基于时空域时频峰值滤波的地震勘探随机噪声消减方法研究

Seismic random noise attenuation is a priority for increasing signal to noise ratio (SNR), later processing, seismic interpretation and gas-oil production. As the production environment is getting worse, the research of random noise attenuation for field data with low SNR and complicated noise circumstance is bound to have great practical significance and broad prospect for development. This project is aiming to develop a time-spacial domain time frequency peak filtering (TFPF) algorithm for 2D seismic data de-noising even with low SNR and complicated random noise. It mainly contains: 1. Overall analysis of reflected waves and random noise with several types of time-spacial traces (radial traces, hyperbolic traces, et al.) for the statistic characteristics and variation regularity. Construct effective representations to differentiate the statistic characteristics between the reflected waves and random noise. 2. Feasible interpolation method for extraction and restoration of reflected waves under different types of time-spacial traces. This part of research is to keep the high-resolution from introducing errors to the algorithm. 3. Modeling of optimized time-spacial traces for 2D TFPF under the unbiased estimation conditions of the conventional TFPF, and also discussion of optimized parameters of the modeled time-spacial domain TFPF algorithm.

消减地震勘探资料中的随机噪声是提高地震资料信噪比、保证后续处理、解释及油气生产准确进行的首要工作之一。随着油气生产环境的不断变化，研究复杂噪声环境及低信噪比环境下的随机噪声消减方法具有重要的现实意义及广阔的发展前景。本申请项目拟研究二维地震记录的时空域时频峰值滤波算法，消减低信噪比环境下的随机噪声：综合分析多种（径向、二次曲线等）时空域轨线下反射信号与随机噪声的统计特性变化规律，构造有效反映时空域特性差异的表示方法；研究时空轨线模型下有效提取、还原反射信号（或噪声）的插值准则，防止分辨率的降低及引入误差；结合时频峰值滤波的无偏条件研究时空域时频峰值滤波的轨线模型；研究时空轨线上时频峰值滤波算法的参数优化方法。

本项目通过研究陆地地震勘探二维记录中反射信号与随机噪声的时空域统计特性及变化规律，建立了更优化、更适于时频滤波处理的时空域滤波轨线模型，并基于此模型实现了时空域TFPF理论下的地震勘探随机噪声消减，进一步提高了二维地震记录处理的信噪比，为地震勘探资料的后续处理及解释提供更准确依据。本项目重要的研究成果包括：1.通过基于相关积分的非平稳性研究、基于径向迹变换的准相似性研究以及基于改进延时矢量方差的非线性度量研究，确定出若干二维地震数据时空域特性差异表征方法，为时空轨线模型建立及时频滤波参数选取提供依据；2.为进一步拓宽时空域滤波的处理范围，针对中高频反射信号确定了数据的逐点扫描方式（插值方式），在构建N分频降频模型的基础上建立了平行及分段平行的时空轨线模型；3.基于边缘检测、时空相关性、重心迹变换等理论建立了多种非线性时空滤波轨线模型，完成了向自适应时空轨线的过渡，基于此建立的时空域时频滤波方法可更有效消减实际地震勘探中的强复杂随机噪声，对东北大庆地区实际地震资料处理表明信噪比可提高6dB以上，较非时空域时频方法仍可进一步提高2-8dB。上述研究成果发表在IEEE GRSL，CR Geoscience等国际期刊上，其中代表性SCI检索论文6篇，EI检索会议论文1篇，国际会议报告1次。