）　　７）采用下式计算余弦函数自适应减和正余弦函数自适应减确定工业电干扰：　　余弦函数计算：　　ｙ＝Ｃ↑［Ｔ］ａ　（８）　　式中，　　ｙ－工业电干扰向量；　　Ｃ－工业电干扰余弦函数矩阵；ａ－工业电干扰余弦函数系数向量；　　Ｔ－向量或者矩阵转置。　　且　　ｙ↑［Ｔ］＝（ｙ↓［１］，ｙ↓［２］，Λ，ｙ↓［Ｎ］）　　ａ↑［Ｔ］＝（Ａ↓［－Ｌ］，Ａ↓［－Ｌ＋１］，Ａ↓［－Ｌ＋２］，Λ，Ａ↓［－１］，Ａ↓［０］，Ａ↓［１］，Ａ，Ａ↓［Ｌ－２］，Ａ↓［Ｌ－１］，Ａ↓［Ｌ］）　　正余弦函数计算：　　ｙ＝ｓ↑［Ｔ］Ａ　＋ｃ↑［Ｔ］Ｂ　（９）　　式中，　　ｙ－工业电干扰向量；　　ｓ－工业电干扰正弦函数矩阵　　ｃ－工业电干扰余弦函数矩阵...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高少武，马玉宁，赵海珍，
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]