專利名稱：一種消除地震數(shù)據(jù)單頻干擾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田的勘探、開發(fā)、開采技術(shù)，具體是為反映地下地層層位、油藏描述提供高分辨率的地震圖形和數(shù)據(jù)的一種消除地震數(shù)據(jù)單頻干擾的方法。
背景技術(shù)：
地震勘探的過程，就是在地面上的一系列點上，利用人工激發(fā)地震波，地震波向地 下傳播，當(dāng)遇到波阻抗(地震波在地層介質(zhì)中向地下傳播的速度與介質(zhì)密度的乘積)界面 (即上下地層波阻抗不相等面)時，在波阻抗界面上地震波產(chǎn)生反射現(xiàn)象，地震波傳播方向 發(fā)生改變，地震波開始向上傳播，在地面上的一系列接收位置上安置著接收器，接收向上傳 播的地震波數(shù)據(jù)，完成野外勘探。在野外地震數(shù)據(jù)采集過程中，如果在地面接收器附近存在 高壓輸電線或周期性震動(如發(fā)電機(jī)等)，這樣在地面接收器接收到的地震數(shù)據(jù)中就會存 在很強(qiáng)的單頻干擾，其頻率在整個接收長度上是固定不變的，它與地下地震地質(zhì)條件無關(guān)， 與激發(fā)的地震信號無關(guān)，與地表地震地質(zhì)條件無關(guān)。因此在地震勘探和地震數(shù)據(jù)處理中，這 種波被看作為干擾，必須加以剔除。在地震數(shù)據(jù)野外采集過程中，如果地震測線從高壓輸電線下面或者旁邊通過，由 于高壓輸電線的電流會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場，這個電磁場也會引起地震檢波器周期性振蕩， 在地震數(shù)據(jù)記錄中記下這個周期性振蕩，即單頻干擾。單頻干擾是地震數(shù)據(jù)中的干擾，它的 存在，污染了地震反射信號，有時甚至完全掩蓋了地震反射信號。野外采集時，地震觀測系 統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過認(rèn)真仔細(xì)的設(shè)計，不可隨意改動。這樣在高壓輸電線通過的地區(qū)進(jìn)行地震勘探 時，單頻干擾是不可避免的，并且野外采集過程中是無法克服的，只有在室內(nèi)地震數(shù)據(jù)處理 過程中，作為干擾加以消除。因此在地震數(shù)據(jù)處理中作為一種干擾，單頻干擾必須加以消 除。在地震記錄中存在單頻干擾時，常規(guī)的壓制方法是在頻率域內(nèi)進(jìn)行壓制。頻率域處理 雖然簡單、方便，但是存在以下問題，在淺層，當(dāng)有效波與干擾的能量水平非常接近，或者有 效波能量比干擾的能量強(qiáng)，則干擾不易識別；如果有效波的能量比干擾的能量弱，此時干擾 容易識別。在深層，干擾易識別。同時頻率域處理對于干擾僅僅在振幅上進(jìn)行壓制處理，壓 制量不易掌握，壓制不足會在記錄上存在殘余的單頻干擾，而壓制過量會傷害有效信號。頻 率域壓制還往往損害該頻率附近有效波頻率成分；為了減少對有效信號頻率的損害，就要 選取很窄的壓制頻帶，這樣對應(yīng)的時間域算子很長，會產(chǎn)生嚴(yán)重的邊界效應(yīng)。同時由于單頻 干擾的頻率受到周波不穩(wěn)的影響，往往不是純粹的50hz，同時還受到計算時窗選取的影響， 使得快速傅里葉變換存在一些難以克服的問題。這些問題都使得在頻率域內(nèi)有效地壓制單 頻干擾難以實現(xiàn)。采用時間域單頻干擾波壓制方法(《石油地球物理勘探》，高少武，2001)中公開了 在時間域消除地震數(shù)據(jù)中的單頻干擾方法。該方法將單頻干擾表示為振幅、頻率和時延的 余弦函數(shù)?？梢杂行У叵卣鹩涗浬系膯晤l干擾。但由于單頻干擾的頻率和時延兩個參 數(shù)都采用掃描的方法求取，因此運(yùn)算的速度比較緩慢，特別當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時非常費(fèi)時?？焖俑盗⑷~(FFT)的譜分辨率是1/(ΝΔ)，其中Δ是序列的時間采樣間隔，N是序列長度，且N = 2**k，k稱為變換的階數(shù)。對于2ms采樣的典型記錄，0. OOlHz的精度要求， 意味著N必須不小于524288(即k不小于19) !!！而實際上所需要的只是以被估計頻率為 中心的一個有限的窄帶頻譜，在常規(guī)FFT方法中大量的計算和存儲空間是無效的。因此，一 個適應(yīng)于窄帶頻譜的高分辨譜分析方法是必須的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種計算簡單、效果明顯的直接在時間域內(nèi)識別和消除地震 勘探單頻干擾的方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，包括以下步驟1)激發(fā)地震震源，采集地震數(shù)據(jù)并做預(yù)處理；步驟1)所述的預(yù)處理是對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行置標(biāo)簽、定義觀測系統(tǒng)的處理。2)確定單頻干擾的初始頻率；步驟2)所述的確定單頻干擾的初始頻率是指根據(jù)地震數(shù)據(jù)中原始波形數(shù)據(jù)Xi和 它的振幅譜，由原始波形數(shù)據(jù)的震蕩周期和它的振幅譜的最大位置所對應(yīng)的頻率，確定原 始數(shù)據(jù)中單頻干擾的初始頻率fo。