多域組合去噪技術(shù)在塔中奧陶系低信噪比資料處理中的應(yīng)用

徐 穎,劉 晨,呂秋玲,邵文潮,徐春梅,穆 潔

(中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103)

多域組合去噪技術(shù)在塔中奧陶系低信噪比資料處理中的應(yīng)用

徐 穎,劉 晨,呂秋玲,邵文潮,徐春梅,穆 潔

(中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103)

塔中地區(qū)主要目的層是深層奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層,由于地表沙丘起伏大、沙層松散,地震波吸收衰減嚴(yán)重,干擾波復(fù)雜,導(dǎo)致目的層地震資料信噪比非常低。沙丘所產(chǎn)生的噪聲不僅使有效波特征受到影響,而且使面波等相干噪聲的規(guī)律性遭到破壞,從而增加了去噪處理的難度。為了在保真的前提下最大限度地壓制干擾波、提高塔中奧陶系目的層資料信噪比,基于多年沙漠區(qū)地震資料處理所取得的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí),通過(guò)對(duì)塔中地區(qū)地震資料干擾波成因、類(lèi)型及其特點(diǎn)進(jìn)行分析,提出了根據(jù)噪聲類(lèi)型、能量強(qiáng)弱、頻帶范圍及其在不同域中所表現(xiàn)的特征,分類(lèi)、分步、分頻、分域、分時(shí)窗、分區(qū)的六分法多域組合去噪技術(shù)思路與處理流程。實(shí)際資料應(yīng)用效果表明,多域組合去噪技術(shù)能明顯提高奧陶系內(nèi)幕反射的信噪比以及小斷點(diǎn)、碳酸鹽巖內(nèi)部異?；颉按椤睜罘瓷涞那逦?。

多域組合去噪；復(fù)雜地表；沙丘；奧陶系碳酸鹽巖；低信噪比

高信噪比、高分辨率、高保真度是地震資料處理追求的目標(biāo)。高信噪比是高分辨率和高保真度的基礎(chǔ),如果沒(méi)有較高的信噪比,高分辨率就無(wú)從談起,高保真度也就失去意義。去噪技術(shù)是提高地震資料信噪比的重要途徑,在地震資料處理中占有重要地位。隨著地震勘探所要解決的問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)去噪技術(shù)的要求也越來(lái)越高。

為適應(yīng)地震資料處理對(duì)去噪技術(shù)的要求,地球物理工作者開(kāi)展了大量的研究工作。夏洪瑞等[1-2]總結(jié)了實(shí)際地震資料處理中應(yīng)用的各種相干噪聲與隨機(jī)噪聲消除技術(shù),分析了各自的技術(shù)特點(diǎn)與局限；張孝珍等[3]對(duì)近年來(lái)發(fā)展的去噪技術(shù)及其進(jìn)一步的發(fā)展方向進(jìn)行了綜述。目前業(yè)界使用較多且比較有效的去噪技術(shù)主要有異常振幅衰減、自適應(yīng)噪聲衰減、三維頻率波數(shù)域(3D FKK)濾波、隨機(jī)噪聲衰減(RNA)等幾類(lèi)。高精度地震勘探要求在去噪的同時(shí)盡量使有效信號(hào)的振幅和相位不受破壞,追求保幅去噪效果,因此,考慮保幅的去噪技術(shù)正在成為未來(lái)去噪技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

塔中地區(qū)地震勘探的主要目的層是奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層,埋深一般大于6500m[4],地下地質(zhì)情況復(fù)雜,巖溶發(fā)育強(qiáng)度總體較弱[4-6],儲(chǔ)集空間為孔、縫、洞系統(tǒng),基質(zhì)孔隙度和滲透率低,縱、橫向非均質(zhì)性強(qiáng)[2],儲(chǔ)層識(shí)別時(shí)對(duì)地震資料信噪比要求非常高。但是,塔中地區(qū)表層高大起伏的沙丘不僅帶來(lái)嚴(yán)重的靜校正問(wèn)題,而且使原本就比較弱的目的層內(nèi)幕反射信噪比非常低、頻帶窄,使得奧陶系內(nèi)部成像困難,制約了碳酸鹽巖縫洞和風(fēng)化面的識(shí)別精度。

針對(duì)塔中地區(qū)地震資料的去噪處理,人們進(jìn)行了不斷的探索與實(shí)踐。孔劍冰等[7]采用自適應(yīng)低頻噪聲壓制技術(shù)壓制面波,采用多道統(tǒng)計(jì)、單道處理技術(shù)壓制強(qiáng)能量干擾；谷躍民等[8]在共炮點(diǎn)道集上壓制面波、線性干擾及異常干擾,在共接收點(diǎn)道集上壓制多次折射,在CMP道集上壓制多次波；于常青等[9]利用異常振幅衰減技術(shù)壓制掉具有明顯能量差異的面波,采用區(qū)域?yàn)V波法消除面波以避免對(duì)低頻有效成分的傷害,采用多傾角濾波方法先

