地震资料去噪技术中的专利技术综述

丁虎　赵景焕　李保安　孙珍珠

摘 要：提高地震资料的分辨率一直是地震资料处理的关键问题。高分辨率是以高信噪比为前提的，如果信噪比达不到一定的程度，地震资料处理就不可能实现高保真。文章立足于专利文献，对国内外涉及地震资料处理中的去噪技术的专利申请进行统计和分析，总结该专利技术的发展状况，为地球物理领域的专利审查工作提供技术支持。

关键词：地震；去噪；信噪比；专利

1 技术概述

地震数据处理一直以高信噪比、高分辨率、高保真度为目标 [1]，在提高信噪比的众多途径之中，去噪技术占有着重要的地位。随着地震数据处理技术的不断发展，去噪技术也发展的越来越多。目前，国内外的学者已经在去噪领域做出了极大的贡献，为了充分了解目前地震去噪技术专利申请的发展，本文立足专利文献的信息角度对地震去噪技术进行分析。

2 专利申请状况分析

为了研究地震去噪技术的发展，文章以专利检索与服务系统为基础，对CNABS数据库和VEN数据中，依据IC分类号进行了检索，并对检索结果做了统计分析。

从图1中可以看出自40年代开始，以1961、2001和2014为界限可以划分为四个发展阶段。1948-1961年为萌芽阶段，在此期间全球专利申请较少，年申请量在10件以下；随着60年代第一台数字地震仪的使用，1962-1995年间，申请量从十几件到几十件不等，其发展趋势不规律的主要原因在于受三次国际石油危机的影响；之后，随着石油领域的稳定发展，1996-2013年间，申请量从几十件增长到接近300件；然而，受2014年国际油价持续下跌的影响，申请量有明显的下降。

我国从80年代起步到2006年的20多年间，申请量很少，从2007年开始，申请量从十几件发展到接近百件，增长速度较快，主要申请人为国内“三桶油”公司，技术实力比较雄厚，虽然在2014年增长速度有一定的放缓，但继续发展的势头还是很明显。

从全球专利申请分布来看，主要专利申请国家有美国（US，1193件，占54%），其次是中国（CN，490件，占22%），英国（GB，221件，10%），法国（FR，121件，5%），其他国家有德国（DE）、澳大利亚（AU）、挪威（NO）和加拿大（CA）等。

3 专利申请主要技术分析[2][3]

去噪技术主要分为以下几种：基于经典傅氏变换及其延伸出来的去噪方法、以Radon变换为基础、基于时频分析以及其它的去噪方法。

3.1 基于经典傅氏变换及延伸出的去噪方法

傅氏变换是地震资料处理中信号分析和处理的基本工具，适用于线性时不变系统和确定性信号。以此为基础的主要有带通滤波和FK域的滤波方法。而延伸出来的方法中最经典的就是f-x域滤波，以及f-x域拟线性变换和f-x域算子外推去噪技术等，这些方法从多个域对噪声进行有效的压制。

2002年WESTERNGECO的专利申请US2003/0225524A1提出了一种基于参量算法对经傅氏变换的地震数据应用空间波数估计，得到较高波数分辨率的地震数据。1991年MOBIL OIL CORPORATION的专利申请US5067112A提出了一种对T-X域的地震数据经傅氏变换转换到F-X域，并从基于速度和曲线这两种波数方法中选择一种去除波数的方法，以此达到去除相关噪声的目的。

3.2 以Radon变换为基础的去噪方法

radon变换最基本的就是用来检测图像中的直线成分，最常见的两种非线性形式是抛物线和双曲线。后续发展出使用其它方法来研究radon变换，如最小二乘法，共轭梯度法等，提高了计算效率和精度。

2002年WESTERNGECO的专利申请US6636810B1提出了一种基于radon变换来处理得到高分辨率地震数据的方法，选择radon变换的时差轨道，使用正则化矩阵在地震数据上执行高分辨radon变换，从而将有效信号和噪声进行分离，达到高精度滤波的目的。

3.3 基于时频分析的去噪方法

基于時频分析的去噪方法基于在时频域中噪声和有效信号有明显的区分度，去噪途径也更加丰富，基于小波变换的去噪方法已取得较大的成功，后续出现了curvelet变换、S变换和匹配追踪等技术，并取得了不错的效果。

2013年CGG Services SA的专利申请EP2755057A2提出了一种高保真自适应curvelet域主事件多事件分离的技术，该方法在时空域用最小二乘匹配滤波得到预测多事件，并进行自适应curvelet域分离方程计算，输出多事件和主事件，对不规则干扰的压制效果较好。2014年中国石油大学的专利申请CN103913771A提出了一种基于S变换的去噪方法，得到保幅性较高的地震数据，并更好的适应地震记录的时变特性。

3.4 其它的去噪方法

地震资料中的去噪方法有很多，常用的方法主要有多项式拟合、K-L变换、聚束滤波、矢量分解、径向道变换、支持向量机去噪方法等[3]。

CGG Services SA在2013年提出了在时频域中的倾角矢量滤波方法（AU2014201718A1），将噪声的振幅和相位成分分离出来并剔除。中国石油天然气有限公司在2014年的专利申请CN10437518

5A中提出了依据径向道的变换压制面波的方法。

4 结束语

目前，中国正处于快速工业化发展的重要时刻，在世界经济和科学技术突飞猛进的大潮中，地球物理学展现出多维的发展空间，而对于作为地震资料处理中重要一环的去噪技术来说，也面临着很大的机遇，从文章专利分析的角度可以看出，后续世界的申请量会持续增长，而我国的地震资料处理水平也会逐步提高，对地球物理领域的发展产生更强大的推动作用。

参考文献

[1]陆基孟.地震勘探原理[M].山东东营：石油大学出版社，1993：113-183.

[2]张孝珍，等.地震勘探中的去噪技术新进展[J].勘探地球物理进展，2009.

[3]张军华，等.地震资料去噪方法技术综合评述[J].地球物理学进展，2006.