提高黄土山地三维地震资料信噪比和分辨率的保真处理方法

摘要： 黄土山地地表条件复杂、干扰强，表层介质非均质性强，同时受表层巨厚黄土吸收衰减影响，出现地震资料信噪比低、主频低、频带窄等问题。经叠前保真噪声衰减处理和叠前时间偏移后的叠加数据仍存在随机噪声及散射干扰，制约了薄储层的预测精度。业界通常采用F‐XY 域四维去噪+叠后零相位反褶积方法提高信噪比、分辨率，笔者则采用F‐X 域Cadzow 滤波实现三维叠后数据的散射干扰及随机噪声同步压制，在此基础上利用连续小波变换方法提高分辨率。各处理环节中，应用噪声剖面、F‐K 谱、振幅谱、时间切片、分频扫描、井震标定等多种质控手段确保参数的合理选择。该套处理方法具有良好的保真性，可为后续反演、属性分析等环节提供良好的数据基础。

关键词： 随机噪声，散射干扰，F‐X 域Cadzow 滤波，连续小波变换，保真度

中图分类号：P631 文献标识码：A DOI：10. 13810/j. cnki. issn. 1000-7210. 2024. 06. 012

1 研究背景

鄂尔多斯盆地黄土山地地表起伏剧烈、地层结构松散、速度较低、孔隙度大、非均质性强，导致地震资料干扰波发育、静校正问题突出、高频吸收衰减严重、资料分辨率和信噪比极低。近年来，长庆油田持续攻关，在黄土山地三维地震采集中采用“全方位、高覆盖”观测系统设计，有利于压制噪声、提高叠前偏移成像质量[1]。受黄土山地复杂表层、深层地震地质条件制约，基于常规流程处理的地震资料不能满足薄储层刻画、深层等复杂目标勘探的需求[2]。经过叠前保幅去噪后，偏移剖面仍存在明显的随机噪声及相干干扰，制约薄储层预测的精度。图1 为鄂尔多斯盆地黄土山地叠前时间偏移剖面及目的层等时切片，可见对应剖面的F‐K 谱波数范围较宽，表明偏移剖面中除了有效信号能量，还包含随机噪声及高角度相干干扰。残余噪声会影响目的层等时切片的清晰度，制约低幅度构造刻画、小断层和裂缝分布预测的精度。因此，在研究区开展叠后资料保真提高信噪比与分辨率方法研究至关重要[3]。

2 叠后去噪及提频技术综述

目前业内常用的叠后去噪方法包括F‐XY 域预测去噪法[4]、τ ⁃p 变换去噪法[5]、F‐K 域滤波技术[6]以及Trickett[7]、Cadzow 滤波方法[8]。其中F‐XY 域预测去噪法及τ‐p 变换方法对随机噪声具有良好的压制效果。F‐K 滤波根据有效信号与噪声视速度的不同分离有效信号与噪声。由于F‐K 滤波对非干扰信号也进行了处理，所以滤波后的有效波的特征和连续性变差，严重地降低了地震记录的横向分辨率。基于三维数据体的τ⁃p 变换方法在τ⁃p 域通过计算相干值和纯信号道、设置权值等关键参数，可有效压制随机噪声，显著提高资料信噪比。τ⁃p 变换可提高复杂构造区剖面信噪比和连续性，但同时也会导致断层断点不清，影响裂缝的精细刻画和预测研究。Cadzow 去噪方法由Cadzow[9]于1988 年首先提出，对信号和图像进行去噪处理。朱跃飞等[10]提出与Cadzow 去噪方法等效的基于降秩压制随机噪声的多道奇异谱分析（MSSA）方法，通过分析动力系统产生的时间序列，给出自动确定有效奇异值个数的Akaike 信息准则和经验方法。这种降秩类去噪算法对曲率较大的弯曲同相轴有损伤。Trickett[7]将Cadzow 所提方法应用于地震噪声的压制，并推广到三维地震数据的随机噪声压制，取得了良好的应用效果。研究区地表复杂，噪声发育，但地下地层平缓，对于倾角不大的黄土山地地震资料，Cadzow 滤波方法对叠后剖面上的随机噪声及相干干扰均有较好的压制作用。

信噪比是影响地震数据分辨率的主要因素[11-13]。本文通过叠后保真去噪处理提高地震资料的分辨率，以满足薄储层刻画的需求。常用的叠后提高分辨率方法包括零相位反褶积[14]、基于波动方程或Kirchhoff 积分法的的Q 偏移[15]、地质统计学反演[16]及时频域提高分辨率的方法[17-19]等。其中，零相位反褶积具有速度快、操作简单等优点，但受数据信噪比等因素影响较大。Q 偏移方法具有良好的保真性[20-22]，但该方法需要估算地层的Q 值，准确估算实际资料的Q 值一直是业界具有挑战性的工作[23-25]。反演类方法在提高分辨率的同时需要克服多解性的问题。时频域提高分辨率方法考虑地震信号的时频关系，具有良好的保真性。因此，本文采用基于连续小波变换的地震信号提高分辨率方法[26]，该算法简单、鲁棒性强，适合大规模工业应用。