幾種地震資料疊前去噪方法的分析

摘 要 地震資料疊前去噪是地震資料數(shù)據(jù)處理的重要任務(wù)。目前，最好的地震資料去噪方式是對(duì)不同的干擾波采取不同的去噪方式，并且注重疊前去噪，使得地震資料的信噪比和分辨率達(dá)到預(yù)期的最高，從而降低地震資料解釋的難度，提高地震資料解釋的速度和精度。在眾多的地震資料疊前去噪方法中，f—k域?yàn)V波、以Radon變換為基礎(chǔ)的去噪方法和頻率域?yàn)V波是幾種常見且實(shí)用的去噪方法。f—k域?yàn)V波去除折射波、直達(dá)波等線性干擾波具有很好的效果，Radon變換為基礎(chǔ)的去噪方法可以很好地壓制多次波，頻率域?yàn)V波可很好的壓制面波等規(guī)則的干擾波。

關(guān)鍵詞 地震資料 疊前 去噪

地震資料數(shù)據(jù)處理中去噪是一個(gè)很重要的課題，由于不同的勘探地質(zhì)環(huán)境、施工環(huán)境、信號(hào)接收設(shè)備等因素，會(huì)在生成的地震記錄上產(chǎn)生各種復(fù)雜的干擾，從而降低其信噪比和分辨率，對(duì)后期的解釋工作增加了難度。隨著近年來地震勘探的不斷深入，工區(qū)地質(zhì)條件越加復(fù)雜，激發(fā)和接收的條件差，表層吸收、新生界強(qiáng)放射界面的屏蔽以及野外施工過程中的人為干擾和工業(yè)干擾，使得原始地震記錄中存在強(qiáng)噪聲干擾，從而造成地震信號(hào)信噪比降低，無法滿足勘探目標(biāo)越來越精細(xì)、低幅度構(gòu)造精細(xì)解釋的要求。為了能夠滿足地震資料“高信噪比、高分辨率、高保真度”的要求，面對(duì)地震記錄上的多種干擾，只能針對(duì)信號(hào)和噪聲的各種特性差異對(duì)其進(jìn)行壓制，因此設(shè)計(jì)了許多地震資料去噪、提高信噪比的方法，而現(xiàn)在地震數(shù)據(jù)解釋已經(jīng)進(jìn)入疊前信息解釋階段，噪聲壓制主要也是針對(duì)數(shù)據(jù)而言的。

一、地震噪音的類型和特點(diǎn)

地震勘探工作的目的就是獲取有效波，因此凡是模糊干擾反射波的其他波都被視為噪聲，成為干擾波，根據(jù)干擾波的特性可以分類為無規(guī)則干擾波和規(guī)則干擾波兩大類。

無規(guī)則干擾波也叫做隨機(jī)干擾波，其特征是無一定視速度和頻率、在地震記錄上造成雜亂干擾背景的一類干擾波。產(chǎn)生原因大致為：地面微震，風(fēng)吹草動(dòng)，儀器噪音，介質(zhì)不均勻造成的散射以及任意方向來的、相位變化的無規(guī)律波的疊加等。

規(guī)則干擾波則是具有一定頻率和視速度的干擾波，比如聲波、面波、淺層折射波、多次波、繞射波和次生干擾等。

二、常用的疊前去噪方法

根據(jù)噪聲干擾的特征也會(huì)有相應(yīng)的去噪方法，比如面波有簡(jiǎn)單的空間特征，可以通過f-k濾波來進(jìn)行去除；側(cè)面波可通過f-k濾波或者K-L變換濾波的方法進(jìn)行去除；而多次波可以通過Radon變換的方法進(jìn)行切除。對(duì)不規(guī)則噪聲，在時(shí)間域里很難被直接去除掉，但是他們?cè)陬l率域具有較為明顯的特征，例如低頻噪聲、高頻噪聲或者工業(yè)干擾，這些就可以很方便很容易的由頻率域?yàn)V波的方法將它們進(jìn)行去除。

