本發(fā)明涉及地球物理勘探，特別涉及一種可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的壓制方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、可控震源具有安全環(huán)保、施工成本低等突出優(yōu)勢(shì)，在陸上地震勘探中占據(jù)著重要位置。自上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著可控震源系統(tǒng)和地震儀器系統(tǒng)的發(fā)展，可控震源高效采集技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，形成了交替掃描、滑動(dòng)掃描、多點(diǎn)同步掃描、高保真采集等技術(shù)，將地震采集的日效從幾百炮提升到上萬(wàn)炮，推動(dòng)陸上地震勘探進(jìn)入了高效率、高密度時(shí)代。盡管如此，與炸藥震源相比，可控震源采集仍然存在噪聲類(lèi)型更多、單炮信噪比相對(duì)更低的劣勢(shì)。在可控震源激發(fā)的單炮記錄上，既有與炸藥震源相同的噪聲，比如面波、折射波、散射波等線性噪聲，又有可控震源獨(dú)有的噪聲，比如諧波、機(jī)械振動(dòng)噪聲等。有效去除上述可控震源獨(dú)有的噪聲，是提高可控震源資料品質(zhì)的關(guān)鍵。在可控震源采集技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，特別是在可控震源高效采集技術(shù)應(yīng)用以來(lái)，可控震源噪聲壓制技術(shù)一直受到高度重視。

2、可控震源諧波干擾和機(jī)械振動(dòng)噪聲屬于兩種不同類(lèi)型的可控震源噪聲。其中，可控震源諧波干擾又可進(jìn)一步分為機(jī)械系統(tǒng)諧波和表層響應(yīng)諧波兩種類(lèi)型；前者的產(chǎn)生機(jī)理是因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)畸變導(dǎo)致的輸出力信號(hào)與可控震源信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生的掃描信號(hào)不同，后者的產(chǎn)生機(jī)理是因?yàn)榈乇斫Y(jié)構(gòu)的原因?qū)е螺敵龅牧π盘?hào)與向下傳播的震源信號(hào)不同。機(jī)械系統(tǒng)諧波的頻率為基波的整數(shù)倍，相位與基波存在明顯差異，當(dāng)采用線性升頻掃描信號(hào)時(shí)，出現(xiàn)在負(fù)時(shí)間軸，對(duì)本炮干擾較小。當(dāng)采用高效采集施工時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)諧波可出現(xiàn)在鄰炮不同時(shí)間和不同偏移距，具體由掃描信號(hào)參數(shù)、相鄰炮激發(fā)時(shí)差相鄰炮激發(fā)位置的相對(duì)關(guān)系決定，通常會(huì)對(duì)鄰炮產(chǎn)生較大的噪聲干擾。表層響應(yīng)諧波的頻率集中在某一段狹窄的頻率范圍內(nèi)，產(chǎn)生在正時(shí)間軸，出現(xiàn)在本炮記錄的近偏移距附近，主要影響本炮資料品質(zhì)。可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲是可控震源機(jī)械系統(tǒng)工作過(guò)程中引起的地面振動(dòng)而形成的一種沿近地表傳播的干擾波，傳播速度較低，大致與低速面波的速度相同。機(jī)械振動(dòng)噪聲的頻帶較寬，最高頻率可達(dá)400hz以上，振幅譜上存在多個(gè)極值點(diǎn)，對(duì)應(yīng)可控震源機(jī)械系統(tǒng)的多個(gè)固有頻率。機(jī)械振動(dòng)噪聲的初始能量較強(qiáng)，隨傳播距離的增加快速衰減，但在同一位置不隨時(shí)間的增加而變化，主要干擾近偏移距資料，對(duì)于近偏移距中深層信號(hào)的干擾尤為嚴(yán)重。在可控震源掃描施工時(shí)，當(dāng)掃描頻率達(dá)到可控震源機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，形成可控震源諧振噪聲。諧振噪聲屬于可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的一部分，與未發(fā)生共振時(shí)的機(jī)械振動(dòng)噪聲相比，諧振能量更強(qiáng)、干擾范圍更大，對(duì)資料的影響更嚴(yán)重。

