基于預(yù)測(cè)濾波法和純相移法的可控震源諧波壓制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及地震資料處理領(lǐng)域，特別是設(shè)及到一種基于預(yù)測(cè)濾波法和純相移法的 可控震源諧波壓制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用傳統(tǒng)的諧波壓制方法進(jìn)行諧波壓制，效果并不理想，原因在于實(shí)際資料處理 中諧波干擾包括兩部分：一是來(lái)自本炮內(nèi)部自身的干擾，二是來(lái)自其它炮（特別是下一炮 的初至）的干擾。地面力信號(hào)濾波是假定輸入的炮記錄不存在炮內(nèi)諧波干擾，所W本炮自 身諧波干擾的存在勢(shì)必影響到方法的應(yīng)用效果。為此我們發(fā)明了一種新的基于預(yù)測(cè)濾波法 和純相移法的可控震源諧波壓制方法，解決了W上技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種既能較好地壓制鄰炮干擾噪音，又可部分消除炮內(nèi)諧波 干擾的基于預(yù)測(cè)濾波法和純相移法的可控震源諧波壓制方法。
[0004] 本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：基于預(yù)測(cè)濾波法和純相移法的可控震 源諧波壓制方法，該基于預(yù)測(cè)濾波法和純相移法的可控震源諧波壓制方法包括：步驟1，輸 入純相移處理后的互相關(guān)地震記錄和相應(yīng)的地面力信號(hào)；步驟2,應(yīng)用純相移法對(duì)本炮諧 波干擾進(jìn)行壓制；步驟3,用預(yù)測(cè)濾波方法對(duì)臨炮諧波干擾進(jìn)行壓制：步驟4,獲得整個(gè)連續(xù) 的壓制諧波干擾后的可控震源掃描數(shù)據(jù)。
[0005] 本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 在步驟2中，應(yīng)用純相移法分離地面力信號(hào)g(t)得到掃描信號(hào)s(t)和諧波分量 h(t)，并進(jìn)行傅里葉變換得到頻率域的地面力信號(hào)G(w)、掃描信號(hào)S(w)、諧波分量H(w)，求 S(w)的共輛為訂W)。
[0007] 在步驟3中，對(duì)于線性升頻掃描信號(hào)，定義時(shí)間域的各階次諧波信號(hào)如下式所示：
[0008] Sk(t) = ·sin[2πkf(t)t]
[0009] 式中：t為掃描時(shí)間；k為一正整數(shù)，表示諧波階次；a, (t)為各次諧波的幅值，f(t) 表示掃描頻率：
[0010]
[0011] 其中：片為起始頻率，fΗ為終止頻率，T為信號(hào)的掃描長(zhǎng)度；
[0012] 可W得出：諧波信號(hào)的頻率是基波信號(hào)頻率的整數(shù)倍，諧波崎變信號(hào)是基波信號(hào) 和各次諧波分量的線性疊加，則諧波崎變信號(hào)可表達(dá)為：
[0013]
[0014] 式中：SD(t)表示諧波崎變信號(hào)；Μ表示諧波的最高階次；
[0015] 基于權(quán)積模型，即第i炮某道檢波器所接收到的連續(xù)振動(dòng)記錄是該炮地面力信號(hào) 與該炮炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)組成的共中屯、點(diǎn)處反射系數(shù)的權(quán)積：
[0016] x,(t) =g,(t)*r,"(t)
[0017] 公式中：Xi(t)、gi(t)、rim(t)分別表示第i炮振動(dòng)記錄、地面力信號(hào)和共中屯、點(diǎn)位 置的反射系數(shù)，*-表示權(quán)積運(yùn)算；
[0018] 最終地震相關(guān)記錄等于振動(dòng)記錄與震源掃描信號(hào)的互相關(guān)：
[0019] 與(0 二.、非)@.唯）
[0020] 式中，Xi'ω為時(shí)間域第i炮某道地震相關(guān)記錄，XiW為振動(dòng)記錄，s(t)為掃描 信號(hào)；感為互相關(guān)運(yùn)算；
[0021] 頻率域諧波干擾公式為：
[0022]
[0023] 式中：Xih(f)表示頻率域第i炮某道所產(chǎn)生的全部諧波干擾，Hik(f)為第i炮K此 波波產(chǎn)生的諧波分量，Rim，(f)為反射系數(shù)，S(-f)為掃描信號(hào)；為簡(jiǎn)記為：
[0024] X,h(f) =H(f)R(f)S(-f)
[00巧]利用G(W)、S* (W)和Η(W)設(shè)計(jì)濾波算子
[0026] 反射系數(shù)在實(shí)際資料處理過(guò)程中一般難W準(zhǔn)確求取，通過(guò)上述公式，得到另一個(gè) 諧波干擾計(jì)算公式，從而避免求取反射系數(shù)：
[0027]
