聶愛蘭

(中煤科工集團(tuán) 西安研究院，西安 710077)

西部地區(qū)地表地質(zhì)條件復(fù)雜，地形起伏變化大，低、降速層厚度和速度橫向變化快，無潛水面，激發(fā)條件差等，造成地震野外采集的淺層地震反射數(shù)據(jù)中普遍存在著嚴(yán)重的干擾，面波尤為典型，資料的信噪比低。為提高資料的信噪比和分辨率，準(zhǔn)確反映出地質(zhì)構(gòu)造，壓制疊前地震資料中的面波是非常有必要的。

目前，地震資料處理中，常用的消除面波方法主要分為濾波法和波場(chǎng)分離法兩種[1－4]。常采用的頻率域帶通濾波、f－κ域?yàn)V波、小波變換去噪和τ－ρ變換，是目前廣泛使用的去除面波的濾波法。主要利用有效信號(hào)和面波在頻率或視速度上的差異濾波。傾角中值濾波法是在中值濾波法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，利用面波的線性特征和反射波的非線性特征對(duì)面波分離，達(dá)到增強(qiáng)有效信號(hào)的目的。筆者利用傾角中值濾波法分離地震面波，以提高地震資料的信噪比和分辨率。

1 傾角中值濾波法

傾角中值濾波法基于疊前地震單炮道集上面波的線性特征，對(duì)面波進(jìn)行線性掃描，沿面波線性同相軸方向，運(yùn)用中值濾波方法，分離出面波，進(jìn)而利用“減去法”壓制面波[5－8]。傾角中值濾波法分離地震面波過程如下:

(1)圖1a是靜校正后的共炮點(diǎn)道集，為輸入道集，任意點(diǎn)(i，j)(i記錄道號(hào);j為采樣點(diǎn)號(hào))，在以第i道為中心記錄道，選取2m+1道，形成該采樣點(diǎn)的傾角掃描道集。

(2)給出面波斜率掃描范圍p(p1，p2)，按一定掃描間隔掃描tp，記錄每個(gè)掃描斜率的振幅值和的絕對(duì)值，由式(1)確定:

式中:m——空間跨度參數(shù)，2m+1即傾角道集掃描道數(shù);

tp——斜率掃描間隔;

xi+k，j+ktp——第 i+k 道、第 j+ktp采樣點(diǎn)處的振幅值。

(3)將記錄下來的數(shù)列{Ai，j(p)}進(jìn)行排序，最大值時(shí)的斜率定義為需被分離的面波的線性斜率，對(duì)該斜率的振幅序列進(jìn)行中值濾波，其中值結(jié)果定義為該采樣點(diǎn)的新振幅值。

(4)將輸入的疊前單炮道集逐點(diǎn)逐道重復(fù)(2)和(3)過程，得到道集上所有采樣點(diǎn)的新振幅值，將其定義為被分離的面波振幅值，記為面波記錄，如圖1b所示。

(5)將輸入的疊前地震單炮道集減去面波記錄，達(dá)到衰減面波目的，完成傾角中值濾波法，得到衰減后的記錄，如圖1c所示。

圖1 傾角中值濾波法實(shí)現(xiàn)過程Fig.1 Explain process of dip median filtering method

2 理論合成記錄實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

為了驗(yàn)證傾角中值濾波法的有效性，進(jìn)行了多組理論合成記錄實(shí)驗(yàn)。表1為理論單炮道集記錄的主要參數(shù)，為五層層狀介質(zhì)，在142 m有一低薄速層。圖2是對(duì)應(yīng)的理論單炮記錄，采樣率500 μs，道長(zhǎng) 512 ms，道間距 4 m，48 道接收。記錄中面波非常發(fā)育，資料的信噪比低。圖3、4是以圖2的理論道集為輸入，主要對(duì)空間跨度參數(shù)進(jìn)行測(cè)試分析，分別取了3道、13道、21道和31道四組，時(shí)空域內(nèi)斜率掃描取值范圍為8～25 ms/道。由結(jié)果分析可見:跨度太小的情況下，達(dá)不到衰減面波的目的;隨著跨度增大，衰減面波的效果明顯增大，但計(jì)算量也增大。在資料處理中，找到最優(yōu)的時(shí)窗跨度即可。

表1 理論模型主要參數(shù)Table 1 Major parameters of model gathers

圖2 理論單炮道集Fig.2 Theoretical gather

圖3 不同空間跨度，傾角中值濾波法分離出的面波Fig.3 Separated surface wave after application of dip median filtering method with different spatia span

圖4 不同空間跨度，傾角中值濾波法衰減面波后的記錄Fig.4 Result gather after application of dip median filtering method with different spatia span

2.2 結(jié)果分析

圖5 理論單炮記錄應(yīng)用傾角中值濾波法Fig.5 Application of dip median filtering method for theoretical gather

圖5是理論模型應(yīng)用傾角中值濾波測(cè)試結(jié)果。圖5中斜率掃描取值范圍為8～25 ms/道，空間跨度為13道。分析可知:面波完全分離，分離出的面波記錄保持了面波的特性，面波區(qū)域內(nèi)反射波能量增強(qiáng)，同相軸連續(xù)，信噪比提高。

3 實(shí)例

勘探井田位于陜北黃土高原北端，毛烏素沙漠東南緣。大部分地域被第四系風(fēng)積半固定沙丘和固定沙丘所覆蓋，以風(fēng)蝕風(fēng)積沙漠丘陵地貌為主。野外采集參數(shù)為采樣率1 ms，道距10 m，接收道數(shù)100道，中間放炮。圖6a是靜校正后的典型的信噪比低原始單炮記錄。單炮特點(diǎn):初至折射波能量強(qiáng)，頻率較高;面波發(fā)育，區(qū)域煤層反射同相軸完全被湮沒，面波和淺層折射多次波為主要噪聲。此次斜率掃描范圍為25～350 ms/道，空間跨度11道，從結(jié)果可見，面波被很好的衰減。從單炮的頻譜可以看出，處理后單炮高頻成分得到了增強(qiáng)。圖7c是應(yīng)用傾角中值濾波法的疊加剖面，可以看出，主采煤5#煤的反射波同相軸連續(xù)，能量強(qiáng)，整個(gè)疊加剖面信噪比與分辨率均有提高。

圖6 未去噪的記錄與剖面Fig.6 Application of denoise method for shot and section

圖7 應(yīng)用傾角中值濾波后的記錄與剖面Fig.7 Application of dip median filtering method for shot and section

4 結(jié)束語

面波是淺層反射數(shù)據(jù)中的主要干擾波之一，具有能量強(qiáng)、低速、頻散等特點(diǎn)，極大地降低了資料的信噪比，對(duì)后續(xù)的主要處理產(chǎn)生很大影響，因此，疊前壓制面波是一項(xiàng)重要、關(guān)鍵的去噪技術(shù)。筆者提出傾角中值濾波法。理論分析、模型測(cè)試和應(yīng)用實(shí)例分析結(jié)果顯示:傾角中值濾波法根據(jù)面波特性，有效分離面波，提高了資料的信噪比，滿足了資料處理的需求，是一種分離面波的高分辨去噪技術(shù)。

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