CN102944895A - 一种地震记录面波干扰压制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地震记录面波干扰压制方法及装置,获取地震记录xi(t);根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg;根据所述面波干扰高截频fg确定变化曲线q(t);对地震记录xi(t)做高截频为fg的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t);并对地震记录xi(t)做低截频为fg高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频段的地震记录zi(t);根据面波干扰频带的地震记录yi(t)获取振幅变化曲线py(t);并根据非面波干扰频段的地震记录zi(t)获取振幅变化曲线pz(t);根据变化曲线q(t)、振幅变化曲线py(t)和振幅变化曲线pz(t)对面波干扰频段yi(t)进行调制获取干扰频带地震记录根据干扰频带地震记录面波干扰频段yi(t)以及地震记录xi(t)获取面波干扰压制之后的地震记录
Description
技术领域
本发明涉及地震记录处理领域,特别涉及一种地震记录面波干扰压制方法及装置。
背景技术
地震勘探是一种利用人工地震技术探测地下结构的勘探方法。它按照一定的方式人工激发地震波,利用称之为检波器的装置接收来自地下的反射信号,通过对反射信号的处理和分析探测地下结构。
检波器装置在接收地震信号的同时,也接收了多种类型的噪声干扰,如何有效地压制噪声,恢复被噪声污染的地震信号,是勘探地震资料处理工作的重要研究内容。
在各类噪声干扰中,面波是最为普遍、同时也是最难压制的噪声干扰。与有效信号相比,面波干扰具有低频、低速、频散、强能量等特点,在地震记录上呈扫帚状分布,其能量往往是有效信号的上百倍,在面波污染的地震记录上,几乎见不到有效信号的影子。
低通滤波是最为经典的面波压制方法,它利用面波干扰与有效信号在频率上的差异利用低通滤波消除面波干扰。由于该方法在消除面波干扰的同时,也消除了有效信号的低频分量,不利于地震资料高精度保幅处理,所以,目前该方法在工业界很少使用。
f-k滤波、Radon变换滤波、频率空间域预测滤波等是另外一类面波压制的方法。尽管采用的数学方法不同,但这类方法本质上都是利用了面波干扰的空间相干性,其压制效果在很大程度上依赖于面波干扰在线性方向的相关程度。如果面波干扰具有数学意义上完整的相关性,即使利用简单的f-k滤波,其压制噪声、恢复弱信号的能力也是非常满意的。然而,由于接收条件和传播路径的差异,以及面波固有的频散特性,面波干扰更多地表现为视觉上的相干性,并不具备完全的数学意义上的相干性。因此,直接利用空间相干类滤波方法往往达不到理想的面波压制效果。
针对傅立叶变换存在的问题,近十年来,先后发展了基于小波变换、广义S变换、curvelet变换的面波压制方法,这类方法的共同特点是,采用了最新的数学变换方法,但实现和操作比较复杂,不利于工业化推广应用,目前尚未见到大规模工业应用的报到。
锥形滤波(也称FKK滤波,又称十字交叉滤波)是工业界地震资料处理系统一种新 的三维地震资料面波压制方法,该方法从本质上将仍然属于f-k滤波,只是由二维扩展到三维,且对地震记录进行了分选和重排,使之更加适应三维f-k滤波的要求。该方法较二维相干噪声压制方法具有更强的面波压制能力,但依然无法摆脱面波频散造成的视线性问题,处理之后的地震记录依然残存有较强的面波能量。
综上所述,在保持地震信号低频分量的同时,有效地压制面波干扰对地震信号的影响,增强地震记录的信噪比,是目前高精度地震勘探迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提出一种地震记录面波干扰压制方法及装置,可以压制面波干扰对地震记录有效信号的影响,有效地恢复被面波污染的地震信号,提高地震记录信噪比,增强地震信号反映地下结构的能力,提高地震勘探精度。
为实现上述目的,本发明提供了一种地震记录面波干扰压制方法,包括:
获取地震记录xi(t),其中,i=1,2,…n,n为地震道数,t是时间,单位是毫秒;
根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg,单位为赫兹;
根据所述面波干扰高截频fg确定变化曲线q(t);
对地震记录xi(t)做高截频为fg的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t)i=1,2,…n;并对地震记录xi(t)做低截频为fg高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频段的地震记录zi(t),i=1,2,…n;
根据面波干扰频带的地震记录yi(t)获取振幅变化曲线py(t);并根据非面波干扰频段的地震记录zi(t)获取振幅变化曲线pz(t);
根据变化曲线q(t)、振幅变化曲线py(t)和振幅变化曲线pz(t)对面波干扰频段yi(t)进行调制获取干扰频带地震记录
可选的,在本发明一实施例中,所述根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg包括:
对地震记录xi(t)作傅里叶变换获取Xi(f);
根据傅里叶变换后的地震记录Xi(f)计算振幅谱Ai(f);
计算n道地震记录的平均振幅谱A(f);
对平均振幅谱A(f)进行低通滤波,得到平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f);
获取平均振幅谱的变化趋势B(f)的第一极值点所对应的频率fd;
根据频率fd确定面波干扰高截频fg。
可选的,在本发明一实施例中,所述平均振幅谱A(f)的表达式为:
可选的,在本发明一实施例中,所述平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的表达式为:
其中,
fl和fp分别是定义低通滤波算子的两个基本参数,单位是赫兹,3<fl<7,3<fp<7。可选的,在本发明一实施例中,所述面波干扰高截频fg的表达式为:
fg=1.5fd
