大慶長垣地區(qū)保幅去噪技術(shù)研究及應(yīng)用

李延峰,廖文英,吳華

（1.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712；2.大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司培訓(xùn)中心，黑龍江大慶163457）

大慶長垣是大慶油田的主力油區(qū)；隨著油田勘探開發(fā)的深入，常規(guī)油氣資源愈來愈多地受到客觀條件的限制，非常規(guī)能源的動用對于4000×104t持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)意義重大?？碧侥繕藦臉?gòu)造油氣藏逐步向巖性砂體油氣藏轉(zhuǎn)變[1-2]；因此,地震資料的處理也逐漸由重視構(gòu)造成像為主向保幅高分辨方向轉(zhuǎn)變。地震資料的分辨率與信噪比之間是相互矛盾的，分辨率越高則信噪比越低。因而，如何壓制好噪音，對于保幅高分辨處理尤為重要。本文首先對大慶長垣地震資料中噪聲的主要分類及其特點進行了論述，然后探討了目前去噪方法中能夠在較好的實現(xiàn)振幅的情況下提高信噪比的去噪技術(shù)，主要包括十字交叉法面波壓制技術(shù)、頻率波數(shù)域淺層線性壓制、自適應(yīng)單頻噪音壓制、時變分頻噪音處理壓制高頻高能噪音,以及時變中值隨機噪音衰減等；在此基礎(chǔ)上，為了能更有效地壓制噪音,消除處理過程中的副作用的影響，以實現(xiàn)保幅去噪的目標，提出了一套保幅去噪處理技術(shù)流程。通過實際資料應(yīng)用效果的檢驗，表明這套流程對噪音壓制效果理想，有效信號得到有效保護，實現(xiàn)了保幅去噪的目標。實際處理的新成果資料分辨率高，與測井解釋匹配好，為該地區(qū)致密砂巖儲層預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

1 長垣地區(qū)地震處理面對的噪音

1.1 原始采集過程中的噪音

原始采集過程中的噪音就是通常意義的地震資料中的噪音，大慶長垣地區(qū)地震資料中的噪音主要有以下幾類：

（1）面波它的特點是頻率低，速度低，面波的時距曲線是直線，因此在小排列的波形記錄上面同相軸是直的。面波隨著傳播距離的增大，振動延續(xù)時間也越長，形成“掃帚狀”。這種噪音在大慶探區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育。

（2）淺層折射，由于地表是速度差異明顯分界面，容易形成折射；地表低降速層愈厚，則折射對淺層資料的影響愈深，上下介質(zhì)速度差異愈大，影響愈強。折射波的視速度是不變的，其時距曲線是直線，斜率的倒數(shù)即界面速度，這為折射衰減提供了基礎(chǔ)。

（3）單頻噪音，由于長垣地區(qū)是老油區(qū)，其中廠礦，尤其輸電電網(wǎng)密度較高，因而采集的資料中都存在較廣泛的工業(yè)干擾，這類干擾的強度隨著與污染源的距離增加而減弱，但是在時間上不會衰減。

（4）隨機噪音主要是指沒有一定頻率，也沒有一定傳播方向的波。隨機噪音在地震記錄上表現(xiàn)為雜亂無章的振動，它的頻譜很寬，無一定視速度。因而不能利用隨機噪音與有效波之間在頻譜上的差異或傳播方向上的差異(即視速度上的差異)來壓制隨機噪音。隨機噪音表面上看來是不規(guī)則的，但實際上仍是有規(guī)律可循的，它是一種具有各態(tài)歷經(jīng)性質(zhì)的平穩(wěn)隨機過程，它遵循“統(tǒng)計規(guī)律”。

1.2 處理過程中產(chǎn)生的噪音

一方面，在噪音處理過程中的手段都是壓制噪音，這樣就不可避免地存在殘余噪音。這些殘余噪音在隨后的處理中會得到不同程度的放大。比如：一些背景噪音，在球面擴散補償前，噪音能量遠低于有效信號，實際質(zhì)控手段中認為“無明顯噪音”，但是由于補償是對所有信號進行的工作，在有效信號相對較弱的中深層背景噪音的相對補償效果會高于有效信號，因此在中深層會形成噪音放大。另一方面，要提高地震資料的分辨率，特別是高分辨處理，在處理過程中都采用拓頻手段，理論上分辨率與信噪比是對立的[9]，任何拓頻方法都會不同程度放大噪音，從而降低信噪比。這些過程中被加強的噪音，如果不進行壓制，對處理成果必然造成不利影響。

2 各種噪音的壓制技術(shù)

