阿南地区二维地震资料叠前噪声分析及去噪方法应用

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摘要：塔里木盆地沙漠区，由于地形及表层结构的复杂特征，常常在所得到的地震资料中存在多种干扰波。本文以阿南地区为例，分析地震干扰波的特征，并在CGG5000系统上去除相应噪声，取得良好效果。

关键词：噪声；叠前去噪；信噪比

引言

阿南地区位于塔里木盆地东部沙漠区，由于地形起伏剧烈，表层结构复杂，低、降速带的厚度和速度横向变化大，所获得地震记录中存在多种类型的干扰波，这些干扰的存在降低了地震记录的信噪比，对数据处理的整个过程产生影响，并限制了地震剖面质量的进一步提高。客观分析地震数据中的各种噪声，认识噪声出现的规律和特征并有效地压制噪声是资料处理中最基础也是非常关键的工作之一。本文将针对强能量和线性噪音压制的应用展开。

1 地震资料特征分析

由各种形态的沙丘、沙垄和沙山组成的沙漠地区，地表高差大，且多为流动沙丘。表层覆盖的风化沙层对地震波的高频成分吸收极为严重，使得记录在高频成分的信噪比比较低；沙漠表层的不均匀致使各种原生干扰和次生干扰发育，激发和接收条件的不同导致地震记录横向变化剧烈，能量差异较大。

2 地震资料噪音分析

2.1 原始数据的多域显示

由于各种噪声在不同的数据道集上表现出的规律不尽相同，即使同一噪声在不同的数据集上出现的方式也不一样，这就需要我们对原始数据做多域的调查，如共炮点道集、共检波点道集和共炮检距道集显示等，多方位认识噪声的分布特征。图1是单炮记录，图2是检波点域记录。

2.2 能量特征分析

地表的起伏使得信号和噪声的能量横向分布很不均匀。能量分析主要包括振幅随炮检距的变化分析、振幅随时间的变化分析、振幅沿测线方向变化分析等，可根据噪声的能量分布特征压制噪声，依据信号的能量变化规律进行振幅补偿。

2.3 频率特征分析

常用的频率分析方法有分频扫描、频谱分析等。除此之外，我们还可以对原始数据进行二维频率特征分析， 如进行F-K谱分析调查噪声的视速度范围，使用F-K谱分析来了解噪声频率的横向变化情况 以便选择合理的参数， 来分频压制噪声。

2.4 时频分析

地震记录具有时变的频谱。也就是说， 地震数据中各频率成分的能量沿时间方向是变化的， 因而噪声在不同的时间段上也具有不同的频率特征。在时间—频率域对地震数据进行分析， 能使我们更全面地认识数据的特征。将时频分析方法用于地震数据处理中， 能快速有效地综合出数据的全部特征。

3 噪声压制技术应用

本文在CGG5000处理系统上采用多域多方法联合去噪，多域即共炮点域、共检波点域、共CMP域数据类型，多域显示地震数据，提取噪音特征，从而达到最优去噪效果。多方法包括F-X域最小平方去线性噪音（LEMUR）、时频空间域异常能量衰减（FDNAT）、分频随机噪声及异常能量衰减（SPASM）等，这些方法均基于严格的数学变换如傅里叶变换等，利用有效信号与噪音在F-K域内的不同展布特征，以实现信噪分离的目的。LEMUR、FDNAT、SPASM等模块根据时频分析规律，认识不同频带内信号和噪声的展布规律，对各个频带的数据实施针对性的处理，这种分频噪声压制的方法可以提高信号的保真度。上述方法良好的去噪功能为后续处理及叠前道集处理奠定良好的数据基础。

3.1 强能量干扰的分频压制

强能量干扰可能以各种方式出现在地震记录上，如面波、声波及记录深部的高频干扰。对单炮采用分频去噪思路，如图3将含强能量噪声频带分成若干个子频带，在每个子频带内都可以给定时变的门槛值函数对子频带内的高能噪声进行衰减，通过定义去噪时窗，实现对目标区域去噪的功能。经FDNAT模块分频压制强能量干绕后，采用SPASM模块做了尖脉冲等异常噪声的压制，得到图3 c所示的单炮记录。通过图3 b的噪声记录来看，不存在有效信号，说明去噪是保幅的。

3.2 F-X域最小平方去线性噪音

在共炮点域内利用线性干扰的优势频带提取其特征，估计一个线性时差模型。采用分频的方式在保持有效信号的前提下，最大程度的压制线性干扰。地震数据在各个频带以及各个时段的信噪比是不一样，在一些频带内可以有效的分离信号和噪音的频带，将线性噪音模型从含噪声的地震记录中减去，有效的压制了线性干扰，对不含线性干扰的频带不做处理，从而保护了有效信号不受损失。该方法对于低速线性干扰及高速发散线性干扰都能达到较好的去除效果。图4所示。

3.3检波点域压制线性干扰

由于受复杂地表条件的影响，激发时能量被吸收，接收时检波器与大地耦合不好，导致了各种干扰在不同域有不同的表现，线性干扰在检波点域表现得特别强，因此，炮域去噪后，还要在检波点域对线性干扰进行压制，进一步提高信噪比。

3.4偏移距域压制线性干扰

试验发现，线性干扰主要存在于远偏移距道，因此，在炮域和检波点域去噪后，进一步在偏移距域压制线性干扰，使深层信号得到进一步加强。

3.5 效果分析

从浅层（图5）和深层（图6）的去噪前后剖面的对比效果来看，主要噪声得到有效压制，有效波损失较小，达到了去噪的目的。

4 总结

要达到理想的去噪效果，只有对数据特征有较详细的认识，处理中才能采取相应的措施。针对本区地震资料的特点我们采用如下去噪步骤：

（1） 通过噪声特征分析，认识各种噪声的分布规律。

（2） 根据噪声出现的规律，在适当的数据域内衰减噪声。如在共炮点域内压制面波，在共检波点域内衰减线性干扰等。

（3） 根据噪声的频率特征，选择参数，分频压制异常噪声。

（4） 可以将去噪技术与反褶积方法迭代使用，逐步提高分辨率。

参考文献

[1] 许亚军.塔里木复杂地区静校正问题的处理方法及效果 [J].石油地球物理勘探，1996，31 （4）：483-494.

[2] 牟永光.地震勘探资料处理方法 [M].北京：石油工业出版社，1983.

[3] 陆基孟.地震勘探原理 [M].北京：石油工业出版社，1982.

作者简介：刘振兴（1983.11-），男，黑龙江省大庆人，助理工程师，大庆物探一公司研究院工作。