基于GeoEast的疊前去噪技術應用效果分析

鄔世英，楊博

長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100

在野外獲取的地震資料會有各種各樣的干擾波，并且這些干擾波會降低地震資料的信噪比及分辨率，因此在地震資料處理過程中，必須采取各種技術手段壓制這些干擾波又不損失有效波，實現高信噪比、高分辨率、高保真度的處理[1]。

GeoEast是由中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司自主研發并具有獨立知識產權的地震處理解釋一體化綜合性軟件系統，目前已在國內外陸地地震采集處理中得到了廣泛應用，其具有的針對陸上復雜地區尤其是低信噪比地區地震資料的處理能力和效果得到了一致認可[2-9]。

筆者針對疊前地震資料噪音干擾問題，研究了GeoEast中的幾種去噪處理技術，包括異常振幅壓制技術(WildAmpAtten模塊)、疊前線性干擾壓制技術(LinNoiRemv模塊)、疊前相干噪音壓制技術(CohNoiAtten模塊)、局域濾波去面波技術(ZoneFilt模塊)等，將上述去噪處理技術應用于原始地震炮集中，對噪音干擾進行壓制，并比較了幾種技術的疊前、疊后組合處理效果，取得了較為滿意的結果。

1 疊前地震數據分析

本次研究處理的地震數據由SEG官網上的Geofizyka Torun Sp Z.o.o提供，該數據是陸地二維疊前地震數據。如圖1所示，地震炮集上有振幅較大的面波，線性干擾嚴重。所以該地震數據疊前去噪的重點是衰減振幅強、將有效信號完全壓制住了的面波，然后再對該地震炮集的線性干擾進行壓制。

圖1 原始地震炮集

對該地震炮集進行分頻顯示(見圖2)，可見面波的頻率分布范圍較廣，且與反射波的主頻段交叉嚴重。在常用的去除面波的技術中，自適應面波衰減技術(GrndRolAtten模塊)是非常有效的，但是該技術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，該技術在本數據中是不適用的。因此疊前去噪總的思路是：首先，采用異常振幅壓制技術(WildAmpAtten模塊)將振幅強的面波壓制下去；然后，再對線性干擾進行衰減，在GeoEast中兩個常用且有效的是疊前線性干擾壓制技術(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(CohNoiAtten模塊)；最后，用局域濾波去面波技術(ZoneFilt模塊)對殘余的面波進一步衰減，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

2.1 異常振幅壓制技術

異常振幅壓制技術(WildAmpAtten模塊)，其功能是根據多道識別、單道去噪的思想，在不同的頻帶內自動識別地震記錄中存在的強能量干擾，確定出干擾出現的空間位置，然后定義有效的帶通濾波門檻值和衰減系數進行壓制[10,16]。

根據圖2原始地震炮集的分頻顯示，可見強振幅干擾在整個頻帶都有，干擾波和有效波無法從頻率上進行區分，所以在該模塊中并沒有設置分頻濾波器設置噪音的優勢頻帶(參數bandpass filter不填)。該技術通過找到異常振幅的地震道乘以衰減系數進行壓制，并沒有將噪音剔除，不會損傷有效波。通過反復測試，最終確定WildAmpAtten模塊參數設置如圖3所示，處理效果如圖4所示。由圖4可見強振幅得到了壓制，有效波信息在道集中均衡呈現。

圖3 WildAmpAtten模塊的參數設置

圖4 異常振幅壓制技術(WildAmpAtten模塊)處理前、后地震炮集對比

2.2 線性干擾壓制技術

線性干擾壓制技術主要有疊前線性干擾壓制技術(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(CohNoiAtten模塊)。

疊前線性干擾壓制技術(LinNoiRemv模塊)進行線性干擾衰減的思路是：根據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、向后預線性預測的方法確定線性干擾的視速度、分布范圍[10]。該技術采用小波變換法進行分頻，在噪音優勢頻帶提取噪音的特征。首先，根據噪音的視速度范圍(參數：apparent velocity)大致確定線性干擾的視傾角；然后，在時間域根據干擾視傾角方向上波峰的個數(參數：peaks in low frequency band(shallow/deep))來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：frequency band option設置為low)。LinNoiRemv模塊參數設置見圖5，處理結果如圖6所示。由圖6可見該技術將視速度小，能量較強的線性干擾進行了有效的壓制。