后在炮域和接收點(diǎn)域進(jìn)行線性干擾壓制；馬學(xué)軍等[10]采用疊前保護(hù)低頻的去噪處理流程進(jìn)行去噪處理,指出保護(hù)低頻的去噪流程有可能在單炮記錄上殘留一些干擾,但對(duì)于提升奧陶系縫洞系統(tǒng)的成像效果有利。這些探索與實(shí)踐都不同程度地提高了對(duì)塔中地區(qū)地震資料去噪處理技術(shù)及其應(yīng)用效果的認(rèn)識(shí)。但是,即使采用相同的去噪技術(shù),所用處理流程與參數(shù)的差異也會(huì)使處理結(jié)果迥異。所以,如何提高塔中奧陶系目的層內(nèi)幕反射資料信噪比和縫洞成像效果,仍是業(yè)界需要不斷探索和研究的課題。

基于多年處理沙漠區(qū)地震資料所取得的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí),本文針對(duì)塔中地區(qū)地震資料奧陶系內(nèi)幕反射微弱、資料信噪比非常低的特點(diǎn),提出在保真前提下最大限度地壓制干擾波、提高目的層資料信噪比的多域組合去噪技術(shù)思路,給出了各種針對(duì)性去噪技術(shù)、處理流程及參數(shù)選擇的原則與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1 噪聲特點(diǎn)分析

塔中地區(qū)地表沙丘起伏大(圖1a),低速層速度變化快,吸收衰減嚴(yán)重,導(dǎo)致采集的三維地震資料存在嚴(yán)重的靜校正問(wèn)題和目的層非常低的信噪比(圖1b中綠色方框內(nèi))。主要干擾波類(lèi)型包括淺層折射、面波、隨機(jī)噪聲、沙丘干擾、多次波,以及不正常道、野值大跳等。圖1b是工區(qū)內(nèi)沙丘接收段較少的一個(gè)典型單炮記錄,用于說(shuō)明沙丘與干擾之間的相關(guān)性,實(shí)際上，更多的接收排列布置在連綿不絕的沙丘上,干擾更加嚴(yán)重。沙丘干擾的能量以及規(guī)律性與接收點(diǎn)沙丘起伏(圖1b中紅色曲線所示地表高程)存在明顯的相關(guān)性,炮與炮之間以及炮內(nèi)各道的信噪比隨著接收點(diǎn)地形起伏(即沙丘變化)存在明顯差異。沙丘越高、高程起伏越大,沙丘部位的地震資料振幅越強(qiáng),但信噪比越低,因?yàn)檫@種強(qiáng)振幅主要是噪聲的能量,而且隨著沙丘橫向范圍的增大,噪聲連片無(wú)規(guī)律。當(dāng)接收排列位于沙丘之間凹地時(shí),地震資料具有相對(duì)較高的信噪比。隴狀沙丘、蜂窩狀沙丘等各種類(lèi)型的沙丘所產(chǎn)生的干擾,在大大降低地震資料信噪比的同時(shí),也使相干噪聲的規(guī)律性受到嚴(yán)重破壞(如圖1b的左半支)?？紤]到炮點(diǎn)激發(fā)井深均設(shè)置在潛水面之下,這種與沙丘起伏明顯相關(guān)的沙丘干擾基本上只與接收點(diǎn)的沙丘起伏有關(guān)，而與炮點(diǎn)是否位于沙丘上無(wú)關(guān),主要原因應(yīng)該是受潛水面到接收點(diǎn)地表面之間的沙層的影響[11-13]。野外采集技術(shù)人員對(duì)這種噪聲的認(rèn)識(shí)不盡相同,有人認(rèn)為是沙丘散射,有人認(rèn)為是沙丘鳴震等,目前尚未見(jiàn)有文章對(duì)這種噪聲產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行明確分析。

沙漠地區(qū)的表層沙丘相對(duì)疏松,在外力作用下會(huì)發(fā)生流動(dòng),造成檢波器與地表的耦合條件變差。同時(shí),疏松的沙丘對(duì)地震波的吸收衰減作用較大,使得地震波的能量和頻率衰減非?？?、頻帶窄(有效頻帶8～40Hz),有效波與干擾波在頻率域中有較大部分重疊,給疊前去噪帶來(lái)了很大困難。

圖1 塔中地區(qū)地表沙丘在平面上的展布(a)與典型的原始單炮記錄(目的層3500～4500ms)(b)

2 疊前多域組合去噪技術(shù)

沙漠地區(qū)的噪聲按規(guī)律性可分為規(guī)則噪聲和不規(guī)則噪聲。不規(guī)則噪聲主要是指沒(méi)有特定頻率和傳播方向的噪聲,在地震資料上表現(xiàn)為雜亂無(wú)章的背景,主要有強(qiáng)能量噪聲和隨機(jī)噪聲等。目前對(duì)隨機(jī)噪聲的壓制已有較好的方法,在有一定信噪比的情況下效果較理想，如強(qiáng)能量噪聲壓制一般采用異常振幅衰減技術(shù)。但是，由于沙丘產(chǎn)生的強(qiáng)能量噪聲連成一片,增加了去噪的難度,因此需要選擇合適的數(shù)據(jù)域。

規(guī)則噪聲(即相干噪聲)是指有特定頻率和特定視速度的噪聲[14],主要有面波與線性干擾、淺層折射等。淺層折射對(duì)奧陶系目的層沒(méi)有任何影響,可以采用動(dòng)校后切除的方法予以去除。在沙丘起伏較大時(shí),相干噪聲的規(guī)律性受沙丘干擾的影響,其頻率和視速度都會(huì)發(fā)生變化,單獨(dú)使用一種方法很難去除低信噪比資料中的相干噪聲。如果去噪方法使用不當(dāng),還會(huì)產(chǎn)生一些副作用,影響疊前偏移成像效果,特別是奧陶系內(nèi)部的“串珠”成像。

