岳　龍,劉懷山,尹燕欣,劉　凱

(中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島266100)

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基于連續(xù)小波變換的面波衰減方法研究

岳龍,劉懷山,尹燕欣,劉凱

(中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島266100)

摘要:面波壓制是陸上地震資料處理的主要任務(wù)之一。根據(jù)面波和有效波在小波域能量和分布區(qū)域的不同,提出利用連續(xù)小波變換自動(dòng)壓制面波的方法。首先利用大尺度的小波系數(shù)自動(dòng)識(shí)別面波區(qū),然后計(jì)算每道面波的頻帶范圍,最后對(duì)面波區(qū)小波系數(shù)進(jìn)行濾波處理并估計(jì)出有效信號(hào),根據(jù)計(jì)算的面波頻帶范圍對(duì)估計(jì)出的有效信號(hào)進(jìn)行高通濾波得到去除面波后的地震記錄。實(shí)際地震資料的處理結(jié)果表明,與常用的高通濾波方法相比,該方法自動(dòng)化程度高,壓制面波的同時(shí)可以減少對(duì)有效信號(hào)的影響。

關(guān)鍵詞：連續(xù)小波變換;面波壓制;面波區(qū)域;尺度范圍;高通濾波

面波是陸上地震勘探中普遍存在的規(guī)則干擾波[1-2]。面波在單炮記錄上一般呈扇形分布,其特點(diǎn)是頻率低、視速度低、能量強(qiáng),具有一定的頻帶寬度。面波干擾會(huì)降低地震資料的信噪比,特別是對(duì)深部弱反射波影響較大。因此,如果不能很好地壓制面波,會(huì)嚴(yán)重影響地震資料處理結(jié)果的質(zhì)量。

針對(duì)面波低頻、強(qiáng)能量、低視速度等特點(diǎn),前人已經(jīng)提出了對(duì)應(yīng)的壓制方法。如基于面波和有效波頻率差異的高通濾波法,該方法的缺點(diǎn)是對(duì)沒(méi)有受面波影響區(qū)域的有效信號(hào)也進(jìn)行了濾波,損害了部分有效信號(hào)[3-4];基于面波視速度差異的F-K濾波[5]的面波壓制方法,其缺點(diǎn)是切除區(qū)的有效信號(hào)被同時(shí)切除,并且產(chǎn)生了“炕席”狀的相干噪聲;余波等[6]提出利用徑向道濾波方法壓制面波等線性干擾;謝金娥等[7]提出了自適應(yīng)波束壓制面波的方法,它是利用有效波與面波在視速度方面的差異,不斷優(yōu)化濾波函數(shù),在面波區(qū)實(shí)現(xiàn)壓制面波的目的;孔慶豐[8]提出利用Hilbert-Huang變換來(lái)進(jìn)行面波壓制;胡江濤等[9]提出利用拉東譜約束的射線束實(shí)現(xiàn)面波壓制;張恒磊等[10]提出在曲波域?qū)崿F(xiàn)面波壓制。由于小波變換具有多尺度特性,也被廣泛應(yīng)用于面波壓制。其中,利用一維小波變換壓制面波[11]的方法是將面波區(qū)小波系數(shù)充零,再重構(gòu)實(shí)現(xiàn)面波壓制,但是其沒(méi)有實(shí)現(xiàn)面波區(qū)域的自動(dòng)識(shí)取,而且沒(méi)有考慮面波頻寬隨偏移距變化的問(wèn)題;張華等[12]通過(guò)二維小波變換將地震記錄變換到時(shí)間、頻率、空間和波數(shù)四維域中,利用面波低頻和高波數(shù)的特性,將低頻、高波數(shù)的分量充零,實(shí)現(xiàn)面波壓制;陳文超等[13]利用連續(xù)小波變換,根據(jù)相鄰道有效信號(hào)在小波時(shí)頻域分布的相似性,提出自適應(yīng)面波壓制的方法;包乾宗等[14]聯(lián)合利用連續(xù)小波變換和脊波變換實(shí)現(xiàn)面波衰減,即首先根據(jù)面波強(qiáng)振幅、低頻的特征,利用連續(xù)小波變換壓制面波,然后在脊波域壓制剩余的面波;王德營(yíng)等[15]利用改進(jìn)的S變換壓制面波取得了很好的效果;李慶忠[4]提出的“內(nèi)切除濾波”是根據(jù)面波的強(qiáng)能量特征,自動(dòng)拾取面波區(qū)域,僅在面波區(qū)進(jìn)行高通濾波,自動(dòng)化程度高。

