Filtering of cross spreads using multichannel singular spectrum analysis and instantaneous frequency methods

Abstract

ABSTRACT. The orthogonal geometry of 3D seismic data acquisition generates cross-spreads, which are small subsets of multidimensional data. These subsets present unique properties, where ground roll and linear noises become geometrically easy to detect, and multidimensional filters play an essential role in seismic processing. In the present paper, we show the application of combined time-domain Recursive and Iterative Multichannel Singular Spectrum Analysis and average instantaneous frequency methods for random and coherent noise attenuation and enhancement of the reflections in the cross spread. The methodology starts decomposing the cross spread into a set of components, by the recursive-iterative Singular Spectrum Analysis method. The average instantaneous frequency method identifies the low-frequency areas associated with the ground roll to attenuate by muting and stacking each 3D component, where the instantaneous frequency values match the ground roll bandwidth; then the 3D volume filtering is performed by Multichannel Singular Spectrum Analysis, after NMO correction, enhancing the reflections and increasing the lateral coherence in filtered pre-stack seismic data. Numerical experiments using an example of a cross-spread from 3D land seismic data have shown excellent results of the extension of our methodology for random noise and ground roll attenuation in the cross-spread domain.

Keywords: time-series analysis; seismic noise; image processing; Fourier analysis; spatial analysis; cross-spreads; interface waves.

Filtragem sísmica de cross-spreads através da aplicação dos métodos análise espectral singular multicanal e frequência instantânea

RESUMO. A geometria ortogonal da aquisição de dados sísmicos 3D gera cross-spreads ou lancos cruzados, que são pequenos subconjuntos de dados multidimensional, os quais apresentam propriedades únicas, nos quais ruídos lineares e ground roll tornam-se geometricamente fáceis de serem detectados por filtros multidimensionais. Neste artigo apresentamos uma abordagem de filtragem no domínio do tempo que combina as aplicações do método Análise Espectral Singular e do método de obtenção da frequência média instantânea, que possibilita a atenuação do ground roll e o aumento da coerência lateral das reflexões. A metodologia se inicia com a decomposição dos dados em componentes, através do método Análise Espectral Singular recursiva e iterativa. Essa etapa e seguida da aplicação do método de frequência média instantânea, que permite identificar as áreas de baixa frequência associadas ao ground roll. Assim, efetuamos o silenciamento das amplitudes das componentes, nas áreas em que a frequência média instantânea corresponde a frequência do ground roll. Ao final, fazemos a correção de NMO e aplicamos o método Análise Espectral Singular Recursivo e Iterativo multicanal, que favorece o aumento da coerência lateral das reflexões no dado pré-empilhado. Experimentos numéricos usando um cross-spread de dados sísmicos 3D terrestres mostraram excelentes resultados.

Palavras-chave: geofísica aplicada; processamento digital de sinais; processamento de dados sísmicos; métodos sísmicos.