三维十字交叉排列去噪技术的应用实践

李文花

(中国煤炭地质总局 地球物理勘探研究院，河北 涿州 072750)

1 引 言

面波一直是地震勘探中的主要干扰波，尤其是对于受地表黄土塬及低降速层厚度变化影响的地区，面波及线性干扰非常发育，干扰范围视速度、频率分布范围广，从而降低了资料的信噪比和分辨率。由于三维叠前单炮记录在炮线方向道距太大，线性噪音在该方向难以预测或拟合[1]，采用常规的F-Kx-Ky滤波很难取得效果。因此，针对叠前噪音压制的难点，提出了三维十字交叉排列的锥体去噪的技术与流程，许多专家学者对此技术也进行了研究并取得丰富的成果。本次针对黄土塬区对该技术进行了应用实践，对效果进行综合分析后得知，三维十字交叉排列锥体去噪技术对于压制面波[2]，提高资料信噪比，突出目的层段的反射资料品质效果良好。

2 基本原理

十字交叉排列所包含的记录是一条检波线上的检波器接收到与之垂直的一条炮线上的炮记录集合(图1)，共中心点之间的距离在炮线和检波线上分别为跑间距的一半和检波点间距的一半，其排列方式类似于一个三维的单次覆盖的CMP叠加数据体。十字交叉排列的中心点是组成该排列的炮线和检波线的交点或两条线相互投影的交点[3]，炮检距的分布与中心点相关，中心点处偏移距为零，距中心点越远偏移距越大，排列方式与单炮类似，因此，针对单炮的处理技术手段完全可以应用于十字交叉排列。

图1 工区内一个十字排列

通常，在三维地震单炮记录中，折射波、面波等线性噪音受非纵偏移距的影响，在远炮点排列上呈双曲线形式分布。在十字交叉排列道集上，折射波和面波的分布就像一个圆锥体一样，顶点的平面位置在十字交叉排列的中心点。在沿检波线和炮线方向的道集上，折射波和面波的时距曲线就是平行于圆锥体对称轴的面与圆锥面的交线[4]，即呈双曲线分布。而从圆锥体对称轴出发沿着偏移距增大的直线方向上，噪音呈线性分布(图2)。

图2 十字排列单炮记录

将炮集上的非线性干扰的面波转换成线性干扰的面波，再通过应用一个锥形滤波器就可以讲噪音消除，图3为锥形滤波器示意图。

图3 锥形滤波器示意图

具体实现过程如图4所示，即对抽取成十字交叉排列的道集进行三维傅里叶变换，应用三维锥形滤波器压制低频低速面波，再进行反傅里叶变换，恢复成正常地震数据序列，从而完成三维十字交叉排列去噪[5]。

图4 三维十字交叉排列去噪流程示意图

3 应用实例及效果

工区位于次生黄土—沙漠过渡带。北部海拔较低，地表相对平缓；南部为典型的黄土高原地貌，沟壑纵横。地表第四纪黄土经长期的剥蚀、切割形成复杂多变的沟、塬、梁、峁、坡等地形。地表地质情况复杂，面波干扰十分发育。由于三维叠前单炮记录在炮线方向道距太大，线性噪音在该方向难以预测或拟合，采用常规的F-Kx-Ky滤波很难取得效果。其次，在三维单炮记录上，由于非纵偏移距的影响，面波在远炮点排列上呈双曲线分布[6]，而F-K滤波要求空间上的采样是规则的，因此，很难将远炮点排列上的面波压制。而在十字交叉排列道集上，沿炮线方向的道距是该方向上炮距的一半，线性噪音在该方向可以很好的被预测或拟合，空间采样也是规则的，因此，应用三维F-Kx-Ky锥形滤波法在十字交叉排列数据体上，可以很好的压制面波等线性噪音，实现真正的叠前三维滤波。三维十字交叉排列压制面波前后的单炮记录及噪音显示如图5所示，从图5可以看到，十字交叉排列去噪技术可在有效压制强能量面波噪音的同时对有效信号[7]有很好的保幅性。

图5 3D FKK十字交叉排列去噪前、后单炮记录对比

面波压制前后的叠加剖面对比如图6、图7所示，去噪前的叠加剖面有严重的双曲状的干扰，信噪比低，影响目的层品质，经过三维十字交叉排列去噪后，剖面信噪比得到提高[8]，目的层连续得到改善，提高了资料分辨率。

图6 3D FKK十字交叉排列去噪前、后叠加剖面对比

图7 3D FKK十字交叉排列去噪前、后叠加剖面对比(立体显示)

在时间切片上(图8)可以看到面波的分布呈现典型的圆形的特征，应用三维十字交叉排列锥体滤波后，面波的强能量被压制[9]，尤其是 500 ms处远排列的强能量面波被有效衰减。

图8 3D FKK十字交叉排列面波衰减前、后时间切片对比

图9 3D FKK十字交叉排列去噪前、后工区信噪比对比

通过对三维十字排列锥体去噪前后的单炮、叠加剖面、时间切片以及信噪比对比图上可以明显看到，在去噪后的单炮记录中干扰得到了很好的压制，被压制的噪声中没有有效反射波，达到了去噪的目的，同时又保留了有效波，资料的数据信噪比得到明显提高[10,11]，是一种可靠有效的叠前去噪技术。

4 结 论

在黄土塬区，面波干扰是地震资料处理中主要的干扰波类型。通过此次对实际资料的应用实践表明：三维十字交叉排列锥体滤波去噪技术可以充分利于地震信号的空间分布特征，在有效压制面波干扰的同时最大限度地保留了有效反射信号，从而提高了地震资料的信噪比，保证了地震数据的可靠性，为后续技术手段的应用提供了潜力和空间。