振动噪声在地震勘探资料处理中去除方法

刘矗

（黑龙江省煤田地质物测队，黑龙江 哈尔滨 150008）

1 概述

叠前资料的高信噪比、高保真度是叠前道集多属性提取的基础，也是众多叠前去噪软件的努力方向。为此，地球物理学家根据信号和噪声的各种特征差异，开发了大量有针对性的去噪软件，也普遍应用于资料处理中，在保真度不降低的前提下，极大地提高了叠前资料的信噪比。尽管如此，有些特殊噪声的干扰波，还没有一种有效方法去除。无需回避，在实际施工中会常常遇到了一些不可避免的规则静态环境噪声，如：抽油机、大型发电机的振动，车动等一系列具有一定规律性的外部环境噪声，特别是测线穿过工业区时尤为严重，如图1所示。目前，对这类有一定规律的、能量较强、频带较宽的静态环境噪声，常规采用分频高能压制的方法，但效果太差，在资料处理中一般采取切除作为死道处理。如果这类干扰在整条(束)测线上分布较多、较广时，显然不能作为死道处理。针对这类噪声，进行了详细地分析，并提出了一种有效的去噪方法。应用效果表明，该方法能较好地去除这类噪声，相对拓宽了频带，提高了资料的信噪比。

2 噪声分析

有外部环境噪声的典型单炮记录和对应的初至前噪声频谱是对应记录的时频谱。可见，在时间域，从记录开始到结束，外部环境噪声能量分布基本均匀、稳定，是静态的、能量和频宽基本不随时间的增大而变化，有一定的规律性；从噪声频谱可以看出，有较宽的频带，和有效反射波大部分频带重叠，且能量强；在空间域有比较固定的噪声干扰位置。认为这是一种规则、静态、来自于外界震源引起的环境噪声，明显有别于随机干扰和各类规则干扰(线性干扰)，无论是在时间域、频率域，还是空间域等，常规去噪方法很难有效压制。

图1 含静态环境噪声的典型记录

图2 理论记录去噪效果对比

3 方法原理

根据上述分析认为，该类噪声在时间域有一定的稳定性、持续性，是静态的、时不变的，在频率域有相对稳定的频宽和振幅。利用原始记录的频谱和初至前噪声的频谱差，在不改变原始相位的情况下，就可达到去噪的目的。设x(t)为地震道、s(t)为信号、n(t)为静态噪声在时问域，我们很难知道和估算静态噪声n(t)，因此，也不可能去除该类噪声。然而，在频率域，由于噪声频谱的相对稳定性，可以假定初至前噪声的频谱在信号区基本没有变化，从而估算出信号区噪声频谱n(co)，然后利用式(1)计算出信号的频谱s(∞)，反变换到时间域，达到去噪的目的。可以看出，上述方法是一种简单、实用的自适应零相位振幅滤波方法。下面从理论合成记录进行分析和验证。图2a是理论记录与频谱，图2b是含实际噪声的理论记录与频谱，图2c是去噪后的理论记录与频谱，图2d是初至前噪声的频谱。从相对振幅大小可以看出，加噪声后的振幅基本等于信号和噪声的振幅之和，之所以不完全相等，是因为利用初至前噪声的频谱估算信号区噪声的频谱误差造成的，就是说不能完全彻底地去除噪声。从去噪后的记录与频谱可见，去噪效果明显，去噪后频谱与原始信号频谱基本相同，有效信号衰减很少。因此，可以得出如下结论：

a..该类噪声应该是静态的、时不变的、基本稳定的；

b.只能去除绝大部分噪声；

c.少部分有效波能量有所衰减；

d.去噪前不能做任何时变振幅处理；

e.与静校正无关。

4 应用效果

为了进一步验证上述方法正确性和对实际资料的去噪效果，选取了某工区穿过工业区的一条测线，宽了频带，提高了资料的信噪比和分辨率，为后续反褶积、速度谱、剩余静等处理打下了良好的基础。前后叠加剖面的对比，信噪比和分辨率两方面均有明显提高，尤其是薄层、弱信号改善更为明显。图3a、3b分别是去噪前后叠加剖面对应的频谱，从能量上对比分析，可以看到30Hz以下低频段噪声能量受到了不同程度地衰减，高频段弱信号能量相对得到提高，从而达到了拓宽频带提高信噪比的目的。

图3 去噪前后叠加剖面对比

结束语

通过理论分析和对噪声特征的详细分析，以及实际资料的应用效果表明，该方法对一些穿过工业区引起的各种环境静态噪声，去噪效果明显，是一种有针对性的叠前去噪方法，既不引起假频，也不破坏有效信号的保真度，虽然应用范围有一定的局限性，但作为一种特殊情况下的特殊去噪手段是可行的、科学的、也是非常必要的，可作为众多叠前去噪方法中的一种补充。

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