可选的,在本发明一实施例中,所述根据面波干扰高截频fg确定不同频段能量之比变化曲线q(t)包括:
对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行高截频为fg的低通滤波,m取正整数,5<m<13,得到0.0到fg频段的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;并对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到fg到2fg频段的地震记录zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;
根据获取的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n和zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n 计算变化曲线q(t)。
可选的,在本发明一实施例中,所述变化曲线q(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度,单位是毫秒,100<h<350。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线py(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度,单位是毫秒,100<h<350。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线pz(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度,单位是毫秒,100<h<350。
可选的,在本发明一实施例中,所述干扰频带地震记录 的表达式为:
为实现上述目的,本发明还提供一种地震记录面波干扰压制装置,其特征在于,包括:
地震记录单元,用于获取地震记录xi(t),其中,i=1,2,…n,n为地震道数;
面波干扰高截频单元,用于根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg;
变化曲线单元,用于根据所述面波干扰高截频fg确定变化曲线q(t);
地震记录单元,用于对地震记录xi(t)做高截频为fg的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t),i=1,2,…n;并对地震记录xi(t)做低截频为fg高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频段的地震记录zi(t),i=1,2,…n;
振幅变化曲线单元,用于根据面波干扰频带的地震记录yi(t)获取振幅变化曲线py(t);并根据非面波干扰频段的地震记录zi(t)获取振幅变化曲线pz(t);
可选的,在本发明一实施例中,所述面波干扰高截频单元包括:
傅里叶变换模块,用于对地震记录xi(t)作傅里叶变换获取Xi(f);
振幅谱模块,用于根据傅里叶变换后的地震记录Xi(f)计算振幅谱Ai(f);
平均振幅谱模块,用于计算n道地震记录的平均振幅谱A(f);
低通滤波模块,用于对平均振幅谱A(f)进行低通滤波,得到平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f);
极值点频率模块,用于获取平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的第一极值点所对应的频率fd;
面波干扰高截频模块,用于根据频率fd确定面波干扰高截频fg。
可选的,在本发明一实施例中,所述平均振幅谱模块获取的平均振幅谱A(f)的表达式为:
其中,Ai(f)=|Xi(f)|,
可选的,在本发明一实施例中,所述低通滤波模块获取的平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的表达式为:
其中,
fl和fp分别是定义低通滤波算子的两个基本参数。
可选的,在本发明一实施例中,所述面波干扰高截频模块获取的面波干扰高截频fg的表达式为:
fg=1.5fd
可选的,在本发明一实施例中,所述变化曲线单元包括:
地震记录处理模块,用于对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行高截频为fg的低通滤波,得到0.0到fg频段的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;并对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到fg到2fg频段的地震记录zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;
变化曲线获取模块,用于根据获取的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n和zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n计算变化曲线q(t)。
可选的,在本发明一实施例中,所述变化曲线获取模块获取的变化曲线q(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线单元获取的振幅变化曲线py(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线单元获取的振幅变化曲线pz(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
可选的,在本发明一实施例中,所述干扰频带地震记录单元获取的干扰频带地震记录 的表达式为:
可选的,在本发明一实施例中,所述压制单元获取的面波干扰压制之后的地震记录 的表达式为:
上述技术方案具有如下有益效果:与传统的面波压制技术相比,该发明具有操作简单、高效灵活、效果稳定等特点。有效地恢复了被面波干扰污染的地震信号,提高了地震记录信噪比,改善了地震资料处理质量,提高地震资料解释精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制方法流程图;