本文基于前人的研究成果,改進(jìn)了基于連續(xù)小波變換壓制面波的算法。首先利用連續(xù)小波變換得到地震記錄的小波系數(shù);然后利用幾個(gè)大尺度的小波系數(shù),自動(dòng)計(jì)算每道面波出現(xiàn)的時(shí)間;同時(shí)考慮到面波頻帶寬度隨偏移距的變化,計(jì)算每道面波的頻帶范圍并利用不同的濾波系數(shù)對(duì)面波區(qū)、面波頻帶范圍內(nèi)的小波系數(shù)進(jìn)行濾波;將壓制掉的面波區(qū)的小波系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)得到面波估計(jì)并從原始數(shù)據(jù)中減去估計(jì)的面波信號(hào)得到有效信號(hào)估計(jì);根據(jù)計(jì)算的面波頻帶范圍對(duì)有效信號(hào)估計(jì)進(jìn)行高通濾波,實(shí)現(xiàn)面波壓制。最后給出本方法在實(shí)際資料中的應(yīng)用效果,并與高通濾波進(jìn)行了對(duì)比。本文方法的特點(diǎn)是:自動(dòng)識(shí)別面波區(qū),只對(duì)面波頻帶寬度內(nèi)的小波系數(shù)進(jìn)行處理,減小了對(duì)有效信號(hào)的影響。

1方法實(shí)現(xiàn)

1.1連續(xù)小波變換

連續(xù)小波變換具備時(shí)域和頻域雙重良好的局部性和隨尺度變化的自動(dòng)調(diào)焦功能[16],而自動(dòng)調(diào)焦可以通過(guò)母小波的伸縮和平移來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先給出母小波函數(shù)ψ(t)的定義,把滿足(1)式的小波稱為母小波函數(shù):

(1)

式中:Ψ(ω)是ψ(t)的傅里葉變換。

對(duì)ψ(t)進(jìn)行平移和伸縮,得到一簇小波函數(shù)ψa,b(t)。

(2)

式中:a為尺度參數(shù);b為平移參數(shù)。

對(duì)于給定的信號(hào)f(t)∈L2(R),其連續(xù)小波變換的定義為:

(3)

在計(jì)算過(guò)程中,規(guī)定連續(xù)小波變換尺度變量的表達(dá)式為:

(4)

式中:scal為尺度的個(gè)數(shù);s=scal,scal-1,…,1;fw為母小波的中心頻率[17],其表達(dá)式為:

(5)

其中,ξ(f)是母小波的傅里葉變換,f1和f2分別為母小波頻帶的上、下限。

每個(gè)尺度下的小波函數(shù)都有一個(gè)中心頻率,其表達(dá)式為:

(6)

式中:fa為尺度a對(duì)應(yīng)的頻率;dt為待分析信號(hào)的采樣間隔。在(4)式到(6)式的約束下,尺度變量對(duì)應(yīng)的頻率fa的采樣是等間隔的。某個(gè)尺度下小波變換的結(jié)果即是待分析信號(hào)與具有某個(gè)確定中心頻率的小波函數(shù)的相似性,反映出待分析信號(hào)在該頻率下的能量分布特征。

利用(3)式的小波系數(shù),可以重構(gòu)原信號(hào):

(7)

