專利名稱：震電勘探信號的去噪處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對地震激發(fā)產(chǎn)生的震電水平電場信號的數(shù)據(jù)處理，尤其涉及一種震電勘探信號的去噪處理方法。
背景技術(shù)：
震電信號專指在流體飽和孔隙介質(zhì)分界面上，由地震波動激發(fā)產(chǎn)生的在固液分界面上由于帶電離子的相對運動而產(chǎn)生的震電信號。
震電測量和震電信號識別的困難主要在于首先是各種電干擾的影響，包括大地電磁、供電干擾、激發(fā)回路的電磁感應(yīng)和地中的電磁感應(yīng)信號,工業(yè)干擾等；另外,地質(zhì)噪聲干擾，嚴(yán)格地說，實際地球介質(zhì)中的震電效應(yīng)包括了自然界中所有的機(jī)械力與電磁力的耦合效應(yīng)。因此，多種不同的地質(zhì)對象，不同機(jī)制產(chǎn)生的震電信號的區(qū)分很困難。
信噪分離是震電觀測中的一個非常重要的問題，與反射地震記錄中最差的地滾波噪聲情況相同。震電界面響應(yīng)信號弱，并且隨離界面的距離迅速衰減(由偶極位場引起的， 不是吸收)，這樣，信噪分離技術(shù)將能夠觀察到較深地層的信號，提高觀察到的信號的解釋可信度。
界面響應(yīng)的電壓Φ (在水平偏移距X和深度z處測得)可近似(如，Thompson和 Gist, 1993 ；Garambois 和 Dietrich, 2001)為電偶極電壓(如，Landau 和 Lifshitz, 1984)_6] Φ{x^ = ^(x^zψ,⑴
式中I是地震波激發(fā)的電流大小，σ是土壤的電導(dǎo)率。在水平地下界面的情況下， 直接在炮點(即激發(fā)點)下方第一菲涅爾帶處建立了界面響應(yīng)。與地震反射形成對比，對于給定的地震震源位置，在每個界面的地下位置處，只出現(xiàn)一個界面響應(yīng)。幾乎在所有的接收點位置上同步測得這個響應(yīng)；也就是，這表明相對于地震波至沒有時差(電磁速度Vem比地震P波速度Vp大得多)。Garambois和Dietrich (2002)十分詳細(xì)地討論了 震電菲涅爾帶的位置與大小。界面響應(yīng)電場本質(zhì)上是一個偶極場，所以在炮點兩側(cè)測得的位差顯示出相反的極性，并且具有清晰的模式(方程1)，能夠用來區(qū)別界面響應(yīng)與其它的記錄波至。雖然直達(dá)波場(Haines等,2004 ；Haines, 2004)展示了相同的振幅模式，但是它只在震源點處出現(xiàn)，且一般存在于20ms以淺的位置，所以對于深部目的層(假設(shè)地震速度與不飽和沉積層對應(yīng))或者對于震源與接收點間隔足夠距離的任何觀測，這都不成問題。
Butler和Russell (1993，2003)介紹的正弦減法與頻率修正方法有效地從震電記錄中消除了電力線噪聲。作為震電信/噪分離方法，測試了維納濾波(Thompson和Gist， 1993)、徑向道變換(Butler等，2002)和有效炮集的f_k濾波(Ifepic和Rosid，2004)，但是沒有一種方法證明是足夠有效的。
有效的震電數(shù)據(jù)處理流程必須從震電炮集中消除背景噪聲，以便能夠疊加，形成界面響應(yīng)波至占優(yōu)勢的道，用于震電成像。Seth S. Haines, AntoineGuitton和Biondo Biondi在2007年第2期《GEOPHYSICS》上介紹了他們的震電資料處理方法。其目標(biāo)是要開發(fā)這樣的流程，定量評價它的性能，以便了解這種處理方法可能的敏感性。文中首先討 論預(yù)處理技術(shù)，然后利用含有合成界面響應(yīng)同相軸與野外采集或數(shù)字模擬噪聲的試驗炮集 (以Haines等(2003)的研究為基礎(chǔ)建立的)對比信/噪分離方法。他們測試了 f_k濾波與 線性Radon變換(如，Yilmaz，2001)，兩者都試圖以傾角為基礎(chǔ)分離界面響應(yīng)與同震場。還 對比了采用預(yù)測濾波器(PEF) (Claerbout和Fomel, 2001 ;Guitton, 2005)的基于模式方法 的結(jié)果，這種方法使用了界面響應(yīng)振幅模式以及它的傾角。