1 引言

当野外地震采集环境中存在工业电时,采集的数据会受到工业电流的干扰,这会影响地震资料的分析。目前压制工业干扰的方法有很多，最简单的方法就是带陷滤波方法，该方法通常是在频率域压制工业干扰，然后再通过傅氏变换得到去除工业干扰的地震记录。但这种方法会损失有效波成分，同时也会产生吉布斯现象。为了解决上述问题，李文艳等提出了基于互相关理论的去噪方法，胡伟等从频率、相位及振幅3个方面对余弦逼近法进行了改进，较准确地拾取了50Hz的工业噪声。这些压制工业干扰的方法虽然取得了一定的效果，但都是在没有确定地震记录是否含有工业干扰的情况下，对所有数据都进行工业干扰压制处理，缺乏对工业干扰的自动识别，不可避免会造成有效信号的损失。本文作者提出了一种基于三角函数法的自动识别与去除工业干扰方法，与其他方法不同之处在于，自动识别存在工业干扰的数据道，并创新性地提出了三角函数法。

2 方法原理

2.1 自动识别工业干扰

自动识别单频工业干扰适用于任何类型的地震数据，在处理过程中无需将数据变换到检波域，具体实施过程为：

(1)获取地震资料后,对地震记录中的每一道数据进行频带范围为48～52Hz的频率域滤波。具体计算公式与实现过程如下：

                                       (2)

                     (3)

   式中：是一道地震数据，为时间，单位是；是的傅立叶变换；为频率，单位是；为滤波器的频率响应，为频率域滤波输出，是滤波结果；

(2)分别计算原始数据和滤波得到的干扰数据的能量值，并做比值，具体计算如下：

                                           （4）

式中：是的能量，是的能量值，为时间，单位是；

(3)对求其1s时间内过零点的个数；

(4)如果同时满足大于某一门槛值且（依据单频工业干扰的周期性），则证明该道数据中存在工业干扰，否则不存在；

2.2三角函数法

    工业干扰是与有效信号相加重叠在一起的,是一种加性噪音，在时间域，地震记录可以表示为地震有效信号和单频工业干扰的和：

式中：,和分别代表地震记录、有效信号和单频工业干扰；表示时间序列。压制工业干扰就是在已知地震记录的情况下，估算出干扰，得到有效信号。

工业干扰的波形相对稳定，假设其频率在整个记录中是不变的，且为常数。因此可利用三角函数信号来检测和逼近它，本文中采用的不是以往简单的单一三角函数逼近，而是利用正余弦函数加权逼近的方法来模拟工业干扰，用实际地震记录减去模拟得到的工业干扰就能得到去除工业干扰的地震数据。

对所有地震道数据做自动识别干扰处理后，将三角函数法应用于识别出的干扰道，最终得到去除工业干扰的地震记录。基于三角函数法的自动识别与去除工业干扰方法在时间域中进行处理，能够有效避免常规压制工业干扰方法中存在的有效信号保真问题，具有稳定性强、效率高和计算结果更加真实可靠的优点。

3处理效果分析

3.1地震勘探数据应用效果

图1（a）是从西部地区某二维资料中截取的单炮数据，每炮640道，选取4s时间。从单炮可以看到明显的工业干扰，有效波湮没其中，降低了资料的信噪比。首先，对数据进行滤波得到干扰数据；然后为了避开能量强的面波和初至，选择深层3～4s时间计算干扰数据与原始数据的能量比值，统计分析得到，所有存在干扰道的能量比值都大于0.01，因此将能量比值的门槛值设为0.01，最后计算这1s时间内干扰数据过零点的个数。当同时满足且时，则判定该道数据存在单频工业干扰，自动识别结果如图1（b）所示。图1（c）是对检测出来的数据道利用三角函数法去除工业干扰后的结果，如图所示，工业干扰得到了有效地压制。用原始地震记录减去图1（c）中的记录，得到分离出来的工业干扰，如图1（d）所示。从处理结果上来看，单频干扰波被完全压制。此外，对原始数据、去除干扰后的数据以及分离出的工业干扰分别做频谱分析（如图2所示），从频谱对比图上看，工业干扰得到了有效压制，突出了有效波的能量。

           （a）原始单炮                             （b）自动识别干扰结果

           （c）去除工业干扰后的单炮                （d）分离出的工业干扰

图1自动识别与去除工业干扰

（a）原始数据和去除干扰后的数据的频谱分析

                           （b）去除的干扰的频谱分析

                            图2 频谱分析

3.2微地震数据应用效果

图3(a)是从微地震数据108道中选取2s～4s的强信号数据，从图中箭头方向可以看到，该数据中存在较强的单频工业干扰，通过自动识别确定工业干扰所在的道号，利用三角函数法，对存在干扰的数据道进行干扰压制，得到去除干扰的微地震记录（图3(b)）。从处理前后的地震记录来看，工业干扰的到了有效压制，并且没有损害有效信号。

       （a）去除干扰前                （b）去除干扰后

图3去除工业干扰前后的微地震记录

4 结论与认识

  本文提出了适用于任何数据类型的基于三角函数法的自动识别与去除工业干扰的方法，对含有工业干扰的地震勘探数据和微地震数据进行了试算，干扰得到有效压制，突出了有效信号。将该技术方法应用到中国东西部勘探工区地震资料处理中，取得了较好的压制效果，提高了地震资料的叠加和偏移成像质量。因此该方法是一种有效的去除工业干扰的方法，在地震资料处理领域具有广阔的应用前景。

参考文献

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