振動(dòng)噪聲在地震勘探資料處理中去除方法

劉矗

（黑龍江省煤田地質(zhì)物測隊(duì)，黑龍江 哈爾濱 150008）

1 概述

疊前資料的高信噪比、高保真度是疊前道集多屬性提取的基礎(chǔ)，也是眾多疊前去噪軟件的努力方向。為此，地球物理學(xué)家根據(jù)信號和噪聲的各種特征差異，開發(fā)了大量有針對性的去噪軟件，也普遍應(yīng)用于資料處理中，在保真度不降低的前提下，極大地提高了疊前資料的信噪比。盡管如此，有些特殊噪聲的干擾波，還沒有一種有效方法去除。無需回避，在實(shí)際施工中會(huì)常常遇到了一些不可避免的規(guī)則靜態(tài)環(huán)境噪聲，如：抽油機(jī)、大型發(fā)電機(jī)的振動(dòng)，車動(dòng)等一系列具有一定規(guī)律性的外部環(huán)境噪聲，特別是測線穿過工業(yè)區(qū)時(shí)尤為嚴(yán)重，如圖1所示。目前，對這類有一定規(guī)律的、能量較強(qiáng)、頻帶較寬的靜態(tài)環(huán)境噪聲，常規(guī)采用分頻高能壓制的方法，但效果太差，在資料處理中一般采取切除作為死道處理。如果這類干擾在整條(束)測線上分布較多、較廣時(shí)，顯然不能作為死道處理。針對這類噪聲，進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并提出了一種有效的去噪方法。應(yīng)用效果表明，該方法能較好地去除這類噪聲，相對拓寬了頻帶，提高了資料的信噪比。

2 噪聲分析

有外部環(huán)境噪聲的典型單炮記錄和對應(yīng)的初至前噪聲頻譜是對應(yīng)記錄的時(shí)頻譜?？梢?，在時(shí)間域，從記錄開始到結(jié)束，外部環(huán)境噪聲能量分布基本均勻、穩(wěn)定，是靜態(tài)的、能量和頻寬基本不隨時(shí)間的增大而變化，有一定的規(guī)律性；從噪聲頻譜可以看出，有較寬的頻帶，和有效反射波大部分頻帶重疊，且能量強(qiáng)；在空間域有比較固定的噪聲干擾位置。認(rèn)為這是一種規(guī)則、靜態(tài)、來自于外界震源引起的環(huán)境噪聲，明顯有別于隨機(jī)干擾和各類規(guī)則干擾(線性干擾)，無論是在時(shí)間域、頻率域，還是空間域等，常規(guī)去噪方法很難有效壓制。

圖1 含靜態(tài)環(huán)境噪聲的典型記錄

圖2 理論記錄去噪效果對比

3 方法原理

根據(jù)上述分析認(rèn)為，該類噪聲在時(shí)間域有一定的穩(wěn)定性、持續(xù)性，是靜態(tài)的、時(shí)不變的，在頻率域有相對穩(wěn)定的頻寬和振幅。利用原始記錄的頻譜和初至前噪聲的頻譜差，在不改變原始相位的情況下，就可達(dá)到去噪的目的。設(shè)x(t)為地震道、s(t)為信號、n(t)為靜態(tài)噪聲在時(shí)問域，我們很難知道和估算靜態(tài)噪聲n(t)，因此，也不可能去除該類噪聲。然而，在頻率域，由于噪聲頻譜的相對穩(wěn)定性，可以假定初至前噪聲的頻譜在信號區(qū)基本沒有變化，從而估算出信號區(qū)噪聲頻譜n(co)，然后利用式(1)計(jì)算出信號的頻譜s(∞)，反變換到時(shí)間域，達(dá)到去噪的目的。可以看出，上述方法是一種簡單、實(shí)用的自適應(yīng)零相位振幅濾波方法。下面從理論合成記錄進(jìn)行分析和驗(yàn)證。圖2a是理論記錄與頻譜，圖2b是含實(shí)際噪聲的理論記錄與頻譜，圖2c是去噪后的理論記錄與頻譜，圖2d是初至前噪聲的頻譜。從相對振幅大小可以看出，加噪聲后的振幅基本等于信號和噪聲的振幅之和，之所以不完全相等，是因?yàn)槔贸踔燎霸肼暤念l譜估算信號區(qū)噪聲的頻譜誤差造成的，就是說不能完全徹底地去除噪聲。從去噪后的記錄與頻譜可見，去噪效果明顯，去噪后頻譜與原始信號頻譜基本相同，有效信號衰減很少。因此，可以得出如下結(jié)論：

a..該類噪聲應(yīng)該是靜態(tài)的、時(shí)不變的、基本穩(wěn)定的；

b.只能去除絕大部分噪聲；

c.少部分有效波能量有所衰減；

d.去噪前不能做任何時(shí)變振幅處理；

e.與靜校正無關(guān)。

4 應(yīng)用效果

為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述方法正確性和對實(shí)際資料的去噪效果，選取了某工區(qū)穿過工業(yè)區(qū)的一條測線，寬了頻帶，提高了資料的信噪比和分辨率，為后續(xù)反褶積、速度譜、剩余靜等處理打下了良好的基礎(chǔ)。前后疊加剖面的對比，信噪比和分辨率兩方面均有明顯提高，尤其是薄層、弱信號改善更為明顯。圖3a、3b分別是去噪前后疊加剖面對應(yīng)的頻譜，從能量上對比分析，可以看到30Hz以下低頻段噪聲能量受到了不同程度地衰減，高頻段弱信號能量相對得到提高，從而達(dá)到了拓寬頻帶提高信噪比的目的。

圖3 去噪前后疊加剖面對比

結(jié)束語

通過理論分析和對噪聲特征的詳細(xì)分析，以及實(shí)際資料的應(yīng)用效果表明，該方法對一些穿過工業(yè)區(qū)引起的各種環(huán)境靜態(tài)噪聲，去噪效果明顯，是一種有針對性的疊前去噪方法，既不引起假頻，也不破壞有效信號的保真度，雖然應(yīng)用范圍有一定的局限性，但作為一種特殊情況下的特殊去噪手段是可行的、科學(xué)的、也是非常必要的，可作為眾多疊前去噪方法中的一種補(bǔ)充。

[1] 黃緒德，袁明得.地震數(shù)據(jù)處理[M].石油工業(yè)出版社，1994.

[2] 張軍華，呂寧，田連玉，等.地震資料去噪方法綜合評述 [J].石油地球物理勘探，2005，40(增刊)：121-127.

[3] 陳仲委，堯得中.自適應(yīng)順序統(tǒng)計(jì)濾波在地震資料處理中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2006，41(3)：271-274.

[4] 蔡希玲.聲波和強(qiáng)能量干擾的分頻自適應(yīng)檢測與壓制方法 [J].石油地球物理勘探，1999，34(4)：373380.

[5] 步長城.在檢波點(diǎn)域分離50Hz工業(yè)干擾[J].勘探地球物理進(jìn)展，2006，29(3)：192-194.