然后給出首選流程，討論震電數(shù) 據(jù)處理所必需的進(jìn)一步發(fā)展。但是上述研究由于沒有考慮到對包含大地電場等背景干擾的 壓制，效果并不理想。為了克服現(xiàn)有的震電去噪方法對的背景干擾的壓制效果的不足，本發(fā) 明提供了一套有效的針對實測震電觀測資料去噪處理的方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中對震電數(shù)據(jù)的處理沒有考慮到對 包含大地電場等背景干擾的壓制的缺陷，提供一種有效的震電勘探信號的去噪處理方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
提供一種震電勘探信號的去噪處理方法，包括以下步驟
S1、采用觀測記錄儀記錄探區(qū)多個激發(fā)點的震電數(shù)據(jù)，其中，激發(fā)點位于探區(qū)的測 線上，所記錄的震電數(shù)據(jù)為沿測線方向的水平電場分量；
S2、對每個激發(fā)點的震電數(shù)據(jù)分別作如下去噪處理
S21、刪除震電數(shù)據(jù)中干擾大的記錄道；
S22、對震電數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，以濾除與震電信號不相關(guān)的頻率成分；
S23、以激發(fā)點為中心將記錄道分為兩側(cè)，以第一側(cè)最靠近激發(fā)點的記錄道為基準(zhǔn) 道，將第二側(cè)的每一記錄道與基準(zhǔn)道相減并記錄；
S24、依次選擇第一側(cè)與基準(zhǔn)道相鄰的記錄道作為新的基準(zhǔn)道，并將第二側(cè)的每一 記錄道與新的基準(zhǔn)道相減并記錄，直至第一側(cè)所有記錄道均已作為基準(zhǔn)道與第二側(cè)的記錄 道相減；
S25、將所有相減的記錄進(jìn)行疊加，得到去噪后的激發(fā)點記錄道；
S3、將每個激發(fā)點去噪后的激發(fā)點記錄道按照順序排列，組成震電剖面，若所有去 噪后的激發(fā)點記錄道在剖面上形成同相軸，則得到震電發(fā)射界面的震電成像。
本發(fā)明所述的方法中，在步驟S3之前還包括步驟
對同一激發(fā)點進(jìn)行多次激發(fā)，記錄每次激發(fā)的震電數(shù)據(jù)，并分別對震電數(shù)據(jù)進(jìn)行 步驟S2的去噪處理，得到去噪后的激發(fā)點記錄道；
將同一激發(fā)點的多個去噪后的激發(fā)點記錄道進(jìn)行疊加，得到同一激發(fā)點的震電信 號增強(qiáng)的激發(fā)點記錄道；同理，得到其他激發(fā)點的增強(qiáng)的激發(fā)點記錄道；
轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟S3。
本發(fā)明所述的方法中，所述觀測記錄儀為帶50Hz陷波的電法儀或者地震儀。
本發(fā)明所述的方法中，所述第一側(cè)為左側(cè)，第二側(cè)為右側(cè)。
本發(fā)明所述的方法中，所述第一側(cè)為右側(cè)，第二側(cè)為左側(cè)。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是本發(fā)明通過對實測震電數(shù)據(jù)中每個激發(fā)點兩側(cè)的記錄 道進(jìn)行多基準(zhǔn)道對稱相減并多道疊加，形成單個激發(fā)點的記錄道，并將每個激發(fā)點去噪后的激發(fā)點記錄道按照順序排列，組成震電剖面。本發(fā)明可以使噪聲得到壓制，而震電信號得 到加強(qiáng)；可實現(xiàn)對含水或含油層以及油水界面等固液界面的識別與檢測，對震電勘探走向 實際生產(chǎn)應(yīng)用具有重要推動意義。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中