為了便于表示,文中提到的尺度都是(4)式中尺度變量a的序號(hào)。

1.2面波區(qū)的確定

一般情況下,有效波與面波的頻帶范圍有差異[18],而且在小波域的有限個(gè)大尺度范圍內(nèi)面波能量要明顯強(qiáng)于有效波[19]。因此可以利用有限個(gè)大尺度的小波系數(shù)來(lái)確定面波區(qū),具體步驟如下:

1) 選擇中遠(yuǎn)偏移距的含面波的共偏移距道集或者共炮點(diǎn)道集,進(jìn)行頻譜分析。由于面波頻帶一般為4～18Hz[20],計(jì)算18Hz以內(nèi)的振幅譜最大值對(duì)應(yīng)的頻率即為面波主頻F0,依據(jù)(4)式到(6)式計(jì)算面波主頻F0對(duì)應(yīng)的尺度S0以及18Hz對(duì)應(yīng)的尺度S18。

2) 對(duì)單道地震記錄進(jìn)行Hilbert變換,得到其解析信號(hào);然后對(duì)該解析信號(hào)進(jìn)行連續(xù)小波變換得到尺度S18到尺度Smax的小波系數(shù),其中Smax是尺度變量a的最大值的序號(hào)。

3) 根據(jù)步驟1)計(jì)算的面波主頻對(duì)應(yīng)的尺度S0,依次提取每道記錄的尺度S0到Smax的小波系數(shù)的模,并計(jì)算得到平均值Mf(b),如(8)式所示;然后以Mf(b)的平均值的1/2為門檻,剛剛大于該門檻值且在Mf(b)的峰值之前距離Mf(b)的峰值最近的點(diǎn)就是面波存在的起始時(shí)間。

(8)

4) 重復(fù)步驟2)到步驟3)完成所有地震道的計(jì)算,得到面波區(qū)的范圍曲線。為了減小小波反變換產(chǎn)生的邊界效應(yīng),對(duì)每道的面波時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行修正,在計(jì)算的面波時(shí)間點(diǎn)附近向前搜索第1個(gè)過(guò)零點(diǎn),并將面波時(shí)間點(diǎn)修正為該過(guò)零點(diǎn)位置;以中間放炮為例,震源兩側(cè)曲線變化最大的兩個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地震道就是面波存在的邊界道,曲線時(shí)間點(diǎn)以下是面波區(qū)域。

5) 當(dāng)工區(qū)地表地質(zhì)條件變化比較大或者施工參數(shù)變化時(shí),需要每隔一定的炮數(shù),更新面波主頻F0,然后再重復(fù)步驟2)到步驟3),繼續(xù)面波區(qū)的拾取。

當(dāng)同一工區(qū)的面波視速度變化不大且相鄰炮號(hào)在空間上的分布也是相鄰的情況下,為了提高計(jì)算效率,可以在鄰域內(nèi)每10炮計(jì)算一次面波區(qū)。如果為了提高面波壓制的準(zhǔn)確性而需要計(jì)算每炮記錄的面波區(qū),可以在上一炮的基礎(chǔ)上計(jì)算下一炮面波區(qū),即在上一炮面波區(qū)的邊界道兩邊各擴(kuò)充10道來(lái)計(jì)算下一炮的面波區(qū),減少面波區(qū)的計(jì)算道數(shù)來(lái)提高效率。

1.3面波尺度范圍確定

地震波能量因地層吸收衰減,隨著傳播距離的增大逐漸減小。而高頻成分衰減快,低頻成分衰減慢,因此面波主頻變化小[21],而頻寬隨偏移距的變化較大。鑒于此,需要計(jì)算不同偏移距面波的尺度范圍(頻帶范圍)。假定面波頻帶范圍為f1～f2,根據(jù)頻率和尺度的反比關(guān)系,其對(duì)應(yīng)的尺度范圍為S2～S1,其中,f1對(duì)應(yīng)S1,f2對(duì)應(yīng)S2。為了更好地壓制面波,在計(jì)算過(guò)程中指定S1為最大的尺度Smax。面波尺度范圍計(jì)算步驟如下:

1) 通過(guò)1.2節(jié)計(jì)算出每道面波出現(xiàn)的時(shí)間TS,將TS之后的小波系數(shù)Wf(a,b)的模沿時(shí)間方向疊加在一起,得到面波區(qū)小波系數(shù)隨尺度的變化Pf(a):

(9)

2) 為了計(jì)算面波頻帶高頻端對(duì)應(yīng)的尺度,以Pf(a)最大值的1/4為門檻值,剛剛大于該值且在Pf(a)峰值之前的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的尺度為S2,其計(jì)算示意圖如圖1所示。根據(jù)實(shí)際資料的不同,需要對(duì)該門檻值進(jìn)行試驗(yàn),選取合適的門檻值。

圖1　面波尺度范圍計(jì)算示意圖解

3) 相較于遠(yuǎn)道,近道的反射波和面波能量差別較小甚至強(qiáng)于面波能量,導(dǎo)致在時(shí)頻域有效波和面波在尺度方向的界限不明顯。因此拾取的面波尺度S2會(huì)比較小,超過(guò)面波的頻帶范圍。由于只計(jì)算尺度S18(頻率18Hz對(duì)應(yīng)的尺度)到Smax的小波系數(shù),所以當(dāng)步驟2)計(jì)算的門檻值曲線與Pf(a)在Pf(a)峰值之前沒(méi)有交點(diǎn)時(shí),將S2定為S18,避免出現(xiàn)S2過(guò)小的情況。

4) 依次完成面波區(qū)所有道的計(jì)算,得到面波的尺度范圍。

1.4面波壓制

在計(jì)算出面波區(qū)和不同偏移距面波頻寬之后,需要在時(shí)頻域進(jìn)行面波壓制。李慶忠[4]提出的“內(nèi)切濾波法”在壓制面波的過(guò)程中,沒(méi)有將低頻面波完全充零,而是去除低頻面波的98%。本文也采用類似的方法,沒(méi)有對(duì)面波區(qū)的小波系數(shù)完全充零,而對(duì)面波區(qū)小波系數(shù)采用不同的濾波系數(shù)進(jìn)行處理。濾波系數(shù)的設(shè)計(jì)原則是:面波主頻對(duì)應(yīng)的濾波系數(shù)為0.01,面波高截頻對(duì)應(yīng)的濾波系數(shù)為0.03,然后通過(guò)二次多項(xiàng)式擬合得到面波其它尺度的濾波系數(shù)。

為了得到去除面波后的記錄,陳文超等[13]提出通過(guò)原始記錄減去估計(jì)的有效反射波得到估計(jì)的面波成分,再對(duì)估計(jì)的面波成分進(jìn)行低通濾波并從原始記錄中減去低通濾波之后的面波成分實(shí)現(xiàn)面波壓制。本文借鑒了這種思路,具體步驟如下:

1) 根據(jù)面波主頻和濾波系數(shù)設(shè)計(jì)原則,確定面波各尺度下小波系數(shù)的濾波系數(shù);

2) 按照不同的濾波系數(shù),對(duì)炮集記錄面波區(qū)、面波頻帶范圍內(nèi)的小波系數(shù)進(jìn)行濾波處理,即將小波系數(shù)與不同的濾波系數(shù)相乘;

3) 從原始時(shí)頻譜中減去步驟2)濾波后的時(shí)頻譜,得到面波時(shí)頻譜估計(jì);

4) 逆變換步驟3)得到的時(shí)頻譜,獲得面波信號(hào)的估計(jì);

5) 從原始記錄中減去面波信號(hào)的估計(jì)得到有效信號(hào)估計(jì),并對(duì)估計(jì)的有效信號(hào)成分進(jìn)行高通濾波,高通濾波的參數(shù)根據(jù)計(jì)算得到的面波頻帶寬度確定,得到去除面波后的記錄;