去噪順序則遵循先強(qiáng)后弱、先低頻后高頻、先規(guī)則后非規(guī)則、先普遍后特殊的疊前噪聲衰減原則。對(duì)資料進(jìn)行詳細(xì)分析和噪聲分類(lèi)，針對(duì)不同噪聲選擇不同的去噪手段,是制定去噪方案的常規(guī)技術(shù)路線。對(duì)于以?shī)W陶系為目的層的沙漠區(qū)低信噪比資料,在制定去噪技術(shù)方案時(shí)需要更加細(xì)致。為達(dá)到在保護(hù)有效信號(hào)的前提下提高地震資料信噪比的目的,我們采用了疊前多域組合去噪的技術(shù)思路,并對(duì)常規(guī)去噪流程進(jìn)行優(yōu)化。在較好解決靜校正問(wèn)題的基礎(chǔ)上,首先對(duì)噪聲進(jìn)行分類(lèi),針對(duì)不同噪聲選擇不同去噪技術(shù)，然后根據(jù)噪聲能量從強(qiáng)到弱逐步衰減；根據(jù)噪聲在不同域的表現(xiàn)規(guī)律不同,分別在共炮點(diǎn)域、共偏移距域、共中心點(diǎn)域、十字交叉排列域等進(jìn)行衰減,或在幾個(gè)域進(jìn)行組合衰減；根據(jù)一些噪聲在不同頻段能量的不同進(jìn)行分頻衰減；對(duì)于大值、異常振幅等采用分時(shí)窗、分域衰減,在不同時(shí)窗給定不同門(mén)檻值。

在去噪過(guò)程中優(yōu)選參數(shù),針對(duì)不同地段地震資料品質(zhì)的差異,分別選取典型單炮進(jìn)行去噪試驗(yàn),注重保護(hù)低頻信號(hào)和弱信號(hào),盡量使有效信號(hào)的振幅和相位不受破壞,追求保幅去噪效果。對(duì)規(guī)則噪聲類(lèi)型,采用了如圖2所示的相對(duì)保幅去噪流程。首先選取信、噪差異最大的域進(jìn)行信噪分離,然后根據(jù)分離出的噪聲類(lèi)型,進(jìn)一步采用相應(yīng)的去噪手段將噪聲中的信號(hào)提取出來(lái),從而分離出純?cè)肼暫拖鄬?duì)弱的有效信號(hào),再用原始資料與純?cè)肼晹?shù)據(jù)相減,得到去噪后的數(shù)據(jù)。這樣可以最大程度地保護(hù)有效信號(hào),壓制噪聲。

圖2 針對(duì)規(guī)則噪聲的保幅去噪技術(shù)流程

受現(xiàn)有技術(shù)的限制,每種去噪技術(shù)的應(yīng)用都有可能帶來(lái)一定的副作用,因此去噪處理過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)控非常重要。質(zhì)量監(jiān)控不僅要進(jìn)行定性分析(包括去噪前、后單炮的噪聲以及相應(yīng)的疊加剖面),還要做定量分析(包括去噪前、后的頻譜和有效信號(hào)的能量、相位等),更重要的是要監(jiān)控去噪與后續(xù)處理技術(shù)的組合效果,以最終的疊前偏移成像便于儲(chǔ)層特征識(shí)別為標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵的去噪技術(shù)流程要測(cè)試到疊前時(shí)間偏移,通過(guò)與地質(zhì)解釋結(jié)合,對(duì)比疊前時(shí)間偏移效果來(lái)選擇去噪流程和參數(shù)。

2.1 面波衰減技術(shù)

面波是地震勘探中廣泛存在的一種規(guī)則干擾,具有低頻、低速、衰減較慢的特點(diǎn)。在炮記錄上呈掃帚狀分布,且能量強(qiáng),影響中、深層有效反射。區(qū)域?yàn)V波或F-K濾波是以往常用于壓制面波干擾的方法,前者缺陷是會(huì)不同程度地?fù)p失低頻有效信息,后者缺陷是容易出現(xiàn)假頻及“蚯蚓狀”干擾[15]。

為減小區(qū)域?yàn)V波或F-K濾波技術(shù)在壓制面波方面的副作用,我們采用自適應(yīng)噪聲衰減法。該方法首先根據(jù)地震資料和提取的初始噪聲模型計(jì)算噪聲的濾波因子,使得濾波因子與初始噪聲模型的褶積接近地震記錄中的實(shí)際噪聲，然后通過(guò)迭代修改濾波因子,使褶積的結(jié)果逐步逼近實(shí)際噪聲,最后從地震記錄中減掉求取的噪聲。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,自適應(yīng)噪聲衰減法在壓制面波方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),不會(huì)出現(xiàn)像區(qū)域?yàn)V波或F-K域?yàn)V波那樣的問(wèn)題。

