本发明涉及海洋地震勘探数据处理领域，具体涉及一种去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法。
背景技术：
海洋地震采集过程中往往容易受到过往船只影响，从而不可避免的会接收到过船干扰噪音，根据干扰船与电缆的位置不同，过船干扰在单炮记录上有多种表现形式，如图1所示，主要表现为线性形态，正双曲线、反双曲线等形态。过船干扰的视速度随干扰船只与电缆位置的不同而发生变化，视速度变化范围非常宽，无明显规律。根据船与电缆位置不同，过船干扰噪音在叠加剖面上的表现形式也并不相同，如图2所示，双曲形态干扰噪音和线性噪音则是过船干扰叠加剖面的典型特征。
目前去除过船干扰的方法主要有两种：1.将过船干扰近似为线性干扰，采用线性干扰去除方法进行去除，主要是利用其视速度与有效波视速度不同进行去除，常用的去除方法包括fxcns，fk滤波，taup域切除。2.过船干扰噪音每炮形态都在发生变化，而有效波相对变化较小，把数据集沿炮方向和检波点方向进行分解，则有效波可以预测，而过船干扰则变为随机性，通过这种方法预测出有效波从而将过船干扰去除(doyle,m.,larner,k.,lynn,w.,andmarschall,r.,1987,experimentalinvestigationofinterferencefromotherseismiccrews:geophysics,52,11,1501-1524.)。
针对上述两种方法，仍然存在一些实际问题：
1、对于采用线性干扰方法去除过船干扰主要存在两方面问题：(1)由于过船干扰视速度不固定，因此滤波参数很难固定，导致需要根据过船干扰视速度的变化调整滤波参数，效率极低，也很难批量化处理；(2)线性干扰去除方法难以去除双曲形态过船干扰噪音，因为在双曲形态过船干扰噪音的顶点，其视速度与有效信号视速度一致，无法将两者进行区分；
2、对于采用预测滤波方法进行过船干扰噪音的去除，最大的问题是当构造形态比较复杂时，预测时很容易将有效波当成噪音，即容易伤害有效信号。当参数较弱时，难以去除过船干扰噪音，而参数较强时又容易伤害有效信号。在处理中往往采用折中的方法，先人为识别出过船干扰去除区，然后再进行去除。很明显这种方法效率仍旧很低，很难进行批量化处理，在测线经过航道区域时，测线遍布过船干扰噪音，这种方法也很难有效去除过船干扰。
技术实现要素：
本发明提出一种新的去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，采用taup域p道重排列异常振幅去除过船干扰，可以一次性实现线性干扰、双曲和反双曲形态过船干扰的压制，且对有效信号保护效果更佳，能够实现批量化处理。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，包括以下步骤：
步骤1、获取炮集数据，针对待处理的炮集数据，确定其已完成去除异常振幅噪音的工作，以保证炮集数据具有高信噪比；
步骤2、动校正，对炮集数据进行动校正，以保证在taup变换时有效信号集中在p值零值附近；
步骤3、taup变换，将炮集时空域数据通过taup变换，变换到taup域，taup域的数据以炮-p-tau的排列方式排列；
步骤4、p道重排列，将经taup变换后的数据重新排列为p-炮-tau的排列方式；
步骤5、过船干扰去除，将经过p道重排列后数据采用异常振幅噪音去除的方法，去除过船干扰噪音；
步骤6、p道反排列，即执行步骤4的反变换，通过关键字重新排列，将p-炮-tau的排列方式反变换回炮-p-tau的排列形式；
步骤7、taup反变换，即执行步骤3的反变换，将taup域反变换为tx域；
步骤8、反动校正，执行步骤2的反变换，消除动校正的影响，恢复正常炮集数据，完成对过船干扰噪音的消除。
进一步的，所述步骤2中，直接在炮集数据上进行动校正，动校正所采用的速度文件是经速度谱拾取后得到的真实速度文件。
进一步的，所述步骤3中，在进行taup变换时，taup变换的时移量范围正负对称，且时移量包含所有的过船干扰噪音。
进一步的，所述步骤5中，因为过船干扰噪音垂直分布且空间延续范围较窄，去除过船干扰时，基于大时窗、小空间滤波因子去除。
进一步的，在进行p道重排列和p道反排列时，通过关键字重新排列方式实现p-炮-tau排列方式与炮-p-tau排列方式的变换。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本方案提出一种新的过船干扰去除思路，采用taup域p道重排列异常振幅去除的方案实现对过船干扰的压制，可以一次性实现线性干扰、双曲和反双曲形态过船干扰的压制，且对有效信号保护效果更佳，能够实现批量化处理，具有较高的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明所述的过船干扰噪音在炮集上的表现示意图，从上至下分别对应的表示线性噪音、正双曲线噪音和反双曲线噪音；
