拉東變換壓制多次波在新疆巴楚地區(qū)的應用

章炎艷，裴家定，2

（1．“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室” 成都理工大學，成都 610059；2．東方地球物理公司研究院 資料處理中心，涿州 072751）

拉東變換壓制多次波在新疆巴楚地區(qū)的應用

章炎艷1，裴家定1，2

（1．“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室” 成都理工大學，成都 610059；2．東方地球物理公司研究院 資料處理中心，涿州 072751）

多次波是地震勘探中一種常見的干擾波，巴楚地區(qū)淺層強反射界面導致了多次波異常發(fā)育，嚴重影響了地震數(shù)據(jù)的成像，甚至產(chǎn)生了構造假象，壓制多次波對于新疆巴楚地區(qū)地震數(shù)據(jù)的構造精確成像具有重要的理論意義與實用價值。結合巴楚地區(qū)地質(zhì)結構特征，對地震采集的原始數(shù)據(jù)進行深入剖析，同時根據(jù)多次波自身的特點，在試驗了多種技術方法之后，認為拉東變換壓制多次波方法能夠在該區(qū)取得地震數(shù)據(jù)構造成像滿意的效果。給出了在不同數(shù)據(jù)域準確識別多次波的幾種基本方法和判斷準則，同時詳細闡述了拉東變換壓制多次波的基本原理。通過工區(qū)實際資料的處理，系統(tǒng)地演示了該技術方法運用的過程、結果及關鍵點。

巴楚地區(qū)；拉東變換；多次波 ；反射波；速度譜

0 前言

隨著地震勘探程度的不斷提高，油田公司對地震資料的品質(zhì)要求也越來越高，追求高分辨率、高保真地震資料成像，對地質(zhì)體的刻畫更加精細。然而多次波是地震勘探中一種常見的干擾波，在地震資料中普遍存在，往往給處理和解釋工作帶來了很多麻煩，如果不能很好地壓制，將會抹殺真實的地質(zhì)現(xiàn)象，誤導地質(zhì)認識，甚至產(chǎn)生構造假象，大大降低了解釋的精度和可信度。因此，多次波壓制是地震資料處理中一個必不可少的環(huán)節(jié)。由于近地表和地下地質(zhì)結構的變化，多次波產(chǎn)生的機理和類型復雜多變，它的周期、頻率、分布規(guī)律等也具有多變性，在資料上表現(xiàn)的特征也具有多樣性。

目前壓制多次波的方法種類繁多，其中最常用的歸納起來主要有拉東變換、預測反褶積、f－k濾波、t－p域反褶積和聚束濾波等，在地震資料處理中均得到了廣泛地應用［1－2］，但這些方法都有一定的局限性，預測反褶積只對短周期多次波有較好的壓制效果；f－k濾波在去多次波的同時容易傷害一次有效波；t－p域反褶積對于多次波能量較弱時有明顯的效果；聚束濾波對于較高覆蓋次數(shù)和較高信噪比資料能達到滿意的效果［3］；拉東變換方法把多次波作為一次波進行分析和處理，符合多次波具有低速曲線的特征，選取合適參數(shù)可得到較好的效果。

在實際應用過程中，本研究結合巴楚地區(qū)多次波發(fā)育和速度低的特點，通過大量的試驗研究，認為采用拉東變換壓制多次波的方法明顯優(yōu)于其他技術，它能夠有效地把多次波從一次波中分離出來，有針對性地壓制，較好地消除了多次波干擾，資料信噪比得到了大幅度提高，同時還保持了道集在能量、頻率等方面的原有特征。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

巴楚地區(qū)由于主要受加里東運動和喜山運動的影響，發(fā)育了三套構造層，分別為下古生界構造層、上古生界構造層和新生界構造層，下古生界構造層表現(xiàn)為南低北高、南厚北薄的特點，奧陶系、志留系都受到不同程度的剝蝕；上古生界構造層由于受晚海西運動的影響，區(qū)內(nèi)二疊系普遍遭受不同程度的剝蝕，表現(xiàn)為南厚北薄的特征；新生界構造層總體厚度變化不大，一般為300 m～700 m，厚度變化主要受古地貌形態(tài)及斷裂的影響。