（1）面波壓制，Wuhua等[6]提出了十字交叉法面波壓制技術(shù)。在近年的工業(yè)生產(chǎn)中該技術(shù)應(yīng)用效果較好,該方法在常規(guī)的F-Kx-Ky錐形濾波的原理基礎(chǔ)上，提出通過對地震數(shù)據(jù)交叉重排后，進行應(yīng)用。其主要優(yōu)點是實現(xiàn)起來比較簡單，頻率波數(shù)域濾波技術(shù)，在目前的主流處理軟件中均能實現(xiàn)；實際應(yīng)用中充分考慮到實際面波資料的視速度、頻率；因此對于低頻有效信號保護充分。

（2）淺層折射壓制，通常采用F-K域濾波進行壓制。由于在F-K域中，頻率相同速度不同的線性干擾波有效反射波之間在K值上區(qū)別較為明顯，故此，F(xiàn)-K濾波成為線性噪音壓制的有效技術(shù)。在保幅處理中為了避免淺層以外的信號受到影響，在常規(guī)的線性噪音壓制的基礎(chǔ)上應(yīng)采取時間深度上的限制，以達到壓制淺層線性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)有效信號的保護。

（3）工業(yè)干擾去除自適應(yīng)單頻信號衰減法壓制效果明顯；實際對工業(yè)干擾頻率的壓制的時候，被污染的地震道工業(yè)干擾被有效壓制，不存在工業(yè)電干擾的地震道，50Hz的有效波也被削弱，出現(xiàn)一定的單頻陷波作用，不能完全滿足“保幅去噪”這一目標。這種方法本身不能辨別信號中是否真的存在單頻干擾，以至于沒有遭受干擾的信號也一起“被壓制”，因此如何有效地將被工業(yè)電污染的地震接收道識別出來，成為有效壓制的關(guān)鍵。李慧等[7]提出了一種工業(yè)電干擾道自動識別辦法，根據(jù)工業(yè)電與50Hz有效信號在時間深度上的不同衰減規(guī)律，工業(yè)電干擾不隨時間的增加而衰減，但有效波的地震波隨時間增加而衰減，以此為依據(jù)成功地將被污染的地震道自動檢測出來，并且只針對受污染的地震道進行自適應(yīng)濾波應(yīng)用。該法方法不僅在實際運用過程中實現(xiàn)方便，而且對于50Hz的有效信號有很好的保護作用。

（4）時變中值濾波對隨機噪音的壓制有著良好的效果[9]，它基于隨機噪聲特性設(shè)定一個窗口長度的閾值，根據(jù)地震數(shù)據(jù)與閾值的關(guān)系選取合適的時變窗口進行中值濾波，達到有效信號與不同強度的隨機噪聲之間的最佳平衡效果。因而其在處理過程中既壓制隨機噪音，又保護了有效信號。實際上如何才能起到最好的效果，對于實際的保幅處理更有意義。在實際應(yīng)用中,一般建議在地震資料壓制了其它噪音，并且在能量、相位、頻率以及成像偏移等相關(guān)處理完成后再進行隨機噪音處理，可以在CRP道集中進行處理，或者在偏移疊加數(shù)據(jù)中處理。

（5）處理過程中產(chǎn)生的噪音衰減，分頻噪音壓制法[8]，將地震數(shù)據(jù)分為不同頻率子集，在各數(shù)據(jù)子集上識別地震強能量噪聲并加以壓制。該方法有很好的保幅特性。沒有一種獨立去噪技術(shù)對所有類型噪音都有良好效果；因此，應(yīng)該針對不同特點的噪音，選擇針對性強的噪音壓制技術(shù)；并且在多種類型噪音并存的情況下，應(yīng)該堅持先強后弱，先簡后難的原則。根據(jù)以上長垣地區(qū)地震資料噪音的特點以及類型討論與分析，提高資料保幅品質(zhì)，滿足致密砂巖儲層預(yù)測及精細反演需求。在疊前初始噪音處理過程中主要壓制好面波及線性，工業(yè)電干擾、殘余線性，在處理過程中嚴格關(guān)注背景噪音強度，根據(jù)需要進行壓制，最后在CRP道集中完成隨機噪音衰減（圖1）。

圖1 保幅處理噪音壓制流程

3 長垣保幅去噪技術(shù)流程

沒有一種獨立去噪技術(shù)對所有類型噪音都有良好效果；因此，應(yīng)該針對不同特點的噪音，選擇針對性強的噪音壓制技術(shù)；并且在多種類型噪音并存的情況下，應(yīng)該堅持先強后弱，先簡后難的原則。根據(jù)以上長垣地區(qū)地震資料噪音的特點以及類型討論與分析，提高資料保幅品質(zhì)，滿足致密砂巖儲層預(yù)測及精細反演需求。在疊前初始噪音處理過程中主要壓制好面波及線性，工業(yè)電干擾、殘余線性，在處理過程中嚴格關(guān)注背景噪音強度，根據(jù)需要進行壓制，最后在CRP道集中完成隨機噪音衰減（圖1）。

