[发明专利]一种可控震源地震勘探中消除谐波干扰的方法

说明书

技术领域

本发明属于地震资料数字处理领域，属处理技术中的提高信噪比技术类，是一种可控震源地震勘探中消除谐波干扰的方法。

背景技术

为了提高生产效率，降低采集成本，发展了滑动扫描采集技术。在滑动扫描采集中，由于后一炮不用等前一炮振动结束就可以开始振动，前后两炮的资料部分叠加在一起，在相关过程中就会行程邻接干扰，严重降低了资料的信噪比。因此，在滑动扫描采集中压制谐波干扰是一个关键的问题。目前存在很多谐波压制方法，在一定程度上都取得了较好的效果。使用可控震源进行施工，可控震源在向地下传输扫描信号的同时，由于可控震源机械装置和震动装置的非线性以及与大地耦合等特点，可控震源向地下输入的信号必然存在谐波畸变。谐波畸变的存在，大大损害了可控震源资料的品质，降低了资料的分辨率。尤其是为了提高生产效率，降低采集成本，采用可控震源高效采集方式时，谐波干扰更为明显。如滑动扫描采集方式，其基本思想是采用多组可控震源实现无等待扫描激发，即一组震源在扫描过程尚未完全结束时，另外一组震源已经开始扫描了，二次连续扫描的间隔时间只要大于接听时间即可，这样就有效的节省了震源的等待时间。采用这种方法后，大大缩短了单位时间内平均每次数据采集的时间，施工效率得到显著提高。但是因为在滑动扫描记录中滑动时间小于扫描时间，前后两炮的资料部分重叠在一起，在相关的过程中，后一炮的初至强能量就会干扰到前一炮或者前几炮的相关记录。

在可控震源谐波压制这一方面，Li等人(1995)针对线性扫描方式，提出了纯相移滤波器方法。该方法通过选取一个非整次的K次谐波分量，利用有效信号与谐波分量相位谱的差异来实现有效信号和谐波分量的分离。其流程为：(1)将谐波畸变信号转换到频率域，同时对K次谐波分量进行傅里叶变换，计算其相位谱，求取相移算子；(2)应用相移算子，对谐波畸变信号进行纯相移处理。此时，高于K次谐波的谐波分量都被相移到时间轴的负轴，而小于K次谐波的基波成分则分布在正时间轴；(3)令负时间轴的振幅值为零，然后变换到频率域；(4)对第(3)步得到的结果应用反相移算子，得到滤波后的结果。该方法简单、灵活、高效，但是对滑动扫描采集不适用。对滑动扫描记录做纯相移滤波的过程中，会使后一炮的谐波分量对前一炮的记录产生干扰。

Meunier(2002)提出了一种通过相关反相关算法依次预测各谐波分量，然后在道记录中依次减去各谐波分量的方法。该方法首先选取各次谐波分量，用选取的各次谐波分量依次与道记录数据做相关，通过相关把道记录数据中相对应的各次谐波分量聚焦到零时间附近。此时选取合适的窗函数，进行滤波处理，得到仅含有谐波分量的数据，再通过反相关算子，求取各谐波分量。因为在滑动扫描数据中，最后一炮是不受引滑动扫描引起的谐波干扰的，因此在实际处理中，从最后一炮向前依次进行处理，直至第一炮。该方法适用于滑动扫描数据，应用效果良好，但是该算法对数据的要求比较高，要求炮数据是连续的，中间不能出现缺失炮，应用起来不是那么灵活。而且该方法只能对谐波分量根据实际情况进行有选择的处理，不能考虑全部的谐波成分，那样会很大程度地降低生产效率。

Moro等人(2007)通过对高次谐波正演模拟的手段，提出了基于遗传算法压制谐波干扰的方法。在该方法中定义费用函数为实际数据与估测谐波分量振幅差值的平均值。通过对合成记录和实际资料进行测试，均取得了良好的效果。但是该算法比较复杂，运行效率较低。

综上所述，在可控震源采集中，由于可控震源电控系统、液压机械系统及振动系统等它们物理特性的非线性以及与大地耦合等因素，可控震源地震资料必然存在着谐波畸变。研究表明：在可控震源常规采集中，虽然单炮记录本身都含有谐波干扰，但是相对来说，该干扰对有效信号的影响较弱，不足以严重影响资料的品质。但是一些算法比较复杂，运算不稳定；有些方法对数据品质要求较高，实用性不广；有的算法效率太低，不能满足目前野外日采集万炮记录实时处理的需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种简单、稳定、适用性强、处理效率高的可控震源地震勘探中消除谐波干扰的方法。

本发明的具体实现包括如下步骤：

1)采集记录可控震源力信号；

步骤1)所述的震源力信号，在野外采集的时候，利用震源车上的传感器记录。

步骤1)所述的采集记录是计算合成震源力信号时，设震源力信号为重锤和平板的重量与其相应加速度乘积的和。

2)通过震源力信号计算各次谐波信号与基波信号频谱比值，求取预测滤波算子：