[0028] 式中：Xih(f)表示第i炮某道所產(chǎn)生的全部諧波干擾，Xi'（f)為頻率域第i炮某道 地震相關(guān)記錄H(f)為諧波分量，C(f)為設(shè)計(jì)濾波器，G(f)為地面力信號(hào)，S(-f)為掃描信 號(hào)；通過(guò)地面力信號(hào)、諧波分量、掃描信號(hào)設(shè)計(jì)濾波器，然后作用于相關(guān)記錄，即可求出該炮 產(chǎn)生的諧波干擾，最后從被其影響的炮記錄中減去，即得到壓制諧波干擾后的炮記錄。
[002引步驟3包括：
[0030] A)對(duì)地震道數(shù)據(jù)x(t)進(jìn)行傅里葉變換得到X(w)，用濾波算子乘W當(dāng)前炮地震道 數(shù)據(jù)，求出前一炮相應(yīng)地震道的諧波干擾；
[0031] B)將純相移處理后的炮記錄作為輸入，應(yīng)用地面力信號(hào)濾波法進(jìn)行處理。
[0032] 在步驟4中，將步驟3中得到的諧波壓制后的可控震源掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并輸出。
[0033] 本發(fā)明基于預(yù)測(cè)濾波法和純相移法的可控震源諧波壓制技術(shù)，針對(duì)可控震源海量 采集數(shù)據(jù)中存在的嚴(yán)重諧波干擾噪音，發(fā)明了一種地面力信號(hào)濾波與純相移法聯(lián)合諧波壓 制方法，避免了直接使用基波與諧波定量公式壓制諧波噪音的不足。在實(shí)現(xiàn)算法的基礎(chǔ)上， 通過(guò)模型和實(shí)際資料處理效果可知，本方法既能較好地壓制鄰炮干擾噪音，又可部分消除 炮內(nèi)諧波干擾，模型和實(shí)際資料處理效果證實(shí)了本方法的正確性和一定的適應(yīng)性。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明采用的可控震源基波掃描信號(hào)W及崎變的掃描信號(hào)；
[0035] 圖2為本發(fā)明的模擬采用的速度場(chǎng)；
[0036] 圖3為本發(fā)明進(jìn)行的滑動(dòng)掃描正演模擬得到的母記錄；
[0037] 圖4為本發(fā)明進(jìn)行的滑動(dòng)掃描正演模擬得到的母記錄相關(guān)后的炮記錄；
[0038] 圖5為本發(fā)明的基于預(yù)測(cè)濾波法和純相移法的可控震源諧波壓制方法的一具體 實(shí)施例的流程圖；
[0039] 圖6為采用傳統(tǒng)方法處理前的最后一炮原始記錄；
[0040] 圖7為采用傳統(tǒng)方法處理后的最后一炮原始記錄；
[0041] 圖8為諧波壓制前的第一炮炮記錄；
[0042] 圖9為采用傳統(tǒng)方法處理后的第一炮炮記錄；
[0043] 圖10為本發(fā)明的方法進(jìn)行的第一炮聯(lián)合處理的炮記錄結(jié)果；
[0044] 圖11為本發(fā)明的方法進(jìn)行的第二炮聯(lián)合處理的炮記錄結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施 例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0046] 基于seriff和Li等人對(duì)諧波的理論研究，W線性升頻掃描信號(hào)為例，定義參考信 號(hào)如式所示：
[0047] Sk(t) = ·sin[2πkf(t)t]
[0048] 公式（1)中：t為掃描時(shí)間；k為一正整數(shù)，表示諧波階次；a,(t)為各次諧波的幅 值，f(t)表示掃描頻率
[0049]
[0050] 由（1)式可W得出：諧波信號(hào)的頻率是基波信號(hào)頻率的整數(shù)倍。諧波崎變信號(hào)是 基波信號(hào)和各次諧波分量的線性疊加，則諧波崎變信號(hào)可表達(dá)為：
[0051]
[005引式中：SD(t)表示諧波崎變信號(hào)；Μ表示諧波的最高階次。諧波崎變信號(hào)如圖1所 /J、- 0
[0053] 本發(fā)明的模擬采用的速度場(chǎng)如圖2所示，該水平層狀介質(zhì)模型能清楚的辨別同相 軸在壓制前后的變化，是檢驗(yàn)諧波壓制算法正確性的典型模型。本發(fā)明在模型中深層設(shè)計(jì) 較大的反射系數(shù)W增強(qiáng)炮內(nèi)諧波干擾強(qiáng)度，從而突出純相移法處理的優(yōu)勢(shì)。正演模擬中采 用聲波方程交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分算法，邊界條件為PML。采集方式為：4臺(tái)震源W滑動(dòng)掃描方 式激發(fā)，801道連續(xù)接收，具體網(wǎng)格大小、采樣間隔、滑動(dòng)掃描參數(shù)等如表1所示。
[0054] 表1滑動(dòng)掃描正演參數(shù)
[00巧]
[0056] 基于權(quán)積模型，第i炮某道檢波器所接收到的連續(xù)振動(dòng)記錄（如圖3所示）是該 炮地面力信號(hào)與該炮炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)組成的共中屯、點(diǎn)處反射系數(shù)的權(quán)積：
[0057] x,(t) =g,(t)*r,"(t)
[00則公式中：Xi(t)、gi(t)、rim(t)分別表示第i炮振動(dòng)記錄、地面力信號(hào)和共中屯、點(diǎn)位