自適應(yīng)噪聲衰減壓制面波時(shí),質(zhì)量監(jiān)控非常重要。應(yīng)綜合考慮能量、頻率與速度等參數(shù)進(jìn)行細(xì)致的試驗(yàn)與對(duì)比，不必追求對(duì)面波噪聲的徹底壓制,而以殘余面波噪聲不使疊前偏移結(jié)果對(duì)儲(chǔ)層識(shí)別產(chǎn)生不利影響為標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)表明,過(guò)分強(qiáng)調(diào)干凈徹底地壓制面波,反而會(huì)對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。頻率8Hz以上且能量低于反射波的面波,對(duì)最終成像結(jié)果基本沒(méi)有不利影響,在現(xiàn)有技術(shù)條件下,將其保留在數(shù)據(jù)中比將其去除對(duì)最終成像更有利。圖3 為利用自適應(yīng)噪聲衰減法壓制面波前(圖3a)、后(圖3b)的單炮記錄以及去除的噪聲(圖3c),從噪聲剖面上看不到有效信號(hào)的影子。單獨(dú)利用噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)疊加所得到的疊加剖面上也難以看到有效波的痕跡,說(shuō)明自適應(yīng)噪聲衰減實(shí)現(xiàn)了在保幅的前提下最大限度地壓制噪聲的目的。在圖3b記錄上，淺層殘余的局部低頻面波對(duì)目的層成像基本上不產(chǎn)生影響,可以保留，也可以在后續(xù)的十字交叉域FKK去噪過(guò)程中進(jìn)行進(jìn)一步壓制。

2.2 線性干擾衰減技術(shù)

對(duì)于線性干擾的壓制,F-K濾波是較好的技術(shù)手段。但在三維地震單炮記錄上,由震源激發(fā)引起的線性干擾同相軸在不同排列上的形態(tài)是不一樣的,炮點(diǎn)與接收排列的距離越近,線性特征越明顯；炮點(diǎn)與接收排列的距離遠(yuǎn)時(shí)表現(xiàn)出雙曲線特征,直接利用F-K濾波并不能很好地解決線性干擾問(wèn)題。三維FKK濾波技術(shù)[16-17]是壓制三維地震資料線性干擾的最好選擇,但直接在炮域應(yīng)用三維FKK濾波同樣難以取得理想效果。盡管線性噪聲理論上在三維FKK域中很容易被識(shí)別與消除,但由于實(shí)際觀測(cè)系統(tǒng)空間采樣間隔尤其是接收線間距(y方向的空間采樣間隔)較大,直接在炮域采用三維FKK濾波衰減具有較寬頻帶的線性干擾極易引入假頻。

圖3 自適應(yīng)噪聲衰減壓制面波前(a)、后(b)的單炮記錄及去除的噪聲(c)

十字交叉排列域是應(yīng)用三維FKK濾波技術(shù)壓制線性干擾較為理想的數(shù)據(jù)域。假設(shè)三維地震數(shù)據(jù)體的炮線和檢波線是正交的(塔中等沙漠地區(qū)三維采集多采用這樣的觀測(cè)系統(tǒng)),這時(shí)抽取一條炮線和與之相交的一條接收線上的所有地震道組成一個(gè)正交子集,相當(dāng)于對(duì)地下局部三維地質(zhì)體進(jìn)行了單次覆蓋地震采集,得到單次覆蓋的疊加數(shù)據(jù)體,該正交子集所構(gòu)建的時(shí)空域被稱(chēng)為十字交叉排列域。在十字交叉排列域中,具有相同絕對(duì)炮檢距的地震道所在的CMP面元均在一個(gè)以炮線與接收線的交點(diǎn)為圓心的圓上，因此,一個(gè)常速同相軸在橫切十字交叉排列數(shù)據(jù)體的每個(gè)時(shí)間切片上也都位于同一個(gè)圓上,該同相軸的三維形狀是一個(gè)圓錐。將十字交叉排列域數(shù)據(jù)體變換到FKK域后,很容易設(shè)計(jì)一個(gè)壓制線性噪聲的三維FKK濾波器。更重要的是,在十字交叉排列域中,由于炮點(diǎn)距遠(yuǎn)小于接收線距,y方向的空間采樣間隔大為減小,降低了FKK濾波引起假頻的風(fēng)險(xiǎn)。

在十字交叉排列域中,應(yīng)用三維FKK濾波技術(shù)壓制線性干擾的流程為：首先根據(jù)線性噪聲視速度進(jìn)行噪聲預(yù)測(cè)并減去噪聲；然后進(jìn)行相干濾波,提取噪聲中的弱信號(hào)并從噪聲中減去提取的弱信號(hào)；最后用原始地震資料減去純?cè)肼?達(dá)到保幅去噪的目的。

2.3 異常振幅衰減技術(shù)

針對(duì)非相干噪聲中的野值大跳、不正常道,除了采用常規(guī)的道編輯等方法去除外,還可以采用近幾年一些商業(yè)軟件中推出的異常振幅衰減技術(shù)[6]來(lái)去除這類(lèi)噪聲。這種去噪方法的主要原理是通過(guò)傅里葉變換將時(shí)間域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻率域,根據(jù)給定頻帶內(nèi)的振幅差異來(lái)壓制噪聲。通過(guò)計(jì)算給定頻帶內(nèi)被處理道的振幅與周?chē)卣鸬榔骄穹g的差異,依據(jù)給定的門(mén)檻值來(lái)判斷被處理道是否異常。由于異常振幅衰減技術(shù)采用多道統(tǒng)計(jì)和單道去噪方法通過(guò)在某個(gè)時(shí)窗內(nèi)選取合適的門(mén)檻值進(jìn)行去噪,因此對(duì)有效信號(hào)產(chǎn)生的畸變較小，是一種相對(duì)保幅處理技術(shù),去噪后的數(shù)據(jù)對(duì)疊前偏移非常有利。