图2为本发明中过船干扰噪音在叠加剖面上的表现示意图，从上至下分别对应的表示反双曲线形态以及正双曲线形态和线性形态；
图3为本发明实施例所述单个炮集tx域到taup域后过船干扰的表现形式示意图；
图4为本发明实施例连续多个炮集tx域到taup域后过船干扰的表现形式示意图；
图5为本发明实施例炮集tx域到taup域后过船干扰重新排列后的表现形式示意图；
图6为本发明实施例所述的过船干扰噪音去除流程示意图；
图7为本发明实施例所述taup变换过程原理示意图；
图8为本发明实施例p道重排列原理示意图；
图9为本发明实施例去噪前后对比及去除的噪音示意图，从左至右分别表示原始炮集、去除过船干扰后炮集以及去除的噪音；
图10为本发明实施例所述叠加剖面过船干扰噪音去除前后对比示意图，左图为去除前，右图为去除后；
图11为本发明实施例所述方法与传统去除过船干扰噪音方法的效果对比示意图，左图为常规处理方法效果图，右图为本发明方法处理效果图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例。
一种去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，如图6所示，包括以下步骤：
步骤1、针对待处理的海洋地震勘探炮集数据，首先确定已去除异常振幅噪音，例如风浪噪音，水鸟噪音等大值噪音，以保证炮集数据具有高信噪比；
步骤2、对炮集数据进行动校正：
直接在炮集数据上进行动校正，动校正所需要的速度文件为经速度谱拾取后的真实速度文件，这样可以保证在taup变换时使有效信号更集中在p值零值附近，从而更有利于区分有效信号和过船干扰噪音信号；
步骤3、将炮集时空域(tx域)数据进行taup变换：
考虑到过船干扰无论哪种形态，在炮集上可以看作是线性干扰，在炮域中两者较难区分，但是变换到taup域中，具体如图3所示，有效信号主要集中在中间位置，而过船干扰垂直分布在有效信号的右侧。
本实施例中，将炮集时空域数据通过taup变换变换到taup域。taup变换(又称为线性radon变换或倾斜叠加变换)，其正变换的公式为：
其中，τ为x＝0时的截距时间，t为双程旅行时间，p为射线参数，也可以称为视慢度，即视速度的倒数，x为偏移距，s为taup域的振幅值，p为tx域的振幅值。
taup正变换的具体实现过程如图7所示，在tx域中，不同的p值(p1，p2，p3)用不同倾角的射线表示，其中向上倾斜的射线(p1)为负，水平射线(p2)为0，向下倾斜射线(p3)为正；在最小p值(p1)和最大p值(p3)之间等间隔采样，这些离散的p值就构成taup变换后的横坐标。同一p值的射线，其τ值相同，等于tx域中0偏移距的时间值，沿射线路径累积求和，即构成taup变换后的值。例如，在t-x域t1时间处沿p1射线求和，可获得taup域t1时间处p1位置处的振幅，通过在t-x域中对所有离散的时间和射线参数循环计算，即可获得taup变换后的结果。
需要说明的是，taup变换需要确定p1和p3的值，即taup变换的时移量范围。由于过船干扰往往为对称形态，因此设计正负时移量时需要对称，例如负时移量为-300ms，则正时移量为300ms，时移量以能够包含所有的过船干扰噪音为准。
步骤4、p道重排列：
传统的方法可以采用切除的方法将过船干扰进行去除，然而由于过船干扰双曲形态意味着视速度不断变化，在taup域中过船干扰位置不固定，如图4所示(图中箭头为过船干扰)，多个连续的炮集由tx域变换到taup域后，可以看到过船干扰位置从左逐渐向右移动，在图4中a所在的位置处，过船干扰噪音与有效信号相重合，传统的taup域切除方法无法将这种噪音去除。此外，对于有效信号而言，taup域变换结果并非一条直线，而是近似于锥形形态，且集中于p值零值附近，且往往越往深部有效信号越弱，此时过船干扰能量往往能够显现出来，但是taup域切除的方法根本无法将其切除，其结果是采用taup域切除的方法更容易遗留水平方向的过船干扰噪音。经过研究发现，传统过船干扰采用的是炮-p-tau的排列形式，在这种模式下，过船干扰去除效果仍有不足。
而本实施例中，在taup变换的基础上进行重排列，通过步骤3变换到taup域的数据可以看作3维数据体，以炮-p-tau的排列方式排列，在本步骤中，通过关键字重新排序，实现p-炮-tau的排列方式，如图8所示。