3、在可控震源地震勘探過(guò)程中，可控震源諧波干擾和機(jī)械振動(dòng)噪聲不可避免，研究針對(duì)性的壓制方法具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在可控震源諧波干擾的壓制方法上開(kāi)展了大量研究，已形成有分?jǐn)?shù)頻率域分離法、純相移濾波法、相關(guān)相減法、預(yù)測(cè)相減法、反褶積相減法和基于地面力信號(hào)的濾波法等，應(yīng)用于資料處理階段的壓制方法，以及基于力信號(hào)的諧波壓制可控震源掃描信號(hào)設(shè)計(jì)方法、采用動(dòng)態(tài)參數(shù)的可控震源源非線性掃描信號(hào)設(shè)計(jì)方法等，應(yīng)用于資料采集階段的可控震源信號(hào)設(shè)計(jì)方法。這些方法較好的解決了可控震源諧波干擾問(wèn)題。但是針對(duì)可控震源的機(jī)械振動(dòng)噪聲，尚未在公開(kāi)文獻(xiàn)和專(zhuān)利中見(jiàn)到針對(duì)性專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)，僅能查閱到一些涉及到機(jī)械振動(dòng)噪聲發(fā)育區(qū)的室內(nèi)資料處理去噪技術(shù)，如可控震源黑三角噪聲壓制技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了增加選擇空間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械振動(dòng)噪聲壓制，進(jìn)而提高地震數(shù)據(jù)的信噪比，本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的壓制方法、裝置和設(shè)備。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的壓制方法，可以包括：

3、獲取勘探目的層的相關(guān)信息；

4、基于可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的調(diào)查相關(guān)前記錄，確定所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的特征信息；

5、基于可控震源的最低起震頻率確定可控震源掃描信號(hào)的起始頻率；基于所述勘探目的層的相關(guān)信息中的反射波最高期望頻率和所述特征信息中的可控震源固有頻率，確定可控震源掃描信號(hào)的終止頻率；

6、基于所述勘探目的層的相關(guān)信息中的反射時(shí)間、所述特征信息中的可控震源固有頻率、以及所述可控震源掃描信號(hào)的起始頻率和終止頻率，確定所述可控震源掃描信號(hào)的掃描長(zhǎng)度；

7、基于所述起始頻率、所述終止頻率和所述掃描長(zhǎng)度，對(duì)可控震源掃描信號(hào)進(jìn)行采集，以得到相關(guān)后原始單炮數(shù)據(jù)；

8、以所述特征信息中的偏移距范圍、所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的傳播速度、所述可控震源固有頻率以及機(jī)械振動(dòng)噪聲傳播的時(shí)距關(guān)系，對(duì)所述相關(guān)后原始單炮數(shù)據(jù)進(jìn)行壓制。

9、可選的，所述獲取勘探目的層的相關(guān)信息，可以包括：

10、基于對(duì)勘探區(qū)域的地質(zhì)需求，確定勘探目的層層位以及所述勘探目的層的反射波最高期望頻率；以及，

11、基于歷史地震數(shù)據(jù)中的單炮記錄和/或地震剖面，識(shí)別所述勘探目的層的反射波同相軸，以確定所述反射波同相軸的反射時(shí)間。

12、可選的，所述基于可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的調(diào)查相關(guān)前記錄，確定所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的特征信息，可以包括：

13、基于所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的調(diào)查相關(guān)前記錄進(jìn)行交互分析，確定所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的傳播速度、振幅譜，以及所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的能量隨傳播距離變化的關(guān)系曲線；

14、基于所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的振幅譜中極值點(diǎn)位置，確定可控震源固有頻率；

15、基于所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的能量隨傳播距離變化的關(guān)系曲線中拐點(diǎn)位置，確定所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的強(qiáng)能量部分的偏移距范圍。

16、可選的，所述基于所述勘探目的層的相關(guān)信息中的反射波最高期望頻率和所述特征信息中的可控震源固有頻率，確定可控震源掃描信號(hào)的終止頻率，可以包括：

