地震資料去噪技術(shù)中的專利技術(shù)綜述

丁虎　趙景煥　李保安　孫珍珠

摘 要：提高地震資料的分辨率一直是地震資料處理的關(guān)鍵問題。高分辨率是以高信噪比為前提的，如果信噪比達(dá)不到一定的程度，地震資料處理就不可能實現(xiàn)高保真。文章立足于專利文獻(xiàn)，對國內(nèi)外涉及地震資料處理中的去噪技術(shù)的專利申請進(jìn)行統(tǒng)計和分析，總結(jié)該專利技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，為地球物理領(lǐng)域的專利審查工作提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：地震；去噪；信噪比；專利

1 技術(shù)概述

地震數(shù)據(jù)處理一直以高信噪比、高分辨率、高保真度為目標(biāo) [1]，在提高信噪比的眾多途徑之中，去噪技術(shù)占有著重要的地位。隨著地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，去噪技術(shù)也發(fā)展的越來越多。目前，國內(nèi)外的學(xué)者已經(jīng)在去噪領(lǐng)域做出了極大的貢獻(xiàn)，為了充分了解目前地震去噪技術(shù)專利申請的發(fā)展，本文立足專利文獻(xiàn)的信息角度對地震去噪技術(shù)進(jìn)行分析。

2 專利申請狀況分析

為了研究地震去噪技術(shù)的發(fā)展，文章以專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對CNABS數(shù)據(jù)庫和VEN數(shù)據(jù)中，依據(jù)IC分類號進(jìn)行了檢索，并對檢索結(jié)果做了統(tǒng)計分析。

從圖1中可以看出自40年代開始，以1961、2001和2014為界限可以劃分為四個發(fā)展階段。1948-1961年為萌芽階段，在此期間全球?qū)＠暾堓^少，年申請量在10件以下；隨著60年代第一臺數(shù)字地震儀的使用，1962-1995年間，申請量從十幾件到幾十件不等，其發(fā)展趨勢不規(guī)律的主要原因在于受三次國際石油危機(jī)的影響；之后，隨著石油領(lǐng)域的穩(wěn)定發(fā)展，1996-2013年間，申請量從幾十件增長到接近300件；然而，受2014年國際油價持續(xù)下跌的影響，申請量有明顯的下降。

我國從80年代起步到2006年的20多年間，申請量很少，從2007年開始，申請量從十幾件發(fā)展到接近百件，增長速度較快，主要申請人為國內(nèi)“三桶油”公司，技術(shù)實力比較雄厚，雖然在2014年增長速度有一定的放緩，但繼續(xù)發(fā)展的勢頭還是很明顯。

從全球?qū)＠暾埛植紒砜?，主要專利申請國家有美國（US，1193件，占54%），其次是中國（CN，490件，占22%），英國（GB，221件，10%），法國（FR，121件，5%），其他國家有德國（DE）、澳大利亞（AU）、挪威（NO）和加拿大（CA）等。

3 專利申請主要技術(shù)分析[2][3]

去噪技術(shù)主要分為以下幾種：基于經(jīng)典傅氏變換及其延伸出來的去噪方法、以Radon變換為基礎(chǔ)、基于時頻分析以及其它的去噪方法。

3.1 基于經(jīng)典傅氏變換及延伸出的去噪方法

傅氏變換是地震資料處理中信號分析和處理的基本工具，適用于線性時不變系統(tǒng)和確定性信號。以此為基礎(chǔ)的主要有帶通濾波和FK域的濾波方法。而延伸出來的方法中最經(jīng)典的就是f-x域濾波，以及f-x域擬線性變換和f-x域算子外推去噪技術(shù)等，這些方法從多個域?qū)υ肼曔M(jìn)行有效的壓制。

2002年WESTERNGECO的專利申請US2003/0225524A1提出了一種基于參量算法對經(jīng)傅氏變換的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用空間波數(shù)估計，得到較高波數(shù)分辨率的地震數(shù)據(jù)。1991年MOBIL OIL CORPORATION的專利申請US5067112A提出了一種對T-X域的地震數(shù)據(jù)經(jīng)傅氏變換轉(zhuǎn)換到F-X域，并從基于速度和曲線這兩種波數(shù)方法中選擇一種去除波數(shù)的方法，以此達(dá)到去除相關(guān)噪聲的目的。

3.2 以Radon變換為基礎(chǔ)的去噪方法

radon變換最基本的就是用來檢測圖像中的直線成分，最常見的兩種非線性形式是拋物線和雙曲線。后續(xù)發(fā)展出使用其它方法來研究radon變換，如最小二乘法，共軛梯度法等，提高了計算效率和精度。

2002年WESTERNGECO的專利申請US6636810B1提出了一種基于radon變換來處理得到高分辨率地震數(shù)據(jù)的方法，選擇radon變換的時差軌道，使用正則化矩陣在地震數(shù)據(jù)上執(zhí)行高分辨radon變換，從而將有效信號和噪聲進(jìn)行分離，達(dá)到高精度濾波的目的。

3.3 基于時頻分析的去噪方法

基于時頻分析的去噪方法基于在時頻域中噪聲和有效信號有明顯的區(qū)分度，去噪途徑也更加豐富，基于小波變換的去噪方法已取得較大的成功，后續(xù)出現(xiàn)了curvelet變換、S變換和匹配追蹤等技術(shù)，并取得了不錯的效果。

2013年CGG Services SA的專利申請EP2755057A2提出了一種高保真自適應(yīng)curvelet域主事件多事件分離的技術(shù)，該方法在時空域用最小二乘匹配濾波得到預(yù)測多事件，并進(jìn)行自適應(yīng)curvelet域分離方程計算，輸出多事件和主事件，對不規(guī)則干擾的壓制效果較好。2014年中國石油大學(xué)的專利申請CN103913771A提出了一種基于S變換的去噪方法，得到保幅性較高的地震數(shù)據(jù)，并更好的適應(yīng)地震記錄的時變特性。

3.4 其它的去噪方法

地震資料中的去噪方法有很多，常用的方法主要有多項式擬合、K-L變換、聚束濾波、矢量分解、徑向道變換、支持向量機(jī)去噪方法等[3]。

CGG Services SA在2013年提出了在時頻域中的傾角矢量濾波方法（AU2014201718A1），將噪聲的振幅和相位成分分離出來并剔除。中國石油天然氣有限公司在2014年的專利申請CN10437518

5A中提出了依據(jù)徑向道的變換壓制面波的方法。

4 結(jié)束語

目前，中國正處于快速工業(yè)化發(fā)展的重要時刻，在世界經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的大潮中，地球物理學(xué)展現(xiàn)出多維的發(fā)展空間，而對于作為地震資料處理中重要一環(huán)的去噪技術(shù)來說，也面臨著很大的機(jī)遇，從文章專利分析的角度可以看出，后續(xù)世界的申請量會持續(xù)增長，而我國的地震資料處理水平也會逐步提高，對地球物理領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生更強(qiáng)大的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1]陸基孟.地震勘探原理[M].山東東營：石油大學(xué)出版社，1993：113-183.

[2]張孝珍，等.地震勘探中的去噪技術(shù)新進(jìn)展[J].勘探地球物理進(jìn)展，2009.

[3]張軍華，等.地震資料去噪方法技術(shù)綜合評述[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2006.