戈壁地区高效采集资料谐波噪音压制方法

王广勇

摘 要：可控震源高效采集技术的应用提高了野外地震资料采集的效率，然而高效采集地震资料特征噪音明显，如何在室内处理中压制高效采集资料谐波噪音，提高高效资料室内处理的效率与质量成为地震资料处理的一个课题。本文分析了西部戈壁地区高效采集地震资料谐波噪音产生的原因，阐明了该区资料谐波噪音的特点与去除方法，运用CMP域分频处理谐波压制技术谐波得到了很好的压制，取得了较好的效果。

关键词：高效采集；地震；谐波；噪音压制

1、 引言

HSD三维地震勘探项目是中石化首次在国内采用可控震源高效采集技术部署实施的一块重点三维。该技术主要是通过缩短相邻震次的时间间隔来提高采集效率，降低采集成本【1】。因高效采集方法的特殊性，滑动扫描一段连续的记录包含若干个扫描，不同炮记录在时间上部分叠加在一起，对后一炮进行相关时，谐波干扰产生的噪声就会污染前一炮甚至前几炮的数据【2】，使得地震资料含有大量谐波噪音，掩盖了有效信号，如何高质量高效率的去除谐波噪音成为高效采集地震资料处理的难题。在野外采集现场可以通过延长滑动时间、组合扫描等方法来压制谐波噪音，在室内处理也有纯相位滤波法、基于反射系数的谐波压制方法、基于预测滤波的谐波压制方法等等，然而，在哈山东高效采集地震资料处理中，采用CMP域分频处理的谐波压制技术，取得了良好的效果，这种方法计算效率高，地震资料保幅性强，为高效采集海量地震数据谐波噪音的去除开辟了新道路。

2、 HSD地震资料谐波噪音分析及去除方法

需要室内处理的高效采集资料是野外高效采集母记录与扫描信号相关之后的地震资料，与常规采集资料的不同点是高效采集的资料除了具有常规采集地震资料含有的噪音之外，还具有一些高效采集特征噪音，如谐波、交涉干扰等。由于高效采集前一次扫描还没有结束，后一次扫描就已经开始，这样后续扫描所激发的谐波很可能会污染前面几次扫描记录，从而形成临炮谐波干扰【1】。采集完成后进行逐炮分离时要将母记录与升频扫描信号进行相关计算，相关后产生的谐波干扰在当前炮的正上方，即负时间轴上，污染了前一炮的记录。通过原始资料分析可知，该工区高效采集资料的谐波干扰在炮域连成片，集中分布在近偏移距附近，而且能量远远强于正常信号，大约是其它相同时间记录处的一千多倍。谐波的能量强度由谐波段记录长度决定，即某次谐波所在的有效频段在相关后谐波其实只是该段能量的一部分【3】，要压制某次的谐波可以在该次的谐波频带内压制其能量，达到压制谐波的目的。由上述分析可知，HSD高效采集地震资料的谐波噪音在炮域分布近偏移距的中深层，由于地表复杂，畸变的谐波严重，然而该工区的谐波能量较强，在CMP域，谐波噪音表现的较为分散，经过分频后，在某一固定频段可以将谐波噪音的强能量当作异常振幅，通过计算特定窗口某一频带内各道数据的平均振幅，应用空间中值滤波识别该异常振幅，然后通过插值替换或者剔除该异常振幅达到去除谐波的目的。根据扫描频率（fa-fb HZ）把谐波频带分成多个小频带，在某一小频带内异常振幅的表现是不同的，如图1所示在0-fb HZ内几乎为0，因为该频带内没有谐波干扰，进入谐波干扰频带后，在不同的小频带内，谐波能量不同，因为在2fa-3fa HZ小频带内只有二次谐波，在3fa-4fa HZ小频带内既有二次谐波又有三次谐波，在给定窗口内分别计算小频段内的平均振幅，根据资料分析结果在不同小频带内给定不同的阀值，应用空间滤波识别异常振幅，如图3所示将异常振幅进行插值替换，去除谐波噪音，这种方法不仅易于程序实现，而且计算效率高。

3、 应用效果

首先把地震资料分选到CMP域，根据谐波出现的位置选定时窗，把时窗内的资料转换到频率域，并根据扫描频率进行频带划分，哈山东高效采集扫描频率是6-72HZ，其二次谐波频段为12-72HZ，三次谐波频段为18-72HZ·，为去除谐波干扰，把6-72HZ频带划分成12-18HZ、18-24HZ、··、66-72HZ小频带，在每个小频带内计算平均振幅，并把大于平均振幅10倍的视为异常振幅剔除掉，用相邻道的资料进行插值补充，压制谐波干扰。如图2、图3谐波去除前后的单炮，与图4、图5谐波去除前后的叠加剖面所示，通过CMP域分频处理谐波压制技术，谐波得到了很好的压制，效果良好。

图 2 谐波去除前的单炮

图 3谐波去除后的单炮

图 4 谐波去除前的叠加剖面

图5 谐波去除后的叠加剖面

4、认识与结论

谐波干扰处理一直是高效采集地震处理的一个难点，通过谐波产生的原因及对带有谐波干扰的单炮分析，可以把谐波干扰看作是CMP域特定时间窗口某一频带内的异常振幅进行处理。CMP域分频处理谐波压制技术在HSD高效采集地震资料的处理中计算效率高，效果明显，为以后高效采集海量地震数据的谐波干扰处理提供了方法與例证。

参考文献：

【1】王宝彬，李合群等。滑动扫描地震数据的谐波干扰压制，石油地球物理勘探，2013，48（1）：37～41

【2】黄建平，周学锋等。滑动扫描记录中压制谐波干扰方法，中国石油大学学报（自然科学版）2012，36（2）：81～85