地震勘探是获取地质信息的主要方法,通过获取到的地质信息可以实现对油气资源的勘探和开采。随着油气资源需求量的增加和勘探技术的成熟,常规油气勘探已经不能满足人们的需求,非常规油气勘探进入人们的视野,成为研究的热点。在地震勘探中,与常规的油气田相比,非常规油气田的采集环境恶劣,接收到的地震数据含有更复杂的噪声,所以采集到的地震数据信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)较低,这增大了地震数据分析的难度。因此,提高地震数据信噪比、压制地震数据中的随机噪声是地震信号处理的首要任务。本文主要研究沙漠地区的地震信号,沙漠地区蕴藏着丰富的油气资源,有非常广阔的勘探前景。但沙漠地区的地理环境复杂,地震信号中随机噪声具有低频、非高斯、非平稳等特性,噪声和有效信号在频域会有重叠,常规的地震信号去噪方法等并不能有效的去除沙漠地震信号中的随机噪声。因此需要寻求一种能够除去沙漠地震信号噪声的有效方法。变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)将信号非递归的分解为有限个围绕中心频率分布的窄带模态函数,在地震信号处理中得到了广泛的应用,但VMD按照频率将信号分解为不同的模态,对于沙漠低频噪声并没有明显的压制效果。二维变分模态分解(Two-dimensional Variational Mode Decomposition,2D-VMD)把VMD算法扩展到二维,能够将信号分解为有限个具有特定方向和振动特性的固有模态函数。二维紧致变分模态分解(Two-dimensional Compact Variational Mode Decomposition,2D-CVMD)算法在2D-VMD的基础上引入二进制支持函数,通过全变分(Total Variation,TV)和L1范数惩罚二进制支持函数,能够促进模态在频域的稀疏性。本文将2D-CVMD算法应用于沙漠地震信号噪声压制,首先对二维的沙漠地震信号进行分解,将信号分解为有限个模态分量和对应的二进制支持函数;分解得到的模态具有特定方向,根据模态的方向性判断出信号和噪声模态,舍弃噪声模态,保留信号模态;将二进制支持函数作为信号模态分量的掩模得到掩模模态,最后将掩模模态相加得到去噪后的信号。上述算法用于合成沙漠地震资料处理,将f-x域预测滤波、小波变换和VMD算法作为对比实验,通过比较去噪前后地震信号的信噪比和均方误差(Mean Square Error,MSE)、时域和频域去噪图、单道信号幅值对比图等都可以看出,该方法能够有效的压制沙漠地震噪声,并实现对有效信号的保留。将算法应用到实际沙漠地震资料的处理,与传统的地震信号去噪算法比较,该方法能够压制噪声并连续清晰的恢复同相轴。