基于GeoEast的疊前去噪技術(shù)應(yīng)用效果分析

鄔世英，楊博

長(zhǎng)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(huì)有各種各樣的干擾波，并且這些干擾波會(huì)降低地震資料的信噪比及分辨率，因此在地震資料處理過(guò)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(shí)現(xiàn)高信噪比、高分辨率、高保真度的處理[1]。

GeoEast是由中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司自主研發(fā)并具有獨(dú)立知識(shí)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(guó)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(duì)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(rèn)可[2-9]。

筆者針對(duì)疊前地震資料噪音干擾問(wèn)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?yàn)V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(duì)噪音干擾進(jìn)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(yán)重。所以該地震數(shù)據(jù)疊前去噪的重點(diǎn)是衰減振幅強(qiáng)、將有效信號(hào)完全壓制住了的面波，然后再對(duì)該地震炮集的線性干擾進(jìn)行壓制。

圖1 原始地震炮集

對(duì)該地震炮集進(jìn)行分頻顯示(見(jiàn)圖2)，可見(jiàn)面波的頻率分布范圍較廣，且與反射波的主頻段交叉嚴(yán)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(qiáng)的面波壓制下去；然后，再對(duì)線性干擾進(jìn)行衰減，在GeoEast中兩個(gè)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?yàn)V波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)對(duì)殘余的面波進(jìn)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(shí)別、單道去噪的思想，在不同的頻帶內(nèi)自動(dòng)識(shí)別地震記錄中存在的強(qiáng)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(mén)檻值和衰減系數(shù)進(jìn)行壓制[10,16]。

根據(jù)圖2原始地震炮集的分頻顯示，可見(jiàn)強(qiáng)振幅干擾在整個(gè)頻帶都有，干擾波和有效波無(wú)法從頻率上進(jìn)行區(qū)分，所以在該模塊中并沒(méi)有設(shè)置分頻濾波器設(shè)置噪音的優(yōu)勢(shì)頻帶(參數(shù)bandpass filter不填)。該技術(shù)通過(guò)找到異常振幅的地震道乘以衰減系數(shù)進(jìn)行壓制，并沒(méi)有將噪音剔除，不會(huì)損傷有效波。通過(guò)反復(fù)測(cè)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(jiàn)強(qiáng)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(duì)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(jìn)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(cè)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(jìn)行分頻，在噪音優(yōu)勢(shì)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(shí)間域根據(jù)干擾視傾角方向上波峰的個(gè)數(shù)(參數(shù)：peaks in low frequency band(shallow/deep))來(lái)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(jiàn)圖5，處理結(jié)果如圖6所示。由圖6可見(jiàn)該技術(shù)將視速度小，能量較強(qiáng)的線性干擾進(jìn)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(duì)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(shí)差和主頻等參數(shù)，將相干干擾主動(dòng)地識(shí)別出來(lái)并逐道進(jìn)行壓制。特點(diǎn)是壓制效應(yīng)是局部的，其他部分?jǐn)?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(duì)噪音的識(shí)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(jìn)行壓制。該技術(shù)對(duì)于噪音的檢測(cè)和識(shí)別是整個(gè)處理流程的關(guān)鍵，對(duì)線性噪音進(jìn)行識(shí)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(shí)間差或者反射波同相軸上10條地震道的時(shí)間差，噪音和反射波通過(guò)該參數(shù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，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(jiàn)圖7，最終地震炮集的處理效果見(jiàn)圖8。由圖8可見(jiàn)疊前地震炮集的相干干擾被識(shí)別出來(lái)進(jìn)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(duì)比

2.3 局域?yàn)V波去面波技術(shù)

經(jīng)過(guò)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(diǎn)的三角區(qū)域內(nèi)有殘留的面波，需采用局域?yàn)V波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)進(jìn)行面波壓制。該技術(shù)在面波產(chǎn)生的區(qū)域中對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行處理，其他數(shù)據(jù)不會(huì)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(guò)面波的視速度確定面波的空間范圍，通過(guò)面波的主頻確定噪音的頻率分布。比較各參數(shù)處理過(guò)的地震記錄，最終ZoneFilt模塊確定的參數(shù)見(jiàn)圖9，處理結(jié)果如圖10所示。由圖10可見(jiàn)，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(duì)比

2.4 疊前去噪技術(shù)組合處理結(jié)果

將上述各項(xiàng)技術(shù)組合起來(lái)對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)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(qiáng)振幅的面波噪音進(jìn)行衰減，然后在壓制了強(qiáng)振幅噪音的基礎(chǔ)上對(duì)線性干擾進(jìn)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?yàn)V波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)將殘余的面波進(jìn)行壓制。通過(guò)測(cè)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(jiàn)，基本上衰減了強(qiáng)烈的面波和線性干擾，反射波信息在炮集中凸顯了出來(lái)。

圖11 疊前去噪技術(shù)組合處理前、后地震炮集對(duì)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(duì)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(méi)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(jiàn)疊前去噪技術(shù)組合能夠?qū)γ娌ā⒕€性干擾等噪音進(jìn)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(duì)比

3 結(jié)論

1)去噪一般遵循先去強(qiáng)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(qiáng)振幅的干擾進(jìn)行壓制，在保證沒(méi)有大量異常振幅、總體振幅較為均衡的情況下，才能采用對(duì)能量進(jìn)行掃描的方式進(jìn)行噪音識(shí)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(shí)別噪音；最后采用局域?yàn)V波去面波技術(shù)(ZoneFilt模塊)將殘余的面波進(jìn)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(shí)間、振幅上的差異進(jìn)行區(qū)分，因此模塊中相關(guān)參數(shù)的設(shè)置對(duì)處理結(jié)果較為敏感，需要進(jìn)行反復(fù)測(cè)試。

感謝楊添微同學(xué)協(xié)助作者完成地震資料處理工作。