直流漂移压制方法及装置

技术领域

本发明涉及海洋地质勘探技术领域，尤其涉及直流漂移压制方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

在海洋地震勘探中，水检是一个重要的记录分量，接收并记录海水中的压力波。其工作机理在于内置的压电陶瓷受压力变化影响而产生电荷信号，将震源引起的检波器周边介质变化记录下来，用于后期处理。初至波能量和反射波能量存在巨大差异，而记录的时间又在短短的几秒之间，检波器内部会采用对数放大器，实现保留输入信号幅度等信息的同时，压缩信号的动态范围。

但检波器中的对数放大器在-55℃～+70℃温度范围内工作时，会有严重的直流基线漂移，从而导致信号处理电路对信号幅度的测量失真。当各级放大器的晶体管存在温度漂移时，会导致对数放大器的直流特性漂移，在输出上体现直流漂移。具体来说，由于对数放大器采用高截止频率晶体管，会将串入放大线路的高频振荡信号整流为直流电压信号，改变各级放大器的直流工作点或作为直流信号进入放大通道，导致输出直流漂移。因此，有必要对输出的直流漂移进行压制。

对直流漂移问题的抑制，通常在电路层面完成。主要分为静态温度漂移抑制，在放大器输入端施加一个具有相同温度系数的温变电压源来抵消温度漂移。另外，还可以在外部串扰直流漂移抑制，在设计层面杜绝高频干扰信号进入耦合内部连线。又或者联合应用电路直流漂移抑制，联合使用检波器的温度漂移补偿。

海上勘探中部分采集记录系统，为了保持信号的原始状态或工艺方面的考虑，没有应用直流漂移压制。对于直流漂移较为严重的水检分量，应用常规的滤波方法处理后，会在地震资料首尾两端产生滤波边界效应。

因此，现有技术在对包含直流漂移的水检分量进行滤波时存在滤波边界效应问题。

发明内容

本发明实施例提供一种直流漂移压制方法，用以压制水检分量中的直流漂移，消除滤波边界效应，该直流漂移压制方法包括：

从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据；

根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度；

根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录；

确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数；

利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录；

根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。

本发明实施例还提供一种直流漂移压制装置，用以压制水检分量中的直流漂移，消除滤波边界效应，该直流漂移压制装置包括：

提取模块，用于从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据；

滤波算子长度确定模块，用于根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度；

切分长度确定模块，用于根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录；

滤波器确定模块，用于确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数；

滤波模块，用于利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录；

截取模块，用于根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述直流漂移压制方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述直流漂移压制方法的计算机程序。

本发明实施例中，从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据；根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度；根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录；确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数；利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录；根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。本发明实施例通过采用长算子滤波器消除了水检分量中的直流漂移，同时通过截取处理避免了滤波边界效应，突出了地震资料的有效形态及频谱特征。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的直流漂移压制方法的实现流程图；

图2为本发明实施例提供的直流漂移压制装置的功能模块图；

图3为本发明实施例提供的滤波前的水检分量地震数据示意图；

图4为本发明实施例提供的滤波后的道集记录示意图；

图5为本发明实施例提供的滤波前的截取长度内的道集记录示意图；

图6为本发明实施例提供的滤波后的截取长度内的道集记录示意图；

图7(a)为本发明实施例提供的截取长度内的道集滤波后的效果示意图；

图7(b)为本发明实施例提供的常规记录长度内的道集滤波后的效果示意图；

图8为本发明实施例提供的部分道集记录滤波前后的频谱对比示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1示出了本发明实施例提供的直流漂移压制方法的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，直流漂移压制方法，其包括：

步骤101，从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据；

步骤102，根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度；

步骤103，根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录；

步骤104，确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数；

步骤105，利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录；

步骤106，根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。

在本发明实施例中，地震数据为野外采集的OBN(Ocean Bottom Node，海底节点)地震数据。海底节点地震数据包括P分量、X分量、Y分量及X分量。其中，海底节点地震数据中的P分量为水检分量地震数据。在地震道头中四个分量具有不同的分量代码，因此可以通过分量代码区分该四个分量。故可以基于分量代码从海底节点地震数据中提取P分量，即水检分量地震数据。另外，为了确定分选的水检分量地震数据的长算子基础数据范围，即目标道集记录，需要根据炮点辅助文件SIT确定炮点激发时间，从而进行炮点定位。

