簡述地震資料去噪的兩種方法

李繼偉　陳驁卓　周旸　肖吉星

摘要：地震資料去噪是地震資料數(shù)據(jù)處理的首要任務(wù)。根據(jù)不同噪音的形成機(jī)制、特性，可以選擇不同的高保真度的去噪方法，使得地震資料的信噪比和分辨率達(dá)到預(yù)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。在眾多的地震資料去噪方法中，頻率域?yàn)V波和f—k域?yàn)V波是最基礎(chǔ)的去噪方法，也是地震資料處理人員最常用的去噪方法。頻率域?yàn)V波可很好的壓制面波等規(guī)則的干擾波，f—k域?yàn)V波去除折射波、直達(dá)波等線性干擾波具有很好的效果。

關(guān)鍵字：地震資料，去噪，處理

中圖分類號：P315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

地震資料去噪是地震資料數(shù)據(jù)處理的首要任務(wù)，去噪的效果直接影響了地震資料處理的精確度，間接的影響了地震資料解釋的準(zhǔn)確度。地震資料去噪的整個(gè)過程就是根據(jù)不同的噪音形成機(jī)制、特性，選擇不同的高保真度的去噪方法，提高地震資料的信噪比和分辨率，即壓制干擾波，突出有效波，使得地震反射波同相軸能夠更好的真實(shí)的反映地下反射界面的特征，方便地震資料解釋人員更好的解釋地下構(gòu)造，描述油藏圈閉。

地震噪音是由于地表和地下復(fù)雜的地質(zhì)條件，以及地震野外激發(fā)、接收、檢波器組合、外部環(huán)境噪音等因素引起而存在于野外地震記錄中，強(qiáng)噪音會(huì)覆蓋我們所需要的有效信息，弱噪音會(huì)隱藏于地震記錄中，這些噪音都會(huì)或多或少的影響地震資料的信噪比，為尋找油氣圈閉帶來不必要的麻煩。為了更好的去除這些噪音，我們可以選擇室外去噪和室內(nèi)去噪。室外一般是選擇合適的激發(fā)、接收、組合等方式壓制一些有規(guī)則的干擾波。室內(nèi)去噪則是根據(jù)有效信號與噪音的各種特征差異，選擇設(shè)計(jì)去除噪音、提高信噪比的方法。不同的地方具有不同的方法原理、物理意義和適用條件[1]。所以，分析噪音在地震記錄上的特征，選擇合適的去噪方法是地震資料去噪的關(guān)鍵。

1 地震噪音的類型和特點(diǎn)

地震噪音亦稱干擾波，根據(jù)噪音的形成機(jī)制可以將噪音分為規(guī)則干擾波和無規(guī)則干擾（隨機(jī)干擾）波兩大類。

規(guī)則干擾波是指具有一定主頻和一定視速度的干擾波，例如面波、折射波。折射波是同相軸為直線的波，具有一定的頻率和視速度，一般采用f—k域?yàn)V波法去除。面波是地震勘探中最常見的干擾波，在地震記錄中成“掃帚狀”發(fā)散，即發(fā)生頻散；頻率低，一般為幾Hz到30Hz；速度低，一般為100-1000m/s，以200-500m/s最為常見。現(xiàn)在壓制面波的方法有很多，最為常見的還是頻率域?yàn)V波壓制面波。

無規(guī)則干擾波是指沒有固定的頻率，也沒有固定的傳播方向的波。他們在記錄上形成雜亂無章的干擾背景。無規(guī)則干擾波主要分為地面微震、低頻和高頻干擾。地面微震主要是由于風(fēng)吹草動(dòng)、海浪、水流、人畜走動(dòng)、機(jī)器開動(dòng)等外因素隨機(jī)產(chǎn)生。低頻和高頻干擾主要由于在沼澤、流沙、泥潭、堅(jiān)硬巖石等介質(zhì)中激發(fā)地震波產(chǎn)生。這些無規(guī)則干擾在室外可以人為壓制，在室內(nèi)可根據(jù)噪音特性采用與之相對應(yīng)的去噪方法壓制。