圖1A為本發(fā)明實施例震電勘探信號的去噪處理方法的流程圖1B為本發(fā)明實施例對圖1A中步驟S2的具體流程圖2為本發(fā)明實例中同一個激發(fā)點上先后四次激發(fā)的單炮原始記錄與激發(fā)點兩 側(cè)一個基準(zhǔn)道相減的結(jié)果圖3為本發(fā)明實施例對單一激發(fā)點(炮點)產(chǎn)生的多個記錄道排列的示意圖4為本發(fā)明實例中激發(fā)點兩側(cè)一個基準(zhǔn)道相減疊加和激發(fā)點兩側(cè)完全相減多 道疊加形成的震電剖面對比圖5為本發(fā)明實例中激發(fā)點兩側(cè)多基準(zhǔn)道對稱相減多道疊加震電剖面與巖性對 比圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明基于如下機(jī)理實測震電勘探資料的激發(fā)點兩側(cè)多基準(zhǔn)道對稱相減多道疊 加技術(shù)機(jī)理受地震波激發(fā)時，炮點兩側(cè)測點記錄的電場除了震電信號以外，主要還包括了 大地電場及隨機(jī)干擾電場一背景干擾電場。背景干擾電場在炮點兩側(cè)測點上是基本相同 的，而理論研究結(jié)果顯示來自反射層的震電轉(zhuǎn)換信號的極性卻是相反的，以激發(fā)點作為中 心對兩側(cè)的記錄進(jìn)行相減后可以使得噪聲得到壓制，而震電信號得到加強(qiáng)。
又由于每次與不同的基準(zhǔn)道相減得到的結(jié)果中殘留干擾是不一致的，因此不同基 準(zhǔn)道相減后的疊加結(jié)果具有進(jìn)一步壓制噪聲的功能。
本發(fā)明實施例震電勘探信號的去噪處理方法，如圖1所示，包括以下步驟
S1、采用觀測記錄儀記錄探區(qū)多個激發(fā)點(即炮點)的震電數(shù)據(jù)，震電數(shù)據(jù)中既包 含震電信號也包含了干擾信號，必須對其進(jìn)行去噪處理，才能得到震電信號；其中，激發(fā)點 位于探區(qū)的測線上，所記錄的震電數(shù)據(jù)為沿測線方向的水平電場分量；本發(fā)明的一個實施 例中，所述觀測記錄儀為帶50Hz陷波的電法儀或者地震儀。
S2、對每個激發(fā)點的震電信號分別作如下去噪處理
S21、刪除震電信號中干擾大的記錄道，以免個別壞道影響最終成像；
S22、對震電信號進(jìn)行低通濾波，以濾除與震電信號不相關(guān)的排列成分；
S23、以激發(fā)點為中心將記錄道分為兩側(cè)，以第一側(cè)最靠近激發(fā)點的記錄道為基準(zhǔn) 道，將第二側(cè)的每一記錄道與基準(zhǔn)道相減并記錄，目的是消除背景大地電場等背景干擾；其 中，第一側(cè)可為左側(cè)，也可為右側(cè)。如圖2左圖所示，為同一激發(fā)點上先后四次激發(fā)的單炮 原始記錄，經(jīng)過5_120hz的低通濾波后，以激發(fā)點為中心選取一個基準(zhǔn)道相減，得到的結(jié)果如圖2中的右圖，可見背景場得到很大壓制。
S24、依次選擇第一側(cè)與基準(zhǔn)道相鄰的記錄道作為新的基準(zhǔn)道，并將第二側(cè)的每一記錄道與新的基準(zhǔn)道相減并記錄，直至第一側(cè)所有記錄道均已作為基準(zhǔn)道與第二側(cè)的記錄道相減；
S25、將所有相減的記錄進(jìn)行疊加，得到去噪后的激發(fā)點記錄道；即獲取界面響應(yīng)波至占優(yōu)勢的道，用于震電成像。
S3、將每個激發(fā)點去噪后的激發(fā)點記錄道按照順序排列，組成震電剖面，若所有去噪后的激發(fā)點記錄道在剖面上形成同相軸，則得到震電發(fā)射界面的震電成像。
將觀測記錄儀記錄的震電數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，可通過相應(yīng)的地震數(shù)據(jù)處理軟件(如 pi^max)按照預(yù)先設(shè)置的程序進(jìn)行處理。本發(fā)明實施例選取的試驗區(qū)(即探區(qū))為江漢盆地王場-廣華地區(qū)，第四系平原組巖性為砂層與粘土，廣華寺組為砂巖與泥巖。荊河鎮(zhèn)組為泥巖和頁巖。