（1） 頻率濾波法

頻率濾波法屬于一維濾波。在地震記錄中，干擾波和有效波在頻譜存在的差異，它們不是地下地質(zhì)體的真實(shí)反映，需要去除或壓制，從而突出有效波，提高地震資料的質(zhì)量和精度。頻率域?yàn)V波的實(shí)現(xiàn)步驟：首先要對(duì)地震記錄x（t）作傅里葉變換，得到地震記錄的頻譜X（w），進(jìn)行頻譜分析；根據(jù)有效波的頻帶范圍，設(shè)計(jì)適合的濾波器H（w），在頻率域進(jìn)行濾波；然后對(duì)其輸出X∧（w）做傅里葉反變換，得到濾波后的x∧（t）。所用的傅里葉變換DFT和快速傅里葉變換，實(shí)際應(yīng)用中采用FFT。

（2）f-k域?yàn)V波

f-k濾波實(shí)際上是二維濾波，二維濾波是建立在二維傅氏變換的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)波數(shù)域。設(shè)二維信號(hào)u（tx，），則頻率-波數(shù)域?yàn)V波方程可寫為：

U∧（f，k）=U（f，k）*H（f，k）

其中U（f，k）是待濾波的二維信號(hào)u（t，x）的頻率—波數(shù)譜，H（f，k）是濾波器的頻率—波數(shù)響應(yīng)，U∧（f，k）是濾波后的二維信號(hào)u∧（t，x）的頻率—波數(shù)譜。根據(jù)上式可以將頻率—波數(shù)域?yàn)V波基本步驟總結(jié)：先對(duì)u∧（t，x）做二維傅里葉變換得到二維資料的f-k譜，U（f，k）根據(jù)工區(qū)干擾波情況設(shè)計(jì)濾波器，H（f，k），U（f，k）*H（f，k）=U∧（f，k）再對(duì)u（t，x）做二維傅里葉反變換，得到處理后的二維信號(hào)u∧（x，t）。

（3） 以Radon變換為基礎(chǔ)的去噪方法

地震資料處理過程中，不同形式的Radon變換有不同方面的應(yīng)用，常見的是多次波和隨機(jī)噪聲的衰減，其優(yōu)點(diǎn)是：①在近偏移距和遠(yuǎn)偏移距處，對(duì)多次波和隨機(jī)噪聲的衰減效果相當(dāng)；②在衰減多次波時(shí)，不需要了解次聲波的生產(chǎn)機(jī)制，也不需要詳細(xì)地了解多次波和一次波的速度；③可以在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)衰減具有不同時(shí)差的多次波；④在最小化由于有限的數(shù)據(jù)孔徑而產(chǎn)生的邊界效應(yīng)時(shí)，可以適應(yīng)不同的采集幾何體，從而可以應(yīng)用于三維數(shù)據(jù)體的處理。

三、結(jié)論

地震勘探是尋找和勘探石油、天然氣的主要方法，在油氣田開發(fā)中起到很重要的作用。歷史上由于計(jì)算機(jī)能力的限制，噪聲壓制技術(shù)主要是針對(duì)疊后數(shù)據(jù)，但也存在容易模糊和丟失一些可用于地質(zhì)解釋重要信息的缺點(diǎn)，處理不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)假象；而疊前數(shù)據(jù)壓制噪聲技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，它含有炮檢距這個(gè)參數(shù)，可以形成不同域的多種道集，噪聲在各種不同域的道集上會(huì)出現(xiàn)不同的表現(xiàn)形式，可以利用這一特點(diǎn)進(jìn)行壓噪。對(duì)于前面提到的幾種疊前去噪方法，對(duì)應(yīng)地震資料存在的各種噪聲使用相應(yīng)方法都會(huì)產(chǎn)生很好的效果，能夠最大程度壓制干擾波，提高地震資料的信噪比和分辨率，為地震解釋提供更好的基礎(chǔ)條件，使得更好解釋油藏構(gòu)造，尋找油氣圈閉。雖然針對(duì)不同干擾波采取不同方法并重視疊前去噪是目前最好的方法，但在實(shí)際應(yīng)用中，還是會(huì)損傷有效波，同時(shí)會(huì)存在一部分假信號(hào)，因此國內(nèi)外專家認(rèn)為，去噪方法的發(fā)展趨勢(shì)是研究發(fā)展疊前多域的去噪技術(shù)和減法去噪技術(shù)。

項(xiàng)目基金：長(zhǎng)江大學(xué)2013年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目基金（104892013011）

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（作者單位：長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）