本实施例将taup变换后的数据进行重新排列，采用p-炮-tau的排列方式，重新排列的结果如图5所示，由于p代表视速度，这意味着不同视速度的过船干扰噪音可以被重新分布到不同的道集中，而有效信号能量较强，即使不同的p值也基本可以展现其构造形态，只是不同道集中能量有所差异而已。可以看到重新排列后的道集过船干扰可以区分得更加明显。在新道集中，可以看到过船干扰呈现垂直分布的状态，在海底之上，过船干扰能量明显，在浅部地层区，由于有效信号的掩盖，过船干扰噪音并不明显，在深部有效信号较弱，则过船干扰噪音更为突出。
步骤5、3a异常振幅去除：
实际上过船干扰的能量上下一致，其在不同位置处显示效果不同仅仅是因为有效信号能量不同造成的。由于有效信号和过船干扰噪音能量区分明显，在保幅地震数据处理中作用明显，即在深部过船干扰明显的区域更容易去除过船干扰，而在浅部地区，更容易保留有效信号而不至于在去除过船干扰噪音的同时伤害有效信号，这也是本方案优于以往过船干扰去除方法的本质所在。
经过p道重排列后，过船干扰在重排后的道集中能量集中且分布范围窄，通过大时窗(例如500ms)，小空间滤波因子(例如11)可以有效去除(传统一般时窗范围是100-最大记录长度，常用的是200-300ms，滤波因子的范围一般是从5-最大道数，本实施中所述大视窗和小空间滤波因子范围可根据噪音情况而定)，同时对有效信号的干扰小；由于有效信号和过船干扰噪音区分明显，采用异常振幅噪音去除的方法即可有效去除过船干扰噪音。因为过船干扰噪音垂直分布且空间延续范围较窄，因此采用较小的空间滤波宽度即可满足数据处理的要求。
步骤6、p道反排列，即执行步骤4的反变换，通过关键字重新排列，将p-炮-tau的排列方式反变换回炮-p-tau的排列形式；
步骤7、taup反变换，即执行步骤3的反变换，将taup域反变换为tx域；
步骤8、反动校正：经过异常振幅去除处理后再经过道集重新排列，taup反变换后即可达到过船干扰去除的目的，最后再执行步骤2的反变换，消除动校正的影响，恢复正常炮集数据，完成对过船干扰噪音的消除。
为了进一步验证本发明方案的有效性，本实施例中，对南海深水区炮集数据进行验证，具体结果如图9所示，可以看到，经过过船干扰去除后，炮集上过船干扰去除明显，且几乎没有伤害有效信号。在叠加剖面上，如图10所示，过船干扰形成的双曲形和线性干扰经过本方法去除后效果更为明显。图11是采用传统空间预测方法去除的过船干扰效果与本方法相比的效果示意图，可以看出，传统方法的过船干扰仍旧有大的残留，而本发明方法取得更好的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
1.一种去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取炮集数据，针对待处理的炮集数据，确定其具有高信噪比；
步骤2、动校正，对炮集数据进行动校正，以保证在taup变换时有效信号集中在p值零值附近；
步骤3、taup变换，将炮集时空域数据通过taup变换变换到taup域；
步骤4、p道重排列，将经taup变换后的数据重新排列为p-炮-tau的排列方式；
步骤5、过船干扰去除，将经过p道重排列后数据采用异常振幅噪音去除的方法去除过船干扰噪音；
步骤6、p道反排列，即执行步骤4的反变换，将p-炮-tau的排列方式反变换回炮-p-tau的排列形式；
步骤7、taup反变换，即执行步骤3的反变换，将taup域反变换为tx域；
步骤8、反动校正，执行步骤2的反变换，消除动校正的影响，恢复正常炮集数据，完成对过船干扰噪音的消除。
2.根据权利要求1所述的去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，其特征在于：所述步骤2中，直接在炮集数据上进行动校正，动校正所使用的速度文件是经速度谱拾取后得到的真实速度文件。
3.根据权利要求1所述的去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，其特征在于：所述步骤3中，在进行taup变换时，taup变换的时移量范围正负对称，且时移量包含所有的过船干扰噪音。
4.根据权利要求1所述的去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，其特征在于：所述步骤5中，基于大时窗、小空间滤波因子去除过船干扰噪音。
5.根据权利要求1所述的去除海洋地震勘探过船干扰噪音的方法，其特征在于：在进行p道重排列和p道反排列时，通过关键字重新排列方式实现p-炮-tau排列方式与炮-p-tau排列方式的变换。
技术总结