图2为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制装置结构框图;
图3为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制装置中面波干扰高截频单元的结构框图;
图4为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制装置中变化曲线单元的结构框图;
图5为本发明的实施例1中的A区块采集的地震记录xi(t)的波形图;
图6为本发明的实施例1中的A区块地震记录xi(t)经本发明提出的技术方案处理后获取的波形结果图;
图7为本发明的实施例2中的B区块采集的地震记录xi(t)的波形图;
图8为本发明的实施例2中的B区块地震记录xi(t)经锥形滤波技术压制处理后获取的波形结果图;
图9为本发明的实施例2中的B区块地震记录xi(t)经本发明提出的技术方案处理后获取的波形结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提出的一种地震记录面波干扰压制方法及装置的技术核心是将地震记录分解为面波干扰频段和非面波干扰频段,利用非面波干扰频段的反射能量对面波干扰频段的反射能量进行引导性调制,在保留有效信号低频能量的同时,压制面波干扰对地震反射的影响,提高地震记录的信噪比,增强地震信号反映地下结构的能力。
如图1所示,为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制方法流程图。包括:
步骤101:获取地震记录xi(t),其中,i=1,2,…n,n为地震道数;
步骤102:根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg;
步骤103:根据所述面波干扰高截频fg确定变化曲线q(t);
步骤104:对地震记录xi(t)做高截频为fg的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t)i=1,2,…n;并对地震记录xi(t)做低截频为fg高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频段的地震记录zi(t),i=1,2,…n;
步骤105:根据面波干扰频带的地震记录yi(t)获取振幅变化曲线py(t);并根据非面波干扰频段的地震记录zi(t)获取振幅变化曲线pz(t);
可选的,在本发明一实施例中,所述根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg包括:
对地震记录xi(t)作傅里叶变换获取Xi(f);
根据傅里叶变换后的地震记录Xi(f)计算振幅谱Ai(f);
计算n道地震记录的平均振幅谱A(f);
对平均振幅谱A(f)进行低通滤波,得到平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f);
获取平均振幅谱的变化趋势B(f)的第一极值点所对应的频率fd;
根据频率fd确定面波干扰高截频fg。
可选的,在本发明一实施例中,所述平均振幅谱A(f)的表达式为:
其中,Ai(f)=|Xi(f)|,
可选的,在本发明一实施例中,所述平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的表达式为:
其中,
fl和fp分别是定义低通滤波算子的两个基本参数,3<fl<7,3<fp<7。
可选的,在本发明一实施例中,所述面波干扰高截频fg的表达式为:
fg=1.5fd。
可选的,在本发明一实施例中,所述根据所述面波干扰高截频fg确定不同频段能量之比变化曲线q(t)包括:
对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行高截频为fg的低通滤波,得到0.0到fg频段的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;并对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到fg到2fg频段的地震记录zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;
根据获取的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n和zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n计算变化曲线q(t)。
可选的,在本发明一实施例中,所述变化曲线q(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度,100<h<350。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线py(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度,100<h<350。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线pz(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度,100<h<350。
如图2所示,为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制装置结构框图。该装置包括:
地震记录单元201,用于获取地震记录xi(t),其中,i=1,2,…n,n为地震道数;
面波干扰高截频单元202,用于根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg;
变化曲线单元203,用于根据所述面波干扰高截频fg确定变化曲线q(t);