異常振幅衰減技術(shù)可以在疊前任意數(shù)據(jù)域進(jìn)行,應(yīng)該根據(jù)噪聲特點(diǎn)把數(shù)據(jù)分選到噪聲與周?chē)卣鸬罃?shù)據(jù)有差異的任一數(shù)據(jù)域,必要時(shí)先在一個(gè)域中進(jìn)行異常振幅衰減,再轉(zhuǎn)換到另一個(gè)域進(jìn)行進(jìn)一步衰減。在不同的數(shù)據(jù)域中,噪聲與周?chē)卣鸬罃?shù)據(jù)之間的關(guān)系將產(chǎn)生改變,在一個(gè)域中去不掉的噪聲在另一個(gè)域中卻有可能被去掉。為了達(dá)到理想的統(tǒng)計(jì)效果,在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)域中的數(shù)據(jù)要有足夠的道數(shù),例如當(dāng)CMP覆蓋次數(shù)較低時(shí),在CMP域就難以獲得較好的處理效果。

影響異常振幅衰減技術(shù)應(yīng)用效果的主要因素是統(tǒng)計(jì)時(shí)窗和振幅差異門(mén)檻值的選擇。統(tǒng)計(jì)時(shí)窗劃分時(shí)應(yīng)盡量使同一地層的反射同相軸落在同一個(gè)時(shí)窗內(nèi),這樣可使有效信號(hào)的振幅基本一致,即使給出的門(mén)檻值偏小,也不會(huì)衰減有效信號(hào)。門(mén)檻值一般淺層大、深層小,這樣不會(huì)影響到淺層的初至。衰減的順序也是先強(qiáng)后弱,先低頻后高頻。

在沙漠腹地采集的資料中,沙丘引起的連片強(qiáng)能量噪聲在炮域或者接收點(diǎn)域是連續(xù)出現(xiàn)的。由于連續(xù)多道數(shù)據(jù)都存在強(qiáng)振幅噪聲,多道統(tǒng)計(jì)振幅值與單道振幅值差異很小,使用異常振幅衰減技術(shù)很難選擇合適的去噪門(mén)檻值：選擇的門(mén)檻值小,去除的振幅多,有效信號(hào)會(huì)受到影響；而選擇的門(mén)檻值過(guò)大,則基本沒(méi)有去噪效果。針對(duì)這種噪聲類(lèi)型,我們先在炮域使用較大的門(mén)檻值進(jìn)行異常振幅衰減以消除不正常道及大跳等強(qiáng)能量；然后將數(shù)據(jù)選排到CMP域,這時(shí)沙丘引起的強(qiáng)振幅噪聲為連續(xù)多道的機(jī)會(huì)大為降低,通過(guò)多道統(tǒng)計(jì)選擇合適的門(mén)檻值可以取得較好的效果。

圖4是塔中沙漠地區(qū)應(yīng)用異常振幅衰減技術(shù)在不同數(shù)據(jù)域去除強(qiáng)能量干擾的應(yīng)用效果對(duì)比。圖4a是僅在炮域應(yīng)用異常振幅衰減后的疊加剖面；圖4b是在炮域處理基礎(chǔ)上,選排到CMP域進(jìn)行異常振幅衰減后的疊加剖面。由于干擾在炮域?yàn)檫B續(xù)多道,異常噪聲衰減技術(shù)應(yīng)用效果不理想；選排到CMP域后，噪聲振幅與周?chē)卣鸬罃?shù)據(jù)存在較大差異,異常噪聲衰減效果明顯。但是,圖4b中仍然還有部分沙丘引起的強(qiáng)振幅噪聲沒(méi)有被很好壓制,這些噪聲可以通過(guò)后續(xù)的隨機(jī)噪聲衰減進(jìn)一步壓制。

2.4 隨機(jī)噪聲衰減技術(shù)

隨機(jī)噪聲是地震勘探中不可避免的不規(guī)則干擾,其頻帶寬,視速度不確定,傳播方向不一定,但服從統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律,是具有各態(tài)歷經(jīng)性質(zhì)的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程[18]。隨機(jī)噪聲會(huì)降低地震資料的信噪比,而且從單道上無(wú)法分辨,因此,疊前隨機(jī)噪聲的衰減一般都是從統(tǒng)計(jì)規(guī)律出發(fā),在炮域、共偏移距域、CMP域中進(jìn)行。

二維地震資料處理中一般采用二維隨機(jī)噪聲衰減方法(2D RNA)衰減隨機(jī)噪聲[14]。該方法假設(shè)反射波同相軸是線性的(或至少在局部是線性的),因?yàn)樵趂-x域中x方向的線性同相軸是可預(yù)測(cè)的,所以依據(jù)復(fù)數(shù)最小平方原理對(duì)每一頻率成分求得一個(gè)f-x域的預(yù)測(cè)算子。對(duì)于三維數(shù)據(jù),在x方向與y方向上分別使用2D RNA技術(shù)處理后，同相軸會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。

