基于頻率約束的能量置換面波壓制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣勘探地震資料處理方法領(lǐng)域，是一種幾乎不損失有效信號低頻信 息的基于頻率約束的能量置換面波壓制方法。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 地震勘探中廣泛存在的一種規(guī)則干擾波，具有低頻、低速、衰減較慢的特點(diǎn)。面波 的存在，影響資料的信噪比、分辨率，如果疊前不對其進(jìn)行有效地壓制，最終必然會影響到 整個資料處理的質(zhì)量。在壓制面波的同時，如何避免對有效信號的損害尤其是對低頻信號 的損害，一直是地震資料處理的重要內(nèi)容。
[0003] 根據(jù)面波的特性，目前已經(jīng)提出了許多種壓制面波的方法，如低截頻濾波、區(qū)域濾 波、內(nèi)切除、F-K濾波，Radon變換等。這些方法都具有各自的特點(diǎn)并取得了明顯的效果， 但它們只是側(cè)重考慮某一方面的特性或依據(jù)某種假設(shè)條件，都有其局限性。如低截頻濾波 會嚴(yán)重?fù)p失中深層的低頻有效波信息；區(qū)域濾波雖然避免了低截頻濾波對面波區(qū)域外信號 的影響，但對區(qū)域內(nèi)的有效低頻信號也進(jìn)行了濾波處理且有邊界效應(yīng)；內(nèi)切除在切除面波 的同時，也將包含在面波中的有效信息切除掉，不可再恢復(fù)；F-K濾波要求有規(guī)則的空間采 樣間隔，只適用于地層傾角較緩的地區(qū)，對于復(fù)雜條件下的面波去除效果不佳，混波現(xiàn)象嚴(yán) 重；Radon變換是依據(jù)有效波和噪音的視速度符號和大小的不同來達(dá)到壓制噪音的目的， 面波雖然是一種規(guī)則的線性噪音，但是它在地震記錄上的分布從淺到深會出現(xiàn)嚴(yán)重的掃帚 狀特征，它的速度和頻率從淺到深都有變化，將含有面波的地震數(shù)據(jù)變換到Radon域，面波 并不是一個點(diǎn)，從而也很難完全去除。
[0004] 而隨著油氣勘探工作的不斷深化，地震資料處理中對地震低頻信息重要性的認(rèn)識 越來越深入。低頻信息在高陡構(gòu)造成像、拓展頻帶、以及疊前反演等方面具有重要意義，在 數(shù)據(jù)處理過程中如何最大限度的保護(hù)好低頻信息顯得越來越重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是在充分分析面波的頻率特征的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有面波衰減方法在 處理過程中極容易誤傷低頻信息的現(xiàn)狀，提供一種最大限度保護(hù)低頻有效信息的基于頻率 約束的能量置換面波壓制方法。
[0006] 本發(fā)明的總體技術(shù)路線
[0007] 基于頻率約束的能量置換面波壓制方法去除面波，其實質(zhì)就是依據(jù)面波與有效信 號在頻率及能量兩方面的差異，在面波頻帶范圍內(nèi)，對面波能量進(jìn)行有效壓制，而不像濾波 技術(shù)對面波進(jìn)行濾除。這樣，在有效壓制面波的同時，有效信號的低頻成分幾乎不會有任何 損失。
[0008] 本發(fā)明總體技術(shù)方案包括以下內(nèi)容：
[0009] 1)對含面波數(shù)據(jù)做頻率掃描和頻譜分析，以確定面波的頻帶范圍；
[0010] 2)將面波頻寬范圍內(nèi)信號與面波頻寬范圍外信號從原始資料中分離出來；
[0011] 3)根據(jù)面波與有效信號在能量方面的差異，分別對分離出來的面波頻寬范圍內(nèi)、 外數(shù)據(jù)沿時間軸逐道做多時窗均方根振幅增益分析，求取各時窗內(nèi)增益算子；
[0012] 4)在含有面波的某個時窗內(nèi)，通過增益算子置換方式，采用較大的增益算子對面 波頻寬內(nèi)信號做反增益計算，面波強(qiáng)能量壓制到與有效信號具有相同能量級的強(qiáng)度；
[0013] 5)最后通過數(shù)學(xué)計算就可得到面波壓制后的地震數(shù)據(jù)。
[0014] 基于上述方案的進(jìn)一步細(xì)化方案是：
[0015] (1)對含有典型面波的單炮數(shù)據(jù)針對面波區(qū)域作頻譜分析，以確定面波的頻帶范 圍；
