0 引言

随着中国能源结构的逐步改变，致密砂岩气成为中国天然气勘探领域的重要组成部分^[1]。近年来，四川盆地侏罗系沙溪庙组致密砂岩气勘探屡获重大突破，是未来天然气勘探的重要领域^[2]。川中侏罗系沙溪庙组浅层致密砂岩气藏具有埋藏浅、开发投资少和效益高等特点，具有良好的勘探潜力。但是，由于沙溪庙组河道砂体横向变化快、纵向叠置关系复杂，储层非均质性较强，具有低孔低渗的特点，前期采用常规纵波勘探得到的地震资料存在成像精度低、横向保幅能力较差等问题，无法满足致密气藏预测与识别的要求^[3]。

利用多波多分量地震勘探技术可同时获得反映岩石骨架和各向异性特性的转换波资料，以及反映骨架和流体特性的纵波资料，应用于致密气藏勘探可对储层进行有效识别和表征。近年来，多波多分量处理技术取得了较大进展^[4-9]。本文从多波多分量地震资料处理角度出发，主要研究多波资料联合噪声压制技术，根据噪声在多分量资料中的相似性及多波资料的矢量特征进行纵、横波联合处理。

纵波处理中，常规的压制噪声方法主要有小波变换分频去噪法^[10]、基于S变换的去噪法^[11]及f-x域去噪法^[12]等。这些方法都可用于多分量数据的处理，但均是对各个分量进行标量处理，没有充分利用多个分量间的相关性与矢量性^[13]。

本文在已有噪声压制技术的基础上，结合四川盆地中部某致密气工区多波资料开展联合去噪方法的研究，通过选取有效的噪声压制方法，制定合理的多分量资料联合噪声压制流程，为后续致密气储层预测工作提供高质量的数据基础。

1 存在的问题

多分量地震资料中的转换波相较纵波具有非对称路径、速度小、频率低、能量弱等特点，且由于目前多分量采集使用单点数字检波器进行接收，存在干扰严重、波场复杂等问题，使得转换波资料的信噪比低于纵波资料。另外，转换波资料中有效波与干扰波在速度、频率等方面具有重叠性，若采用常规的基于频率或者速度的去噪方法压制噪声，很容易伤及有效信号^[14]。

川中浅层致密气多波工区研究目的层为侏罗系沙溪庙组，由图 1所示三分量数据原始单炮记录可见，单炮中包含的噪声类型主要有线性噪声、面波、异常噪声及散射噪声，总体上纵波的信噪比较高(图 1a)，转换波信噪比较低、有效反射能量弱，浅层几乎看不到有效反射(图 1b、图 1c)。图 2是转换波R分量频率扫描和分析剖面，可以发现转换波目的层的有效频带为6~40Hz，10Hz以下以低频面波为主，线性噪声小于20Hz，信噪比低，有效信号与噪声频率重叠，因而要在保护低频信号的同时压制噪声难度较大。

2 多波联合噪声压制

基于前述对多波原始资料的分析并结合多波联合去噪思想，对纵波与转换波分量采用相似去噪方法，制定了“先规则，后非规则”的去噪流程(图 3)，并在特定步骤中根据不同分量资料噪声特点调整去噪方法及参数。

对单炮数据应用所有静校正量后，首先进行规则噪声的压制。本文采用基于时距方程的波场分离方法，压制纵波与转换波单炮中的相似线性噪声；采用矢量极化滤波方法对纵波和转换波中的低频面波同时进行压制；针对残余线性噪声，进一步采用十字排列域f-k变换方法去除线性噪声。

然后, 对非规则噪声进行去除。对于单炮中浅层沙溪庙组三角区强能量噪声，使用近炮点强能量压制方法进行压制；在炮域和随机道域对残留的异常能量进行衰减。

下面主要针对图 3流程中的三项关键技术展开详细分析，包括基于时距波场分离技术、极化滤波技术及近炮点分频强能量压制技术。

2.1 基于时距方程的波场分离

如图 4所示，在三维地震资料中通常会有非纵炮检距排列(图 4b)，与近排列线性噪声(图 4a中红色框区域)不同，非纵排列上线性噪声呈双曲线形态，采用常规线性去噪方法难以识别并有效压制此类线性噪声。

