最近几年, 地震资料处理目标向精细化方向发展, 针对岩性、流体识别, 孔隙度、饱和度的计算, 特别是页岩气勘探的发展, 地震处理对于资料的振幅保真要求越来越高[1]。而在实际资料采集中由于大地吸收作用, 使得单炮记录远道能量较近道弱, 深层反射能量较浅层弱, 或者由于上覆火成岩影响, 能量难以透射, 造成火成岩下方反射波极弱。在资料处理阶段需要正确恢复振幅值, 并在后续处理流程中加以保护。
振幅恢复的方法有很多, 通常有基于球面扩散的振幅补偿, 地表一致性振幅补偿, 道内振幅均衡, 自动增益控制, Q补偿等。球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿和Q补偿在理论上满足相对振幅保持的要求, 而道均衡和自动增益控制 (AGC) 缺乏物理意义只是通过数学运算调整振幅值, 破坏了相对振幅关系, 完全不符合保幅处理要求。但是AGC方法对于振幅的调整具有可逆性, 在资料处理过程中可以对这一特征加以利用作为中间过程出现;如果处理目标成像对振幅属性没有要求, AGC模块也算是一大利器。
1 AGC对地震波振幅的影响
地震资料处理中, 尽管各商业软件的AGC模块计算方法不尽相同, 都是基于统计学原理, 在t-x域根据给定的时窗对采样振幅进行统计, 以统计中值、平均值或均方根值为基数重构采样振幅, 以达到振幅均衡的目的。给定的时窗越小, 这种削强补弱的效果越突出, 反之效果则越弱。通常认为选择一个大的时窗应用AGC处理对于构造解释没有什么影响, 经过试验, 即使选择全时窗统计, 振幅相对关系还是有一定的变化, 也就是说, 无论怎样的时窗, AGC都不能做到保幅处理, 另外文献[1]也对薄煤层的研究得出AGC无法保幅的结论, 这里就不再叙述。
2 AGC在去噪处理中的应用
尽管AGC处理是不保幅的, 由于在统计采样振幅并重构的过程中生成生成AGC因子, 新的振幅和原始振幅通过AGC因子形成对应关系, 这一过程完全可逆。
{An}:重构样点的振幅数列, {Ao}:原始样点的振幅数列, {Ca}:AGC因子数列
在地震资料去噪处理中, 为了针对某一种类型的噪音准确去噪, 经常需要根据这种噪音的方向、频率、速度等特征由t-x域转换到其他域加以识别提取, 减去噪音成分再恢复到t-x域。比如根据线性噪音的视速度特征转换f-k域通过设计扇形滤波器去除, 或者转换到τ-ρ域处理。由于振幅衰减的原因, 这些噪音在相应的域特征不太突出, 这就需要做振幅补偿。相对保真的振幅补偿方法因为其自身保幅原则的前提, 难以满足突出噪音特征的需要, 而AGC就能发挥它的催化剂作用, 并在去噪后根据AGC因子恢复原有的振幅关系。
我们以f-k去面波为例, 是做过球面扩散补偿和地表一致性振幅补偿的f-k谱, 尽管能看出面波在频率波数域的分布, 可由于折叠频率和振幅分布的影响, 还是难以准确分辨, 为在f-k谱上的多边形拾取带来困难。如果简单加个500ms时窗的AGC模块, 那么在f-k谱上, 面波、折射波区域分布会和有效波明显分开。
在频率波数域识别出噪音分布, 经过多边形拾取确定噪音边界, 这时就可以通过滤波将识别的噪音成分滤除, 反变换到t-x域。这一过程同样需要AGC的参与, 否则直接滤波会多出一些滤波算法边界效应产生的噪音。
在一些分频去噪的处理过程中, 由于需要滤除的噪音在某些频带内特征不明显, 同样可以根据AGC这一特性做振幅加强后识别过滤。
3 AGC在不以振幅解释为目的的处理中应用
在一些信噪比低, 有效反射难以成像;火成岩穿插, 下层反射极弱[2];深反射资料等一些没有振幅保真要求的地震处理中, 可以将AGC处理造成的不保幅影响保留到最后, 尤其针对一些能量极不均匀、目标区域反射被噪音淹没又没有合适去噪手段的资料, AGC能够发挥它独特的作用。比如大兴安岭某深反射地震, 接收时长30秒, 最大偏移距20公里, 单测线长达500公里, 期间大炮 (200kg) 、中炮 (96kg) , 小炮 (24kg) 穿插, 激发点穿越各种地表条件, 且激发深度不一, 单炮记录能量极度不均匀且各种噪音混杂, 通过球面扩散和地表一致振幅补偿很难使各炮能量平衡叠加, 使叠加剖面出现花斑现象且深部目的层成像效果差, 如果在叠加前加一大时窗 (这里用5000ms) 的AGC, 将大大改善资料的面貌, 对准确解释莫霍面不连续存在和位置深度具有十分重要的意义。
4 结论
4.1 AGC模块为振幅不保真模块, 在以振幅解释为目的的地震资料处理中慎用, 且不可将AGC对振幅的影响带至最终成果。
4.2 可以利用AGC的催化剂作用在去噪过程中运用, 但必须保存AGC因子, 在去噪结束后及时用它恢复振幅。
4.3 在一些地质概查和对振幅属性没有要求的地震资料处理中, 可以用AGC来提高资料的分辨率和信噪比。
摘要：自动增益控制方法是地震资料处理中的一个常用振幅处理模块。它能使炮集、道集、CMP集以及叠后数据振幅趋于均衡, 但同时也会破坏振幅的相对属性, 一般资料处理中只用来满足显示或绘图需要。由于它具有振幅恢复功能和完全可逆性特征, 如果在资料处理过程中合理利用, 会发挥其它模块无法比拟的作用, 并且不会对保幅处理产生影响;另外在一些以了解区域构造特征为目的的地质概查任务中, 对于资料成像能够带来特别贡献。
关键词：AGC,振幅保真,f-k滤波,深反射
参考文献
[1] 张宪旭.强娟.杨光明.聂爱兰.孙永亮.ZHANG Xianxu.QIANG Juan.YANG Guanmin.NIE Ailan.SUN Yongliang地震资料处理中自动增益控制方法对振幅的影响[期刊论文]-煤田地质与勘探2012 (2)
[2] 楚圣臣, 自动增益控制处理技术在火成岩发育地区的应用[期刊论文]-江汉石油学院学报2003 (s2)