在确定炮点激发时间后，根据地震资料的预设记录长度确定滤波算子长度，以进一步明确切分数据的范围。其中，地震资料的预设记录长度为预先设定的记录长度，本领域技术人员可以根据实际情况及具体需求预先设定该预设记录长度。例如，预先设定该预设记录长度为5秒，或者预先设定该预设记录长度为8秒，本领域技术人员可以理解的是，还可以预先设定该预设记录长度为除上述5秒或8秒之外的其它数值，例如预先设定该预设记录长度为7秒，本发明实施例对此不作特别的限制。在本发明的一实施例中，预设记录长度R为7秒。

另外，若滤波算子长度太小的话，会出现明显的截断效应，滤波效果不理想；若滤波算子长度太大的话，则运算量较大，影响滤波效率。故为了兼顾和平衡滤波效果和滤波效率，需要选择一个折中的滤波算子长度。故在本发明的一实施例中，滤波算子长度为10秒，10秒的滤波算子长度能够较好的兼顾和平衡滤波效果及滤波效率。

具体地，在确定目标道集记录时，根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录，包括：

根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度，确定的水检分量地震数据的切分长度为：

其中，RA表示水检分量地震数据的切分长度，T0表示炮点激发时间，L表示滤波算子长度，R表示预设记录长度。

进而对包含炮点激发时间T0的长度(T0-L/2)秒至(T0+R+L/2)秒范围内的道集记录进行切分，将节点的连续道集记录分离成(R+L)，即水检分量地震数据的切分长度。目标道集记录的范围为(T0-L/2)秒至(T0+R+L/2)秒，即得到的长算子滤波基础道集记录。

在分别确定炮点激发时间T0、滤波算子长度L，以及目标道集记录后，对长算子滤波器的类型和参数进行选择。其中，有关长算子滤波器的类型，可以选择多项式滤波器或者巴特沃斯滤波器。在确定好长算子滤波器的类型后，可以利用低通滤波器滤除直流漂移，然后采用减法得到正常道集记录。或者直接采用高通滤波，直接得到正常道集记录。对于相位的处理，可以选择零相位滤波器，以保持滤波前后地震数据相位的一致性。故在本发明的一实施例中，长算子滤波器的类型包括巴特沃斯零相位高通滤波器。

对于长算子滤波器的参数，主要包括低频截止频率，衰减斜坡及滤波器串联使用的次数。具体地，对低频截止频率的选择，确保低频直流漂移得到压制的情况下，尽可能多地保留有效信号低频信息，故可将低频截止频率f

具体地，在本发明的一实施例中，长算子滤波器的参数包括：低频截止频率为1赫兹，衰减斜坡为36dB，滤波次数为1。

在确定好滤波器的类型和参数后，利用确定的长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录。

具体地，假设输入道集记录的频谱特征为A(f)，理论上高通滤波器的频谱特征为：

当A(f)和H(f)在频率域完成乘积,得到B(f)，就实现了滤波运算：

在设计的长算子滤波器中，无法做到完美的通过信号，完全压制直流漂移。实际的频率响应HR(f)是频率f的连续函数，得到的信号最后频率特征BR(f)为：

BR(f)＝HR(f)*A(f)；

故，利用上述长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，以得到滤波后的道集记录。

在本发明的一实施例中，为了消除滤波算子的影响，根据滤波算子长度及预设记录长度确定的截取长度为：

其中，M表示截取长度，L表示滤波算子长度，R表示预设记录长度。

即，对滤波后的道集记录进行截取，消除滤波算子L的影响，截取(L/2,R+L/2)秒时间范围内的道集记录作为最终的道集记录。对滤波后的道集记录进行截取，消除了滤波算子的影响，避免了滤波边界效应(或滤波截断效应)，有效压制了水检分量地震数据中的直流漂移，突出了地震资料的有效形态和频谱特征。

在本发明实施例中，从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据；根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度；根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录；确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数；利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录；根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。本发明实施例通过采用长算子滤波器消除了水检分量中的直流漂移，同时通过截取处理避免了滤波边界效应，突出了地震资料的有效形态及频谱特征。

