基于GeoEast的疊前去噪技術(shù)應(yīng)用效果分析

鄔世英，楊博

長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100

在野外獲取的地震資料會有各種各樣的干擾波，并且這些干擾波會降低地震資料的信噪比及分辨率，因此在地震資料處理過程中，必須采取各種技術(shù)手段壓制這些干擾波又不損失有效波，實現(xiàn)高信噪比、高分辨率、高保真度的處理[1]。

GeoEast是由中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司自主研發(fā)并具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的地震處理解釋一體化綜合性軟件系統(tǒng)，目前已在國內(nèi)外陸地地震采集處理中得到了廣泛應(yīng)用，其具有的針對陸上復(fù)雜地區(qū)尤其是低信噪比地區(qū)地震資料的處理能力和效果得到了一致認可[2-9]。

筆者針對疊前地震資料噪音干擾問題，研究了GeoEast中的幾種去噪處理技術(shù)，包括異常振幅壓制技術(shù)(WildAmpAtten模塊)、疊前線性干擾壓制技術(shù)(LinNoiRemv模塊)、疊前相干噪音壓制技術(shù)(CohNoiAtten模塊)、局域濾波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)等，將上述去噪處理技術(shù)應(yīng)用于原始地震炮集中，對噪音干擾進行壓制，并比較了幾種技術(shù)的疊前、疊后組合處理效果，取得了較為滿意的結(jié)果。

1 疊前地震數(shù)據(jù)分析

本次研究處理的地震數(shù)據(jù)由SEG官網(wǎng)上的Geofizyka Torun Sp Z.o.o提供，該數(shù)據(jù)是陸地二維疊前地震數(shù)據(jù)。如圖1所示，地震炮集上有振幅較大的面波，線性干擾嚴重。所以該地震數(shù)據(jù)疊前去噪的重點是衰減振幅強、將有效信號完全壓制住了的面波，然后再對該地震炮集的線性干擾進行壓制。

圖1 原始地震炮集

對該地震炮集進行分頻顯示(見圖2)，可見面波的頻率分布范圍較廣，且與反射波的主頻段交叉嚴重。在常用的去除面波的技術(shù)中，自適應(yīng)面波衰減技術(shù)(GrndRolAtten模塊)是非常有效的，但是該技術(shù)適用于面波與反射波的頻率分布范圍有一定差異的地震資料[10]，因此，該技術(shù)在本數(shù)據(jù)中是不適用的。因此疊前去噪總的思路是：首先，采用異常振幅壓制技術(shù)(WildAmpAtten模塊)將振幅強的面波壓制下去；然后，再對線性干擾進行衰減，在GeoEast中兩個常用且有效的是疊前線性干擾壓制技術(shù)(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(shù)(CohNoiAtten模塊)；最后，用局域濾波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)對殘余的面波進一步衰減，最終得到去除干擾的疊前地震炮集[11-15]。

圖2 原始地震炮集分頻分析

2 GeoEast疊前去噪技術(shù)

2.1 異常振幅壓制技術(shù)

異常振幅壓制技術(shù)(WildAmpAtten模塊)，其功能是根據(jù)多道識別、單道去噪的思想，在不同的頻帶內(nèi)自動識別地震記錄中存在的強能量干擾，確定出干擾出現(xiàn)的空間位置，然后定義有效的帶通濾波門檻值和衰減系數(shù)進行壓制[10,16]。

根據(jù)圖2原始地震炮集的分頻顯示，可見強振幅干擾在整個頻帶都有，干擾波和有效波無法從頻率上進行區(qū)分，所以在該模塊中并沒有設(shè)置分頻濾波器設(shè)置噪音的優(yōu)勢頻帶(參數(shù)bandpass filter不填)。該技術(shù)通過找到異常振幅的地震道乘以衰減系數(shù)進行壓制，并沒有將噪音剔除，不會損傷有效波。通過反復(fù)測試，最終確定WildAmpAtten模塊參數(shù)設(shè)置如圖3所示，處理效果如圖4所示。由圖4可見強振幅得到了壓制，有效波信息在道集中均衡呈現(xiàn)。

圖3 WildAmpAtten模塊的參數(shù)設(shè)置

圖4 異常振幅壓制技術(shù)(WildAmpAtten模塊)處理前、后地震炮集對比

2.2 線性干擾壓制技術(shù)

線性干擾壓制技術(shù)主要有疊前線性干擾壓制技術(shù)(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(shù)(CohNoiAtten模塊)。

疊前線性干擾壓制技術(shù)(LinNoiRemv模塊)進行線性干擾衰減的思路是：根據(jù)線性干擾和有效波在視速度、位置和能量上的差異，在t-x域采用傾斜疊加和向前、向后預(yù)線性預(yù)測的方法確定線性干擾的視速度、分布范圍[10]。該技術(shù)采用小波變換法進行分頻，在噪音優(yōu)勢頻帶提取噪音的特征。首先，根據(jù)噪音的視速度范圍(參數(shù)：apparent velocity)大致確定線性干擾的視傾角；然后，在時間域根據(jù)干擾視傾角方向上波峰的個數(shù)(參數(shù)：peaks in low frequency band(shallow/deep))來判斷該視傾角是否存在噪音；最后，若有噪音，選擇在低頻部分壓制噪音(參數(shù)：frequency band option設(shè)置為low)。LinNoiRemv模塊參數(shù)設(shè)置見圖5，處理結(jié)果如圖6所示。由圖6可見該技術(shù)將視速度小，能量較強的線性干擾進行了有效的壓制。