4 噪音壓制效果及分析

大慶油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)亟需新的接替資源，長垣地區(qū)致密砂巖儲層的儲層預(yù)測與開發(fā)具有重要意義。該地區(qū)致密砂巖儲層薄、物性差、勘探領(lǐng)域大，但直井產(chǎn)量低。開展保幅高分辨處理研究工作，為儲層預(yù)測提供良好的數(shù)據(jù)，尤為必要。噪音處理的研究對實現(xiàn)保幅，提高分辨率，非常關(guān)鍵。

圖2a是長垣某地震工區(qū)的典型原始記錄，其中主要的噪音有面波、工業(yè)電、線性折射，線性折射僅對中淺層有較為明顯的影響。從目標層位附近的頻譜可看到，面波頻率較低，但是能量很強；工業(yè)電的相對振幅也要強于有效反射；線性折射在頻譜中沒有太明顯的特征。圖2b是應(yīng)用十字交叉面波線性噪音壓制效果，剖面中面波得到很好的衰減，頻譜顯示，低頻有效信號得到有效保護。圖2c是在圖2b的基礎(chǔ)上，應(yīng)用工業(yè)電自動識別及壓制技術(shù)的結(jié)果，剖面與頻譜均顯示：除50Hz的工業(yè)電干擾被有效濾除，其余信號依然保持原樣。圖2d是在圖2c的基礎(chǔ)上進行的F-K域線性噪聲衰減的結(jié)果，殘余的線性噪聲得到有效壓制，剖面信噪比改善。應(yīng)用疊前分步去噪，在有效壓制各種噪聲的情況下，各種頻率成分的有效信號得到了充分保護。剖面記錄可見噪音逐步被壓制，有效反射特征得到有效加強，信噪比大幅提高。為后續(xù)的處理工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

圖2 疊前分步去噪效果對比

圖3是該地區(qū)保幅處理過程中反褶積拓頻后分頻噪音壓制的處理效果，其中圖3a經(jīng)歷了疊前分步去噪，靜校正，能量調(diào)整以及兩步法反褶積拓頻的結(jié)果，記錄噪音主要表現(xiàn)為高頻異常噪音，這是由于拓頻處理展寬有效信號的同時，加強高頻噪音相對能量，提高分辨的同時，降低了信噪比。圖3b應(yīng)用時變分頻噪音衰減處理結(jié)果，可以看出：應(yīng)用分頻噪音壓制處理后，記錄的信噪比得到改善，反射同相軸的相對型態(tài)更加清晰。從噪音（圖3c）記錄中看不到任何有效反射，實現(xiàn)了有效信號的保幅去噪的目標。

圖3 分頻噪音壓制效果

圖4是該工區(qū)保幅處理過程中的CRP道集隨機噪音衰減效果，應(yīng)用時變中值濾波前，CRP道集的信噪比不高，弱反射的與背景能量級別沒有明顯的差異（圖4a），不能滿足疊前反演的需求。圖4b是隨機噪音衰減的結(jié)果，可以看出，除標志性的反射更加明顯，弱反射也更加清晰，背景噪聲的影響得到消除；圖4c是被衰減掉的隨機噪音，記錄中沒有有效的反射，證明本次隨機噪聲壓制過程是保幅保真的。

圖4 時變中值隨機哨音衰減效果

圖5是該工區(qū)保幅高分辨處理公關(guān)成果與以往保幅高分辨處理的成果比較，從剖面上看，新處理的資料由于噪音得到更好的控制，拓頻的效果得到更好的體現(xiàn)，通過過該剖面的測井記錄和測井解釋可以看出，在新處理的資料中，致密薄砂體在地震響應(yīng)上有較理想的匹配，這為該工區(qū)下一步致密砂巖油儲層預(yù)測奠定了良好的基礎(chǔ)。

圖5 新老資料對比

5 結(jié)論

（1）長垣地區(qū)三維地震資料保幅高分辨處理中的噪音問題比較復(fù)雜，單一噪音處理技術(shù)無法滿足實際需求。

（2）噪音處理質(zhì)控過程證明：本文提出的保幅去噪流程，不僅能夠有效地壓制各種噪音，并且能夠充分保護有效信號，提高資料的信噪比。

（3）測井解釋結(jié)果證明，保幅去噪流程合理，保幅特征明顯，能適應(yīng)保幅高分辨處理的技術(shù)需求。