基于时距曲线方程波场分离压制噪声方法的思路来自VSP资料处理中的上、下行波的分离^[15]。在GeoEast-VSP处理子系统中，波场选择(Selew)是除f-k滤波外最主要的VSP上、下行波场分离模块。地面地震记录并不能直接应用VSP专用的处理模块进行处理，需对地面地震记录的关键道头字进行修改。具体方法为：首先，将绝对炮检距信息赋值到检波点深度上，使地面地震记录的炮点—炮检距关系变为VSP地震记录的炮点—接收井深关系；其次，通过交互定义切除库的方式直接在记录中识别并拾取噪声信息，将切除道头字后的信息赋予记录的初至或VSP初至道头；最后，在噪声时距曲线沿时间方向的滑动时窗内，给定炮检距和时窗控制参数，灵活选用中值加权、多次相关或多次相关的中值滤波、线性预测等算法选择剩余波场，即可得到时窗定义范围内噪声压制后的结果。

对比分析纵波与转换波单炮相同排列处的线性噪声特征(图 5中红框所示)，可以看出线性噪声具有相似的形态，因此对纵波和转换波可使用相同的切除库和滑动时窗，基于时距方程波场分离技术进行线性噪声压制，有效地去除了拾取时窗内的线性噪声(图 6)，且去除的噪声(图 6c)中基本不包含有效信号。

2.2 基于极化滤波法的面波压制

三分量采集记录了X、Y、Z三分量完整的波场，其中包含了纵波、转换波、面波等完整的波场矢量信息。由于面波在空间的质点运动轨迹是椭圆，弹性体波在空间的质点运动轨迹是直线，随机噪声在空间的质点运动轨迹没有确定的形状，因而无确定方向性^[16-17]。基于这些特征，本文对三分量检波器记录面波的水平与垂直分量的极化图进行椭圆拟合后，即可从三分量的水平与垂直分量记录中有效消除面波的影响，达到提高资料数据信噪比的目的。通常的做法是对坐标旋转后的纵波Z分量和转换波R分量开展极化滤波。

将Z分量和R分量数据同时作为输入，采用极化滤波技术进行矢量面波压制处理，去噪前、后的单炮记录及去除的噪声如图 7所示。可见，经面波压制后，纵波与转换波数据的信噪比都得到了有效提高，且未伤及有效信号，说明了此方法具有保幅性。

2.3 近炮点强能量压制技术

经过线性噪声压制与异常振幅压制后，无论是纵波还是转换波，单炮三角区(尤其是浅的目的层)仍会残留不规则强能量噪声，本文采用近炮点强能量压制技术对三角区残留噪声进行分频压制。具体来说，根据输入的分频参数，采用带通滤波因子将地震数据分为多个频带数据，通过分析每个分频数据中异常振幅与有效振幅的能量差异，对异常振幅进行加权处理，尽可能突出有效波，最终达到噪声压制和提高信噪比的目的^[18]。针对纵波与转换波频率差异，调整不同的频率参数，实现近炮点强能量噪声压制。噪声压制前、后的单炮对比见图 8，可见通过针对不同分量数据选取适宜的参数进行强能量噪声压制后，纵波与转换波的近炮点强能量噪声均得到了有效压制，且对信号未造成伤害。

3 应用

在研究工区实施上述多波联合去噪流程，去噪前、后的纵波和转换波叠加剖面对比见图 9。由图可见，噪声压制后叠加剖面的浅层沙溪庙组信噪比均显著提高，有效信号得到凸显，且去除的噪声中基本无有效信号。实际数据的应用结果证明，本文多波联合去噪流程具有保幅性与有效性，可为后续处理解释工作提供高质量的基础数据。

4 结论

基于GeoEast的处理解释平台，本文针对川中侏罗系沙溪庙组浅层致密砂岩气多波勘探工区制定了多波联合去噪流程，采用具有针对性的噪声压制技术，对实际多波数据开展了去噪处理，数据信噪比得到有效提高，去除的噪声中基本没有有效信号。得到以下几点结论。

(1) 基于时距方程波场分离法的去噪技术，将VSP波场分离方法应用于地面地震数据，并结合纵波与转换波的特点，可灵活地选择需要去噪的时窗位置而不改变其波形和频率特征，保持了振幅的相对关系。

(2) 极化滤波是典型的针对纵波和转换波进行矢量去噪的方法。针对面波的极化特征，利用该技术可同时对纵波和转换波资料中的面波进行压制。

(3) 近炮点强能量压制技术对单炮三角区不规则的强能量干扰有很好的去噪效果，实际数据应用结果表明，该技术可明显提高纵波和转换波浅层目的层的信噪比。

本文在多波数据去噪方面取得了很好的处理效果，充分利用多波资料之间的相互关系，达到联合去噪的目的。同时，在多波资料的其他处理环节，如静校正、速度建模、横波分裂分析等方面，应更加强调全面分析、联合处理的思路。