研究區(qū)位于中央隆起巴楚凸起的西北部，該區(qū)古生界地層總體呈現(xiàn)為東南低西北高的構造格局，由于受柯坪推覆體的影響，在其前緣形成一組近東西向的斷裂所控制的背斜，該背斜呈近東西向展布，延伸約40 km，發(fā)育于晚海西期，最終定型于喜山晚期。區(qū)內(nèi)寒武系鹽下白云巖具有良好勘探前景，具體表現(xiàn)在鹽下構造較為發(fā)育，儲層以裂縫－孔洞型儲層為主，同時多口探井在寒武－奧陶系均有油氣顯示［4－6］。

工區(qū)地表整體上西北高東南低，海拔1 070 m～1 090 m，地勢整體上較為平坦，地表類型可大致分為鹽堿浮土區(qū)和農(nóng)田村莊區(qū)兩類。近地表結構為低速層和高速層兩層結構。低速層速度一般在300 m／s～600 m／s之間，厚度較薄，深度范圍4 m～10 m，野外采集全部實現(xiàn)高速層激發(fā)。高速層速度一般在1 600 m／s～1 800 m／s之間，高速頂界面為潛水面，流向自西向東，厚度整體上變化較為平緩。

從以往的資料來看，受表層浮土和南北斷裂構造的影響，斷裂附近資料信噪比低，尤其是深層構造形態(tài)和斷裂展布情況均落實不清。該區(qū)石炭系及以上地層資料信噪比高，奧陶系頂界面能夠連續(xù)追蹤，寒武系鹽底亦有一定的信噪比，但寒武系鹽下構造信噪比相對較低。

通過綜合分析認為，該區(qū)原始單炮（圖1）信噪比較低，目的層一次反射波能量較弱，噪聲非常發(fā)育，其類型主要有面波、淺層多次折射、多次波等，其中多次波異常嚴重，主要表現(xiàn)為層間多次波，延續(xù)周期長，能量強，與目的層一次反射波相互干擾，幾乎掩蓋了有效反射。因此，多次波壓制在處理過程中起到了至關重要的作用，它直接影響到地震資料的最終品質(zhì)。作者通過對多次波的識別和分析，提出了一套有效的壓制方法，大大改善了成像質(zhì)量。

圖1 工區(qū)典型單炮Fig．1 Typical field single－shot record

2 多次波的識別

消除多次波首先要識別多次波。多次波是經(jīng)過相同界面多次反射的波，良好的反射界面是產(chǎn)生多次波的條件，理論上，任何波阻抗界面都可以再次產(chǎn)生反射波，實際上只有強反射界面的多次反射能夠產(chǎn)生影響。

多次波分為全程多次波和短程多次波［1－2］。全程多次波發(fā)生在一個強反射界面上，其特點是能量較強，上下路徑對稱；短程多次波發(fā)生于兩個或多個較強反射層之間，其上下路徑不一定對稱；還有一種是虛反射，井中爆炸能量到達地面并反射回來形成虛震源，虛震源與實際爆炸之間有一個時間延遲。根據(jù)多次波在不同數(shù)據(jù)域的表現(xiàn)特征，歸納起來可以從三個方面來準確識別多次波。

2．1 道集上識別多次波

通過對工區(qū)典型單炮（圖1）的分析，面波、線性干擾波與多次波同時存在，多次波特征往往被其他強能量干擾所淹沒。因此在去多次波之前最好首先消除面波和線性干擾的影響，在道集相對比較干凈的情況下，多次波才容易被識別，它表現(xiàn)為相同位置與有效波不同的曲率特征［7－8］，在共中心點道集上也很容易識別多次波，用一次波速度動校正后的CMP道集，多次波欠校正，出現(xiàn)下彎現(xiàn)象。

2．2 速度譜上識別多次波

多次波的一個重要特征是速度低，在與產(chǎn)生多次波地層速度相同或相近的位置有強能量顯示，同時時間是其一次反射波旅行時的整數(shù)倍，表現(xiàn)為周期性特征，如圖2（a）所示，在速度譜上中、深層能夠明顯看見低速能量團，能量聚焦。大道集用一次速度進行校正時，多次波下彎現(xiàn)象非常明顯，隨著炮檢距的增大，下彎現(xiàn)象愈加厲害，而且異常發(fā)育，振幅強，幾乎淹沒了有效反射。