6) 在面波壓制區(qū)和非面波區(qū)的間斷點(diǎn),為了應(yīng)對(duì)因?yàn)闉V波產(chǎn)生的相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)突變,在面波壓制后,采用在面波時(shí)間點(diǎn)附近7點(diǎn)平滑的處理方法,處理數(shù)據(jù)的突變。

因?yàn)楣^(qū)和施工參數(shù)的差異,實(shí)際資料面波主

頻可能不同。因此需要根據(jù)實(shí)際資料的情況,實(shí)時(shí)更新面波主頻和濾波函數(shù)。假定面波主頻為4Hz,頻帶1～18Hz的情況下,利用多項(xiàng)式擬合得到各個(gè)尺度的濾波函數(shù)為:

ffilt=0.0001×1.02x2-0.0514x+6.49

(10)

式中:ffilt為濾波函數(shù);x為面波尺度范圍。

2實(shí)際資料處理

2.1關(guān)鍵步驟與參數(shù)

壓制面波過(guò)程中,首先需要確定小波變換的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù):母小波和尺度變量。本次研究采用高斯函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)作為母小波,尺度變量的表達(dá)式如(4)式所示,scal設(shè)定為256。

選取某油田陸上二維地震資料進(jìn)行面波壓制試驗(yàn)。該資料采集參數(shù)為:中間放炮,記錄道數(shù)為180道,最小偏移距為150m,最大偏移距為4600m,道間距為50m,采樣間隔為2ms,記錄長(zhǎng)度為3s,共有215炮。

壓制面波前,首先對(duì)面波在時(shí)頻域的分布和能量特征進(jìn)行初步分析。由圖2a可知,大尺度范圍內(nèi)的時(shí)頻譜不存在異常能量,而圖2b在2000ms之后,幾個(gè)大尺度范圍內(nèi)存在比較強(qiáng)的面波能量。

圖2　某油田陸上二維地震資料單道記錄及其時(shí)頻譜a 不含面波; b 含面波

圖3　單炮地震記錄面波區(qū)

按照1.2節(jié)的步驟確定可靠的面波區(qū)如圖3 所示。對(duì)曲線變化最大的兩個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的道之外的區(qū)域不作處理,僅在三角形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行面波壓制。確定面波區(qū)之后,計(jì)算得到每道面波的尺度范圍(圖4)。其中面波主頻(紅線)對(duì)應(yīng)的尺度為252,藍(lán)色曲線是計(jì)算的面波頻帶的高頻端對(duì)應(yīng)的尺度,綠色直線是尺度238。第90道為中間道,從圖4可以看出,隨著偏移距的增大,面波的頻帶寬度逐漸減小。

對(duì)地震記錄分別采用固定的面波頻帶寬度和隨偏移距變化的頻帶寬度(圖4)進(jìn)行面波壓制,以第75道和第110道為例,兩者壓制的面波區(qū)如圖5所示。圖5中紅線是采用隨偏移距變化的頻寬的面波壓制區(qū)邊界,綠線是固定頻寬的面波壓制區(qū)的邊界。隨著偏移距變大,面波頻寬固定的處理方式由于處理的頻帶寬度要大于計(jì)算的面波頻帶寬度,會(huì)壓制掉一部分有效信號(hào),如圖4中A,B部分即為被壓制掉的面波頻帶寬度之外的部分尺度的小波系數(shù)。

圖4　面波尺度范圍變化情況

經(jīng)過(guò)上述步驟,得到了面波區(qū)和面波尺度范圍。再根據(jù)設(shè)計(jì)的面波區(qū)小波系數(shù)的濾波函數(shù)完成面波壓制。

圖5　地震記錄第75道(a)和第110道(b)壓制面波區(qū)