地震记录单元204,用于对地震记录xi(t)做高截频为fg的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t),i=1,2,…n;并对地震记录xi(t)做低截频为fg高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频段的地震记录zi(t),i=1,2,…n;
振幅变化曲线单元205,用于根据面波干扰频带的地震记录yi(t)获取振幅变化曲线py(t);并根据非面波干扰频段的地震记录zi(t)获取振幅变化曲线pz(t);
本发明应用实例对于利用通用处理器,数字信号处理器,专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置,离散门或晶体管逻辑,离散硬件部件,计算机装置,或上述任何组合的设计来实现的配电网自动化装置中线路负荷分配,不需要主站及子站及复杂的通讯装置。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)、单元和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components)、单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个装置的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用,可以使用各种方法实现所述的功能,但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块,或单元都可以通过通用处理器,数字信号处理器,专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置,离散门或晶体管逻辑,离散硬件部件,或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器,可选地,该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现,例如数字信号处理器和微处理器,多个微处理器,一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核,或任何其它类似的配置来实现。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地,存储媒介可以与处理器连接,以使得处理器可以从存储媒介中读取信息,并可以向存储媒介存写信息。可选地,存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中,ASIC可以设置于用户终端中。可选地,处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中,本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、 固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现,这些功能可以存储与电脑可读的媒介上,或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如,这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置,或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外,任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介,例如,如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘,磁盘通常以磁性复制数据,而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
如图3所示,为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制装置中面波干扰高截频单元的结构框图。所述面波干扰高截频单元202包括:
傅里叶变换模块2021,用于对地震记录xi(t)作傅里叶变换获取Xi(f);
振幅谱模块2022,用于根据傅里叶变换后的地震记录Xi(f)计算振幅谱Ai(f);
平均振幅谱模块2023,用于计算n道地震记录的平均振幅谱A(f);
低通滤波模块2024,用于对平均振幅谱A(f)进行低通滤波,得到平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f);
极值点频率模块2025,用于获取平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的第一极值点所对应的频率fd;
面波干扰高截频模块2026,用于根据频率fd确定面波干扰高截频fg。
可选的,在本发明一实施例中,所述平均振幅谱模块2023获取的平均振幅谱A(f)的表达式为:
其中,Ai(f)=|Xi(f)|,
可选的,在本发明一实施例中,所述低通滤波模块2024获取的平均振幅谱A(f)的变 化趋势B(f)的表达式为:
其中,
fl和fp分别是定义低通滤波算子的两个基本参数,3<fl<7,3<fp<7。
可选的,在本发明一实施例中,所述面波干扰高截频模块2026获取的面波干扰高截频fg的表达式为:
fg=1.5fd
如图4所示,为本发明提出的一种地震记录面波干扰压制装置中变化曲线单元的结构框图。所述变化曲线单元203包括:
地震记录处理模块2031,用于对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行高截频为fg的低通滤波,得到0.0到fg频段的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;并对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到fg到2fg频段的地震记录zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;
