（一）地震資料噪聲類型特征及傳播規律

渤海灣地區地表條件非農林地區植被茂盛，工業地區機械設備繁多，輸電線路林立，公路干線較多；灘涂地區淤泥遍布，養殖業發達；淺海油區鉆井平臺較多。復雜的地表條件，使得采集的資料廣泛發育各種類型的干擾波，嚴重影響后續的提高分辨率等工作及最終偏移成像，如何有效去除不同類型的噪聲是提高資料品質的關鍵。

1.多次波

當地震波在地下傳播時，若地下存在強反射界面，同時地面與空氣的分界面波阻抗差很明顯，是一個良好的反射界面，反射波可能在地下強反射界面及地表面之間震蕩，從而形成多次波（圖4-34）。多次波一般周期性較強，地震響應總和一次反射波相關，但其物理特性又和一次反射波不同。多次波的識別和壓制正是利用了這一特性。

 

 

圖4-34 長程多次波在單炮上、道集上、速度譜上的表現

 

2.面波

面波是地震勘探中常見的噪聲，按傳播路徑可分為三種：分布在自由界面附近的瑞雷(Rayleigh)面波；在表面介質和覆蓋層（通常指海水和海底）之間存在的SH型的勒夫(Love)面波；以及在深部兩個均勻彈性層之間存在的類似瑞雷面波型的史通利(Stoneley)面波。

面波干擾特點小結：①能量、頻率等屬性隨激發接收因素的變化而變化；②主頻一般較低；③一般具有一定的相關性；④能量一般隨著時間的推移和炮檢距的增加而衰減。

3.空腔鳴震

由于潛水面位置抽取鹵水曬鹽，造成空洞問題，激發巖層孔隙度大，形成空腔鳴震干擾現象，其嚴重干擾淺、中層資料成像，且影響能量向下傳播，造成深層反射信號能量弱。

空腔鳴震具有周期性和線性的特點。分布沒有規律，與折射波、直達波、有效反射波混雜（圖4-35），角度不同，速度不同。空腔鳴震模擬表明，在野外有空穴的地方施工時，震源最好在空穴之下激發，以得到質量較高的單炮記錄。

4.大鉆干擾

在油區進行地震采集時，鉆頭鉆進時產生的大鉆噪聲必將與有效波發生干涉。大鉆噪聲傳播類似于單程繞射波時距曲線，其極小點在鉆頭正上方。

 

 

圖4-35 空腔鳴震干擾單炮記錄

 

大鉆噪聲的傳播特征如下：

（1）在不同域中其時距噪聲分析關系表現不同，在共炮點道集上，表現為雙曲線特征（圖4-36），排列距鉆機越遠，相鄰道間的旅行時間越長，視速度在不同排列上有所不同，變化較明顯；

（2）在共中心點道集上，由于噪聲到達各接收道的時間不同，大鉆干擾噪聲在CMP域表現為不規則噪聲，如圖4-37所示；

（3）在共檢波點道集，由于各道接收干擾噪聲的時間不同，大鉆干擾噪聲規律性不強。

 

 

圖4-36 大鉆噪聲在單炮記錄中的顯示

 

 

 

圖4-37 大鉆噪聲在CMP道集中的顯示

 

5.50Hz工業干擾

在野外地震資料采隔聲測量系統集過程中，如果地震測線上方有輸電線路通過，相應的地震記錄中就存在50Hz左右的強單頻干擾波。該干擾波在地震記錄整個或部分時間段具有很強能量，嚴重地影響資料信噪比。在渤海灣陸地區域村鎮、廠礦較多，用電設備密集，造成高壓線路廣泛分布，使得所采集地震資料單炮記錄中存在較為嚴重的50Hz工業干擾(圖4-38)，特別是工業發達地區，嚴重影響地震資料信噪比。

