[发明专利]一种消除地震数据单频干扰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田的勘探、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一种消除地震数据单频干扰的方法。

背景技术

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单频干扰，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，即单频干扰。单频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，单频干扰是不可避免的，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，单频干扰必须加以消除。在地震记录中存在单频干扰时，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单频干扰，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。同时由于单频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单频干扰难以实现。

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方法。该方法将单频干扰表示为振幅、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干扰。但由于单频干扰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。

快速傅立叶(FFT)的谱分辨率是1/(NΔ)，其中△是序列的时间采样间隔，N是序列长度，且N＝2**k，k称为变换的阶数。对于2ms采样的典型记录，0.001Hz的精度要求，意味着N必须不小于524288(即k不小于19)！！！而实际上所需要的只是以被估计频率为中心的一个有限的窄带频谱，在常规FFT方法中大量的计算和存储空间是无效的。因此，一个适应于窄带频谱的高分辨谱分析方法是必须的。

发明内容

本发明目的在于提供一种计算简单、效果明显的直接在时间域内识别和消除地震勘探单频干扰的方法。

本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：

1)激发地震震源，采集地震数据并做预处理；

步骤1)所述的预处理是对地震数据进行置标签、定义观测系统的处理。

2)确定单频干扰的初始频率；

步骤2)所述的确定单频干扰的初始频率是指根据地震数据中原始波形数据x_i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的初始频率f₀。

3)由快速频率扫描算法确定不等间隔频率采样频率f_k；

4)计算不等间隔频率采样线性调频谱频率样本X_k；

步骤4)所述的计算频率样本X_k采用如下计算方法：

X_k＝(g^Tc(k)-h^Ts(k))-j(h^Tc(k)+g^Ts(k))(1)

其中