圖4 炮域(a)與炮域+CMP域(b)異常振幅衰減疊加剖面

三維隨機(jī)噪聲衰減技術(shù)(3D RNA)[19]是在2D RNA的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該技術(shù)假設(shè)反射波同相軸在局部為平面,同一頻率成分在f-xy域的2個(gè)空間方向上具有可預(yù)測(cè)性。依據(jù)多道復(fù)數(shù)最小平方原理求得矩形預(yù)測(cè)算子,其預(yù)測(cè)值在矩形中央,這時(shí)為求得某一道的值就必須利用周?chē)鷥蓚€(gè)方向的數(shù)據(jù)(常規(guī)2D RNA方法只使用一個(gè)方向的數(shù)據(jù))。三維實(shí)際資料的處理試驗(yàn)表明,3D RNA方法的去噪效果比2D RNA有明顯改善,對(duì)彎曲界面也不會(huì)產(chǎn)生畸變,是當(dāng)前較為理想的隨機(jī)噪聲衰減技術(shù)。

雖然疊前時(shí)間偏移本身具有很強(qiáng)的去除隨機(jī)噪聲的能力,但是對(duì)于塔中地區(qū)信噪比特別低的資料,疊前隨機(jī)噪聲的壓制仍然十分必要,以提高奧陶系目的層信噪比,從而有利于縫洞型儲(chǔ)層的成像。圖5是去除隨機(jī)噪聲前、后的疊前時(shí)間偏移剖面,從圖5b可以看出,奧陶系內(nèi)部信噪比明顯提高,層間信息豐富,小斷裂清楚,與斷裂相關(guān)的小“串珠”(圖5方框內(nèi))數(shù)量增加,質(zhì)量得到提高,有利于解釋人員對(duì)儲(chǔ)層特征和儲(chǔ)層主控因素的認(rèn)識(shí)。

隨機(jī)噪聲衰減要把握一定的“度”,去得太干凈會(huì)使小斷點(diǎn)和“串珠”等一些儲(chǔ)層的細(xì)節(jié)識(shí)別受影響,一般疊前道集信噪比達(dá)到0.5以上即可滿足疊前偏移成像需求。

圖5 去除隨機(jī)噪聲前(a)、后(b)的疊前時(shí)間偏移剖面

3 應(yīng)用效果分析

由于沙丘起伏大，低、降速層速度變化劇烈,塔中地區(qū)地震資料靜校正問(wèn)題嚴(yán)重。我們?cè)陂_(kāi)始去噪處理之前,首先應(yīng)用層析靜校正解決中、長(zhǎng)波長(zhǎng)的靜校正問(wèn)題,使用一次剩余靜校正基本解決短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題；然后根據(jù)噪聲能量先強(qiáng)后弱、先低頻后高頻、先規(guī)則后非規(guī)則、先普遍后特殊的疊前噪聲衰減原則,采用分類(lèi)、分步、分頻、分域、分時(shí)窗、分區(qū)的多域組合去噪技術(shù)思路進(jìn)行去噪處理?；玖鞒虨椋号谟蜃赃m應(yīng)噪聲衰減技術(shù)壓制面波；十字交叉域FKK濾波技術(shù)衰減線性噪聲；炮域異常振幅衰減技術(shù)衰減不正常道及大跳等強(qiáng)能量非規(guī)則噪聲；CMP域異常振幅衰減技術(shù)衰減沙丘干擾等；最后是3D RNA法隨機(jī)噪聲衰減。

在隨機(jī)噪聲衰減之前,進(jìn)行了精細(xì)的速度分析、動(dòng)校正、剩余靜校正的迭代處理,以更好地解決高頻剩余靜校正問(wèn)題，取得高精度的疊加速度；在動(dòng)校正后的共偏移距道集域進(jìn)行了隨機(jī)噪聲衰減處理,以實(shí)現(xiàn)有效信號(hào)與隨機(jī)噪聲差異的最大化,達(dá)到最佳的去噪效果。

采用上述去噪技術(shù)與流程較好地實(shí)現(xiàn)了處理目標(biāo),既去除了對(duì)最終成像會(huì)產(chǎn)生不利影響的干擾波,又避免了有效波受到傷害,較好地把握了去噪處理的“度”。圖6是采用多域組合去噪技術(shù)流程前、后的單炮記錄對(duì)比,可見(jiàn)面波、線性干擾及與沙丘起伏相關(guān)的強(qiáng)振幅噪聲等都得到了有效壓制,但壓制后的炮記錄也不是特別干凈,隱約還能看到一些噪聲的影子。

