异常振幅衰减法压制海上船噪声干扰
杨爽;王彦春;何俊强
【摘 要】海上船噪声干扰是海洋地震数据中的主要干扰波之一,由于其反射同相轴符合地震时距曲线规律,且其频谱与有效信号基本重叠,用滤波等常规噪声压制技术很难对其进行有效地压制.由于海上船相对于地震采集拖缆的位置具有随机性,共炮点域中的规则船干扰在共偏移距域内变为随机强能量噪音,为此提出一种用异常振幅衰减法压制海上船噪声干扰的方法,其思路是先将炮集抽成共偏移距道集,然后用异常振幅衰减法对船噪声干扰进行压制.通过对实际海洋地震资料进行处理,得到了良好的应用效果.
【期刊名称】《物探化探计算技术》
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【年(卷),期】2018(040)003
三星999【总页数】5页(P306-310)
【关键词】船噪声干扰;异常振幅;共偏移距;海洋地震
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【作 者】杨爽;王彦春;何俊强
【作者单位】中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083
【正文语种】中 文
【中图分类】P631.4
0 引言
在海洋地震数据采集过程中，过往船只可以看成是一种震源，当其与采集拖缆达到一定的距离时，可在地震记录上形成干扰波[1]。干扰波的形态取决于过往船只与采集拖缆的相对位置，当干扰船在采集拖缆的延长线上时，干扰波为直线型，具有直达波的性质；当干扰船在采集拖缆的垂直线上时，干扰波为双曲线型，具有反射波的性质[2]。
直线型船干扰可用高精度拉东变换等线性干扰噪声压制方法进行压制[3]，而双曲型干扰不
同于面波、散射等规则干扰波，且其频带与有效波重叠，用滤波等方法很难压制。目前压制双曲型干扰主要有两种方法：①将双曲型干扰在局部时窗内当成直线型干扰[4]，并应用噪线性的方法进行压制，该方法对双曲型干扰的两翼有较好的压制，而对于反射噪音中能量最强的双曲线顶部却无能为力；②根据双曲型时距曲线和正常时差来得到干扰源的位置，再以实际地震采集观测系统模拟来自干扰源的干扰波，以此校正炮集记录，拉平双曲型干扰[5-6]，该方法对于海上平台等位置固定的干扰源产生的双曲型干扰波有很好地压制效果，但是海上船的位置多变，如果无法对其运动特征进行有效描述，则需要对每一炮地震数据进行干扰船位置的扫描预测，这将大大增加计算量。
由于海上船相对于地震采集拖缆的位置一般都是随机变化的，其产生噪声干扰在共偏移距道集内为离散的不规则强能量点[7-8]，而异常振幅衰减法[9-13]对于道集中的强能量点有很好的压制效果，笔者本文提出将炮集数据转换至共偏移距道集，再应用异常振幅衰减法分时、频地压制海上船噪声干扰的方法，并对南美某工区的海上地震资料进行了试验分析。
1 方法原理
1.1 异常振幅衰减法
异常振幅噪声和有效信号的主要差别在于振幅和频率。在某一给定的时窗内，如果地震数据在某一频段的平均振幅超出其计算门槛值，则认为该频段地震数据含有噪声，即有
Eftk≥Tftk
(1)
其中：Eftk、Tftk分别为第k道、时窗t、频段f的平均振幅和计算门槛值。某一频段内地震数据的平均振幅为
(2)
其中：Ai为第k道、时窗t、频段f的第i个样点振幅；Nftk为第k道、时窗t、频段f的样点数。相应频段的地震数据的计算门槛值为
Tftk=Mftk·Ct
(3)
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其中：Mftk为第k道、时窗t、频段f的中值振幅；Ct为给定的、随时间变化的门槛值系数，用于限定有效信号与噪声的幅值差异，由于地震信号存在纵向衰减，为了能准确识别噪声，门槛值系数在纵向上逐渐减小。中值振幅Mftk由给定时窗内所有道的时间方向平均振幅Eftk做中值滤波求取，即
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Mftk=Lk*Eftk
(4)
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其中：Lk表示中值滤波算子，算子长度为给定时窗内的地震道数。
