地震規則干擾波的壓制方法應用研究

摘要：在地震勘探所采集到的地震數據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。

關鍵詞：去噪；規則干擾波

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電干擾的資料進行陷頻處理等。

頻率波數域濾波方法

同一維頻率域濾波一樣，建立在二維傅氏變換基礎上的F-K濾波也是目前常用的一項去噪技術，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）。

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

1.2 線性干擾波的壓制方法

頻率波數域（F-K域）濾波法

頻率波數域（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，波數為k的頻波分量 疊加所得，U（f，k）即為該信號的頻率

波數譜。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平面上的分布范圍及能量集中點處所具有的頻率和波數值。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

設計濾掉50Hz的濾波因子進行數字濾波，即陷波。該方法通常是在頻率域將50Hz工業電干擾壓制到最低，然后采用傅氏反變換的方法得到消除50Hz工業電干擾的記錄。

2 處理流程設計

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字處理方法稱為數字濾波。[3]

Focus系統的壓噪功能非常強大，其開發了帶通濾波、F-K濾波、帶陷濾波、τ-p變換濾波等多種壓制方法。根據現有條件，結合相關資料，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，通過設置在低頻的壓制帶即可有效地壓制面波。

如圖3-2，設置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設置為5，FMAX設置為80，FL設置為45，FH設置為55。可以在頻率域45-55Hz范圍內有效壓制50Hz工業電干擾。

如圖3-7，可以看出圖中的單炮數據中有一道存在50Hz工業電干擾，頻率基本上等于50Hz，經過帶陷濾波，50Hz工業電干擾得到了較好地壓制。

4 總結

識別地震資料中的規則干擾波即面波、線性干擾波和50Hz工業電干擾，使用不同的壓制方法，運用Focus系統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則干擾波，提高了地震資料的信噪比。

參考文獻：

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

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

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

作者簡介：

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