2.2應(yīng)用效果分析

為了檢驗(yàn)該方法的有效性,選擇單道記錄和單炮記錄來(lái)檢驗(yàn)面波壓制效果。圖6是單道記錄面波壓制效果圖。圖6a是原始地震記錄及其時(shí)頻譜,在2000ms以后,尺度250附近時(shí)頻譜能量比較強(qiáng),該區(qū)域即是面波時(shí)頻譜分布區(qū)域;圖6b是采用本文的思路,壓制面波后的地震記錄及其時(shí)頻譜,可見(jiàn)2000ms以后的強(qiáng)能量被壓制掉,時(shí)間域信號(hào)也顯示面波被壓制;圖6c是壓制掉的面波及其時(shí)頻譜。圖7a是人工識(shí)別面波區(qū)域并在該區(qū)域內(nèi)利用高通濾波壓制面波的結(jié)果;圖7b是采用本

文方法自動(dòng)識(shí)別面波區(qū)并壓制面波的結(jié)果。由圖7a 和圖7b可見(jiàn),高通濾波的濾波效果與選擇的高截頻有很大關(guān)系,大的高截頻在壓制面波的同時(shí)會(huì)損失有效信號(hào)。圖7c和圖7d分別為圖7a和圖7b 中紅色線框區(qū)域的放大顯示。圖7d面波區(qū)的反射波同相軸能量要比圖7c反射波同相軸能量強(qiáng),說(shuō)明本文方法在一定程度上保護(hù)了有效信號(hào)。

對(duì)高通濾波和本文方法壓制面波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)疊加處理,處理過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行其它去噪處理,得到的疊后時(shí)間剖面如圖8所示。由圖8可見(jiàn),面波壓制后,信噪比得到了提高。高通濾波高截頻固定,選取不當(dāng)會(huì)損害有效信號(hào)或者造成面波壓制不徹底,同時(shí)高通濾波人工劃定面波區(qū)工作效率較低。圖9為采用本文方法壓制面波前、后的單炮記錄頻譜分析。由圖9可知,本文方法很好地壓制了低頻段面波,而其它頻段的有效波基本沒(méi)有損傷。

圖6　單道記錄面波壓制效果a 面波壓制前記錄及其時(shí)頻譜; b 面波壓制后記錄及其時(shí)頻譜; c 壓制的面波及其時(shí)頻譜

圖7　面波壓制效果對(duì)比a 高截頻18Hz高通濾波去噪結(jié)果; b 本文方法的去噪結(jié)果; c,d分別為a,b中紅色線框區(qū)域的放大顯示

圖8　未壓制面波(a)和經(jīng)高通濾波(b)以及本文方法(c)處理后的疊加剖面

圖9　采用本文方法壓制面波前、后頻譜對(duì)比(紅線代表面波壓制前,藍(lán)線代表面波壓制后)

實(shí)際資料的應(yīng)用結(jié)果表明,利用連續(xù)小波變換確定的面波區(qū)不受面波視速度空間變化的影響,拾取的面波區(qū)域準(zhǔn)確。同時(shí)考慮到面波能量的衰減,計(jì)算出不同偏移距處面波的頻帶范圍,在面波區(qū)和面波頻帶范圍內(nèi)壓制面波,減小了對(duì)有效信號(hào)的影響。

3結(jié)束語(yǔ)

連續(xù)小波變換壓制面波的改進(jìn)算法,關(guān)鍵在于確定面波區(qū)和面波的尺度范圍。本文利用面波與有效波在時(shí)頻域能量分布的差異,提取幾個(gè)大尺度的小波系數(shù),利用小波系數(shù)均值的一半作為閾值,確定面波出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn);然后再計(jì)算面波的尺度范圍,在相應(yīng)尺度范圍內(nèi)壓制面波。實(shí)際資料應(yīng)用結(jié)果表明:該方法可以自動(dòng)識(shí)別面波區(qū)域,確定面波的尺度范圍,壓制面波的同時(shí)盡量減小對(duì)有效信號(hào)的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]夏洪瑞,朱海波,鄒少峰,等.山前帶地震資料噪聲消除中存在的問(wèn)題與對(duì)策[J].石油物探,2012,51(6):562-569

