提高黃土山地三維地震資料信噪比和分辨率的保真處理方法

摘要： 黃土山地地表條件復雜、干擾強，表層介質(zhì)非均質(zhì)性強，同時受表層巨厚黃土吸收衰減影響，出現(xiàn)地震資料信噪比低、主頻低、頻帶窄等問題。經(jīng)疊前保真噪聲衰減處理和疊前時間偏移后的疊加數(shù)據(jù)仍存在隨機噪聲及散射干擾，制約了薄儲層的預測精度。業(yè)界通常采用F‐XY 域四維去噪+疊后零相位反褶積方法提高信噪比、分辨率，筆者則采用F‐X 域Cadzow 濾波實現(xiàn)三維疊后數(shù)據(jù)的散射干擾及隨機噪聲同步壓制，在此基礎上利用連續(xù)小波變換方法提高分辨率。各處理環(huán)節(jié)中，應用噪聲剖面、F‐K 譜、振幅譜、時間切片、分頻掃描、井震標定等多種質(zhì)控手段確保參數(shù)的合理選擇。該套處理方法具有良好的保真性，可為后續(xù)反演、屬性分析等環(huán)節(jié)提供良好的數(shù)據(jù)基礎。

關鍵詞： 隨機噪聲，散射干擾，F(xiàn)‐X 域Cadzow 濾波，連續(xù)小波變換，保真度

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000-7210. 2024. 06. 012

1 研究背景

鄂爾多斯盆地黃土山地地表起伏劇烈、地層結(jié)構松散、速度較低、孔隙度大、非均質(zhì)性強，導致地震資料干擾波發(fā)育、靜校正問題突出、高頻吸收衰減嚴重、資料分辨率和信噪比極低。近年來，長慶油田持續(xù)攻關，在黃土山地三維地震采集中采用“全方位、高覆蓋”觀測系統(tǒng)設計，有利于壓制噪聲、提高疊前偏移成像質(zhì)量[1]。受黃土山地復雜表層、深層地震地質(zhì)條件制約，基于常規(guī)流程處理的地震資料不能滿足薄儲層刻畫、深層等復雜目標勘探的需求[2]。經(jīng)過疊前保幅去噪后，偏移剖面仍存在明顯的隨機噪聲及相干干擾，制約薄儲層預測的精度。圖1 為鄂爾多斯盆地黃土山地疊前時間偏移剖面及目的層等時切片，可見對應剖面的F‐K 譜波數(shù)范圍較寬，表明偏移剖面中除了有效信號能量，還包含隨機噪聲及高角度相干干擾。殘余噪聲會影響目的層等時切片的清晰度，制約低幅度構造刻畫、小斷層和裂縫分布預測的精度。因此，在研究區(qū)開展疊后資料保真提高信噪比與分辨率方法研究至關重要[3]。

2 疊后去噪及提頻技術綜述

目前業(yè)內(nèi)常用的疊后去噪方法包括F‐XY 域預測去噪法[4]、τ ?p 變換去噪法[5]、F‐K 域濾波技術[6]以及Trickett[7]、Cadzow 濾波方法[8]。其中F‐XY 域預測去噪法及τ‐p 變換方法對隨機噪聲具有良好的壓制效果。F‐K 濾波根據(jù)有效信號與噪聲視速度的不同分離有效信號與噪聲。由于F‐K 濾波對非干擾信號也進行了處理，所以濾波后的有效波的特征和連續(xù)性變差，嚴重地降低了地震記錄的橫向分辨率?；谌S數(shù)據(jù)體的τ?p 變換方法在τ?p 域通過計算相干值和純信號道、設置權值等關鍵參數(shù)，可有效壓制隨機噪聲，顯著提高資料信噪比。τ?p 變換可提高復雜構造區(qū)剖面信噪比和連續(xù)性，但同時也會導致斷層斷點不清，影響裂縫的精細刻畫和預測研究。Cadzow 去噪方法由Cadzow[9]于1988 年首先提出，對信號和圖像進行去噪處理。朱躍飛等[10]提出與Cadzow 去噪方法等效的基于降秩壓制隨機噪聲的多道奇異譜分析（MSSA）方法，通過分析動力系統(tǒng)產(chǎn)生的時間序列，給出自動確定有效奇異值個數(shù)的Akaike 信息準則和經(jīng)驗方法。這種降秩類去噪算法對曲率較大的彎曲同相軸有損傷。Trickett[7]將Cadzow 所提方法應用于地震噪聲的壓制，并推廣到三維地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲壓制，取得了良好的應用效果。研究區(qū)地表復雜，噪聲發(fā)育，但地下地層平緩，對于傾角不大的黃土山地地震資料，Cadzow 濾波方法對疊后剖面上的隨機噪聲及相干干擾均有較好的壓制作用。

信噪比是影響地震數(shù)據(jù)分辨率的主要因素[11-13]。本文通過疊后保真去噪處理提高地震資料的分辨率，以滿足薄儲層刻畫的需求。常用的疊后提高分辨率方法包括零相位反褶積[14]、基于波動方程或Kirchhoff 積分法的的Q 偏移[15]、地質(zhì)統(tǒng)計學反演[16]及時頻域提高分辨率的方法[17-19]等。其中，零相位反褶積具有速度快、操作簡單等優(yōu)點，但受數(shù)據(jù)信噪比等因素影響較大。Q 偏移方法具有良好的保真性[20-22]，但該方法需要估算地層的Q 值，準確估算實際資料的Q 值一直是業(yè)界具有挑戰(zhàn)性的工作[23-25]。反演類方法在提高分辨率的同時需要克服多解性的問題。時頻域提高分辨率方法考慮地震信號的時頻關系，具有良好的保真性。因此，本文采用基于連續(xù)小波變換的地震信號提高分辨率方法[26]，該算法簡單、魯棒性強，適合大規(guī)模工業(yè)應用。