三维地震数据fck滤波技术研究

三维地震数据fck滤波技术研究

fk方法可以很好地抑制线性干扰。同二维FK方法一样,限制三维FKK滤波方法应用的一大障碍是空间假频问题,国内有一些文章涉及到这个问题,但研究有待深入。比如有人提出在十字交叉排列域同时需要关注的是空间不规则采样对FKK滤波效果的影响。由于陆上资料空间采样的不规则,炮检点偏离问题无法回避,在进行FKK滤波运算时还会产生较多道冗余,如何将这种不规则对最终去噪效果的影响降到最低很值得研究。1fsk滤波域面波的设计假设三维地震数据体的炮线和检波线是正交的,抽取一条炮线和检波线上的所有地震道组成一个正交子集,相当于对地下局部三维地质体进行单次覆盖地震采集,该正交子集所构建的时空域称为十字交叉排列域。其炮线和检波线的交点称为交叉点。在十字交叉排列域中,具有相同绝对炮检距的地震道均在一个圆上。因此,一个常速同相轴在横切十字排列数据的每个时间切片上也都位于同一个圆,该同相轴的三维形状是一个圆锥。面波噪声具有若干个线性同相轴,且速度有所不同,则十字排列就包含了一整套圆锥。将十字交叉排列数据变换到FKK滤波域后,面波仍呈锥形分布,因此可以设计一个三维FKK滤波器去除此类噪声。图1为三维FKK滤波示意图。在过圆锥顶点的FK剖面上,面波的分布范围为规则的三角形,通过设计频率和速度门槛可实现二维FK法信噪分离;而在其它的FK剖面上,面波的分布范围不再表现为规则的三角形,不能满足上述FK二维滤波的设计要求。三维FKK滤波器是在二维FK滤波器的基础上,将二维滤波器k轴拓展为kx-ky平面,将二维FK“三角形滤波器”拓展为三维f-kx-ky“锥形滤波器”,同时假设面波传播速度不随方位角而变化,通过设计频率和速度门槛可实现信噪分离,简称为三维FKK锥形滤波。2空间采样间隔三维FKK滤波方法为频率波数域滤波方法,所以需要考虑假频的影响,目前时间域一般采用1ms采样,因而可以不考虑时间假频的影响,只需考虑空间假频的影响。采样定理指出,只要离散系统的尼奎斯特频率高于被采样信号的最高有效频率,信号就可以被重建。也就是说,对于某个信号来说,其充分采样条件是一个信号周期内必须有两个采样点,否则就会出现假频。所以考虑空间假频的落脚点就是空间采样间隔。三维FKK滤波理论上在炮域和十字交叉排列域都可以应用,在炮域其空间采样间隔分别为:x方向为道间距,y方向接收线距;抽成交叉排列后,其空间采样间隔变成:x方向仍为道间距,y方向则为炮点距。一般而言,炮点距要远小于接收线距。以江苏探区BT三维这一典型束状正交观测系统来看,其接收线距100m,炮点距为40m。因此,十字交叉排列要具有比炮域更高密度的空间采样。这也是为什么FKK滤波技术被广泛应用于十字交叉排列域的原因。换句话说,十字交叉排列域可有效缓解三维FKK滤波的假频问题,但并非完全解决该问题。不难推导,对于十字交叉排列来说,当炮点距ΔS、道距ΔR和线性同相轴的视速度一定时,其假频门槛就固定了,其计算公式为:例如当道距ΔR和炮点距ΔS都为40m时,设面波主频为10Hz,则面波视速度必须大于800m/s才可以克服假频问题。反之则会产生假频现象,这时需要采用三维道内插等处理技术解决假频问题,地震资料处理流程设计需要做出相应调整,如图2所示。3字交叉排列域的去噪效果十字交叉排列域是地下反射中心点构成的一个单次或抽稀的单次覆盖数据体,它实际上是一个叠加数据子集,理想情况下能满足FKK滤波算法关于空间均匀采样的要求。由于地表障碍的存在,炮点和检波点的偏离、炮线或检波点线发生局部变形或弯曲不可避免。因而陆地资料普遍存在空间采样不均匀的问题,主要表现为炮点位置的不连续,反映到十字交叉排列域表现为两种不同的形式:一是共中心点缺道,即所谓的“空道”;二是共中心点的单次覆盖变成多次覆盖,即所谓的“重道”。