XIA H R,ZHU H B,ZOU S F,et al.Actuality and countermeasure of denoising for seismic data in foothill area[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2012,51(6):562-569

[2]呂景貴,劉振彪,管葉君,等.壓制疊前相干噪音的速度變換域?yàn)V波方法[J].石油物探,2001,40(4):94-99

LV J G,LIU Z B,GUAN Y J,et al.Prestack coherent noise suppression via filtering in different velocity domains[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2001,40(4):94-99

[3]劉志剛,謝言光,陳峰.地震數(shù)據(jù)處理中噪聲衰減方法的探討[J].石油地球物理勘探,2009,44(增刊1):67-71

LIU Z G,XIE Y G,CHEN F.Discussion on noise attenuation methods in seismic data processing[J].Oil Geophysical Prospecting,2009,44 (S1):67-71

[4]李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993:107-112

LI Q Z.The way to obtain a better resolution in seismic prospecting[M].Beijing:Petroleum Industry Press,1993:107-112

[5]張立,龔立,肖敏.CXZB地區(qū)淺層地震資料處理實(shí)例[J].石油物探,2002,41(4):479-483

ZHANG L,GONG L,XIAO M.Shallow seismic data processing:a case study in CXZB area[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2002,41(4):479-483

[6]余波,黃中玉,談大龍,等.徑向道濾波法去線性干擾[J].石油物探,2005,44(2):109-112

YU B,HUANG Z Y,TAN D L,et al.RT filter attenuating the linear noise[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2005,44(2):109-112

[7]謝金娥,郭全仕,劉財(cái),等.高密點(diǎn)地震資料面波壓制的自適應(yīng)波束方法[J].石油物探,2009,48(2):110-114

XIE J E,GUO Q S,LIU C,et al.Self-adaptive beam method for suppressing ground roll in high-density seismic data[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2009,48(2):110-114

[8]孔慶豐.基于Hilbert-Huang變換的面波壓制方法研究[J].石油物探,2012,51(5):446-450

KONG Q F.Surface wave suppressing method based on Hilbert-Huang transform[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2012,51(5):446-450

[9]胡江濤,王華忠,王雄文.拉東譜約束的射線束形成方法及應(yīng)用[J].石油物探,2013,52(4):335-338

HU J T,WANG H Z,WANG X W.Beam forming by Radon spectrum constraint and its application[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2013,52(4):335-338

[10]張恒磊,劉天佑,李紅巧.Curvelet域面波衰減方法研究[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,42(8):2372-2378

ZHANG H L,LIU T Y,LI H Q.Attenuation of surface wave in Curvelet domain[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2011,42(8):2372-2378

[11]ANDREW D J,DOYLE W R.Ground-roll suppression using the wavelet transform[J].Geophysics,1997,62(6):1896-1903

[12]張華,潘冬明,張興巖.二維小波變換在去除面波干擾中的應(yīng)用[J].石油物探,2007,46(2):147-150

ZHANG H,PAN D M,ZHANG X Y.Application of 2-D wavelet transformation in eliminating surface wave interference[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2007,46(2):147-150

[13]陳文超,高靜懷,包乾宗.基于連續(xù)小波變換的自適應(yīng)面波壓制方法[J].地球物理學(xué)報(bào),2009,52(11):2854-2861

CHEN W C,GAO J H,BAO Q Z.Adaptive attenuation of ground roll via continuous wavelet transform[J].Chinese Journal of Geophysics,2009,52(11):2854-2861

[14]包乾宗,李慶春,陳文超,等.聯(lián)合連續(xù)小波變換和脊波變換的面波衰減方法及應(yīng)用[J].石油物探,2011,50(4):367-372,397

BAO Q Z,LI Q C,CHEN W C,et al.Continuous wavelet transform and ridgelet transform joint ground-roll attenuation method and its application[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2011,50(4):367-372,397