17、基于所述反射波最高期望頻率與所述可控震源固有頻率的比較結(jié)果，以使得至少部分所述可控震源固有頻率位于所述掃描信號(hào)的起始頻率和終止頻率范圍之外為基準(zhǔn)，確定所述可控震源掃描信號(hào)的終止頻率。

18、可選的，確定可控震源掃描信號(hào)的終止頻率具體可以包括：

19、若所述反射波最高期望頻率小于所述可控震源中的第一個(gè)固有頻率，則所述可控震源掃描信號(hào)的終止頻率的值位于所述反射波最高期望頻率和所述第一個(gè)固有頻率之間；

20、若所述反射波最高期望頻率大于所述可控震源中的第n-1個(gè)固有頻率，且小于第n個(gè)固有頻率，則所述可控震源掃描信號(hào)的終止頻率的值位于所述反射波最高期望頻率和所述第n個(gè)固有頻率之間；其中，n≥2。

21、可選的，所述確定所述可控震源掃描信號(hào)的掃描長(zhǎng)度，可以包括：

22、基于所述可控震源固有頻率、以及所述可控震源掃描信號(hào)的起始頻率和終止頻率，確定位于所述可控震源掃描信號(hào)的頻率范圍內(nèi)的可控震源固有頻率；

23、基于掃描信號(hào)類(lèi)型、所述反射時(shí)間、所述起始頻率、所述終止頻率以及位于所述可控震源掃描信號(hào)的頻率范圍內(nèi)的可控震源固有頻率，以所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲中的諧振噪聲位于所述目的層反射之間之后為基準(zhǔn)，確定所述可控震源掃描信號(hào)的掃描長(zhǎng)度。

24、可選的，所述基于掃描信號(hào)類(lèi)型、所述反射時(shí)間、所述起始頻率、所述終止頻率以及位于所述可控震源掃描信號(hào)的頻率范圍內(nèi)的可控震源固有頻率，以所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲中的諧振噪聲位于所述目的層反射之間之后為基準(zhǔn)，確定所述可控震源掃描信號(hào)的掃描長(zhǎng)度，可以包括：

25、基于所述掃描信號(hào)類(lèi)型，建立瞬時(shí)頻率、時(shí)間和掃描長(zhǎng)度之間的函數(shù)關(guān)系；

26、取所述瞬時(shí)頻率等于所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的固有頻率，確定不同掃描長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)間；

27、以所述時(shí)間大于所述反射時(shí)間為基準(zhǔn)，確定所述可控震源掃描信號(hào)的掃描長(zhǎng)度。

28、可選的，所述以所述特征信息中的偏移距范圍、所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的傳播速度、所述可控震源固有頻率以及機(jī)械振動(dòng)噪聲傳播的時(shí)距關(guān)系，對(duì)所述相關(guān)后原始單炮數(shù)據(jù)進(jìn)行壓制，可以包括：

29、基于所述偏移距范圍，采用異常振幅壓制方法對(duì)所述原始單炮數(shù)據(jù)中近偏移距范圍內(nèi)的可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲中的強(qiáng)能量成分進(jìn)行壓制；

30、基于所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的傳播速度，采用規(guī)則線性噪聲壓制方法對(duì)所述原始單炮數(shù)據(jù)中噪聲傳播速度預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲中的非異常強(qiáng)能量成分進(jìn)行壓制；

31、基于所述可控震源固有頻率確定諧振噪聲壓制帶的頻率范圍，并基于所述機(jī)械振動(dòng)噪聲傳播的時(shí)距關(guān)系確定去噪時(shí)窗，以基于所述去噪時(shí)窗和所述諧振噪聲壓制帶的頻率范圍采用強(qiáng)能量分頻壓制方法對(duì)所述原始單炮數(shù)據(jù)中的可控震源機(jī)械諧振噪聲進(jìn)行壓制。

32、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的壓制裝置，可以包括：

33、獲取模塊，用于獲取勘探目的層的相關(guān)信息；

34、特征信息確定模塊，用于基于可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的調(diào)查相關(guān)前記錄，確定所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的特征信息；