2 兩種常用的去噪方法

根據(jù)噪音特性，可大致的將干擾波與有效波之間的差異總結(jié)為一下幾點(diǎn)：（1）頻率差異；（2）時(shí)間差異；（3）傳播方向上的差異，即視速度的差異；（4）空間分布區(qū)域差異或外形差異；（5）振幅差異；（6）動(dòng)校正后的剩余時(shí)差差異；（7）區(qū)域統(tǒng)計(jì)差異。

根據(jù)以上差異性質(zhì)，便可有針對性的選擇或設(shè)計(jì)合適的去噪方法，最大程度的提高地震資料的信噪比和分辨率[5]。

2.1頻率域?yàn)V波

地震記錄中常常都會(huì)存在幾組視速度不同的，且速度和頻率都很低的，能量很強(qiáng)的，成發(fā)散狀的干擾面波。在干擾面波區(qū)域內(nèi)，有效信號幾乎被它的強(qiáng)能量所掩蓋，衰減面波的能量，可以極大的改善有效信號與干擾信號的能量比關(guān)系[5]。通常我們都會(huì)選擇頻率域?yàn)V波法去除面波，利用面波低頻的特性，可以設(shè)計(jì)一個(gè)合適的高通濾波窗口，壓制低頻面波。

如圖2-1，是某區(qū)單炮地震記錄利用頻率高通濾波器壓制面波的對比圖，濾波器參數(shù)8—12.5—40—50。從圖中可以看出，在合適的高通濾波參數(shù)下，面波的能量明顯得到了壓制，地震資料的信噪比得到了提高。

圖2-1（a）頻率域?yàn)V波壓制面波前

圖2-1（b）頻率域?yàn)V波壓制面波后

2.2 f—k域?yàn)V波

f—k域?yàn)V波即頻率—波數(shù)域?yàn)V波，實(shí)際上是一個(gè)二維濾波器，它在簡單的一維傅里葉頻率域?yàn)V波的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)波數(shù)域。設(shè)二維信號 ，則頻率—波數(shù)域?yàn)V波方程可寫為：

其中 是待濾波的二維信號 的頻率—波數(shù)譜， 是濾波器的頻率—波數(shù)響應(yīng)， 是濾波后的二維信號 的頻率—波數(shù)譜[4]。根據(jù)上式可以將頻率—波數(shù)域?yàn)V波基本步驟總結(jié)如下：

圖2-2 f-k濾波流程

如圖2-3是某工區(qū)單炮地震記錄利用f—k濾波去除折射波前后對比圖。折射波具有一定的頻率和視速度，根據(jù)這一特性，可以設(shè)計(jì)一個(gè)理想二維濾波器，使有效信號從通放帶通過，干擾信號在壓制帶得到去除。

圖2-3（a）f-k濾波壓制折射波前

圖2-3（b）f-k濾波壓制折射波后

3 結(jié)論

（1）地震資料去噪是地震資料處理過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是地震資料處理人員一直研究的課題，良好的地震資料去噪方法可以提高地震資料的信噪比和分辨率，為地震解釋人員提供優(yōu)越的基礎(chǔ)條件，便于他們更好的解釋油藏構(gòu)造，尋找油氣圈閉。

（2）根據(jù)地震噪音與有效波的特征差異，可以有針對性的選擇合適的地震資料去噪方法和去噪?yún)?shù)，最大程度的壓制干擾噪音，提高地震資料的信噪比和分辨率。

（3）頻率域?yàn)V波和f—k域?yàn)V波是地震資料處理人員最常用的去噪方法。實(shí)踐證明，頻率域?yàn)V波在壓制面波的過程中，取得了良好的效果。f—k域?yàn)V波在傅里葉變換的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)波數(shù)域，可以更好壓制具有一定主頻和視速度的折射波等線性干擾波。

參考文獻(xiàn)

[1]張軍華，呂寧，田連玉等.地震資料去噪方法技術(shù)綜合評述[J].地球物理學(xué)進(jìn)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(yīng)用[M].東營：中國石油大學(xué)出版社.2011.

[3] 陸基孟，王永剛. 地震勘探原理[M]. 山東：中國石油大學(xué)出版社，2009.

[4]Ville J.Theorie et applications de la notion de signal analytique.Cables et Transmission.1948，20A：61-74.

[5]程凱.地震資料疊前去噪方法研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2012.