前人研究认为,炮点的不连续,会在一定程度上加剧空间假频问题,从而影响去噪效果在面元分布平面图中,与检波线平行的方向上,反射点来自同一炮,而与炮线平行方向上,反射点则接收自同一个检波点。偏移距分布为以交叉点为圆心,以偏移距为半径的同心圆,距离中心点越远偏移距越大。同心圆的直径方向的反射面元则具有相同的方位角。如图3a所示,由于陆地实际资料中炮、检点的偏离,偏移距属性的同心圆并不光滑和连续。比如某一炮无法正常放炮,通常是在纵向补炮。这样,这一炮形成的共中点都会向某一个方向偏离,观察其偏移距属性,就会呈现错开。因此在十字交叉排列域应用三维FKK滤波技术,需要对地震道进行某种形式的规则化处理,如应用部分动效正、道内插、AMO等方法进行规则化,规则化后,炮线与接收线呈垂直相交,偏移距属性图上的“错开”得到校正,偏移距分布的同心圆特征更好(图3b),此时数据能较好满足三维FKK滤波的要求。4性振幅补偿法的改进方法能量一致性处理的目标是“实现三维锥形滤波后的残余噪音能量最小化”由于均方根增益法实现过程是在一维的某个时窗内完成,不能从全局范围实现三维的能量均衡。尽管其在处理过程是可逆的,但其“一维视角”决定了滤波后会在一定程度破坏信号与噪音的能量相对关系。地表一致性振幅补偿法的优点是从全局范围实现三维的振幅恢复,但也存在两个问题:一是振幅补偿不可逆,二是含噪的地表一致性振幅补偿因子求取与滤波后“不含噪音”的地表一致性振幅补偿因子求取存在差异。因此,很难直接断言两种方法的优劣。为此,通过大量测试分析,提出了如下基于地表一致性振幅补偿的能量均衡新方法。地表一致性振幅补偿通常要将振幅分解为炮、检和共中心点等三个分量。经验表明,炮间的不一致是最大的不一致,这缘于炮的激发条件差别比较大,如药量、井深和激发岩性都可能各不相同。实际处理过程中发现,在去噪时只校正炮能量不一致就可以较好地回避校正因子准确求取的问题。当应用FKK滤波去除线性干扰后,再进行常规的地表一致性振幅处理,可以较好解决“不可逆”的问题。如图4所示,能量均衡处理后十字交叉域内面波能量特征趋于统一,且面波与有效信号之间的能量相对关系也更为一致。5衰减方法对比分析试验工区内面波速度在600~800m/s左右,且主频集中于8~10Hz,三维共中心点面元为10m×10m,空间采样较为充分。首先抽取十字交叉排列,并利用规则化方法构建一个均匀的单次覆盖数据体,以更好地满足FKK滤波要求。在此基础之上做好能量一致性处理,最后应用FKK滤波进行面波压制,并与常用的异常振幅衰减方法进行了对比分析。图5a是BT工区第10021号交叉排列的右半支,底部标识为该交叉排列内的炮序号。参照炮记录内的面波发育位置,可知序号由0到5,炮点离接收排列越远,相应面波越来越呈现出双曲线特征。图5b是该十字交叉排列异常振幅衰减后的效果,可以看到面波被较好地压制,但中深层特别是深层有较多的残留,这是因为该方法需要利用较多的正常道来得到一个平均值,并以此为标准对大能量面波进行压制,在中深层,面波发育范围广,有效道获取难度大,不易取得好的压制效果。图5c是FKK滤波效果,与异常振幅衰减效果相比,其浅层压制效果相近,但中深层锥形滤波效果有明显提高,面波残留极少,且底部无异常干扰能量。叠加成果也表明,应用FKK滤波压制面波有一定优势(图6)。在原始叠加剖面上,面波广泛存在,从600ms开始就出现较强的面波干扰,利用异常振幅衰减方法压制后,面波能量得到较好压制,有效信号能量突显,但在中深层仍可见面波残留,信噪比不高;经过FKK滤波后的叠加剖面自上而下信噪比均高于异常振幅衰减结果,为后续偏移成像打