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據處理的重要任務。目前，最好的地震資料去噪方式是對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到預期的最高，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域濾波、以Radon變換為基礎的去噪方法和頻率域濾波是幾種常見且實用的去噪方法。f—k域濾波去除折射波、直達波等線性干擾波具有很好的效果，Radon變換為基礎的去噪方法可以很好地壓制多次波，頻率域濾波可很好的壓制面波等規則的干擾波。

關鍵詞 地震資料 疊前 去噪

地震資料數據處理中去噪是一個很重要的課題，由于不同的勘探地質環境、施工環境、信號接收設備等因素，會在生成的地震記錄上產生各種復雜的干擾，從而降低其信噪比和分辨率，對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，工區地質條件越加復雜，激發和接收的條件差，表層吸收、新生界強放射界面的屏蔽以及野外施工過程中的人為干擾和工業干擾，使得原始地震記錄中存在強噪聲干擾，從而造成地震信號信噪比降低，無法滿足勘探目標越來越精細、低幅度構造精細解釋的要求。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，面對地震記錄上的多種干擾，只能針對信號和噪聲的各種特性差異對其進行壓制，因此設計了許多地震資料去噪、提高信噪比的方法，而現在地震數據解釋已經進入疊前信息解釋階段，噪聲壓制主要也是針對數據而言的。

一、地震噪音的類型和特點

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，根據干擾波的特性可以分類為無規則干擾波和規則干擾波兩大類。

無規則干擾波也叫做隨機干擾波，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。產生原因大致為：地面微震，風吹草動，儀器噪音，介質不均勻造成的散射以及任意方向來的、相位變化的無規律波的疊加等。

規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

根據噪聲干擾的特征也會有相應的去噪方法，比如面波有簡單的空間特征，可以通過f-k濾波來進行去除；側面波可通過f-k濾波或者K-L變換濾波的方法進行去除；而多次波可以通過Radon變換的方法進行切除。對不規則噪聲，在時間域里很難被直接去除掉，但是他們在頻率域具有較為明顯的特征，例如低頻噪聲、高頻噪聲或者工業干擾，這些就可以很方便很容易的由頻率域濾波的方法將它們進行去除。

（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，它們不是地下地質體的真實反映，需要去除或壓制，從而突出有效波，提高地震資料的質量和精度。頻率域濾波的實現步驟：首先要對地震記錄x（t）作傅里葉變換，得到地震記錄的頻譜X（w），進行頻譜分析；根據有效波的頻帶范圍，設計適合的濾波器H（w），在頻率域進行濾波；然后對其輸出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，實際應用中采用FFT。

（2）f-k域濾波

f-k濾波實際上是二維濾波，二維濾波是建立在二維傅氏變換的基礎上增加了一個波數域。設二維信號u（tx，），則頻率-波數域濾波方程可寫為：

U∧（f，k）=U（f，k）*H（f，k）

其中U（f，k）是待濾波的二維信號u（t，x）的頻率—波數譜，H（f，k）是濾波器的頻率—波數響應，U∧（f，k）是濾波后的二維信號u∧（t，x）的頻率—波數譜。根據上式可以將頻率—波數域濾波基本步驟總結：先對u∧（t，x）做二維傅里葉變換得到二維資料的f-k譜，U（f，k）根據工區干擾波情況設計濾波器，H（f，k），U（f，k）*H（f，k）=U∧（f，k）再對u（t，x）做二維傅里葉反變換，得到處理后的二維信號u∧（x，t）。

（3） 以Radon變換為基礎的去噪方法

地震資料處理過程中，不同形式的Radon變換有不同方面的應用，常見的是多次波和隨機噪聲的衰減，其優點是：①在近偏移距和遠偏移距處，對多次波和隨機噪聲的衰減效果相當；②在衰減多次波時，不需要了解次聲波的生產機制，也不需要詳細地了解多次波和一次波的速度；③可以在一個較寬的范圍內衰減具有不同時差的多次波；④在最小化由于有限的數據孔徑而產生的邊界效應時，可以適應不同的采集幾何體，從而可以應用于三維數據體的處理。

三、結論

地震勘探是尋找和勘探石油、天然氣的主要方法，在油氣田開發中起到很重要的作用。歷史上由于計算機能力的限制，噪聲壓制技術主要是針對疊后數據，但也存在容易模糊和丟失一些可用于地質解釋重要信息的缺點，處理不當就會出現假象；而疊前數據壓制噪聲技術優勢明顯，它含有炮檢距這個參數，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出現不同的表現形式，可以利用這一特點進行壓噪。對于前面提到的幾種疊前去噪方法，對應地震資料存在的各種噪聲使用相應方法都會產生很好的效果，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條件，使得更好解釋油藏構造，尋找油氣圈閉。雖然針對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，但在實際應用中，還是會損傷有效波，同時會存在一部分假信號，因此國內外專家認為，去噪方法的發展趨勢是研究發展疊前多域的去噪技術和減法去噪技術。

項目基金：長江大學2013年大學生創新創業訓練計劃項目基金（104892013011）

參考文獻：

[1]張軍華，呂寧，田連玉等.地震資料去噪方法技術綜合評述[J].地球物理學進展，2006，21（2）：546-553.

[2]張軍華.地震資料去噪方法：原理、算法、編程及應用[M].東營：中國石油大學出版社，2011.

[3]程凱.地震資料疊前去噪方法研究[D].成都：西南石油大學，2012.

（作者單位：長江大學地球物理與石油資源學院，油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室）