如圖2所示，計算機(jī)通過軟件顯示的震電數(shù)據(jù)為多個記錄道的排列，激發(fā)點在排列中，三角旗所在處即為激發(fā)點處。圖2左邊為同一激發(fā)點先后四次激發(fā)的單炮震電原始記錄，縱向顯示密集的水平同相軸，這是由于以大地電磁場為主的背景干擾在相鄰測點具有很好的相似性而形成的。原始記錄中大地電磁場干擾占主要成分,此外還含有50hz工業(yè)電流以及其他的隨機(jī)干擾等。單從這種原始記錄不可能看到震電信號。必須經(jīng)過有針對性的去噪處理，才能提取地下界面的震電反射信號。
如圖3所示，首先，以炮點(即激發(fā)點)為中心，選取炮點左邊的最靠近激發(fā)點的某一 記錄道(如第5道)為基準(zhǔn)道，用炮點右邊的各道7、8、9、10、11、12、13道分別與基準(zhǔn)道第 5道相減，這樣就可以得到7-13各道對稱相減后的記錄；然后，換一個基準(zhǔn)道，如第4道作為基準(zhǔn)道，再用右邊的7-13道與第4道相減，又得到7-13道各道對稱相減后的記錄；如此依次以相鄰的記錄道作為新的基準(zhǔn)道，直到該側(cè)所有記錄道均已作為基準(zhǔn)道與另一側(cè)的記錄道相減。每次得到的7-13道記錄實際上代表的是炮點的震電反射，把他們各道疊加形成炮點處的反射記錄。
對于每一個單炮(單個激發(fā)點)的記錄，經(jīng)過上面的處理，背景噪聲已經(jīng)得到壓制， 剩余的強(qiáng)反射，主要是震電界面的反射信號。
為了加強(qiáng)激發(fā)點處的震電反射信號，可對同一激發(fā)點進(jìn)行多次激發(fā)。在本發(fā)明的一個較佳實施例中，在步驟S3之前還包括步驟
對同一激發(fā)點進(jìn)行多次激發(fā)，記錄每次激發(fā)的震電信號，并分別對震電信號進(jìn)行步驟S2的去噪處理，得到去噪后的激發(fā)點記錄道；
將同一激發(fā)點的多個去噪后的激發(fā)點記錄道進(jìn)行疊加，得到同一激發(fā)點的增強(qiáng)的激發(fā)點記錄道；同理，得到其他激發(fā)點的增強(qiáng)的激發(fā)點記錄道；
轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟S3。這樣，每個激發(fā)點處的震電信號都進(jìn)行了加強(qiáng)，且進(jìn)行了去噪處理，從而達(dá)到壓制背景噪聲，增強(qiáng)信噪比的目的。
如圖4所示，為激發(fā)點兩側(cè)一個基準(zhǔn)道相減疊加和激發(fā)點兩側(cè)多基準(zhǔn)道對稱相減多道疊加形成的震電剖面對比圖?？梢娊?jīng)過多道疊加后信噪比得到進(jìn)一步的提高，同相軸幅度增強(qiáng)連續(xù)性變好。
根據(jù)測井標(biāo)定，O-1OOms對應(yīng)第四系平原組巖性為砂層與粘土，含水豐富，在砂層與粘土界面之間由于滲透性與含水性差異容易產(chǎn)生震電反射。100-450ms對應(yīng)廣華寺組，砂巖滲透性好而且富含水，泥巖致密而含水性差，二者之間的界面是良好的震電反射界面。在 0-450ms以上震電反射信號強(qiáng)且同相軸連續(xù)性好，其中40ms以上強(qiáng)振幅信號為起爆電流感應(yīng)場。40_250ms之間至少11個正極性反射同相軸，反射時間分別為40ms、60ms、80ms、95ms、120ms、140ms、165ms、185ms、210ms、230ms、250ms,對應(yīng)深度大約分別為 90m---455m。上述11個震電反射同相軸都很好地反映了這種界面，其中時間約IOOms (深度約200m)反射對于平原組與廣華寺組不整合界面。
450-700ms對應(yīng)荊河鎮(zhèn)組巖性為泥巖夾頁巖,含水性差或基本不含水,從巖性上看不能形成震電反射界面。從圖5看到，在對應(yīng)時間450ms-750ms，對應(yīng)深度890_1750m，確實也沒有顯示可見的反射同相軸?？梢姡痣姅?shù)據(jù)經(jīng)過本發(fā)明的去噪處理，使得噪聲得到壓制，而震電信號得到加強(qiáng)；可實現(xiàn)對含水或含油層或油水界面等固液界面的識別與檢測，對震電勘探走向?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用具有重要推動意義。