[15]王德營(yíng),李振春,王姣.S域時(shí)頻濾波分析與改進(jìn)[J].石油物探,2015,54(4):396-403

WANG D Y,LI Z C,WANG J.The analysis and improvement on time-frequency filtering in S-transform domain[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2015,54(4):396-403

[16]岳龍,劉懷山,劉凱,等.基于時(shí)頻分析的初至拾取方法研究[J].石油物探,2015,54(5):508-520

YUE L,LIU H S,LIU K,et al.First-break picking based on time frequency analysis[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2015,54(5):508-520

[17]樊計(jì)昌,劉明軍,海燕,等.計(jì)算尺度函數(shù)和小波函數(shù)

中心頻率的GUI及其應(yīng)用[J].科技導(dǎo)報(bào),2007,25(24):36-39

FAN J C,LIU M J,HAI Y,et al.GUI for computing center-frequency of the scale and wavelet functions and its application[J].Science Technology Review,2007,25(24):36-39

[18]熊永學(xué),黃青宇,晁元萍,等.FOCUS系統(tǒng)在低信噪比資料處理中的去噪方法探討[J].石油物探,2002,41(增刊1):290-294

XIONG Y X,HUANG Q Y,CHAO Y P,et al.Denoising method discussion of low signal to noise ratio seismic data processing using FOCUS system[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2002,41(S1):290-294

[19]羅國(guó)安,杜世通.小波變換及信號(hào)重建在壓制面波中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探,1996,31(3):337-349

LUO G A,DU S T.Application of wavelet transform and signal reconstruction in surface wave elimination[J].Oil Geophysical Prospecting,1996,31(3):337-349

[20]夏洪瑞,呂秋玲,陳勝紅,等.小波域爬山擬合法消除面波[J].石油地球物理勘探,2013,48(3):345-350

XIA H R,LV Q L,CHEN S H,et al.A fitting method via mountain climbing in wavelet domain and ground roll elimination[J].Oil Geophysical Prospecting,2013,48(3):345-350

[21]李文杰,魏修成,寧俊瑞,等.基于頻率衰減特性的面波壓制方法[J].石油物探,2008,47(3):225-227

LI W J,WEI X C,NING J R,et al.A method for suppressing surface wave by considering the charcateristic of frequency attenuation[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2008,47(3):225-227

(編輯：陳杰)

Attenuation of ground roll based on continuous wavelet transform

YUE Long,LIU Huaishan,YIN Yanxin,LIU Kai

(KeyLabofSubmarineGeosciencesandProspectingTechniques,MinistryofEducation,OceanUniversityofChina,Qingdao266100,China)

Abstract:Ground roll attenuation is one of the main tasks of land seismic data processing.According to the energy and distribution characteristics of ground roll and effective waves in wavelet domain,a method is presented to attenuate ground roll using continuous wavelet transform.Firstly,wavelet coefficients of large scale were used to recognize the ground roll region automatically.Then,the ground roll frequency band of each trace was calculated.Finally,the ground roll wavelet coefficients of ground roll region were filtered and the effective signal was approximately obtained.Moreover,the effective signal was filtered using the precalculated ground roll frequency band.Real data examples show that our method has high-degree automation and can attenuate the ground roll effectively with less effective signal loss compared with conventional high-pass filtering methods.

Keywords:continuous wavelet transform,ground roll attenuation,ground roll region,scale range,high-pass filtering

文章編號(hào)：1000-1441(2016)02-0214-09

DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2016.02.007

中圖分類號(hào)：P631

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41176077,41230318)和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2013AA092501)共同資助。

作者簡(jiǎn)介：岳龍(1988—),男,博士在讀,主要從事地震勘探資料處理方法研究工作。通訊作者：尹燕欣(1984—),女,講師,從事地震資料解釋工作。

收稿日期：2015-04-13;改回日期：2015-10-09。

This research is financially supported by the National Natural Science Foundation Project (Grant Nos.41176077 and 41230318) and the National High-tech R&D Program (863 Program) (Grant No.2013AA092501).