圖5 LinNoiRemv模塊的參數(shù)設(shè)置

圖6 疊前線性干擾壓制技術(shù)(LinNoiRemv模塊)處理前、后地震炮集對比

疊前相干噪音壓制技術(shù)(CohNoiAtten模塊)的原理是：根據(jù)給定的相干干擾的時差和主頻等參數(shù)，將相干干擾主動地識別出來并逐道進行壓制。特點是壓制效應(yīng)是局部的，其他部分數(shù)據(jù)不受影響，適用于地震資料中的低頻線性面波[10, 17]。由于該模塊對噪音的識別是采取能量掃描方式，所以在使用該模塊之前必須先將異常振幅噪音進行壓制。該技術(shù)對于噪音的檢測和識別是整個處理流程的關(guān)鍵，對線性噪音進行識別的關(guān)鍵參數(shù)是最大線性噪音視傾角和最大反射波視傾角(參數(shù)：maximum apparent dip of linear noise，maximum apparent dip of reflection)，該參數(shù)的選擇非常重要，決定了處理效果。它的含義是相干噪音軸上10條地震道的時間差或者反射波同相軸上10條地震道的時間差，噪音和反射波通過該參數(shù)區(qū)分開來。通過反復(fù)實驗，確定了最大線性噪音視傾角是120 ms，最大反射波視傾角是50 ms。CohNoiAtten模塊參數(shù)設(shè)置見圖7，最終地震炮集的處理效果見圖8。由圖8可見疊前地震炮集的相干干擾被識別出來進行壓制。

圖7 CohNoiAtten模塊的參數(shù)設(shè)置

圖8 疊前相干噪音壓制技術(shù)(CohNoiAtten模塊)處理前、后地震炮集對比

2.3 局域濾波去面波技術(shù)

經(jīng)過上述技術(shù)處理后的面波和線性干擾大幅衰減，反射波信息得到較好的呈現(xiàn)，但是在近炮點的三角區(qū)域內(nèi)有殘留的面波，需采用局域濾波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)進行面波壓制。該技術(shù)在面波產(chǎn)生的區(qū)域中對低頻信號進行處理，其他數(shù)據(jù)不會改變[10]。ZoneFilt模塊最主要的參數(shù)是面波最大視速度(參數(shù)：maximum apparent velocity of ground roll)和面波主頻(參數(shù)：dominant frequency of ground roll)，通過面波的視速度確定面波的空間范圍，通過面波的主頻確定噪音的頻率分布。比較各參數(shù)處理過的地震記錄，最終ZoneFilt模塊確定的參數(shù)見圖9，處理結(jié)果如圖10所示。由圖10可見，濾除了由WildAmpAtten模塊未處理完的面波，三角區(qū)域內(nèi)的面波得到了衰減，處理效果較好。

圖9 ZoneFilt模塊的參數(shù)設(shè)置

圖10 異常振幅衰減技術(shù)(ZoneFilt模塊)處理前、后地震炮集對比

2.4 疊前去噪技術(shù)組合處理結(jié)果

將上述各項技術(shù)組合起來對疊前地震數(shù)據(jù)進行噪音壓制，先用異常振幅壓制技術(shù)(WildAmpAtten模塊)將地震炮集中的強振幅的面波噪音進行衰減，然后在壓制了強振幅噪音的基礎(chǔ)上對線性干擾進行衰減，采用疊前線性干擾壓制技術(shù)(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(shù)(CohNoiAtten模塊)，最后采用局域濾波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)將殘余的面波進行壓制。通過測試，上述處理順序可以產(chǎn)生較好的噪音壓制效果。由圖11可見，基本上衰減了強烈的面波和線性干擾，反射波信息在炮集中凸顯了出來。

圖11 疊前去噪技術(shù)組合處理前、后地震炮集對比

圖12為疊前去噪技術(shù)組合處理的某二維疊加剖面前、后對比圖，由圖12可知，處理前的二維疊加剖面被噪音覆蓋，完全淹沒了反射波信息，而處理后的二維疊加剖面，能夠看到較為清晰的反射信息，可見疊前去噪技術(shù)組合能夠?qū)γ娌ā⒕€性干擾等噪音進行較好的壓制。

圖12 疊前去噪技術(shù)組合處理的某二維疊加剖面前、后對比

3 結(jié)論

1)去噪一般遵循先去強噪音再去弱噪音的原則。在本次研究中首先利用GeoEast的異常振幅壓制技術(shù)(WildAmpAtten模塊)將強振幅的干擾進行壓制，在保證沒有大量異常振幅、總體振幅較為均衡的情況下，才能采用對能量進行掃描的方式進行噪音識別，即采用疊前線性干擾壓制技術(shù)(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(shù)(CohNoiAtten模塊)識別噪音；最后采用局域濾波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)將殘余的面波進行壓制。

2)疊前去噪技術(shù)主要是從干擾波和有效波在頻率、空間、時間、振幅上的差異進行區(qū)分，因此模塊中相關(guān)參數(shù)的設(shè)置對處理結(jié)果較為敏感，需要進行反復(fù)測試。

感謝楊添微同學(xué)協(xié)助作者完成地震資料處理工作。