在识别出异常振幅噪声之后，给定衰减因子，对含噪声频带的振幅进行衰减，可将噪声频率成分充分压制。
1.2 海上船噪声干扰压制
船噪声在炮集内为规则干扰，在共偏移距道集中为离散的不规则干扰，因此可将炮集转换成共偏移距道集，然后用异常振幅衰减法进行压制，其流程如图1所示。
图1 海上船噪声干扰压制流程Fig.1 The procedures of offshore vesl noi interference suppression
2 实际资料分析
图2(a)为南美海上某工区的单炮记录，从图2(a)中可以看到，3.5 s～6.0 s船噪声干扰为多条低速的双曲线，严重覆盖了深层的有效信号，如果不加以压制，势必会影响叠加剖面的效果，为此，对该地区的船噪声干扰进行异常振幅衰减压制。将炮集记录转换到共偏移距域后，分别设置低频段和高频段的时窗、压制门槛值、滤波道数、衰减比例的参数如表1、表2所示。
表1 低频段异常振幅衰减参数设置Tab.1 Parameters of abnormal amplitude attenuation in low frequency band时窗/ms频段/Hz门槛值滤波道数衰减因子0～10000～7531210.31000～30000～5521210.33000～50000～4515210.35000～70000～353210.3
表2 高频段异常振幅衰减参数设置Tab.2 Parameters of abnormal amplitude attenuation in high frequency band时窗/ms频段/Hz门槛值滤波道数衰减因子0～100075～12521310.210
00～300055～12511310.23000～500045～1257310.25000～700035～1252310.2
图2分别显示了船噪声干扰压制前、后的炮集记录以及共炮域内被压制的船噪声干扰，图3分别显示了共偏移距域剖面、压制船噪声干扰后共偏移距域剖面和共偏移距域内船噪声干扰。从图2、图3中可以看出，船噪声干扰在共偏移距域内为异常振幅点，利用异常振幅衰减技术有效地压制了异常振幅，在转换回的共炮域中，船噪声干扰基本被压制，信噪比明显提高。
图4是未压制船噪声干扰的叠加剖面，在全区存在斜干扰，在左下角3.5 s～5.0 s区域还存在弧形干扰，使用上述方法处理后得到图5，对比剖面可以明显地看出，船噪声干扰已经被压制，尤其是深部的位置，基本恢复了反射同相轴的原本面貌。
向隅而泣的意思图2 共炮域海上船噪声干扰压制Fig.2 Offshore vesl noi interference suppression in common shot domain(a)原始炮集；(b)船噪声干扰压制后炮集；(c)船噪声干扰
图3 共偏移距域海上船噪声干扰压制Fig.3 Offshore vesl noi interference suppression in common offt domain(a) 原始共偏移距域剖面；(b)船噪声干扰压制后剖面；(c)船噪声干扰
3 结论
海洋地震资料中通常包含船噪声干扰，该噪声多以双曲形态出现，常规滤波法难以将其压制，由于船的移动性，干扰源预测重构减去技术也很难运用。笔者基于移动船干扰在共偏移距域内呈不规则异常振幅点的特性，将地震炮集转换至共偏移距道集，然后采用异常振幅衰减法分时、分频地压制船噪声干扰，该方法简单快速，结合实际的海洋地震资料也取得了良好的应用效果，为海洋地震资料的外源干扰波及侧面绕射波的压制提供了一定的参考。
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图4 原始叠加剖面Fig.4 Original stack profile送妈妈什么礼物
图5 海上船噪声干扰压制后的叠加剖面Fig.5 Stack profile after suppressing offshore vesl noi interference
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