本发明实施例还提供一种直流漂移压制装置，如下面的实施例所述。由于这些装置解决问题的原理与直流漂移压制方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图2示出了本发明实施例提供的直流漂移压制装置的功能模块，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图2，所述直流漂移压制装置所包含的各个模块用于执行图1对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图1以及图1对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述直流漂移压制装置包括提取模块201、滤波算子长度确定模块202、切分长度确定模块203、滤波器确定模块204、滤波模块205及截取模块206。

提取模块201，用于从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据。

滤波算子长度确定模块202，用于根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度。

切分长度确定模块203，用于根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录。

滤波器确定模块204，用于确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数。

滤波模块205，用于利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录。

截取模块206，用于根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。

在本发明实施例中，提取模块201从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据；滤波算子长度确定模块202根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度；切分长度确定模块203根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录；滤波器确定模块204确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数；滤波模块205利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录；截取模块206根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。本发明实施例通过采用长算子滤波器消除了水检分量中的直流漂移，同时通过截取处理避免了滤波边界效应，突出了地震资料的有效形态及频谱特征。

在本发明实施例中，地震数据为野外采集的OBN(Ocean Bottom Node，海底节点)地震数据。海底节点地震数据包括P分量、X分量、Y分量及X分量。其中，海底节点地震数据中的P分量为水检分量地震数据。在地震道头中四个分量具有不同的分量代码，因此可以通过分量代码区分该四个分量。故可以基于分量代码从海底节点地震数据中提取P分量，即水检分量地震数据。另外，为了确定分选的水检分量地震数据的长算子基础数据范围，即目标道集记录，需要根据炮点辅助文件SIT确定炮点激发时间，从而进行炮点定位。

在确定炮点激发时间后，根据地震资料的预设记录长度确定滤波算子长度，以进一步明确切分数据的范围。其中，地震资料的预设记录长度为预先设定的记录长度，本领域技术人员可以根据实际情况及具体需求预先设定该预设记录长度。例如，预先设定该预设记录长度为5秒，或者预先设定该预设记录长度为8秒，本领域技术人员可以理解的是，还可以预先设定该预设记录长度为除上述5秒或8秒之外的其它数值，例如预先设定该预设记录长度为7秒，本发明实施例对此不作特别的限制。在本发明的一实施例中，预设记录长度R为7秒。

另外，若滤波算子长度太小的话，会出现明显的截断效应，滤波效果不理想；若滤波算子长度太大的话，则运算量较大，影响滤波效率。故为了兼顾和平衡滤波效果和滤波效率，需要选择一个折中的滤波算子长度。故在本发明的一实施例中，滤波算子长度为10秒，10秒的滤波算子长度能够较好的兼顾和平衡滤波效果及滤波效率。

具体地，在确定目标道集记录时，根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录，包括：

根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度，确定的水检分量地震数据的切分长度为：

其中，RA表示水检分量地震数据的切分长度，T0表示炮点激发时间，L表示滤波算子长度，R表示预设记录长度。

在本发明的一实施例中，预设记录长度R为7秒。进而对包含炮点激发时间T0的长度(T0-L/2)秒至(T0+R+L/2)秒时间范围内的道集记录进行切分，将节点的连续道集记录分离成(R+L)，即水检分量地震数据的切分长度。目标道集记录的范围为(T0-L/2)秒至(T0+R+L/2)秒，即得到的长算子滤波基础道集记录。

在分别确定炮点激发时间T0、滤波算子长度L，以及目标道集记录后，对长算子滤波器的类型和参数进行选择。其中，有关长算子滤波器的类型，可以选择多项式滤波器或者巴特沃斯滤波器。在确定好长算子滤波器的类型后，可以利用低通滤波器滤除直流漂移，然后采用减法得到正常道集记录。或者直接采用高通滤波，直接得到正常道集记录。对于相位的处理，可以选择零相位滤波器，以保持滤波前后地震数据相位的一致性。故在本发明的一实施例中，长算子滤波器的类型包括巴特沃斯零相位高通滤波器。

对于长算子滤波器的参数，主要包括低频截止频率，衰减斜坡及滤波器串联使用的次数。具体地，对低频截止频率的选择，确保低频直流漂移得到压制的情况下，尽可能多地保留有效信号低频信息，故可将低频截止频率f

