專利名稱：一種可控震源地震勘探中消除諧波干擾的方法
技術領域：
本發明屬于地震資料數字處理領域，屬處理技術中的提高信噪比技術類，是一種可控震源地震勘探中消除諧波干擾的方法。
背景技術：
為了提高生產效率，降低采集成本，發展了滑動掃描采集技術。在滑動掃描采集中，由于后一炮不用等前一炮振動結束就可以開始振動，前后兩炮的資料部分疊加在一起，在相關過程中就會行程鄰接干擾，嚴重降低了資料的信噪比。因此，在滑動掃描采集中壓制諧波干擾是一個關鍵的問題。目前存在很多諧波壓制方法，在一定程度上都取得了較好的效果。使用可控震源進行施工，可控震源在向地下傳輸掃描信號的同時，由 于可控震源機械裝置和震動裝置的非線性以及與大地耦合等特點，可控震源向地下輸入的信號必然存在諧波畸變。諧波畸變的存在，大大損害了可控震源資料的品質，降低了資料的分辨率。尤其是為了提高生產效率，降低采集成本，采用可控震源高效采集方式時，諧波干擾更為明顯。如滑動掃描采集方式，其基本思想是采用多組可控震源實現無等待掃描激發，即一組震源在掃描過程尚未完全結束時，另外一組震源已經開始掃描了，二次連續掃描的間隔時間只要大于接聽時間即可，這樣就有效的節省了震源的等待時間。采用這種方法后，大大縮短了單位時間內平均每次數據采集的時間，施工效率得到顯著提高。但是因為在滑動掃描記錄中滑動時間小于掃描時間，前后兩炮的資料部分重疊在一起，在相關的過程中，后一炮的初至強能量就會干擾到前一炮或者前幾炮的相關記錄。在可控震源諧波壓制這一方面，Li等人(1995)針對線性掃描方式，提出了純相移濾波器方法。該方法通過選取一個非整次的K次諧波分量，利用有效信號與諧波分量相位譜的差異來實現有效信號和諧波分量的分離。其流程為(I)將諧波畸變信號轉換到頻率域，同時對K次諧波分量進行傅里葉變換，計算其相位譜，求取相移算子；(2)應用相移算子，對諧波畸變信號進行純相移處理。此時，高于K次諧波的諧波分量都被相移到時間軸的負軸，而小于K次諧波的基波成分則分布在正時間軸；(3)令負時間軸的振幅值為零，然后變換到頻率域；(4)對第(3)步得到的結果應用反相移算子，得到濾波后的結果。該方法簡單、靈活、高效，但是對滑動掃描采集不適用。對滑動掃描記錄做純相移濾波的過程中，會使后一炮的諧波分量對前一炮的記錄產生干擾。Meunier (2002)提出了一種通過相關反相關算法依次預測各諧波分量，然后在道記錄中依次減去各諧波分量的方法。該方法首先選取各次諧波分量，用選取的各次諧波分量依次與道記錄數據做相關，通過相關把道記錄數據中相對應的各次諧波分量聚焦到零時間附近。此時選取合適的窗函數，進行濾波處理，得到僅含有諧波分量的數據，再通過反相關算子，求取各諧波分量。因為在滑動掃描數據中，最后一炮是不受引滑動掃描引起的諧波干擾的，因此在實際處理中，從最后一炮向前依次進行處理，直至第一炮。該方法適用于滑動掃描數據，應用效果良好，但是該算法對數據的要求比較高，要求炮數據是連續的，中間不能出現缺失炮，應用起來不是那么靈活。而且該方法只能對諧波分量根據實際情況進行有選擇的處理，不能考慮全部的諧波成分，那樣會很大程度地降低生產效率。Moro等人(2007)通過對高次諧波正演模擬的手段，提出了基于遺傳算法壓制諧波干擾的方法。在該方法中定義費用函數為實際數據與估測諧波分量振幅差值的平均值。通過對合成記錄和實際資料進行測試，均取得了良好的效果。但是該算法比較復雜，運行效率較低。綜上所述，在可控震源采集中，由于可控震源電控系統、液壓機械系統及振動系統等它們物理特性的非線性以及與大地耦合等因素，可控震源地震資料必然存在著諧波畸變。研究表明在可控震源常規采集中，雖然單炮記錄本身都含有諧波干擾，但是相對來說，該干擾對有效信號的影響較弱，不足以嚴重影響資料的品質。但是一些算法比較復雜，運算不穩定；有些方法對數據品質要求較高，實用性不廣；有的算法效率太低，不能滿足目前野外日采集萬炮記錄實時處理的需求。
權利要求
1.一種可控震源地震勘探中消除諧波干擾的方法，特點是包括如下步驟 1)采集記錄可控震源力信號； 2)通過震源力信號計算各次諧波信號與基波信號頻譜比值，求取預測濾波算子； 3)對可控震源地震道數據進行預處理； 4)對共炮點道集地震數據第一道做快速傅里葉變換，得到該道的頻率域數據； 5)利用預測濾波算子對第一道數據進行諧波估測，求取該道的諧波分量
2.根據權利要求I所述的方法，特點是步驟I)所述的震源力信號，在野外采集的時候，利用震源車上的傳感器記錄。
3.根據權利要求I所述的方法，特點是步驟I)所述的采集記錄是計算合成震源力信號時，設震源力信號為重錘和平板的重量與其相應加速度乘積的和。
4.根據權利要求I所述的方法，特點是步驟2)所述的求取預測濾波算子為
5.根據權利要求I所述的方法，特點是步驟3)中所述預處理是指對地震數據，進行置標簽、定義觀測系統處理。
6.根據權利要求I所述的方法，特點是所述的道記錄數據均指未進行相關處理的道數據。
全文摘要
本發明是可控震源地震勘探中消除諧波干擾的方法，首先提取震源力信號，也可以通過重錘和平板的質量以及它們的加速度來求取震源力信號；然后利用震源力信號計算各次諧波分量與基波信號振幅譜的比值，求取預測濾波算子；利用預測濾波算子對地震道記錄進行預測濾波處理，估算出每一道的諧波分量；最后從未相關的地震道記錄中減去預測出來的諧波分量，達到消除諧波干擾的目的。本發明還可以對相關后道記錄進行處理，既可以在時間域進行處理，也可以在頻域率進行處理；既可以有選擇的處理近道數據，也可以對整個炮記錄進行處理，靈活方便，處理效率非常高，能夠滿足目前野外采集的要求。
文檔編號G01V1/36GK102692649SQ20111007082
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者周學鋒, 尚永生, 張慕剛, 李鳳磊, 李振春 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司