地震規(guī)則干擾波的壓制方法應(yīng)用研究

摘要：在地震勘探所采集到的地震數(shù)據(jù)中既有有效波也有干擾波。為了提高地震勘探的精度，使地震資料能更真實地反映地下的地質(zhì)情況，如何突出有效波，壓制干擾波就成為一個極其重要的問題 。針對地震規(guī)則干擾波中的面波、線性干擾波及50Hz交流電干擾進行了分析及壓制，達到了較好的資料處理效果。

關(guān)鍵詞：去噪；規(guī)則干擾波

地震資料處理的基本步驟是：信號去噪、反褶積、動靜校正、速度分析、水平疊加、偏移處理等。其中，信號去噪用于從地震資料中提取有用信息，去除干擾，提高地震資料信噪比。[1]這里針對地震記錄中規(guī)則干擾波的特點選擇不同的信號壓制方法，達到有效壓噪的目的。

1 基本原理

基于經(jīng)典傅氏變換的去噪方法

頻率域濾波方法

傅氏變換理論是地震資料處理中最基本的理論，以此理論為基礎(chǔ)的頻率域濾波依然是目前地震資料去噪中的一個常用模塊。包括用帶通濾波壓制面波以及對含有工業(yè)電干擾的資料進行陷頻處理等。

頻率波數(shù)域濾波方法

同一維頻率域濾波一樣，建立在二維傅氏變換基礎(chǔ)上的F-K濾波也是目前常用的一項去噪技術(shù)，其采用的是扇形濾波器，可以有效壓制線性干擾波。[2]

1.1 面波的壓制方法

帶通濾波法

帶通濾波法主要是利用頻率差異進行濾波，因為作為噪聲的面波頻率較低，與作為有效波的一次反射波存在頻率差異，因此可以在頻率范圍將其區(qū)分開來。

地震勘探中的有效波和各種干擾波的頻譜范圍如圖1-1所示

對已知地震記錄道進行頻譜分析：設(shè)已知一個地震記錄道x（t），一般來說，x（t）里包含有效波s（t）和干擾波n（t）。

設(shè)計合適的濾波器：為了濾去干擾波的頻率成分，應(yīng)當設(shè)計一個帶通濾波器，即在有效波頻率范圍內(nèi)的頻率值得到保留，在其它頻率范圍內(nèi)的頻率值得到壓制。

1.2 線性干擾波的壓制方法

頻率波數(shù)域（F-K域）濾波法

頻率波數(shù)域（F-K域）濾波法是利用干擾波與有效波視速度的差異在頻率波數(shù)域中將有效波與干擾波分離來壓制干擾波。

通過以上兩式可知，地震記錄u（t，x）是由許多頻率為f，波數(shù)為k的頻波分量 疊加所得，U（f，k）即為該信號的頻率

波數(shù)譜。T-X域地震記錄u（t，x）變到F-K域后，通常把U（f，k）在（f，k）平面上的投影稱為頻波圖。由頻波圖可知二維信號能量在頻率波數(shù)平面上的分布范圍及能量集中點處所具有的頻率和波數(shù)值。不同的波動信號的頻譜不相同，能量分布也不一樣。

1.3 50Hz交流電干擾的壓制方法

陷波法

設(shè)計濾掉50Hz的濾波因子進行數(shù)字濾波，即陷波。該方法通常是在頻率域?qū)?0Hz工業(yè)電干擾壓制到最低，然后采用傅氏反變換的方法得到消除50Hz工業(yè)電干擾的記錄。

2 處理流程設(shè)計

3 實際資料處理效果

利用有效波與干擾波頻譜特征的不同來壓噪的數(shù)字處理方法稱為數(shù)字濾波。[3]

Focus系統(tǒng)的壓噪功能非常強大，其開發(fā)了帶通濾波、F-K濾波、帶陷濾波、τ-p變換濾波等多種壓制方法。根據(jù)現(xiàn)有條件，結(jié)合相關(guān)資料，利用Focus資料處理軟件對處理方法進行驗證。

3.1 用帶通濾波對面波進行壓制

如圖3-1，可以看出面波頻率較低，大部分分布在20Hz以下的范圍內(nèi)，通過設(shè)置在低頻的壓制帶即可有效地壓制面波。

如圖3-2，設(shè)置20-60Hz之間為通放帶，15-20Hz及60-70Hz為壓制帶，可以在頻率域范圍內(nèi)有效壓制面波，保留有效波成分。

如圖3-3，可以看出面波得到了較好地壓制，有效波得到了凸顯。

3.2 用F-K濾波對線性干擾波進行壓制

如圖3-4，設(shè)計壓制低頻干擾，同時進行視速度濾波（即整體進行F-K濾波），可以由頻率域及視速度兩者有效壓制線性干擾波，保留有效波成分。

如圖3-5，可以看出利用F-K濾波，線性干擾波得到了較好地壓制，有效波得到了凸顯。

3.3 用帶陷濾波對50Hz交流電干擾進行壓制

如圖3-6，圖中的FMIN設(shè)置為5，F(xiàn)MAX設(shè)置為80，F(xiàn)L設(shè)置為45，F(xiàn)H設(shè)置為55。可以在頻率域45-55Hz范圍內(nèi)有效壓制50Hz工業(yè)電干擾。

如圖3-7，可以看出圖中的單炮數(shù)據(jù)中有一道存在50Hz工業(yè)電干擾，頻率基本上等于50Hz，經(jīng)過帶陷濾波，50Hz工業(yè)電干擾得到了較好地壓制。

4 總結(jié)

識別地震資料中的規(guī)則干擾波即面波、線性干擾波和50Hz工業(yè)電干擾，使用不同的壓制方法，運用Focus系統(tǒng)對采集的地震資料進行了處理，較好地壓制了地震資料中的規(guī)則干擾波，提高了地震資料的信噪比。

參考文獻：

關(guān)偉. 基于小波變換的地震信號去噪方法研究與模擬[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2008：26.

張軍華.地震資料去噪方法—原理，算法編程及應(yīng)用[M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2011：6.

陸基孟，王永剛.地震勘探原理[M]， 東營：中國石油大學(xué)出版社，2011：429-431.

作者簡介：

安泰霖（1995--）男，河南鄭州人，中國礦業(yè)大學(xué)（北京），碩士研究生，研究方向：地震資料解釋、地震波反演方法。