35、起始頻率確定模塊，用于基于可控震源的最低起震頻率確定可控震源掃描信號(hào)的起始頻率；

36、終止頻率確定模塊，用于基于所述勘探目的層的相關(guān)信息中的反射波最高期望頻率和所述特征信息中的可控震源固有頻率，確定可控震源掃描信號(hào)的終止頻率；

37、掃描長(zhǎng)度確定模塊，用于基于所述勘探目的層的相關(guān)信息中的反射時(shí)間、所述特征信息中的可控震源固有頻率、以及所述可控震源掃描信號(hào)的起始頻率和終止頻率，確定所述可控震源掃描信號(hào)的掃描長(zhǎng)度；

38、采集處理模塊，用于基于所述起始頻率、所述終止頻率和所述掃描長(zhǎng)度，對(duì)可控震源掃描信號(hào)進(jìn)行采集，以得到相關(guān)后原始單炮數(shù)據(jù)；

39、噪聲壓制模塊，用于以所述特征信息中的偏移距范圍、所述可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的傳播速度、所述可控震源固有頻率以及機(jī)械振動(dòng)噪聲傳播的時(shí)距關(guān)系，對(duì)所述相關(guān)后原始單炮數(shù)據(jù)進(jìn)行壓制。

40、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的壓制方法。

41、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器，處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的壓制方法。

42、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：

43、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的壓制方法、裝置和設(shè)備，該方法是一種針對(duì)性強(qiáng)、應(yīng)用效果好的可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲壓制方法，有效消除可控震源激發(fā)資料中的機(jī)械振動(dòng)噪聲，提高可控震源激發(fā)的單炮和剖面資料的品質(zhì)。

44、具體的，在采集處理階段依據(jù)機(jī)械振動(dòng)噪聲的頻率特征，以不覆蓋或少覆蓋可控震源機(jī)械系統(tǒng)諧振頻率成分為原則，設(shè)計(jì)掃描信號(hào)的頻帶范圍，減少了產(chǎn)生共振的頻率成分的數(shù)量，并壓制了機(jī)械振動(dòng)噪聲的部分強(qiáng)振幅頻率成分，達(dá)到降低機(jī)械振動(dòng)噪聲能量的目的；根據(jù)諧振出現(xiàn)時(shí)間與掃描長(zhǎng)度之間的關(guān)系，以機(jī)械諧振噪聲出現(xiàn)在目的層反射時(shí)間之后為原則，設(shè)計(jì)掃描信號(hào)的掃描時(shí)長(zhǎng)，可以保證可控震源機(jī)械諧振噪聲出現(xiàn)在目的層反射時(shí)間之后，有效避免了可控震源諧振噪聲對(duì)目的層及上覆地層反射信號(hào)的干擾。

45、在噪聲壓制階段，充分利用可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的特征，將噪聲分解為三個(gè)部分，通過(guò)三個(gè)室內(nèi)處理步驟的串聯(lián)處理，從強(qiáng)到弱、從整體到局部，循序漸進(jìn)有效的壓制了可控震源機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲。首先，根據(jù)可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲強(qiáng)能量范圍，通過(guò)分區(qū)對(duì)比確定異常振幅門(mén)檻，采用異常振幅壓制方法去除可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲的近偏移距強(qiáng)能量部分；然后，根據(jù)機(jī)械振動(dòng)噪聲的傳播速度特征，設(shè)定針對(duì)性的速度范圍，采用規(guī)則線性干擾壓制技術(shù)去除可控震源機(jī)械振動(dòng)噪聲中的非異常強(qiáng)能夠部分；最后，根據(jù)可控震源機(jī)械諧振噪聲的形成機(jī)理，利用諧振頻率和掃描信號(hào)參數(shù)準(zhǔn)確確定出諧振噪聲的時(shí)空范圍和頻率范圍，采用強(qiáng)能量分頻壓制技術(shù)，有針對(duì)性的對(duì)諧振噪聲發(fā)育區(qū)進(jìn)行局部噪聲壓制，消除機(jī)械振動(dòng)噪聲中的諧振噪聲部分。通過(guò)上述方法的聯(lián)合應(yīng)用，有效的消除了可控震源單炮資料中的全部機(jī)械振動(dòng)噪聲成分，提高了可控震源單炮的信噪比。

46、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

47、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。