金國平 楊華濱

(大慶油田勘探開發(fā)研究院 黑龍江大慶)

基于廣義S變換的疊前去噪方法

金國平 楊華濱

(大慶油田勘探開發(fā)研究院 黑龍江大慶)

地震資料疊前去噪是勘探地震資料處理的關(guān)鍵問題之一,但這個問題長期以來一直沒有得到很好的解決,各種不同類型的噪音是提高地震資料分辨率的一個主要障礙。如何消除地震資料中的各種不同類型的噪音是地震資料疊前去噪的核心問題。為此,人們進行了長期不懈的努力,以更好地消除各種噪音。文章著重概述應(yīng)用廣義S變換在疊前去噪的方法、以及應(yīng)用的效果。結(jié)果表明,疊前去噪技術(shù)能有效壓制噪聲、提高信噪比,且振幅保真度較高,極大地改善了疊前地震資料的品質(zhì),為疊前地震反演的開展奠定了基礎(chǔ)。

廣義S變換;振幅保真;疊前去噪

0 引 言

地震勘探資料處理的主要任務(wù)之一就是消除記錄數(shù)據(jù)中的相關(guān)噪音和隨機噪音。一般來說,在地震勘探方面,隨機產(chǎn)生的干擾,如風(fēng)吹草動,其頻帶相對較寬,幾乎覆蓋整個有效波的頻帶。對于某些地區(qū),地震獲得的高頻信息相對較弱的地震勘探,受隨機干擾影響的相對程度更大。為消除隨機干擾,野外采取了許多方法,但是,在多風(fēng)季節(jié)或其它條件限制下,隨機噪音是不可能壓制干凈的,這就需要做更多的室內(nèi)處理。在地震資料處理中,壓制隨機噪音的方法有:f-x域二維預(yù)測、w-x域預(yù)測、f-x域奇異值分解法等。它們都是根據(jù)有效縱波在橫向上是相關(guān)的,而隨機干擾在橫向上是不相關(guān)的基本理論而制定的方法。對于一維方向上如何壓制隨機噪音,人們研究的很少。本文主要闡述應(yīng)用廣義S變換在疊前CRP道集和炮集進行去噪處理。

1 廣義S變換原理[1]

廣義S變換是由S變換發(fā)展而來,而S變換中的基本小波是固定不變的。我們知道,在分析地震信號中,地震信號的時頻分布不僅與信號本身有關(guān),而且與地震子波密切相關(guān)。從實際地震信號中提出地震子波作為S變換中的基本小波,這就是S變換在地震資料應(yīng)用中的推廣,稱之為廣義S變換。廣義S變換是一種時頻分析方法,自1996 Stockwell[1]提出變換以來,已在信號分析、圖像分析、量子物理和非線性科學(xué)等領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展,也為地震資料處理提供了新的手段。和常規(guī)的付里葉變換相比較廣義S變換具有良好的時頻以及抗噪聲的特性,采用該方在地震處理中的疊前消除隨機噪聲和線性干擾收到到了良好的效果。作者在本文中提出了基于廣義S變換小波變換的疊前去噪方法。通過對CRP道集和炮集的實際資料處理結(jié)果表明,證明該方法是十分有效[2]。

針對地震信號的特點把基本小波推廣為:

式中,A為基本小波的幅度,α為能量衰減率(α >0)(取α=,σ>0),β為能量延遲時間,f0為基本小波的視頻率。定義:

其中,

設(shè)函數(shù) h(t)∈L2(R),L2(R)表示實數(shù)域上的平方可積函數(shù)空間,在S變換中,基本小波函數(shù)w(t)為:

h(t)相對于w(t)的廣義S變換定義為:

則廣義S變換的反變換公式為:

式中,IFT表示逆Fourier變換。y(f)由下式定義: ^

h表示的Fourier變換。

2 疊前去噪分析

疊前反演對疊前地震數(shù)據(jù)處理提出了兩大挑戰(zhàn):其一,疊前反演是在疊前道集上進行的,通過輸入不同的角道集疊加數(shù)據(jù)進行聯(lián)合反演,提取各種彈性參數(shù),因此提高疊前地震數(shù)據(jù)的信噪比十分重;其二,在壓制噪聲的同時,必須保持反射波振幅的相對強弱關(guān)系。鑒于此,在應(yīng)用疊前去噪技術(shù)時,既要謹慎合理地選擇去噪方法,提高疊前資料信噪比,又要監(jiān)控去噪前后振幅的相對保持關(guān)系,達到振幅相對保真的目的。