[0016] (2)通過濾波方法將面波頻寬范圍內(nèi)信號從含面波原始單炮數(shù)據(jù)中分離出來，得 到面波頻寬范圍內(nèi)單炮信號數(shù)據(jù)，將含面波的原始單炮地震數(shù)據(jù)與分離得到的面波頻寬范 圍內(nèi)單炮信號數(shù)據(jù)相減，得到面波頻寬范圍外單炮信號數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)面波頻寬范圍內(nèi)、外 單炮數(shù)據(jù)分離；
[0017] (3)根據(jù)面波與有效信號在能量方面的差異，分別對面波頻寬范圍外有效信號和 面波頻寬范圍內(nèi)數(shù)據(jù)利用均方根增益沿時間軸逐道做多時窗均方根振幅增益分析，同時計 算出各時窗內(nèi)每個地震道的增益算子，公式（1);
[0018] 第i個時窗內(nèi)增益算子A1由下式定義：
[0019]
[0020] 式中B為用戶指定預(yù)期要輸出的均方根振幅值；N為時窗i內(nèi)樣點(diǎn)數(shù)為時窗i 內(nèi)第j個樣點(diǎn)振幅值；
[0021] (4)在相同時窗內(nèi)，取面波和面波頻寬范圍外有效波中每一個時窗內(nèi)相對較大的 增益算子，進(jìn)行增益算子置換；利用置換后各時窗內(nèi)較大的增益算子，對面波頻寬范圍內(nèi)單 炮信號利用均方根增益做反增益計算，面波強(qiáng)能量就會受到極大壓制，而面波頻寬范圍外 有效信號振幅保持不變，實現(xiàn)壓制面波；
[0022] (5)將先前分離出的面波頻寬范圍外有效信號與面波頻寬范圍內(nèi)經(jīng)過能量置換后 的信號相加，得到面波壓制后的單炮地震數(shù)據(jù)。
[0023] 其中步驟1)確定面波的頻帶范圍為1-1 IHz。
[0024] 發(fā)明效果
[0025] 本發(fā)明的基于頻率約束的能量置換面波壓制方法最大程度地壓制了面波干擾，有 著其他方法不具備的優(yōu)勢，其具體優(yōu)勢和特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個方面：
[0026] -、方法效果的可靠性。該方法綜合考慮面波與有效信號在頻率及能量兩方面的 差異，在面波頻寬內(nèi)對面波進(jìn)行壓制，效果明顯。
[0027] 二、操作簡單易實現(xiàn)。該方法流程及參數(shù)設(shè)置簡單，運(yùn)算速度快，不依據(jù)任何假設(shè)， 不受常規(guī)面波壓制方法應(yīng)用的限制。
[0028] 三、低頻信息的保護(hù)。在壓制面波的同時最大限度地保留了地震信號的低頻成分， 保持了有效信號的頻寬，為高陡構(gòu)造成像、拓展頻帶、以及疊前反演等提供了數(shù)據(jù)保障。
【附圖說明】
[0029] 圖1為常見含面波野外原始單炮及面波區(qū)域某時窗內(nèi)（黑框所示）頻譜分析圖。
[0030] 圖2中左圖為圖1中含面波原始單炮數(shù)據(jù)經(jīng)信號分離后得到的面波頻寬范圍內(nèi)信 號數(shù)據(jù)，右圖為面波頻寬范圍外信號數(shù)據(jù)。
[0031] 圖3中左圖為含面波單炮，中間圖表為某含面波地震道面波區(qū)域內(nèi)（左虛線所示， 1300-1330ms時間段）振幅值；右圖表為面波區(qū)域外某地震道（右虛線所示，1300-1330ms 時間段）振幅值。
[0032] 圖4左圖為一系列時窗內(nèi)面波頻寬范圍內(nèi)某地震道增益算子值，右圖為相同時窗 內(nèi)同一地震道面波頻寬范圍外有效信號所對應(yīng)的增益算子值。
[0033] 圖5為應(yīng)用本發(fā)明壓制面波前（上圖）后（下圖）單炮效果。
[0034] 圖6為本發(fā)明基于頻率約束的能量置換面波壓制方法的一中實施例流程圖。
[0035] 圖7為采用區(qū)域濾波法對圖1所示單炮壓制面波后（上圖）單炮效果及面波壓制 后原面波區(qū)域的頻譜分析圖（下圖）。
[0036] 圖8為采用基于頻率約束的能量置換面波壓制方法對圖1所示單炮壓制面波后 (上圖）單炮效果及面波壓制后原面波區(qū)域的頻譜分析圖（下圖）。
[0037] 圖9中（a、b、c、d)分別為采用本面波壓制方法壓制面波后又經(jīng)一系列后續(xù)處理 得到實例中某高陡構(gòu)造區(qū)域疊前時間偏移剖面分頻成像效果圖。
[0038] 實施實