提高黃土山地三維地震資料信噪比和分辨率的保真處理方法

摘要： 黃土山地地表條件復雜、干擾強，表層介質非均質性強，同時受表層巨厚黃土吸收衰減影響，出現地震資料信噪比低、主頻低、頻帶窄等問題。經疊前保真噪聲衰減處理和疊前時間偏移后的疊加數據仍存在隨機噪聲及散射干擾，制約了薄儲層的預測精度。業界通常采用F‐XY 域四維去噪+疊后零相位反褶積方法提高信噪比、分辨率，筆者則采用F‐X 域Cadzow 濾波實現三維疊后數據的散射干擾及隨機噪聲同步壓制，在此基礎上利用連續小波變換方法提高分辨率。各處理環節中，應用噪聲剖面、F‐K 譜、振幅譜、時間切片、分頻掃描、井震標定等多種質控手段確保參數的合理選擇。該套處理方法具有良好的保真性，可為后續反演、屬性分析等環節提供良好的數據基礎。

關鍵詞： 隨機噪聲，散射干擾，F‐X 域Cadzow 濾波，連續小波變換，保真度

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000-7210. 2024. 06. 012

1 研究背景

鄂爾多斯盆地黃土山地地表起伏劇烈、地層結構松散、速度較低、孔隙度大、非均質性強，導致地震資料干擾波發育、靜校正問題突出、高頻吸收衰減嚴重、資料分辨率和信噪比極低。近年來，長慶油田持續攻關，在黃土山地三維地震采集中采用“全方位、高覆蓋”觀測系統設計，有利于壓制噪聲、提高疊前偏移成像質量[1]。受黃土山地復雜表層、深層地震地質條件制約，基于常規流程處理的地震資料不能滿足薄儲層刻畫、深層等復雜目標勘探的需求[2]。經過疊前保幅去噪后，偏移剖面仍存在明顯的隨機噪聲及相干干擾，制約薄儲層預測的精度。圖1 為鄂爾多斯盆地黃土山地疊前時間偏移剖面及目的層等時切片，可見對應剖面的F‐K 譜波數范圍較寬，表明偏移剖面中除了有效信號能量，還包含隨機噪聲及高角度相干干擾。殘余噪聲會影響目的層等時切片的清晰度，制約低幅度構造刻畫、小斷層和裂縫分布預測的精度。因此，在研究區開展疊后資料保真提高信噪比與分辨率方法研究至關重要[3]。

2 疊后去噪及提頻技術綜述

目前業內常用的疊后去噪方法包括F‐XY 域預測去噪法[4]、τ ?p 變換去噪法[5]、F‐K 域濾波技術[6]以及Trickett[7]、Cadzow 濾波方法[8]。其中F‐XY 域預測去噪法及τ‐p 變換方法對隨機噪聲具有良好的壓制效果。F‐K 濾波根據有效信號與噪聲視速度的不同分離有效信號與噪聲。由于F‐K 濾波對非干擾信號也進行了處理，所以濾波后的有效波的特征和連續性變差，嚴重地降低了地震記錄的橫向分辨率。基于三維數據體的τ?p 變換方法在τ?p 域通過計算相干值和純信號道、設置權值等關鍵參數，可有效壓制隨機噪聲，顯著提高資料信噪比。τ?p 變換可提高復雜構造區剖面信噪比和連續性，但同時也會導致斷層斷點不清，影響裂縫的精細刻畫和預測研究。Cadzow 去噪方法由Cadzow[9]于1988 年首先提出，對信號和圖像進行去噪處理。朱躍飛等[10]提出與Cadzow 去噪方法等效的基于降秩壓制隨機噪聲的多道奇異譜分析（MSSA）方法，通過分析動力系統產生的時間序列，給出自動確定有效奇異值個數的Akaike 信息準則和經驗方法。這種降秩類去噪算法對曲率較大的彎曲同相軸有損傷。Trickett[7]將Cadzow 所提方法應用于地震噪聲的壓制，并推廣到三維地震數據的隨機噪聲壓制，取得了良好的應用效果。研究區地表復雜，噪聲發育，但地下地層平緩，對于傾角不大的黃土山地地震資料，Cadzow 濾波方法對疊后剖面上的隨機噪聲及相干干擾均有較好的壓制作用。

信噪比是影響地震數據分辨率的主要因素[11-13]。本文通過疊后保真去噪處理提高地震資料的分辨率，以滿足薄儲層刻畫的需求。常用的疊后提高分辨率方法包括零相位反褶積[14]、基于波動方程或Kirchhoff 積分法的的Q 偏移[15]、地質統計學反演[16]及時頻域提高分辨率的方法[17-19]等。其中，零相位反褶積具有速度快、操作簡單等優點，但受數據信噪比等因素影響較大。Q 偏移方法具有良好的保真性[20-22]，但該方法需要估算地層的Q 值，準確估算實際資料的Q 值一直是業界具有挑戰性的工作[23-25]。反演類方法在提高分辨率的同時需要克服多解性的問題。時頻域提高分辨率方法考慮地震信號的時頻關系，具有良好的保真性。因此，本文采用基于連續小波變換的地震信號提高分辨率方法[26]，該算法簡單、魯棒性強，適合大規模工業應用。