最終疊前偏移結(jié)果的優(yōu)劣是評(píng)判去噪效果的依據(jù)。圖7是采用本文多域組合去噪技術(shù)與其它去噪技術(shù)后的疊前時(shí)間偏移結(jié)果對(duì)比。圖7a是在做了大量的疊前去噪處理后得到的,使用了區(qū)域?yàn)V波面波衰減、FKK域線性噪聲衰減、異常振幅衰減以及隨機(jī)噪聲衰減等技術(shù)手段，但與采用多域組合去噪技術(shù)后的偏移結(jié)果(圖7b)相比,仍存在較明顯的差異。圖7a中目的層響應(yīng)表現(xiàn)為較強(qiáng)的能量和模糊的地質(zhì)特征；而圖7b中奧陶系內(nèi)幕信噪比提高,小斷點(diǎn)更加清晰(圖7b中綠色箭頭所指),目的層地質(zhì)特征明顯(紅色框內(nèi)),層序界面清楚,奧陶系碳酸鹽巖內(nèi)部呈現(xiàn)出大量的異常或“串珠狀”反射。以上兩種處理結(jié)果的差異主要源于所采用的去噪技術(shù)、技術(shù)組合以及去噪“度”的把握上。根據(jù)本文所論方法的處理結(jié)果，在研究區(qū)部署的兩口探井都取得了良好的油氣效果,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)能突破。

圖6 多域組合去噪前(a)、后(b)的單炮記錄

圖7 應(yīng)用其它去噪技術(shù)手段(a)與應(yīng)用多域組合去噪流程(b)處理后的疊前時(shí)間偏移結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

塔中地區(qū)以?shī)W陶系為目的層的地震資料處理中,面波、線性干擾、異常振幅以及隨機(jī)噪聲等是影響最終偏移成像效果的主要干擾波類(lèi)型，多域組合去噪技術(shù)能較好地抑制這些噪聲對(duì)偏移成像效果的不利影響。自適應(yīng)噪聲衰減、十字交叉排列、三維FKK濾波、多域異常振幅衰減以及三維隨機(jī)噪聲衰減技術(shù),分別是壓制研究區(qū)地震資料中面波、線性干擾、異常振幅以及隨機(jī)噪聲的有效技術(shù)。值得指出的是,在去噪處理過(guò)程中把握去噪的“度”是關(guān)鍵,疊前地震記錄上的噪聲多少僅僅是評(píng)判去噪效果的參考,最終的偏移成像效果才是評(píng)判去噪效果的真正依據(jù)。

[1] 夏洪瑞,陳德剛,周開(kāi)明.地震資料處理中隨機(jī)干擾消除方法分析[J].石油物探,2003,42(1)：93-96 Xia H R,Chen D G,Zhou K M.Random noise elimination in seismic data processing[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2003,42(1)：93-96

[2] 夏洪瑞,周開(kāi)明.地震資料處理中相干干擾消除方法分析[J].石油物探,2003,42(4)：526-528 Xia H R,Zhou K M.Elimination of coherent interference in seismic data processing[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2003,42(4)：526-528

[3] 張孝珍,董漢強(qiáng),侯國(guó)文,等.地震勘探中的去噪技術(shù)新進(jìn)展[J].勘探地球物理進(jìn)展,2009,32(3)：172-179 Zhang X Z,Dong H Q,Hou G W,et al.Advances in denoising technology in seismic exploration[J].Progress in Prospecting Geophysics,2009,32(3)：172-179

[4] 王寶才,劉軍,馬靈偉,等.塔中順南地區(qū)奧陶系縫洞儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征正演模擬分析[J].石油物探,2014,53(3)：344-350 Wang B C,Liu J,Ma L W,et al.Forward modeling for seismic response characteristics of the fracture-cavity Ordovician reservoir in Shunnan area of central Tarim Basin[J].Geophysical Prostecting for Petroleum,2014,53(3)：344-350

[5] 龔洪林,袁剛,田彥燦,等.塔中碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)集體精細(xì)成像[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2012,27(2)：555-561 Gong H L,Yuan G,Tian Y C,et al.Accurate imaging way of carbonate fracture-cave type’s reservoir in Tazhong[J].Progress in Geophysics,2012,27(2)：555-561

[6] 陳利新,楊海軍,鄔光輝,等.塔中I號(hào)坡折帶奧陶系礁灘體油氣藏的成藏特點(diǎn)[J].新疆石油地質(zhì),2008,29(3)：327-330 Chen L X,Yang H J,Wu G H,et al.Characteristics of the Ordovician reef-shoal reservoir in Tazhong no.1 slope-break zone,Tarim Basin[J].Xinjiang Petroleum Geology,2008,29(3)：327-330

[7] 孔劍冰,莊道川,高雁,等.塔里木盆地沙漠區(qū)低信噪比地震資料靜校正和去噪方法[J].物探與化探,2005,29(3)：257-260 Kong J B,Zhuang D C,Gao Y,et al.A study of static correction and denoising method for low signal-to-noise ratio seismic data from the desert area of Tarim basin and its application[J].Geophysical and Geochemical Exploration,2005,29(3)：257-260

[8] 谷躍民,趙建章,張進(jìn)鐸,等.塔中奧陶系碳酸鹽巖內(nèi)幕成像處理技術(shù)探討與地質(zhì)認(rèn)識(shí)[J].中國(guó)石油勘探,2008,13(1)：34-39 Gu Y M,Zhao J Z,Zhang J D,et al.A discussion on geological recognition of imaging and processing technologies of Ordovician carbonate inner structures in Tazhong area[J].China Petroleum Exploration,2008,13(1)：34-39

[9] 于常青,楊文采,李學(xué)良,等.塔里木盆地深反射地震資料處理[J].中國(guó)地質(zhì),2011,38(4)：1032-1047 Yu C Q,Yang W C,Li X L,et al.The processing of deep reflection seismic data in Tarim basin[J].Geology in China,2011,38(4)：1032-1047

