线性噪声产生及在频率-波数域滤波的压制作用

　　线性噪声是目前阶段地震信息采集过程中主要干扰波之一,在可控震源技术较普遍得以应用以来,线性干扰(多次)在地震记录上的反映就更为明显。

　　现阶段的地震信息采集方式中,还没有哪一种方法能更有效地消除线性干扰,但在资料处理中,以滤波去噪等手段对其加以消弱,可以达到突出信噪比和提高地震地质效果的目的。

　　现介绍一下就频率—波数域(F-K)滤波在北掌勘探区地震资料处理方法的应用及应用效果。

　　1　线性干扰的产生及其特征

　　1.1　北掌勘探区的地质特点

　　区内第四系覆盖层较薄,0～110m左右,局部有基岩出露石炭—二叠系含煤地层中的主要可采煤层2号煤(平均厚度2.36m)、9号煤(平均厚2.29m)均为无烟煤。受后期构造及火成岩侵入影响,含煤岩系的断裂构造极为发育,煤质变质程度较高,2号煤层局部地段受火成岩侵蚀现象较明显,侵入岩体的分布基本在测区的西南部,呈层状、脉状等产状形式赋存在煤系地层之上,对地震反射波产生明显的屏蔽作用。

　　1.2　线性干扰形成机理分析

　　线性干扰波在地震记录上的表现(图2)特征如下。

　　(1)同相轴倾角有规律;(2)能量强,且随着炮检距增大而减小;(3)频率与有效波接近。

　　可控震源的震点依靠的是可控震源车底板的机械震动,并通过与地表的偶合传入地下半空间形成地震波场,与井炮在潜水面以下激发是不同的。当低速覆盖层(第四系)较薄、或覆盖层(第四系)内近地表处存在相对较高速(降速)层时(图1)由透射定理知道

　　地震波能量转换成折射波的能量成分就越多,折射效应越明显,导致的线性干扰波在记录上的表现就越强。

　　图2是B11线6002号文件监视记录,第四系厚度40m,层速度370m/s,下伏基岩为P21,层速度2250m/s,线性干扰明显。

　　图3是B14-1线的81036号监视记录,第四系厚0m,基岩上激发,记录上线性干扰不明显。

　　2　频率—波数域滤波(F-K)的基本原理

　　一个地震道就是地震信号振幅作为反射时间函数的样点序列,是时间—空间域(t-x)函数(图4)。

　　即将地震数据从时间—空间域变换到频率波数域(F-K)域(图5)。

　　在时间—空间域(t-x)里的地震信号,变换到频率—波数域里的特征主要有以下几方面。

　　(1)主要能量分布在一个矩形范围内;(2)能量集中带随xN增大而减小;(3)代表地震信号能量最大值的直线平面内是过坐标原点的。

　　因此,在t—x域里不同视速度的同相轴甚至互相干涉的同相轴,在F—K域里是可以分开的。视速度不同,能量集中方向也不同。这就为压制某些干扰波的视速度信号、保留有用的视速度信号提供了可能,就可以把t—x域内不易分离的干扰波和有效波成分变换到F—K域内。此时干扰波和有效波成分易于分开,并把代表干扰波同相轴部分的能量进行衰减,最后再将其反变换回时间—空间域(tx)内,达到了预期的消除线性噪声、压制多次波的目的。