3)由快速頻率掃描算法確定不等間隔頻率采樣頻率fk;4)計算不等間隔頻率采樣線性調(diào)頻譜頻率樣本Xk ；步驟4)所述的計算頻率樣本Xk采用如下計算方法Xk = (gTc (k) -hTs (k)) _ j (hTc (k) +gTs (k)) (1)其中g(shù)T = (g。，gl，K，gH)(2)hT = (h0,hi;K, h^)(3)cT(k) = (c0(k)， C1(k)， K， CV1(k)) (4)sT (k) = (S0 (k)，S1 (k)，K，Sh (k)) (5)和gn = xncos ω 0n(6)hn = xnsino0n (7)cn (k) = coscokn (8)sn(k) =Sincokn (9)其中xn——表示地震數(shù)據(jù)樣本，由輸入地震數(shù)據(jù)確定；ω0——表示單頻干擾初始圓頻率，由步驟2)確定；cok——表示第k個頻率樣本的圓頻率，由頻率算法確定；sn(k)——表示圓頻率 為的正弦函數(shù)第η個樣本，由公式(9)計算確定；cn(k)——表示圓頻率為的余弦函數(shù)第η個樣本，由公式⑶計算確定；hn——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率正弦函數(shù)乘積的第η個樣本，由公式(7)計算 確定；gn——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率余弦函數(shù)乘積的第η個樣本，由公式(6)計 算確定；
s(k)——表示圓頻率為的正弦函數(shù)向量，由公式(5)構(gòu)成；c(k)——表示圓頻率為的余弦函數(shù)向量，由公式(4)構(gòu)成；h——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率正弦函數(shù)乘積向量，由公式(3)構(gòu)成；g——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率余弦函數(shù)乘積向量，由公式⑵構(gòu)成；N——表示輸入地震數(shù)據(jù)樣本個數(shù)，由輸入地震數(shù)據(jù)確定；M——表示線性調(diào)頻譜頻率樣本個數(shù)，由頻率算法確定；5)計算線性調(diào)頻譜樣本Yk ；步驟5)所述的計算線性調(diào)頻譜樣本Yk公式為Yk= |Xk|,k= 1,2,3,K,M (10)6)將線性調(diào)頻譜頻率樣本中最大值所對應(yīng)的頻率確定為單頻干擾的頻率f ；步驟6)所述的單頻干擾的頻率為
權(quán)利要求
1. 一種消除地震勘探單頻干擾的方法，其特征在于采用如下技術(shù)方案，包括以下步驟1)激發(fā)地震震源，采集地震數(shù)據(jù)并做預(yù)處理；2)確定單頻干擾的初始頻率；3)由快速頻率掃描算法確定不等間隔頻率采樣頻率fk；4)計算不等間隔頻率采樣線性調(diào)頻譜頻率樣本&；采用如下計算方法 Xk = (gTc (k) -hTs (k)) -j (hTc (k) +gTs (k)) (1)其中g(shù)T = (g0' gi' K, gN_i) (2)hT = Ov h1 K，V1) (3)cT(k) = (c0(k), Cl(k),K, Cn^1 (k))(4)St(k) = (s0(k), Sl(k),K, Sn^1 (k)) (5)禾口gn = xncos ω 0n (6) h0 = xnsin ω 0n (7) cn (k) = coscokn (8)=Sincokn (9)其中Xn——表示地震數(shù)據(jù)樣本，由輸入地震數(shù)據(jù)確定； ω0——表示單頻干擾初始圓頻率，由步驟2、確定；——表示第k個頻率樣本的圓頻率，由頻率算法確定； sn(k)——表示圓頻率為的正弦函數(shù)第n個樣本，由公式(9)計算確定； cn(k)——表示圓頻率為的余弦函數(shù)第n個樣本，由公式(8)計算確定； hn——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率正弦函數(shù)乘積的第η個樣本，由公式(7)計算確定；gn——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率余弦函數(shù)乘積的第η個樣本，由公式(6)計算確定；s(k)——表示圓頻率為的正弦函數(shù)向量，由公式(5)構(gòu)成； c(k)——表示圓頻率為的余弦函數(shù)向量，由公式⑷構(gòu)成； h ——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率正弦函數(shù)乘積向量，由公式(3)構(gòu)成； g ——表示地震數(shù)據(jù)與初始圓頻率余弦函數(shù)乘積向量，由公式(2)構(gòu)成； N——表示輸入地震數(shù)據(jù)樣本個數(shù)，由輸入地震數(shù)據(jù)確定； M——表示線性調(diào)頻譜頻率樣本個數(shù)，由頻率算法確定；5)計算線性調(diào)頻譜樣本Yk，公式為 Yk = Xk|, k = 1,2,3,K,M (10)6)將線性調(diào)頻譜頻率樣本中最大值所對應(yīng)的頻率確定為單頻干擾的頻率f；7)計算單頻干擾余弦函數(shù)和正弦函數(shù)的振幅A和B；8)根據(jù)單頻干擾頻率f、單頻干擾余弦函數(shù)和正弦函數(shù)的振幅A和B、地震記錄的時間 