2．3 剖面上識別多次波

多次波具有與上覆強層相似的形態(tài)特征，并在時間上表現(xiàn)出周期性特征，如圖2（b）所示，多次波在時間剖面上較一次反射波的傾角陡，是一次反射波傾角的2倍，走時也約為一次波的2倍。此外，由于與實際位置的有效波相互干擾，多次波特征往往會受到影響，通常可以避開一次波速度，采用較低的多次波速度疊加，準確識別多次波。

在實際資料應用過程中，多次波的識別往往需要結合道集、速度譜和疊加剖面進行綜合分析，準確判斷。隨著對工區(qū)研究的深入，地質(zhì)認識的提高，波場外推的方法也可用于識別多次波。

3 拉東變換方法原理

在準確地識別多次波之后，根據(jù)多次波自身特點，選擇最優(yōu)的壓制方法。目前壓制多次波的手段很多，歸納起來可分為三類［2］。

1）時差分離。根據(jù)多次波與一次波在數(shù)據(jù)平面或像平面上的時差實現(xiàn)二者的分離，當一次波與多次波的速度接近的時候，壓制效果變差。

2）預測誤差。根據(jù)多次波的周期性設計預測算子，比較適合短周期和近炮檢距。

3）波場模擬。通過波場外推方式模擬多次波并減去它，所以應先消除直達波和面波，以防止遞推出新的噪聲，還需要提前內(nèi)插近炮檢距，因為次近炮檢距的多次波是由更近炮檢距的一次波產(chǎn)生的；模擬波場不需要地下介質(zhì)模型，以適合復雜構造或多次波與一次波的速度比較接近的情況。

由此可見，每個方法的預期效果會受到應用條件的限制，參數(shù)選擇應該實行保守的原則，即采用合適的方法對付具有明顯特征的多次波，而且在實現(xiàn)過程中不會引起新的假頻或假象。

通過道集、速度譜和疊加剖面的綜合識別可知，本區(qū)多次波發(fā)育，相同t0時間的一次波速度大于多次波速度。如果用一次波速度進行正常時差校正，則多次波會校正不足，并且隨炮檢距的增加而加大，出現(xiàn)同相軸下彎現(xiàn)象。采用拉東變換時差分離壓制多次波的方法［9－13］能夠取得令人滿意的效果。

拉東變換壓制多次波是基于多次波與一次波在數(shù)據(jù)平面或像平面上的時差實現(xiàn)二者的分離，進而進行有效壓制。其基本方法原理［1－2］如下：

設Si為沿某一直線等間隔（Δx）地順序排列的炮點，R為某一接收點，A′（t）為波場值，則有

假設以某一時間間隔Δt，依次在Si點上激發(fā)，且令τ為零炮檢距上的反射波旅行時，那么式（1）就可以改寫成

這是一個平面波波場公式。

假設波的傳播速度為v，炮點間隔為Δx，可得如下關系式

圖2 多次波壓制前速度譜和疊加剖面Fig．2 Velocity spectrum and stack profile before multiple suppression

根據(jù)斯奈爾定律，引入一個參量射線參數(shù)p，它在數(shù)值上等于視速度的倒數(shù)，在（t，x）域內(nèi)是某一直線的斜率，綜合公式（1）、公式（2）、公式（3）可以得出τ－p正變換公式

根據(jù)曲線軌跡求和，Radon變換有線性、拋物線和其他曲線等類型。線性Radon變換的求和曲線軌跡是以截距時間τ和射線參數(shù)p表示的直線tx＝τ＋p·x，被稱為τ－p變換或傾斜疊加。拋物線Radon變換的求和軌跡是以截距時間τ和射線參數(shù)q表示的拋物線tx＝τ＋q·x2，也被稱之為τ－q變換。拋物線Radon變換（t－x）平面上的拋物線t＝τ＋qx2映射為（τ－q）平面上的點（τ，q），q＞0表示向下彎曲；q＜0表示向上彎曲，較大的幅度表示較大的彎曲；q＝0表示平直同相軸。如果用一次波速度進行校正，則一次波能量集中在τ軸附近，多次波能量散布在（τ，q＞0）象限里，對其進行手術切除或比例加權，然后反變換到（t－x）域，得到壓制多次波的結果。如果在（τ－q）域保留較大q值的區(qū)域，則反變換到（t－x）域的數(shù)據(jù)代表重建的多次波，從原數(shù)據(jù)里減去重建的多次波便得到壓制多次波后的結果。

