伍澤云

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010）

灘淺海地震勘探一直是世界性難題，它不僅具有特殊的地表條件和復(fù)雜多變的表層結(jié)構(gòu)，而且地震勘探方法既不同于陸地勘探，也異于海洋勘探，地震資料處理流程較常規(guī)資料處理存在較大差異性[1-2]。以往關(guān)于灘淺海的地震資料處理，主要探討了50 Hz工業(yè)干擾、海底鳴震壓制、檢波點二次定位、子波差異校正等方法[2-3]，而對于偽單頻這種十分常見的干擾波，目前尚沒有較好的壓制方法。本文應(yīng)用自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)去除淺灘海地震資料中的偽單頻干擾，取得了一定的效果。自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)的基本原理是將干擾波表示為同頻率不同振幅的余弦函數(shù)和正弦函數(shù)之和，然后從原始信號中將其減去，從而去除干擾波[4]。

1 偽單頻成因及特征

在灘淺海OBC地震資料采集中，由于電源線的干擾，陸檢資料會出現(xiàn)一種特有的干擾波——偽單頻干擾。其在單炮上和疊加剖面上都表現(xiàn)為3～5個相鄰地震道中的小平軸羅列起來的“長尾”條帶，形態(tài)與線性干擾十分相近；但偽單頻干擾波的同向軸方向是水平的，與條帶的延展方向不一致，而線性干擾波的同向軸方向與條帶的延展方向是一致的，利用以往常規(guī)去除線性干擾的方法（諸如F-K濾波等）無法將偽單頻干擾去除。進一步分析發(fā)現(xiàn)，其頻率在每個條帶從上到下都有一個固定的主頻窄頻段，只是不同條帶的固定主頻值有所不同。

2 自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)

自適應(yīng)方法在單頻干擾波壓制方面已有研究，但大都是在去除50 Hz工業(yè)電這種單頻干擾方面的應(yīng)用[5-9]，而對于出現(xiàn)在OBC陸檢資料中的這種偽單頻干擾，目前可借鑒的資料較少。本文嘗試把自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)用于去除偽單頻。

自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)是通過含有噪音的地震道來估計噪音的振幅和相位，然后將其去除的一個過程。這個估計是一個自適應(yīng)的過程，是由輸入的數(shù)據(jù)通過循環(huán)來實現(xiàn)的，具體實現(xiàn)過程如圖1所示（參考CGG軟件）。

將地震數(shù)據(jù)表示為：

式中：k為時間樣點，S(k)為信號，N(k)為噪音。將噪音（偽單頻）表示為：

式中：C為振幅，F(xiàn)為頻率，ΔT為采樣率，φ為相位。

將（2）式進行三角函數(shù)分解，可以寫成：

式中：A=Csinφ ，B=Ccosφ。

自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)的基本原則是估計該模型中的C，也就是A和B，這個過程是通過輸入地震數(shù)據(jù)中的每一個采樣點而得到不斷更新的模型來實現(xiàn)的。對于每一個樣點k，單頻噪音模型v(k)都會被當(dāng)做誤差從D(k)中減去。

為了減少均方差，模型不斷更新來逐步逼近噪聲，這個模型更新是通過求均方差的梯度來實現(xiàn)的。公式如下：

其中梯度表示為：

當(dāng)均方差最小時，輸出OUTPUT(k)=D(k)-v(k)，其中FBACK為增益因子[10-13]，一般為0.01～0.05，噪音的頻率由處理人員通過對噪音進行頻譜分析提供。

上述實現(xiàn)過程可簡述為：

第一步：①輸入地震信號，②A、B、F的初始值，③FBACK的初始值，得到噪音估算誤差函數(shù)ERR(k)；

第二步：計算gradA[ERR2(k)]和gradB[ERR2(k)]，當(dāng)均方差最小時，執(zhí)行步驟⑤輸出去除偽單頻噪音后的地震信號OUTPUT(k)；否則通過循環(huán)步驟④，不斷更新A和B的值，從而逐步逼近偽單頻噪音v(k)，直到均方差最小時輸出OUTPUT(k)。

圖1 自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)流程

首先將偽單頻干擾波表示為同頻率不同振幅的正、余弦函數(shù)之和，然后將其減去，并且不要求偽單頻與有效信號有任何相關(guān)。因此，利用該技術(shù)去除偽單頻干擾的優(yōu)勢在于不損害有效信號S(k)。

3 應(yīng)用效果

為了驗證自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)在實際地震資料處理中的有效性，本文選取了某灘淺海區(qū)塊的OBC二維地震資料進行試驗。從圖2中可以看出，原始單炮記錄上（圖2a，紅色橢圓框）存在一條傾斜的“長尾”條帶——偽單頻干擾。利用自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)對原始單炮記錄進行處理后的單炮記錄（圖2b）清晰顯示，處理后的單炮資料中這種小平軸羅列起來的“長尾”條帶消失不見（圖2b，紅色橢圓框）。頻譜分析圖上還顯示，去除偽單頻的同時并不損害有效波（圖3），這符合地震資料處理的宗旨，從而證明該方法可以有效壓制偽單頻干擾。

處理前后的疊加剖面顯示，利用自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)處理后的疊加剖面（圖4b）較去除前的疊加剖面（圖4a），偽單頻干擾（紅色橢圓框）得到有效壓制，從而說明該方法對偽單頻這種干擾波有很好的壓制作用。

圖2 偽單頻去除前后單炮對比

圖3 偽單頻去除前（a）后（b）頻譜對比

圖4 偽單頻去除前（a）后（b）疊加剖面對比

4 結(jié)論

（1）偽單頻是灘淺海地震資料中特有的一種干擾波，利用自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)在不損害有效波的前提下，可以有效地去除偽單頻干擾。

（2）這種方法的成功應(yīng)用，一方面為提高灘淺海地震資料的處理品質(zhì)提供了一定的保障，另一方面也擴展了自適應(yīng)噪音衰減技術(shù)在地震資料處理領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。