变化曲线获取模块2032,用于根据获取的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n和zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n计算变化曲线q(t)。
可选的,在本发明一实施例中,所述变化曲线获取模块2032获取的变化曲线q(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线单元205获取的振幅变化曲线py(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
可选的,在本发明一实施例中,所述振幅变化曲线单元205获取的振幅变化曲线pz(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
实施例1:
下面结合某油田A区块的实施例和附图。对本发明实施例做进一步的详细说明。
(1)利用常规技术采集地震记录xi(t),i=1,2,…n,其中,n为地震道数,本例中n=186,如图5所示,为本发明的实施例中采集的地震记录xi(t)的波形图。可以清楚地看到扫帚状的强能量面波干扰,在面波干扰污染的区域,几乎见不到信号的影子;
(2)确定面波干扰的高截频率fg,具体步骤取下:
(2.1)对地震记录xi(t),i=1,2,…n做傅立叶变换,计算其振幅谱Ai(f),i=1,2,…n,其中
Ai(f)=|Xi(f)|
(22)计算n道地震记录的平均振幅谱A(f),
(2.3)对平均振幅谱A(f)进行低通滤波,得到平均振幅谱的变化趋势B(f),
其中,
fl和fp是定义低通滤波算子的两个基本参数,本例中fl=3.0,fp=3.0
(2.4)自动拾取振幅谱变化趋势B(f)第一极值点所对应的频率fd,本例中fd=8Hz
(2.5)确定面波干扰高截频fg=1.5fd,本例中fg=12Hz;
(3)面波干扰在地震记录中呈扫帚状分布,其污染范围限制在一定的炮检距范围之内,大炮检距地震记录一般不为面波污染。因此,可以利用未被面波污染的大炮检距地震记录,确定不同频段能量之比变化曲线q(t),以此做为面波干扰能量调制引导曲线。具体步骤如下:
(3.1)对炮检距最大的m个地震道(本例中m=10)进行高截频fg=12Hz的低通滤波,得到0.0到fg频段的地震记录yi(t);
(32)对炮检距最大的m个地震道进行低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到fg到2fg频段的地震记录zi(t);
(3.3)计算两个频段能量之比变化曲线q(t),以此做为面波能量调制引导曲线,
其中,h是时窗宽度,本例中h=150ms;
(4)对地震记录xi(t)做高截频为fg=12Hz的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t);
(5)对地震记录xi(t)做低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频 段的地震记录zi(t);
(6)分别计算面波干扰频带的地震记录yi(t)和非面波干扰频段的地震记录zi(t)的振幅变化曲线py(t)和pz(t);
其中,h是时窗宽度,本例中h=150ms
(9)采用常规技术绘制经过上述步骤压制面波干扰之后的地震记录,如图6所示,为本发明的实施例A区块地震记录xi(t)经本发明提出的技术方案处理后获取的波形结果图。可以看出扫帚状强能量面波干扰得到了很好压制,被面波污染的地震信号得到了清晰地恢复。
实施例2:
本实施例为某油田B区块的应用实例,该地区地表为沙丘覆盖,面波干扰十分严重。勘探目标层为7000米左右的碳酸盐岩油气储层,埋深大、反射弱,信噪比低,压制噪声干扰,恢复有效信号是该区块勘探工作取得突破的关键。
如图7所示,为本发明的实施例2中的B区块采集的地震记录xi(t)的波形图。扫帚状强能量面波干扰严重污染了中等炮检距之内的地震信号。
利用工业界地震资料处理系统中的锥形滤波技术压制面波处理,获取了如图8所示的波形结果图;虽然面波干扰得到了一定程度的压制,但依然残存有较强的面波能量,只能依稀看到一些有效信号的影子。
如图9所示,为本发明的实施例2中的B区块地震记录xi(t)经本发明提出的技术方案处理后获取的波形结果图。在本实施例中,地震记录长度为7s,采样间隔2ms,记录道数 为190道,面波干扰的高截频率为12Hz。从图9可以清楚地看出,与常规的锥形滤波技术相比,本发明具有更强的压制面波、恢复有效信号的能力。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种地震记录面波干扰压制方法,其特征在于,包括:
获取地震记录xi(t),其中,i=1,2,…n,n为地震道数;
根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg;
根据所述面波干扰高截频fg确定变化曲线q(t);
对地震记录xi(t)做高截频为fg的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t),i=1,2,…n;并对地震记录xi(t)做低截频为fg高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频段的地震记录zi(t)i=1,2,…n;
根据面波干扰频带的地震记录yi(t)获取振幅变化曲线py(t);并根据非面波干扰频段的地震记录zi(t)获取振幅变化曲线pz(t);
根据变化曲线q(t)、振幅变化曲线py(t)和振幅变化曲线pz(t)对面波干扰频段yi(t)进行调制,获取干扰频带地震记录
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg包括:
对地震记录xi(t)作傅里叶变换获取Xi(f);
根据傅里叶变换后的地震记录Xi(f)计算振幅谱Ai(f);
计算n道地震记录的平均振幅谱A(f);
对平均振幅谱A(f)进行低通滤波,得到平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f);
