振動噪聲在地震勘探資料處理中去除方法

劉矗

（黑龍江省煤田地質物測隊，黑龍江 哈爾濱 150008）

1 概述

疊前資料的高信噪比、高保真度是疊前道集多屬性提取的基礎，也是眾多疊前去噪軟件的努力方向。為此，地球物理學家根據信號和噪聲的各種特征差異，開發了大量有針對性的去噪軟件，也普遍應用于資料處理中，在保真度不降低的前提下，極大地提高了疊前資料的信噪比。盡管如此，有些特殊噪聲的干擾波，還沒有一種有效方法去除。無需回避，在實際施工中會常常遇到了一些不可避免的規則靜態環境噪聲，如：抽油機、大型發電機的振動，車動等一系列具有一定規律性的外部環境噪聲，特別是測線穿過工業區時尤為嚴重，如圖1所示。目前，對這類有一定規律的、能量較強、頻帶較寬的靜態環境噪聲，常規采用分頻高能壓制的方法，但效果太差，在資料處理中一般采取切除作為死道處理。如果這類干擾在整條(束)測線上分布較多、較廣時，顯然不能作為死道處理。針對這類噪聲，進行了詳細地分析，并提出了一種有效的去噪方法。應用效果表明，該方法能較好地去除這類噪聲，相對拓寬了頻帶，提高了資料的信噪比。

2 噪聲分析

有外部環境噪聲的典型單炮記錄和對應的初至前噪聲頻譜是對應記錄的時頻譜。可見，在時間域，從記錄開始到結束，外部環境噪聲能量分布基本均勻、穩定，是靜態的、能量和頻寬基本不隨時間的增大而變化，有一定的規律性；從噪聲頻譜可以看出，有較寬的頻帶，和有效反射波大部分頻帶重疊，且能量強；在空間域有比較固定的噪聲干擾位置。認為這是一種規則、靜態、來自于外界震源引起的環境噪聲，明顯有別于隨機干擾和各類規則干擾(線性干擾)，無論是在時間域、頻率域，還是空間域等，常規去噪方法很難有效壓制。

圖1 含靜態環境噪聲的典型記錄

圖2 理論記錄去噪效果對比

3 方法原理

根據上述分析認為，該類噪聲在時間域有一定的穩定性、持續性，是靜態的、時不變的，在頻率域有相對穩定的頻寬和振幅。利用原始記錄的頻譜和初至前噪聲的頻譜差，在不改變原始相位的情況下，就可達到去噪的目的。設x(t)為地震道、s(t)為信號、n(t)為靜態噪聲在時問域，我們很難知道和估算靜態噪聲n(t)，因此，也不可能去除該類噪聲。然而，在頻率域，由于噪聲頻譜的相對穩定性，可以假定初至前噪聲的頻譜在信號區基本沒有變化，從而估算出信號區噪聲頻譜n(co)，然后利用式(1)計算出信號的頻譜s(∞)，反變換到時間域，達到去噪的目的。可以看出，上述方法是一種簡單、實用的自適應零相位振幅濾波方法。下面從理論合成記錄進行分析和驗證。圖2a是理論記錄與頻譜，圖2b是含實際噪聲的理論記錄與頻譜，圖2c是去噪后的理論記錄與頻譜，圖2d是初至前噪聲的頻譜。從相對振幅大小可以看出，加噪聲后的振幅基本等于信號和噪聲的振幅之和，之所以不完全相等，是因為利用初至前噪聲的頻譜估算信號區噪聲的頻譜誤差造成的，就是說不能完全徹底地去除噪聲。從去噪后的記錄與頻譜可見，去噪效果明顯，去噪后頻譜與原始信號頻譜基本相同，有效信號衰減很少。因此，可以得出如下結論：

a..該類噪聲應該是靜態的、時不變的、基本穩定的；

b.只能去除絕大部分噪聲；

c.少部分有效波能量有所衰減；

d.去噪前不能做任何時變振幅處理；

e.與靜校正無關。

4 應用效果

為了進一步驗證上述方法正確性和對實際資料的去噪效果，選取了某工區穿過工業區的一條測線，寬了頻帶，提高了資料的信噪比和分辨率，為后續反褶積、速度譜、剩余靜等處理打下了良好的基礎。前后疊加剖面的對比，信噪比和分辨率兩方面均有明顯提高，尤其是薄層、弱信號改善更為明顯。圖3a、3b分別是去噪前后疊加剖面對應的頻譜，從能量上對比分析，可以看到30Hz以下低頻段噪聲能量受到了不同程度地衰減，高頻段弱信號能量相對得到提高，從而達到了拓寬頻帶提高信噪比的目的。

圖3 去噪前后疊加剖面對比

結束語

通過理論分析和對噪聲特征的詳細分析，以及實際資料的應用效果表明，該方法對一些穿過工業區引起的各種環境靜態噪聲，去噪效果明顯，是一種有針對性的疊前去噪方法，既不引起假頻，也不破壞有效信號的保真度，雖然應用范圍有一定的局限性，但作為一種特殊情況下的特殊去噪手段是可行的、科學的、也是非常必要的，可作為眾多疊前去噪方法中的一種補充。

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