50Hz工業干擾特征：a.頻率在50Hz左右；b.干擾能量貫穿接收道整個采集時間段，深層部分在能量補償后變得更強，幾乎將有效反射信號淹沒；c.在單炮記錄上分布廣泛但無規律，但固定分布在靠近高壓線的檢波點上。

 

 

圖4-38 具有嚴重的50Hz工業干擾的單炮

 

（二）疊前去噪方法的配套技術

1.多次波壓制技術

目前地震資料去噪的難點是壓制多次波，特別是層間多次波。目前來說，多次波壓制屬于世界性難題。其方法基本可分為兩大類：一類是基于有效波和多次波之間差異的濾波方法（表4-9），另一類是基于波動理論的方法（表4-10）。

 

 

表4-9 基于有效波和多次波之間差異的多次波壓制方法

 

 

 

表4-10 基于波動方程多次波壓制方法

 

1）常規多次波壓制方法：RaDOn變換法及改進

Radon變換一般包含三個步驟：Radon正變換、動校正量（或速度）切除和Radon反變換。消除多次波的方法是“減去法”。

用一次波校正后變換到Radon域，將一次波切出來，多次波的近道由于接近水平，能量分布與一次波相近，因而壓制不理想；用多次波校正后變換到Radon域，將多次波切除，多次波的遠道存在拉伸畸變，與近道不在同一直線上，因而遠道壓制不理想。為此，提出“兩步法”壓制多次波：首先用多次波作動校正，對多次波進行切除，為保護有效波，對多次波切除應盡可能小，此時多次波能量大部分被壓制，只剩下遠道的能量（圖4-39中）；然后用一次波校正，轉換到Radon域后把一次波能量切出來，同樣為保護有效波，對一次波切出應盡可能大（注：這時只剩下遠道的干擾波，也可以對τ-p域內遠離p0道的多次波進行動校正量自適應切除）。兩步之后，多次被壓制得很干凈。但由于原始數據一次波和多次波的離散性，轉換到Radon域能量發散，切除時難免對一次波有輕微損傷（圖4-39右）。

從圖4-39可以看出，該方法壓制多次波效果非常理想，多次波基本被壓制干凈；不足之處就是，在壓制多次波的同時難免會損失有效波能量。因此，該方法的適用范圍是：如果目標是高精度的構造成像，對振幅的AVO變化特性要求不高，就可以采用該方法，會取得較好的多次波壓制效果。

 

 

圖4-39“兩步法”線性Radon變換

 

2）保幅的多次波壓制方法：剔除擬合法

常規壓制多次波的方法，諸如Radon變換法，在壓制多次波的同時不能保留振幅的AVO效應，也就是說不保幅。剔除擬合法（李慶忠，1995）可以解決這個問題——在壓制多次波的同時保留振幅的AVO效應。其基本思路是：先將CDP道集用一次波的速度作動校正，將其拉平。以某t0時刻為準，把橫向上各道的振幅值繪出來，如圖4-40所示。一次波的AVO振幅是漸變的，可以用一個拋物線型的二次曲線表示為

A=Qx2+P （4-15）

式中，P為正入射縱波的振幅；x為炮檢距；Q可稱為拋物線曲率。

在圖4-40中，多次波表現為在拋物線上的一個多余波形。這些多余波形離開拋物線的誤差很大。因此，只要把這些大的誤差點剔除，就能得到很少受多次波影響的擬合P值及Q值。所以，先采用最小二乘法擬合出一個P值和Q值，得到一條拋物線。然后計算每一個實際點離開拋物線的距離，得到誤差ex。將誤差大的點剔除，使它們不能參與下一次擬合。剔除一些道的點之后，可以再次用最小二乘法來擬合新的拋物線，得到P與Q值。剔除道是不固定的，它根據ex誤差而定。如此，逐步擬合——剔除——擬合，直到剔除百分比等于15%或20%終止。

