三維十字交叉排列去噪技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

李文花

(中國煤炭地質(zhì)總局 地球物理勘探研究院，河北 涿州 072750)

1 引 言

面波一直是地震勘探中的主要干擾波，尤其是對于受地表黃土塬及低降速層厚度變化影響的地區(qū)，面波及線性干擾非常發(fā)育，干擾范圍視速度、頻率分布范圍廣，從而降低了資料的信噪比和分辨率。由于三維疊前單炮記錄在炮線方向道距太大，線性噪音在該方向難以預(yù)測或擬合[1]，采用常規(guī)的F-Kx-Ky濾波很難取得效果。因此，針對疊前噪音壓制的難點(diǎn)，提出了三維十字交叉排列的錐體去噪的技術(shù)與流程，許多專家學(xué)者對此技術(shù)也進(jìn)行了研究并取得豐富的成果。本次針對黃土塬區(qū)對該技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，對效果進(jìn)行綜合分析后得知，三維十字交叉排列錐體去噪技術(shù)對于壓制面波[2]，提高資料信噪比，突出目的層段的反射資料品質(zhì)效果良好。

2 基本原理

十字交叉排列所包含的記錄是一條檢波線上的檢波器接收到與之垂直的一條炮線上的炮記錄集合(圖1)，共中心點(diǎn)之間的距離在炮線和檢波線上分別為跑間距的一半和檢波點(diǎn)間距的一半，其排列方式類似于一個(gè)三維的單次覆蓋的CMP疊加數(shù)據(jù)體。十字交叉排列的中心點(diǎn)是組成該排列的炮線和檢波線的交點(diǎn)或兩條線相互投影的交點(diǎn)[3]，炮檢距的分布與中心點(diǎn)相關(guān)，中心點(diǎn)處偏移距為零，距中心點(diǎn)越遠(yuǎn)偏移距越大，排列方式與單炮類似，因此，針對單炮的處理技術(shù)手段完全可以應(yīng)用于十字交叉排列。

圖1 工區(qū)內(nèi)一個(gè)十字排列

通常，在三維地震單炮記錄中，折射波、面波等線性噪音受非縱偏移距的影響，在遠(yuǎn)炮點(diǎn)排列上呈雙曲線形式分布。在十字交叉排列道集上，折射波和面波的分布就像一個(gè)圓錐體一樣，頂點(diǎn)的平面位置在十字交叉排列的中心點(diǎn)。在沿檢波線和炮線方向的道集上，折射波和面波的時(shí)距曲線就是平行于圓錐體對稱軸的面與圓錐面的交線[4]，即呈雙曲線分布。而從圓錐體對稱軸出發(fā)沿著偏移距增大的直線方向上，噪音呈線性分布(圖2)。

圖2 十字排列單炮記錄

將炮集上的非線性干擾的面波轉(zhuǎn)換成線性干擾的面波，再通過應(yīng)用一個(gè)錐形濾波器就可以講噪音消除，圖3為錐形濾波器示意圖。

圖3 錐形濾波器示意圖

具體實(shí)現(xiàn)過程如圖4所示，即對抽取成十字交叉排列的道集進(jìn)行三維傅里葉變換，應(yīng)用三維錐形濾波器壓制低頻低速面波，再進(jìn)行反傅里葉變換，恢復(fù)成正常地震數(shù)據(jù)序列，從而完成三維十字交叉排列去噪[5]。

圖4 三維十字交叉排列去噪流程示意圖

3 應(yīng)用實(shí)例及效果

工區(qū)位于次生黃土—沙漠過渡帶。北部海拔較低，地表相對平緩；南部為典型的黃土高原地貌，溝壑縱橫。地表第四紀(jì)黃土經(jīng)長期的剝蝕、切割形成復(fù)雜多變的溝、塬、梁、峁、坡等地形。地表地質(zhì)情況復(fù)雜，面波干擾十分發(fā)育。由于三維疊前單炮記錄在炮線方向道距太大，線性噪音在該方向難以預(yù)測或擬合，采用常規(guī)的F-Kx-Ky濾波很難取得效果。其次，在三維單炮記錄上，由于非縱偏移距的影響，面波在遠(yuǎn)炮點(diǎn)排列上呈雙曲線分布[6]，而F-K濾波要求空間上的采樣是規(guī)則的，因此，很難將遠(yuǎn)炮點(diǎn)排列上的面波壓制。而在十字交叉排列道集上，沿炮線方向的道距是該方向上炮距的一半，線性噪音在該方向可以很好的被預(yù)測或擬合，空間采樣也是規(guī)則的，因此，應(yīng)用三維F-Kx-Ky錐形濾波法在十字交叉排列數(shù)據(jù)體上，可以很好的壓制面波等線性噪音，實(shí)現(xiàn)真正的疊前三維濾波。三維十字交叉排列壓制面波前后的單炮記錄及噪音顯示如圖5所示，從圖5可以看到，十字交叉排列去噪技術(shù)可在有效壓制強(qiáng)能量面波噪音的同時(shí)對有效信號[7]有很好的保幅性。

圖5 3D FKK十字交叉排列去噪前、后單炮記錄對比

面波壓制前后的疊加剖面對比如圖6、圖7所示，去噪前的疊加剖面有嚴(yán)重的雙曲狀的干擾，信噪比低，影響目的層品質(zhì)，經(jīng)過三維十字交叉排列去噪后，剖面信噪比得到提高[8]，目的層連續(xù)得到改善，提高了資料分辨率。

圖6 3D FKK十字交叉排列去噪前、后疊加剖面對比

圖7 3D FKK十字交叉排列去噪前、后疊加剖面對比(立體顯示)

在時(shí)間切片上(圖8)可以看到面波的分布呈現(xiàn)典型的圓形的特征，應(yīng)用三維十字交叉排列錐體濾波后，面波的強(qiáng)能量被壓制[9]，尤其是 500 ms處遠(yuǎn)排列的強(qiáng)能量面波被有效衰減。

圖8 3D FKK十字交叉排列面波衰減前、后時(shí)間切片對比

圖9 3D FKK十字交叉排列去噪前、后工區(qū)信噪比對比

通過對三維十字排列錐體去噪前后的單炮、疊加剖面、時(shí)間切片以及信噪比對比圖上可以明顯看到，在去噪后的單炮記錄中干擾得到了很好的壓制，被壓制的噪聲中沒有有效反射波，達(dá)到了去噪的目的，同時(shí)又保留了有效波，資料的數(shù)據(jù)信噪比得到明顯提高[10,11]，是一種可靠有效的疊前去噪技術(shù)。

4 結(jié) 論

在黃土塬區(qū)，面波干擾是地震資料處理中主要的干擾波類型。通過此次對實(shí)際資料的應(yīng)用實(shí)踐表明：三維十字交叉排列錐體濾波去噪技術(shù)可以充分利于地震信號的空間分布特征，在有效壓制面波干擾的同時(shí)最大限度地保留了有效反射信號，從而提高了地震資料的信噪比，保證了地震數(shù)據(jù)的可靠性，為后續(xù)技術(shù)手段的應(yīng)用提供了潛力和空間。