單點高密度資料的組合去噪方法研究

張靖

中石化石油物探技術研究院有限公司 江蘇 南京 211103

近年來油氣勘探難度的增大，勘探目標愈發復雜，國內許多老的油氣田已經到了復雜隱秘油氣藏勘探階段[1]，勘探對象表現為埋藏更深、展布更小、區域更薄等特點，利用傳統勘探技術采集的數據已經很難單純依靠室內處理解決這些復雜問題從而完成除雜油氣藏的識別。為了改善這種狀況王延光[2]等提出單點高密度地震技術，并在多個東部老區的復雜油氣藏區塊進行探索，提出了“單點激發、單點接收，具有小面元、寬頻帶、寬方位、高炮道密度特征”的新一代高密度地震技術。單點高密度采集資料在具有以上優勢的同時也完全保留了接收器單點的噪音特征，對于噪音壓制的要求非常高[2]，因此主要基于實際單點高密度采集的地震資料，對于資料中廣泛發育的面波、線性干擾和異常干擾等進行保真保幅的組合去噪方法研究。

單點高密度資料多采用可控震源采集、單點節點儀接收，與常規采集有所不同的是，該資料面波表現為極度發育、能量非常強的狀態，相對信噪比一般很低。其他類型噪音相比較常規采集差異不大，所以在整體干擾波壓制策略上首先對面波進行逐級有效的壓制，因此，介紹一種基于時頻域分離出面波之后再對其他干擾進行壓制的方法，可以有效改善地震資料信噪比，得到比較好的最終成像效果。面波在可控震源-節點儀地震資料上表現的形態為從前到深的幾何衰減態勢，地球物理勘探上一般稱為“掃帚狀”[3]，其頻率一般在10～15Hz以下，在常規地震資料中可以利用其低頻的特點進行面波分離和衰減[3]，但是可控震源-節點儀地震資料的一個顯著特點是對地震資料的頻譜保留較寬，所以在低頻區域仍然存在相當一部分有效信號，因此在利用頻譜衰減過程中需要注重保護有效信號。面波另一個重要特點是視速度較低，一般不會高于1000m/s，因此也可以利用該特點進行噪音壓制[5]。

1 方法原理

在實際的資料處理過程中堅持的的總體思路是：根據研究區地質需求，結合前期資料特征，做好保幅保真處理，在保證信噪比基礎上，逐級提高目的層的分辨率，保護目的層的波組特征[6]。在此基礎之上選擇合適的偏移處理參數、建立精確的偏移速度場，提高儲層成像精度。處理過程中與解釋人員緊密結合，采用處理解釋一體化方式，控制處理質量，為地震資料解釋提供高質量地震數據。具體做好以下幾點：

（1）認真分析原始資料和前期處理存在的問題，做好處理流程和參數的試驗工作；

（2）處理過程與解釋緊密結合，加強目標處理，與解釋專家緊密聯系，把解釋的思想貫穿在整個處理過程中，制定正確的處理策略，充分發揮處理解釋一體化的優勢，力求提高目的層反射波組的信噪比和分辨率，清楚地反映出構造和巖性變化特征，測試處理加強和解釋的結合；

（3）采用迭代處理技術，逐級提高資料品質，在復雜資料的處理中，需要解決“靜校正”、“信噪比” 、“速度”和“成像”等難題，它們之間相互作用影響。為此我們需要采用靜校正、去噪、速度分析、成像的多次迭代處理技術，來逐步提高資料質量。

因此在整個處理過程中做好信噪比提高工作非常重要，首先要做好波場分析，針對記錄中存在的各種干擾現象和特點，在系統試驗的基礎上，采用有針對性的噪音壓制技術，采用分步、分類、分域、分頻、分時窗精細去噪，以做好疊前去噪處理。

組合去噪的第一步是對于較為簡單的單頻噪音進行壓制，例如50Hz工業電噪音，和一些明顯的大值干擾。新方法是基于單頻資料的頻率特性和極大值噪音在整體資料中與信號在視頻相應方面的明顯差異，結合可控震源-節點儀地震資料的面波特點，對于面波的壓制采用多種方法組合的方式，單一方法進行強噪音壓制通過實施證明是具有局限性的，而且對于不同地區的地震資料的普適性較差，

首先是根據可控震源-節點儀面波的特點，利用曲波變換對其頻率、空間展布及能量進行分析，與有效波進行區分，在時頻域分析進行面波分離。地震數據為x(t)，經曲波變換進行頻率波數域濾波后的地震數據為xfk(t)，根據復數道分析可計算其包絡pfk(t)，即：

式中：h(t)為希爾伯特變換因子，t為時間，f(k)為頻帶，k=1，2，3…L

其中，加權中值為Mfk(t)，即

由于地震信號的包絡在橫向上連續且光滑，因此加權中值Mfk(t)可以作為標準值。通過處理人員分析和測試準確判斷面波的壓制頻率范圍及分離門檻值，應用自適應相減進行分離面波的壓制從而達到初步壓制強能量大部分面波的效果，從壓制效果來看，掃帚狀的強能量面波大部分已經得到消除。

對于少量殘余的面波相對能量與有效信號依然比較強，因此本方法中采用小波變換的時頻域壓制方法，在小波變換得到的是頻譜上利用強能量面波與有效信號的能量差異性進行去除，該方法同樣使用中值加權的方法識別和標記強振幅能量的包絡值，通過計算地震記錄和加權中值的商曲線，定義時變門檻值，從而識別地震道中的強能量對其進行進一步壓制，從而進一步壓制殘存的面波。

2 實際資料應用

本次研究中應用的實際資料是某東部老區的單點高密度實際地震資料，采用可控震源激發，節點儀接收。資料整體信噪比很低，尤其發育面波等相干性干擾。

圖1 面波的噪音逐級壓制單炮效果

圖2 壓制掉的噪音殘差

在進行本方法面波壓制之后，資料的信噪比有顯著提升，后續針對本工區資料可以按照常規的去噪方法進行異常振幅壓制。去噪是對地震數據分頻統計時窗內振幅值，對分頻域內的異常振幅進行壓制，然后進行信號重構，該方法能夠較好的壓制異常振幅，而對有效信號沒有影響，本次研究中組合去噪方法的保真保幅效果好。

3 結束語

為了解決老區資料的隱蔽油氣藏成像問題，單點高密度地震技術的研究可以可以起到很好的改善作用。隨著單點高密度地震技術研究的不斷深入和實際工區采集的深入推廣，對于單點高密度地震資料的室內處理技術要求也越來越高。

通過采用分步、分類、分域、分頻、分時窗精細去噪原理可以較好的指導噪音壓制工作。利用曲波變換和單點高密度地震資料的時頻域特點，采用加權均值區分方式可以很好的壓制實際工區的噪音，保護有效信號，完成保真報復的疊前噪音壓制。