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn) 和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種震電勘探信號的去噪處理方法，其特征在于，包括以下步驟 51、采用觀測記錄儀記錄探區(qū)多個激發(fā)點的震電數(shù)據(jù)，其中，激發(fā)點位于探區(qū)的測線上，所記錄的震電數(shù)據(jù)為沿測線方向的水平電場分量； 52、對每個激發(fā)點的震電數(shù)據(jù)分別作如下去噪處理 521、刪除震電數(shù)據(jù)中干擾大的記錄道； 522、對震電數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，以濾除與震電信號不相關(guān)的頻率成分； 523、以激發(fā)點為中心將記錄道分為兩側(cè)，以第一側(cè)最靠近激發(fā)點的記錄道為基準(zhǔn)道，將第二側(cè)的每一記錄道與基準(zhǔn)道相減并記錄； 524、依次選擇第一側(cè)與基準(zhǔn)道相鄰的記錄道作為新的基準(zhǔn)道，并將第二側(cè)的每一記錄道與新的基準(zhǔn)道相減并記錄，直至第一側(cè)所有記錄道均已作為基準(zhǔn)道與第二側(cè)的記錄道相減； 525、將所有相減的記錄進(jìn)行疊加，得到去噪后的激發(fā)點記錄道； 53、將每個激發(fā)點去噪后的激發(fā)點記錄道按照順序排列，組成震電剖面，若所有去噪后的激發(fā)點記錄道在剖面上形成同相軸，則得到震電發(fā)射界面的震電成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S3之前還包括步驟 對同一激發(fā)點進(jìn)行多次激發(fā)，記錄每次激發(fā)的震電數(shù)據(jù)，并分別對震電數(shù)據(jù)進(jìn)行步驟S2的去噪處理，得到去噪后的激發(fā)點記錄道； 將同一激發(fā)點的多個去噪后的激發(fā)點記錄道進(jìn)行疊加，得到同一激發(fā)點的震電信號增強(qiáng)的激發(fā)點記錄道；同理，得到其他激發(fā)點的增強(qiáng)的激發(fā)點記錄道； 轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟S3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述觀測記錄儀為帶50Hz陷波的電法儀或者地震儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一側(cè)為左側(cè)，第二側(cè)為右側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一側(cè)為右側(cè)，第二側(cè)為左側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種震電勘探信號的去噪處理方法，包括以下步驟采用觀測記錄儀記錄探區(qū)多個激發(fā)點的震電數(shù)據(jù)，其中，激發(fā)點位于探區(qū)的測線上，所記錄的震電數(shù)據(jù)為沿測線方向的水平電場分量；對每個激發(fā)點的震電數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；將每個激發(fā)點去噪后的激發(fā)點記錄道按照順序排列，組成震電剖面，若所有去噪后的激發(fā)點記錄道在剖面上形成同相軸，則得到震電發(fā)射界面的震電成像。本發(fā)明的去噪處理方法可有效壓制背景噪聲，可實現(xiàn)對含水含油層等固液界面的識別與檢測，對震電勘探走向?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用具有重要推動意義。
文檔編號G01V1/28GK103018772SQ20121045552
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者陳孝雄, 張武中, 王友勝, 董江偉, 熊先進(jìn), 曾凡慧, 蔣劍平, 汪衛(wèi)毛 申請人:中國石化集團(tuán)江漢石油管理局地球物理勘探公司