圖1 原始地震剖面

圖2 去噪后地震剖面

圖3 噪音剖面

圖1是實際理論模型中加入了40%的隨機噪音剖面,圖2是通過廣義S變換處理的剖面,圖3是從圖1中分離出來的噪音剖面。從圖1中可以看出,模型中加入了40%的噪音,剖面分辨率和性噪比都比較低,無法識別出底層的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的反射特征。經(jīng)過廣義S變換處理的剖面剖面的分辨率和性噪比都大幅度提高,能夠很清楚地識別出地層的結(jié)構(gòu)。這主要是因為廣義S變換使信號在空間域和頻率域同時具有良好的局部分析性質(zhì).廣義S變換可以將信號分解到各個不同的尺度或各個不同的頻段上,并且通過伸縮、平移聚焦到信號的任一細節(jié)加以分析,廣義S變換去噪方法為地球物理信號去噪、高分辨率處理提供了有效途徑[3,4]。

3 實際應(yīng)用效果分析

廣義S變換去噪作為一種新方法技術(shù),由于其具有時頻分析,多分辨率,和去相關(guān)性等特點,在信號去噪方面得到了廣泛應(yīng)用,將其應(yīng)用于地震信號的消噪應(yīng)用小波變換來壓制地震資料中的噪聲主要有兩個途徑,一是利用廣義S變換分頻特性去噪,主要用來壓制面波等規(guī)則干擾;二是在小波域?qū)π〔ㄏ禂?shù)進行非線性處理后重構(gòu)去噪,主要用于壓制隨機干擾。本文主要是應(yīng)用該方法。在CRP道集上做了一些工作收到了良好的效果。

圖4 原始CRP道集和去噪后CRP道集

圖5 GST去噪前后剖面對比

圖4(左)是原始的CRP道集,圖4(右)是經(jīng)廣義S變換處理之后的CRP道集,通過對比分析我們可以看出,原始的CRP道集圖4(左)有不同程度的隨機干擾,造成疊加后剖面的信噪比下降。圖4(右)CRP道集更為清晰,信噪比也較高,圖5(上)是原始的疊加剖面,圖5(下)是經(jīng)過去噪后的CRP道集的疊加結(jié)果,目標區(qū)更為清楚,同向軸更為連續(xù)。有利于后續(xù)的疊前反演和巖性預(yù)測。

4 對疊前去噪的幾點認識及結(jié)論

1)疊前去噪處理一定要在振幅保真的基礎(chǔ)上進行,疊前的振幅保真處理是保證后續(xù)彈性參數(shù)反演的基礎(chǔ),而處理過程中每一步振幅信息分析和監(jiān)控將成為衡量疊前數(shù)據(jù)體是否保真的關(guān)鍵道間振幅信息監(jiān)控、平面振幅信息監(jiān)控和相干體振幅信息監(jiān)控三者相結(jié)合的過程質(zhì)控,形成一套點、面、體多方位的振幅信息監(jiān)控體系,保證地震振幅在疊前處理過程中始終相對保真,使地震數(shù)據(jù)真實地反映地下地質(zhì)信息。

2)地震資料中的噪聲種類各異,噪聲的壓制也不是一步完成的,要通過多種方法組合效果更好。廣義S變換方法也不局限于去噪、它也可以在提高地震剖面的分辨率上發(fā)揮較好的作用[4]。地震處理過程中如何結(jié)合各種去噪方法的特點和優(yōu)勢,在不同的處理階段(疊前,疊后)選擇合適的參數(shù)來壓制噪聲并且提高地震資料的信噪比和分辨率是我們的最終目標。

[1] Stockwell,R.G.,Mansinha,L.,Lowe,R.P.,Localization of the complex spectrum the transform,IEEE Tran.On Signal Processing,pp.998-1001,1996.

[2] 高靜懷,滿尉仕,陳樹民.廣義S變換域有色噪聲與信號識別方法[J].地球物理學(xué)報,2004,(5)

[3] 熊 煮.地震數(shù)據(jù)數(shù)字處理應(yīng)用技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993

[4] 金國平.廣義S變換在地震高分辨處理中的應(yīng)用[J].石油儀器,2009,23(3)

Jin Guoping and Yang Huabin.Prestack noise attenuation Based on Generalized S transformation.PI,2010,24 (4):59～61

Seismic data pre-stack noise attenuation is one of the key problems of seismic data processing.However,this problem has not been well solved so far and is becoming a barrier of enhancing theresolution of seismic data.How to efficiently eliminate seismic data in different types of noise is a major problem of seismic data pre-stack noise attenuation. So far,many efforts have been made for the purpose of better attenuating noise.This paper summarizes the application of generalized S transformation in pre-stack de-noising and the effects.The results shows that pre-stack noise attenuation technique can effectively suppress noise,improve signal to noise ratio,and increase fidelity amplitude,which greatly improves the quality of pre-stack seismic data,and lay the foundation of carrying out pre-stack seismic inversion.

Generalized S transformation;amplitude fidelity;pre-stack noise attenuation

P631.6+2

B

1004-9134(2010)04-0059-03

金國平,男,1957年生,工程師,1983畢業(yè)于北京地質(zhì)大學(xué)石油物探專業(yè),現(xiàn)在大慶油田勘探開發(fā)研究院從事地震油藏描述及勘探方法研究工作。郵編163712

2009-08-01 編輯:梁保江)

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