含工業電干擾地震道的自動識別和自適應壓制技術

1.存在問題

在油氣勘探成熟地區，地震資料的品質受密集電網電磁場的影響較為嚴重，形成的工業電干擾疊加使得野外采集的地震資料品質大幅度降低，在一定程度上影響了對地層和巖性油氣藏的地震精細預測和發現。

現有的商業化地震處理軟件還沒有自動識別含工業電干擾地震道的相關模塊，通常借助人工交互方式通過統計共檢波點道集能量來參與識別，同時對識別出的地震道需要給定較準確的工業電干擾頻率（如50 Hz）從而實現有效壓制。然而，大量實際資料分析結果表明，工業電干擾的頻率并不是嚴格的50 Hz，而是在50 Hz附近（±1 Hz）動態范圍內變化，同時對含弱能量的工業電干擾地震道的識別也無能為力。這就使得現有軟件處理模塊壓制工業電干擾不徹底、保真保幅性差。

2.采用方法

為了解決上述問題，采用了一種時間域尋優的含工業電干擾地震道逐道迭代識別和自適應壓制方法技術。其具體計算步驟如下：①初始化工業電干擾頻率，例如50 Hz；②建立工業電干擾的離散數學模型（余弦函數形式或正弦函數形式）；③建立目標函數，即離散數學模型與實際地震道的殘差能量；④采用最小二乘法求解目標函數，使目標函數殘差能量最小化，獲得工業電干擾的振幅和相位公式；⑤根據牛頓迭代法尋優逼近工業電干擾頻率的精確解；⑥采用歸一化互相關系數作為含工業電干擾地震道的識別準則（門檻值大于0.2時該地震道識別為含工業電干擾地震道）；⑦對識別出的含工業電干擾的地震道，重復步驟④和⑤，獲得精確的工業電干擾振幅、頻率和相位；⑧從該實際地震道中減掉預測出的工業電干擾模型，最終得到壓制工業電干擾后的高信噪比地震記錄。對于步驟⑥中未識別出含工業電干擾的地震道，則不作任何處理。按照步驟①到步驟⑧完成所有含工業電干擾地震道的自動識別和自適應壓制處理。對于含多種頻率成分工業電干擾的地震道，在Linux平臺采用多線程并行計算研發模塊（圖1），并實現技術的高效并行化處理。

圖1 多線程并行計算研發模塊示意圖

3.作用和效果

該項技術能夠逐道自動識別待處理地震道是否含有工業電干擾，不需要人工參與識別，并且不受地震處理域的限制（例如共炮點域、共檢波點域等），而且還能夠精確估算每個地震道中多種工業電干擾的振幅、相位、頻率信息，實現含多種工業電干擾地震道的自動識別和自適應壓制，并兼顧弱能量工業電干擾的壓制。該項技術具有如下優點：①抗干擾能力強，對有效信號無損傷，工業電干擾部分無有效信號，在工業電干擾位置頻譜過度自然；②能夠實現含多個頻率工業電干擾地震道的同步保幅壓制，且不受分析時窗位置的限制；③構建了全新的工業電干擾處理流程，降低了常規處理流程的復雜度，實現了對工業電干擾的自動識別和自適應壓制；④適合共炮點、共檢波點、共中心點道集等任何類型原始地震數據處理；⑤開發了多核多線程并行計算可執行程序，通過模塊化封裝，計算效率明顯提高，并支持多SEGY文件輸入和輸出。該項技術解決了油氣勘探中的一個關鍵性和共性的問題，因不需要人工參與識別，其在處理效率、計算復雜度、保真保幅性等方面都具有顯著的優勢，可以為當前精細地震勘探提供重要的技術支撐。目前該項技術已獲得授權發明專利1項（專利號：ZL201610511644.6）、軟件著作權1項（軟件著作權編號：2019SR1108444），并在大慶探區5個以上的勘探開發區塊進行了推廣應用，支撐了油氣精細勘探部署，是目前商業化地震處理軟件中工業電干擾壓制模塊的有效補充，具有廣闊的應用前景。