[发明专利]基于频率约束的能量置换面波压制方法

说明书

技术领域

本发明属于油气勘探地震资料处理方法领域，是一种几乎不损失有效信号低频信息的基于频率约束的能量置换面波压制方法。

现有技术

地震勘探中广泛存在的一种规则干扰波，具有低频、低速、衰减较慢的特点。面波的存在，影响资料的信噪比、分辨率，如果叠前不对其进行有效地压制，最终必然会影响到整个资料处理的质量。在压制面波的同时，如何避免对有效信号的损害尤其是对低频信号的损害，一直是地震资料处理的重要内容。

根据面波的特性，目前已经提出了许多种压制面波的方法，如低截频滤波、区域滤波、内切除、F-K滤波，Radon变换等。这些方法都具有各自的特点并取得了明显的效果，但它们只是侧重考虑某一方面的特性或依据某种假设条件，都有其局限性。如低截频滤波会严重损失中深层的低频有效波信息；区域滤波虽然避免了低截频滤波对面波区域外信号的影响，但对区域内的有效低频信号也进行了滤波处理且有边界效应；内切除在切除面波的同时，也将包含在面波中的有效信息切除掉，不可再恢复；F-K滤波要求有规则的空间采样间隔，只适用于地层倾角较缓的地区，对于复杂条件下的面波去除效果不佳，混波现象严重；Radon变换是依据有效波和噪音的视速度符号和大小的不同来达到压制噪音的目的，面波虽然是一种规则的线性噪音，但是它在地震记录上的分布从浅到深会出现严重的扫帚状特征，它的速度和频率从浅到深都有变化，将含有面波的地震数据变换到Radon域，面波并不是一个点，从而也很难完全去除。

而随着油气勘探工作的不断深化，地震资料处理中对地震低频信息重要性的认识越来越深入。低频信息在高陡构造成像、拓展频带、以及叠前反演等方面具有重要意义，在数据处理过程中如何最大限度的保护好低频信息显得越来越重要。

发明内容

本发明的目的是在充分分析面波的频率特征的基础上，针对现有面波衰减方法在处理过程中极容易误伤低频信息的现状，提供一种最大限度保护低频有效信息的基于频率约束的能量置换面波压制方法。

本发明的总体技术路线

基于频率约束的能量置换面波压制方法去除面波，其实质就是依据面波与有效信号在频率及能量两方面的差异，在面波频带范围内，对面波能量进行有效压制，而不像滤波技术对面波进行滤除。这样，在有效压制面波的同时，有效信号的低频成分几乎不会有任何损失。

本发明总体技术方案包括以下内容：

1)对含面波数据做频率扫描和频谱分析，以确定面波的频带范围；

2)将面波频宽范围内信号与面波频宽范围外信号从原始资料中分离出来；

3)根据面波与有效信号在能量方面的差异，分别对分离出来的面波频宽范围内、外数据沿时间轴逐道做多时窗均方根振幅增益分析，求取各时窗内增益算子；

4)在含有面波的某个时窗内，通过增益算子置换方式，采用较大的增益算子对面波频宽内信号做反增益计算，面波强能量压制到与有效信号具有相同能量级的强度；

5)最后通过数学计算就可得到面波压制后的地震数据。

基于上述方案的进一步细化方案是：

(1)对含有典型面波的单炮数据针对面波区域作频谱分析，以确定面波的频带范围；

(2)通过滤波方法将面波频宽范围内信号从含面波原始单炮数据中分离出来，得到面波频宽范围内单炮信号数据，将含面波的原始单炮地震数据与分离得到的面波频宽范围内单炮信号数据相减，得到面波频宽范围外单炮信号数据，从而实现面波频宽范围内、外单炮数据分离；

(3)根据面波与有效信号在能量方面的差异，分别对面波频宽范围外有效信号和面波频宽范围内数据利用均方根增益沿时间轴逐道做多时窗均方根振幅增益分析，同时计算出各时窗内每个地震道的增益算子，公式(1)；

第i个时窗内增益算子A_i由下式定义：