采樣間隔At，按照以下公式計算單頻干擾yi;9)計算消除單頻干擾后的地震有效信號10)根據(jù)得出消除單頻干擾的地震數(shù)據(jù)繪制消除單頻干擾后的地震數(shù)據(jù)剖面和存儲消 除單頻干擾后的地震數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除地震勘探單頻干擾的方法，其特征在于步驟1)所述 的預(yù)處理是對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行置標(biāo)簽、定義觀測系統(tǒng)的處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除地震勘探單頻干擾的方法，其特征在于步驟幻所述 的確定單頻干擾的初始頻率是指根據(jù)地震數(shù)據(jù)中原始波形數(shù)據(jù)Xi和它的振幅譜，由原始波 形數(shù)據(jù)的震蕩周期和它的振幅譜的最大位置所對應(yīng)的頻率，確定原始數(shù)據(jù)中單頻干擾的初 始頻率fo。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除地震勘探單頻干擾的方法，其特征在于步驟6)所述 的單頻干擾的頻率為Ymax = max [Yk }, A: = 1,2，3，K,M(11)me[ \,M ]f = fm(12) 其中f——表示單頻干擾頻率，由公式(1 確定；fm——表示最大頻率譜樣本對應(yīng)的頻率，也是第m個頻率樣本的頻率，由公式(11) 確定；Yk------表示線性調(diào)頻譜第k個頻率譜樣本，由公式(10)計算確定；Xk——表示線性調(diào)頻譜第k個頻率樣本，由公式(1)計算確定； Yfflax——表示最大頻率譜樣本，也是第m個頻率譜樣本，由公式(11)確定；f就是所要 確定的單頻干擾的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除地震勘探單頻干擾的方法，其特征在于步驟7)所述 的計算單頻干擾余弦函數(shù)和正弦函數(shù)的振幅A和B計算公式為λ (X1C)(StS)-(X1S)(StC)⑴)一07s)(c7c)_(Zc)2 ^ _(xTs)(crc)-(xrc)(src)(14)一(？、)(crc)-( c)2其中XT =(X1, X2，A , Xn)(15)cT =(cos2 31 f At, cos4 31 f At, Λ，cos2N π f Δ t) (16)sT =(sin2 π f At, sin4 π f Δ t，Λ，sin2N π f Δ t) (17)式中A -—-表示單頻干擾余弦函數(shù)的振幅；B -—-表示單頻干擾正弦函數(shù)的振幅；χ C-表示地震記錄的時間序列向量，野外地震數(shù)據(jù)采集得到； -表示單頻干擾余弦函數(shù)向量，根據(jù)頻率、時間采樣率計算得至IS-表示單頻干擾正弦函數(shù)向量，根據(jù)頻率、時間采樣率計算得至If ----表示單頻干擾頻率，線性調(diào)頻譜分析法確定；At——表示地震記錄時間采樣間隔，野外地震數(shù)據(jù)采集得到； T——表示向量轉(zhuǎn)置；N——表示地震記錄時間采樣長度，野外地震數(shù)據(jù)采集得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除地震勘探單頻干擾的方法，其特征在于步驟8)所述 的單頻干擾Yi按照以下公式計算Yi = A cos 2 π f i Δ t+Bsin2 π f i Δ t (18)式中頻率f由自適應(yīng)頻率計算算法確定，單頻干擾余弦函數(shù)和正弦函數(shù)的振幅A和B 由振幅計算公式計算確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除地震勘探單頻干擾的方法，其特征在于步驟9)所述 的地震有效信號按照以下公式計算Si = Xi-Yi (19)式中原始地震數(shù)據(jù)Xi，由野外數(shù)據(jù)采集得到；估算的單頻干擾Ii,由單頻干擾計算公 式計算得到^是消除單頻干擾后的地震有效信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及油田的勘探、開發(fā)、開采技術(shù)，是消除地震數(shù)據(jù)單頻干擾的方法。由快速頻率掃描算法確定不等間隔頻率采樣頻率，計算不等間隔頻率采樣線性調(diào)頻譜頻率樣本、線性調(diào)頻譜樣本，將線性調(diào)頻譜頻率樣本中最大值所對應(yīng)的頻率確定為單頻干擾的頻率，根據(jù)單頻干擾余弦函數(shù)和正弦函數(shù)的振幅、地震記錄的時間采樣間隔，計算消除單頻干擾后的地震有效信號，本發(fā)明速度快，不損害有效波，提高了頻率分量的信噪比，本發(fā)明也可以消除地震數(shù)據(jù)中由周期性震動(如發(fā)電機(jī)等)產(chǎn)生的單頻干擾。
文檔編號G01V1/36GK102073065SQ200910238570
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者羅國安, 高少武 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司