圖4-41上圖是有較強多次波的模型正演模擬記錄NMO結果。一次波被拉平，多次波呈彎曲狀。剔除擬合之后，結果如圖4-41下圖，從中可以看出無論是隨機干擾，還是規則干擾，都被很好壓制，一次波得到明顯突顯。

那么，這種方法對AVO特性的保留效果如何呢？從圖4-42的對比分析可以看出，剔除擬合法在有效壓制多次波和隨機噪聲的同時，保留了振幅AVO特性，為后續AVO研究工作奠定了基礎。

2.面波壓制技術

由前面對面波干擾的分析可知，面波的頻率和速度較低，可以將資料轉換到F-K域或F-x域，利用面波和有效波之間的頻率和速度差異，將面波分離后，再轉換到T-x域，就完成了面波壓制。也可根據面波的能量遠大于有效波這一特點，用區域異常噪聲衰減技術來壓制面波。在處理過程中，可采用多種方法結合，循序漸進地逐步壓制，最大限度地保護有效信號。圖4-43為F-x域相干噪聲壓制法（簡稱Fxcns，下同）壓制面波前后單炮與剖面對比圖。

 

 

圖4-40 動校正后一次波的AVO振幅曲線

 

 

 

圖4-41 含多次波的模型噪聲壓制前（上）后（下）CMP記錄

 

 

 

圖4-42 理想狀態（上）、加噪聲后（中）和剔除擬合后（下）某時刻振幅曲線圖

 

3.空腔鳴震壓制技術

渤海灣地區有些工區鹵水池分布比較密集，由于抽水曬鹽造成潛水面出現空洞現象，淺層鳴震非常嚴重，影響了中、淺層的成像，針對該干擾，試驗了多種方法，包括Fxcns法、炮集域和道集域FK法、反假頻法、預測反褶積、地表一致性反褶積方法等，針對這些方法的處理要點、優缺點和效果進行對比。最終確定一套合適的處理流程，這套處理流程對空腔鳴震壓制效果理想，有效信號損失較小。

 

 

圖4-43 原始剖面（上）及區域Fxcns濾波后剖面（下）

 

 

 

表4-11 針對空腔鳴震干擾試驗方法及參數表

 

從圖4-44可以看出，用空腔鳴震組合壓制技術處理后，疊加剖面上的空腔鳴震干擾得到了很好壓制，信噪比得到較大提高。

4.檢波點域壓制50Hz工業干擾

1）檢波點域壓制50Hz干擾方法原理

對實際資料分析發現：50Hz干擾源一般是固定的，而野外采集的接收點也是不變的，那么能產生50Hz干擾的干擾源所影響的范圍就固定在一定的范圍之內。根據這個原理，可以把資料從共炮點域轉換到共檢波點域，從而把50Hz強單頻干擾分選出來進行單獨分離。這樣既分離出干擾波，又較好地保留有效信號，同時覆蓋次數亦保持不變。

2）檢波點域壓制50Hz干擾效果

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從圖4-45可以看出，50Hz干擾分離前，剖面幾乎被50Hz能量淹沒，50Hz干擾分離后，剖面信噪比得到很大提高，成像非常清晰。

 

 

圖4-44 壓制空腔鳴前后疊加剖面對比

 

 

 

圖4-45 50Hz干擾分離前（左）、后（右）剖面對比圖

 

5.針對海上線性干擾的線性Radon變換壓制方法

東部海上地震資料廣泛存在線性干擾，且能量較強，對單炮和剖面的信噪比造成較大影響。由于該線性干擾頻率高、傾角大，使得常用的F-K法容易出現假頻，濾波效果欠佳。由Radon變換基本原理可知，線性Radon變換可以壓制線性干擾。用該方法壓制勝海2地震資料中的線性干擾，單炮和疊加剖面都取得了較好的效果，如圖4-46所示。

 

 

圖4-46 利用線性Radon變換壓制含線性干擾剖面前（左）、后（右）對比

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