[10] 馬學(xué)軍,費(fèi)建博,王建斌,等.塔中奧陶系縫洞系統(tǒng)成像的配套處理技術(shù)研究[J].石油物探,2011,50(6)：583-588 Ma X J,Fei J B,Wang J B,et al.Study on the supporting processing techniques for the imaging of Ordovician fracture-cavity system in Tazhong area[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2011,50(6)：583-588[11] 張瑋,蔡加銘.塔里木盆地塔中沙漠區(qū)高分辨率地震勘探效果[J].中國(guó)石油勘探,2007,12(3)：43-47 Zhang W,Cai J M.High resolution seismic survey in Tazhong desert area of Tarim basin[J].China Petroleum Exploration,2007,12(3)：43-47

[12] 陳學(xué)強(qiáng),白文杰,黃有暉.高精度三維地震采集技術(shù)在塔中沙漠區(qū)碳酸鹽巖勘探中的應(yīng)用[J].石油物探,2011,50(1)：76-81 Chen X Q,Bai W J,Huang Y H.Application of 3D high precision seismic acquisition technology for carbonate exploration in the central Tarim basin[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2011,50(1)：76-81

[13] 唐成鴿,劉厚裕.塔中沙漠地區(qū)石油地震勘探數(shù)據(jù)采集技術(shù)[J].勘探地球物理進(jìn)展,2004,27(6)：407-414 Tang C G,Liu H Y.Seismic acquisition in the center of Tarim desert[J].Progress in Exploration Geophysics,2004,27(6)：407-414

[14] 國(guó)九英,周興元.用F-X域預(yù)測(cè)技術(shù)消除隨機(jī)噪聲[J].石油地球物理勘探,1992,27(5)：655-661 Guo J Y,Zhou X Y.Random noise elimination using F-X domain prediction[J].Oil Geophysical Prospecting,1992,27(5)：655-661

[15] 周述才.去噪技術(shù)在新疆地震資料處理中的應(yīng)用及效果[J].石油地球物理勘探,2002,37(增刊)：35-39 Zhou S C.Application and effectiveness of noise removal technique in seismic processing in Xinjiang[J].Oil Geophysical Prospecting,2002,37(S1)：35-39

[16] 陳習(xí)峰,薛永安,俞華,等.三維 FKK 濾波技術(shù)在疊前去噪中的應(yīng)用[J].復(fù)雜油氣藏,2013,6(4)：34-38 Chen X F,Xue Y A,Yu H,et al.Application of 3D-FKK filtering technology in pre-stack denoising[J].Complex Hydrocarbon Reservoirs,2013,6(4)：34-38

[17] 胡玉雙,徐春梅,蔣波,等.基于正交子集的疊前噪音壓制技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2010,10(16)：3832-3836 Hu Y S,Xu C M,Jiang B,et al.Pre-stack noise attenuation based on orthogonal subset[J].Science Technology and Engineering,2010,10(16)：3832-3836

[18] 陸基孟主編.地震勘探原理上[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社,1993：1-242 Lu J M.The principle of seismic exploration[M].Dongying:The Press of China University of Petroleum,1993：1-242

[19] 國(guó)九英,周興元,楊慧珠.三維F-XY域隨機(jī)噪聲衰減[J].石油地球物理勘探,1995,30(2)：207-215 Guo J Y,Zhou X Y,Yang H Z.Attenuation of random noise in F-XY domain[J].Oil Geophysical Prospecting,1995,30(2)：207-215

(編輯：戴春秋)

Application of multi-domain composite denoising technology for the processing of Ordovician low SNR seismic data in Tazhong Area

Xu Ying,Liu Chen,Lv Qiuling,Shao Wenchao,Xu Chunmei,Mu Jie

(SinopecGeophysicalResearchInstitute,Nanjing211103,China)

Deep Ordovician carbonate reservoir is the main exploration target in Tazhong area.The undulate dunes,the loose surface sand bed and the serious absorption & attenuation effect leads to low SNR seismic data of the target layers.The noise caused by sand dunes affects the characteristics of the effective wave,and also breaks the law of the coherent noise,which increases the difficulty for seismic data denoising processing.In order to suppress interference wave and improve the SNR of Ordovician target layers with the premise of fidelity,based on the experience and recognition obtained from the desert seismic data processing in the last few years,in terms of noise type,energy strength,frequency bandwidth and their characteristics in different domain,we proposed multi-domain composite denoising technique and processing workflow,and the multi-domain includes scale,step,frequency,domain,time window,zone etc.Actual data application results indicate that mlti-domain composite denoising technique obviously improve the SNR of Ordovician insider reflections,the clearness of small fault points,inside abnormal of carbonate or moniliform reflection.

multi-domain composite denoising,complex surface condition,dune,Ordovician carbonate,low SNR

2014-09-01;改回日期：2014-11-28。

徐穎(1967—)，女，高級(jí)工程師，主要從事地震資料處理及方法研究工作。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)方法應(yīng)用”(2011ZX05049-001-002-004)資助。

P631

A

1000-1441(2015)02-0172-08

10.3969/j.issn.1000-1441.2015.02.008