具体地，在本发明的一实施例中，长算子滤波器的参数包括：低频截止频率为1赫兹，衰减斜坡为36dB，滤波次数为1。

在确定好滤波器的类型和参数后，利用确定的长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录。

具体地，假设输入道集记录的频谱特征为A(f)，理论上高通滤波器的频谱特征为：

当A(f)和H(f)在频率域完成乘积,得到B(f)，就实现了滤波运算：

在设计的长算子滤波器中，无法做到完美的通过信号，完全压制直流漂移。实际的频率响应HR(f)是频率f的连续函数，得到的信号最后频率特征BR(f)为：

BR(f)＝HR(f)*A(f)；

故，利用上述长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，以得到滤波后的道集记录。

在本发明的一实施例中，为了消除滤波算子的影响，根据滤波算子长度及预设记录长度确定的截取长度为：

其中，M表示截取长度，L表示滤波算子长度，R表示预设记录长度。

即，对滤波后的道集记录进行截取，消除滤波算子L的影响，截取(L/2,R+L/2)秒时间范围内的道集记录作为最终的道集记录。对滤波后的道集记录进行截取，消除了滤波算子的影响，避免了滤波边界效应(或滤波截断效应)，有效压制了水检分量地震数据中的直流漂移，突出了地震资料的有效形态和频谱特征。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述直流漂移压制方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述直流漂移压制方法的计算机程序。

以下以某地OBN地震勘探项目采集的四分量地震数据为例，简要说明本发明提供的直流漂移压制方法的具体流程及工作原理：

(1)将原始采集的OBN地震数据，根据分量代码分选水检分量(即P分量)；如图3所示，为本发明实施例提供的滤波前的水检分量地震数据的示意。

(2)按照炮点辅助文件SIT中的炮点激发时间T0，进行切分前的炮点定位，UTC儒略历时间为20191103014840151994；

(3)设定记录长度R为7s，确定滤波算子长度，为均衡滤波效率及滤波效果，将滤波算子长度设定为10秒。

(4)确定切分的时间段长度为17s，切分范围为20191103014835151994-20191103014852151994；

(5)设置滤波器为巴特沃斯零相位高通滤波器，低截频为1Hz，衰减斜坡设定为36dB，滤波次数设定为1。

(6)利用上述巴特沃斯零相位高通滤波器，对目标道集记录进行滤波运算，得到滤波后输出的17s道集记录，如图4所示，为本发明实施例提供的滤波后的道集记录的示意。

(7)对滤波后输出的17s道集记录进行截取，得到截取后7秒的道集记录。

图5示出了本发明实施例提供的滤波前的截取长度内的道集记录的示意，图6示出了本发明实施例提供的滤波后的截取长度内的道集记录的示意。图7(a)示出了本发明实施例提供的截取长度内的道集滤波后的效果示意，图7(b)示出了本发明实施例提供的常规记录长度内的道集滤波后的效果示意。图8示出了本发明实施例提供的部分道集记录滤波前后的频谱对比的示意。从图4中可以看出，滤波后输出的17s道集记录存在滤波截断效应；从图6可以看出，7s截取的道集记录规避了截断效应的影响。

图7(a)和图7(b)分别为滤波后截取记录长度7s的共检波点道集滤波效果和常规记录长度道集直接滤波效果对比，从图7(a)和图7(b)中可以看出，对滤波后的道集记录进行截取，有效改善了直接进行滤波引入的滤波截断效应。

综上所述，本发明实施例中，从海底节点地震数据中提取水检分量地震数据；根据地震数据的预设记录长度确定滤波算子长度；根据炮点激发时间、滤波算子长度及预设记录长度确定水检分量地震数据的切分长度，及与水检分量地震数据的切分长度对应的、包含炮点激发时间的目标道集记录；确定长算子滤波器的类型及长算子滤波器的参数；利用长算子滤波器对目标道集记录进行滤波，确定滤波后的道集记录；根据滤波算子长度及预设记录长度对滤波后的道集记录进行截取，确定截取长度内的道集记录。本发明实施例通过采用长算子滤波器消除了水检分量中的直流漂移，同时通过截取处理避免了滤波边界效应，突出了地震资料的有效形态及频谱特征。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。