一種地震數據噪音壓制方法分析與探索

◇中國石化石油工程地球物理有限公司國際業務發展中心 余鋒

本文主要介紹了一種地震數據噪音壓制方法，即各向異性擴散濾波技術，首先簡要闡述了該技術的基本原理，然后對東部某油田實際工區的地震資料進行了應用，結果表明：各向異性擴散濾波技術可以有效去除地震資料中的噪音，不但可以改善地震資料的品質，而且還可以保護地震資料的邊緣信息，在一定程度上可以減少后續儲層預測和構造解釋的假象，降低油氣勘探開發的風險，值得應用和大力推廣。

近些年以來，太陽能、核能、風能、氫能、海洋滲透能等新能源技術已經取得了長足的進步和發展，而且在全球都形成了比較廣泛的應用規模，但是新能源技術的成本比較高，在全球能源消費占比中仍然比較低。因此，石油和天然氣仍然是全球最主要的能源供應支柱，據有關機構預計，到2040年，石油和天然氣在全球能源消費占比中仍然高達46%。因此，如何提高石油和天然氣的產量及儲量仍然是世界各國關注的熱點和難點。目前，我國很多老油田都已經進入了勘探開發的中后期，油氣儲量和產量連年遞減。因此，為了提高油氣產量，必須采用更加高效、先進的技術，提高油氣勘探開發的效率和水平。

在油氣資源勘探開發過程中，地球物理勘探是一種非常重要和關鍵的技術手段，可以有效解決各種油氣勘探問題[1-2]。一般而言，地震數據中包含許多有用信息，但是，由于多種因素的影響，使得地震數據含有大量的噪音，在一定程度上會屏蔽這些有用信息，給地震構造解釋和儲層預測帶來假象，從而降低了油氣勘探開發的成功率[3,4]。因此，如何有效消除地震數據中的噪音是擺在研究人員面前的一道難題。

1 基本原理

與普通的圖像類似，地震資料中也具有非常多的紋理特征，而這些紋理特征通常是地下儲層的地質構造、巖性、含油氣性等特征在地震數據上的反映，而圖像去噪方法可以有效壓制圖像中的一些噪音，不但可以保留圖像中的紋理特征，而且可以改善圖像的品質，使其變得更加清晰[3-5]。因此，研究人員將圖像去噪中的各向異性擴散濾波技術引入地震數據噪音壓制之中，該方法的理論都是基于P-M模型，其基本原理如下：

在地震去噪處理中，很多學者最初都是使用高斯濾波技術，其計算公式如下[2-3]：

經過大量的模型實驗和實際應用結果表明，很多學者發現高斯濾波技術在一定程度上可以有效去除地震數據中的噪音，但是這種技術在去噪的過程中，會對原始地震數據的邊緣造成一定的損害[6]。因此，Perona和Malik在（1）式的基礎上，對高斯濾波技術進行了相應的優化和改進，最終提出了基于P-M模型的各向異性擴散濾波技術，其計算公式如下：

圖1 各向異性擴散濾波擴散系數

2 實際應用

我國東部某油田B工區的構造演化背景十分復雜，加上該區的地質構造運動也非常強烈，使得B工區的斷裂眾多，形成了很多受斷裂控制的裂縫性油氣藏。但是，受到采集、處理等因素的影響，最終得到的地震疊后偏移數據仍然存在較多的噪音，地震資料的品質較差，采用常規去噪技術的效果不盡如人意，嚴重影響了斷裂識別的可靠性。因此，本文嘗試使用各向異性擴散濾波技術來壓制B工區地震數據的噪音，結果如圖2所示。從圖2中可以看出，去噪之后的地震數據信噪比得到了明顯提高，剖面更加清晰，同相軸的連續性更好，品質得到有效改善，而且地震數據的邊緣信息得到了很好的保護。

圖3為地震數據去噪前后的相干等時切片對比，從圖3中可以看出，利用去噪之后的地震數據提取的相干等時切片的斷裂更加清晰，信噪比更高，斷裂的刻畫更加精細，從而大幅提高了斷裂識別的可靠性。

圖3 地震數據去噪前后的相干等時切片對比

3 結束語

（1）各向異性擴散濾波技術可以對原始地震數據中的噪音進行壓制，去噪之后的地震數據信噪比得到有效提高，不僅改善了地震資料的品質，而且還可以有效保護地震資料的邊緣信息，進而為后續的儲層預測和構造解釋提供更高精度的數據，在一定程度上可以降低油田勘探開發的風險，值得應用和大力推廣。

（2）在實際應用過程中，研究人員當然不能只使用各向異性擴散濾波技術，而應該根據工區的地質、地震資料等實際情況，結合其它地震噪音壓制方法，如FK技術、加權中值濾波技術、構造導向濾波技術、曲波變換技術、深度學習技術等，綜合考慮多種方法的優勢，盡可能地減少單一去噪方法的多解性，從而提高地震資料去噪的精度和可信度。