圖5 LinNoiRemv模塊的參數設置

圖6 疊前線性干擾壓制技術(LinNoiRemv模塊)處理前、后地震炮集對比

疊前相干噪音壓制技術(CohNoiAtten模塊)的原理是：根據給定的相干干擾的時差和主頻等參數，將相干干擾主動地識別出來并逐道進行壓制。特點是壓制效應是局部的，其他部分數據不受影響，適用于地震資料中的低頻線性面波[10, 17]。由于該模塊對噪音的識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行壓制。該技術對于噪音的檢測和識別是整個處理流程的關鍵，對線性噪音進行識別的關鍵參數是最大線性噪音視傾角和最大反射波視傾角(參數：maximum apparent dip of linear noise，maximum apparent dip of reflection)，該參數的選擇非常重要，決定了處理效果。它的含義是相干噪音軸上10條地震道的時間差或者反射波同相軸上10條地震道的時間差，噪音和反射波通過該參數區分開來。通過反復實驗，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模塊參數設置見圖7，最終地震炮集的處理效果見圖8。由圖8可見疊前地震炮集的相干干擾被識別出來進行壓制。

圖7 CohNoiAtten模塊的參數設置

圖8 疊前相干噪音壓制技術(CohNoiAtten模塊)處理前、后地震炮集對比

2.3 局域濾波去面波技術

經過上述技術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，但是在近炮點的三角區域內有殘留的面波，需采用局域濾波去面波技術(ZoneFilt模塊)進行面波壓制。該技術在面波產生的區域中對低頻信號進行處理，其他數據不會改變[10]。ZoneFilt模塊最主要的參數是面波最大視速度(參數：maximum apparent velocity of ground roll)和面波主頻(參數：dominant frequency of ground roll)，通過面波的視速度確定面波的空間范圍，通過面波的主頻確定噪音的頻率分布。比較各參數處理過的地震記錄，最終ZoneFilt模塊確定的參數見圖9，處理結果如圖10所示。由圖10可見，濾除了由WildAmpAtten模塊未處理完的面波，三角區域內的面波得到了衰減，處理效果較好。

圖9 ZoneFilt模塊的參數設置

圖10 異常振幅衰減技術(ZoneFilt模塊)處理前、后地震炮集對比

2.4 疊前去噪技術組合處理結果

將上述各項技術組合起來對疊前地震數據進行噪音壓制，先用異常振幅壓制技術(WildAmpAtten模塊)將地震炮集中的強振幅的面波噪音進行衰減，然后在壓制了強振幅噪音的基礎上對線性干擾進行衰減，采用疊前線性干擾壓制技術(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(CohNoiAtten模塊)，最后采用局域濾波去面波技術(ZoneFilt模塊)將殘余的面波進行壓制。通過測試，上述處理順序可以產生較好的噪音壓制效果。由圖11可見，基本上衰減了強烈的面波和線性干擾，反射波信息在炮集中凸顯了出來。

圖11 疊前去噪技術組合處理前、后地震炮集對比

圖12為疊前去噪技術組合處理的某二維疊加剖面前、后對比圖，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，可見疊前去噪技術組合能夠對面波、線性干擾等噪音進行較好的壓制。

圖12 疊前去噪技術組合處理的某二維疊加剖面前、后對比

3 結論

1)去噪一般遵循先去強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(WildAmpAtten模塊)將強振幅的干擾進行壓制，在保證沒有大量異常振幅、總體振幅較為均衡的情況下，才能采用對能量進行掃描的方式進行噪音識別，即采用疊前線性干擾壓制技術(LinNoiRemv模塊)和疊前相干噪音壓制技術(CohNoiAtten模塊)識別噪音；最后采用局域濾波去面波技術(ZoneFilt模塊)將殘余的面波進行壓制。

2)疊前去噪技術主要是從干擾波和有效波在頻率、空間、時間、振幅上的差異進行區分，因此模塊中相關參數的設置對處理結果較為敏感，需要進行反復測試。

感謝楊添微同學協助作者完成地震資料處理工作。