获取平均振幅谱的变化趋势B(f)的第一极值点所对应的频率fd;
根据频率fd确定面波干扰高截频fg。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述平均振幅谱A(f)的表达式为:
其中,
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的表达式为:
其中,
fl和fp分别是定义低通滤波算子的两个基本参数。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述面波干扰高截频fg的表达式为:
fg=1.5fd。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据面波干扰高截频fg确定不同频段能量之比变化曲线q(t)包括:
对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行高截频为fg的低通滤波,得到0.0到fg频段的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;并对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到fg到2fg频段的地震记录zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;
根据获取的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n和zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n计算变化曲线q(t)。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述变化曲线q(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述振幅变化曲线py(t)的表达式为:
9.根据权利要求1或8所述的方法,其特征在于,所述振幅变化曲线pz(t)的表达式为:
12.一种地震记录面波干扰压制装置,其特征在于,包括:
地震记录单元,用于获取地震记录xi(t),其中,i=1,2,…n,n为地震道数;
面波干扰高截频单元,用于根据所述地震记录xi(t)获取面波干扰高截频fg;
变化曲线单元,用于根据所述面波干扰高截频fg确定变化曲线q(t);
地震记录单元,用于对地震记录xi(t)做高截频为fg的低通滤波,得到面波干扰频带的地震记录yi(t),i=1,2,…n;并对地震记录xi(t)做低截频为fg高截频为2fg的带通滤波,得到非面波干扰频段的地震记录zi(t),i=1,2,…n;
振幅变化曲线单元,用于根据面波干扰频带的地震记录yi(t)获取振幅变化曲线py(t);并根据非面波干扰频段的地震记录zi(t)获取振幅变化曲线pz(t);
13.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述面波干扰高截频单元包括:
傅里叶变换模块,用于对地震记录xi(t)作傅里叶变换获取Xi(f);
振幅谱模块,用于根据傅里叶变换后的地震记录Xi(f)计算振幅谱Ai(f);
平均振幅谱模块,用于计算n道地震记录的平均振幅谱A(f);
低通滤波模块,用于对平均振幅谱A(f)进行低通滤波,得到平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f);
极值点频率模块,用于获取平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的第一极值点所对应的频率fd;
面波干扰高截频模块,用于根据频率fd确定面波干扰高截频fg。
14.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述平均振幅谱模块获取的平均振幅谱A(f)的表达式为:
其中,
15.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述低通滤波模块获取的平均振幅谱A(f)的变化趋势B(f)的表达式为:
其中,
fl和fp分别是定义低通滤波算子的两个基本参数。
16.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述面波干扰高截频模块获取的面波干扰高截频fg的表达式为:
fg=1.5fd。
17.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述变化曲线单元包括:
地震记录处理模块,用于对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行高截频为fg的低通滤波,得到0.0到fg频段的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;并对n个地震道中炮检距最大的m个地震道所对应的地震记录xi(t)进行低截频为fg、高截频为2fg的带通滤波,得到fg到2fg频段的地震记录zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n;
变化曲线获取模块,用于根据获取的地震记录yi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n和zi(t),i=n-m+1,n-m+2,....,n计算变化曲线q(t)。
18.根据权利要求17所述的装置,其特征在于,所述变化曲线获取模块获取的变化曲线q(t)的表达式为:
其中,h是时窗宽度。
19.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述振幅变化曲线单元获取的振幅变化曲线py(t)的表达式为:
20.根据权利要求12或19所述的装置,其特征在于,所述振幅变化曲线单元获取的振幅变化曲线pz(t)的表达式为:
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