含工业电干扰地震道的自动识别和自适应压制技术

1.存在问题

在油气勘探成熟地区，地震资料的品质受密集电网电磁场的影响较为严重，形成的工业电干扰叠加使得野外采集的地震资料品质大幅度降低，在一定程度上影响了对地层和岩性油气藏的地震精细预测和发现。

现有的商业化地震处理软件还没有自动识别含工业电干扰地震道的相关模块，通常借助人工交互方式通过统计共检波点道集能量来参与识别，同时对识别出的地震道需要给定较准确的工业电干扰频率（如50 Hz）从而实现有效压制。然而，大量实际资料分析结果表明，工业电干扰的频率并不是严格的50 Hz，而是在50 Hz附近（±1 Hz）动态范围内变化，同时对含弱能量的工业电干扰地震道的识别也无能为力。这就使得现有软件处理模块压制工业电干扰不彻底、保真保幅性差。

2.采用方法

为了解决上述问题，采用了一种时间域寻优的含工业电干扰地震道逐道迭代识别和自适应压制方法技术。其具体计算步骤如下：①初始化工业电干扰频率，例如50 Hz；②建立工业电干扰的离散数学模型（余弦函数形式或正弦函数形式）；③建立目标函数，即离散数学模型与实际地震道的残差能量；④采用最小二乘法求解目标函数，使目标函数残差能量最小化，获得工业电干扰的振幅和相位公式；⑤根据牛顿迭代法寻优逼近工业电干扰频率的精确解；⑥采用归一化互相关系数作为含工业电干扰地震道的识别准则（门槛值大于0.2时该地震道识别为含工业电干扰地震道）；⑦对识别出的含工业电干扰的地震道，重复步骤④和⑤，获得精确的工业电干扰振幅、频率和相位；⑧从该实际地震道中减掉预测出的工业电干扰模型，最终得到压制工业电干扰后的高信噪比地震记录。对于步骤⑥中未识别出含工业电干扰的地震道，则不作任何处理。按照步骤①到步骤⑧完成所有含工业电干扰地震道的自动识别和自适应压制处理。对于含多种频率成分工业电干扰的地震道，在Linux平台采用多线程并行计算研发模块（图1），并实现技术的高效并行化处理。

图1 多线程并行计算研发模块示意图

3.作用和效果

该项技术能够逐道自动识别待处理地震道是否含有工业电干扰，不需要人工参与识别，并且不受地震处理域的限制（例如共炮点域、共检波点域等），而且还能够精确估算每个地震道中多种工业电干扰的振幅、相位、频率信息，实现含多种工业电干扰地震道的自动识别和自适应压制，并兼顾弱能量工业电干扰的压制。该项技术具有如下优点：①抗干扰能力强，对有效信号无损伤，工业电干扰部分无有效信号，在工业电干扰位置频谱过度自然；②能够实现含多个频率工业电干扰地震道的同步保幅压制，且不受分析时窗位置的限制；③构建了全新的工业电干扰处理流程，降低了常规处理流程的复杂度，实现了对工业电干扰的自动识别和自适应压制；④适合共炮点、共检波点、共中心点道集等任何类型原始地震数据处理；⑤开发了多核多线程并行计算可执行程序，通过模块化封装，计算效率明显提高，并支持多SEGY文件输入和输出。该项技术解决了油气勘探中的一个关键性和共性的问题，因不需要人工参与识别，其在处理效率、计算复杂度、保真保幅性等方面都具有显著的优势，可以为当前精细地震勘探提供重要的技术支撑。目前该项技术已获得授权发明专利1项（专利号：ZL201610511644.6）、软件著作权1项（软件著作权编号：2019SR1108444），并在大庆探区5个以上的勘探开发区块进行了推广应用，支撑了油气精细勘探部署，是目前商业化地震处理软件中工业电干扰压制模块的有效补充，具有广阔的应用前景。