這種拋物線Radon變換壓制多次波的優(yōu)點，是不從多次波的時距曲線著手，而是把多次波作為一次波進行分析和處理。它對多次波的產(chǎn)生機理并不敏感，只要相同t0時間的多次波與一次波存在時差和速度差異即可，它在不同炮檢距上等量地衰減多次波，其剩余時差越大，壓制效果越好。

4 多次波壓制效果

本次研究在大量試驗研究的基礎上，充分應用拉東變換壓制多次波，最終取得了很好的效果。

圖3為多次波壓制前的速度譜和疊加剖面，可以看出，該區(qū)多次波異常發(fā)育，低速區(qū)速度譜能量強，速度范圍跨度大，嚴重干擾了一次波的能量聚焦，大道集上幾乎看不見有效反射波。從疊加剖面上看，一次波平緩、頻率相對低，多次波較陡、頻率高，兩者交叉，層次雜亂，且多次波同相軸連續(xù)，信噪比高，掩蓋了一次波的成像，造成了構造假象。

圖3（a）是拉東變換壓制多次波后的速度譜和大道集，速度譜上低速區(qū)能量得到了很好的衰減，一次反射波能量更加聚焦，大道集上下拉曲線得到了徹底去除，一次反射波同相軸能量增強，進而有利于提高一次反射波速度的拾取精度。圖3（b）是拉東變換壓制多次波后的疊加剖面，可以看出，剖面層次清楚，有效波同相軸連續(xù)增強，構造特征明顯，大大提高了資料解釋的精度和可信度。

值得注意的是，在實際應用過程中，一次波疊加速度需要精細調(diào)整，確保動校正后一次波反射同相軸拉平，這樣才能避免由于速度不準而傷及有效信號。同時串聯(lián)應用拉東變換技術，對低速區(qū)速度進行分組，逐一去除不同速度范圍內(nèi)的多次波，盡量保持道集能量、頻率等原有特征。

圖3 多次波壓制后速度譜和疊加剖面Fig．3 Velocity spectrum and stack profile after multiple suppression

5 結論

通過準確識別多次波和對其特點的充分分析，本研究優(yōu)選了拉東變換壓制多次波的方法，有效地衰減了多次波，改善了地震資料的成像質(zhì)量。本次研究取得了以下幾點認識：

1）多次波壓制是一個系統(tǒng)工程，任何一種方法都不可能解決所有的問題。地質(zhì)條件的差異造就了多次波類型的多樣性，這就需要應用相應的多次波壓制方法，有針對性地去除多次波干擾，最終才能獲得滿意的效果。

2）工區(qū)多次波干擾嚴重，且多次波速度覆蓋范圍大，在應用過程中，采用循序漸進的方法，多步串聯(lián)，逐步壓制，有效地避免了假頻的產(chǎn)生和能量相對關系的變化。

3）拉東變換壓制多次波技術適應了巴楚地區(qū)地震資料的特點，有效地去除了多次波干擾，使最終地震剖面有效反射特征明顯，構造形態(tài)清楚，大大提高了對該區(qū)地質(zhì)認識的可信度和準確性。

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The application of radon transform for multiples attenuation in the Xinjiang Bachu area

ZHANG Yan-yan1，PEI Jia-ding1，2
（1．State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploration，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2．Geophysical Research Institute，BGP，Zhuozhou 072751，China）

Multiples is one of the most common interference wave in seismic exploration．In Bachu area，the shallow prominent reflecting interface creates the abnormal development of multiples which definitely effects the quality of seismic image．E-ventually，it will result the fake structure．Considering the geological structure in the local area，after raw data analysis and different test based on the features of multiples，the application of Radon Transform has an excellent performance on multiple attenuation in this area．In this article，several methods of multiple recongnition in the different data domain will be illustrated as well as the principle of multiples attenuation with Radon Transform．Through the processing of real seismic data in this area，some research of Radon Transform will also be discussed with personal opinion．

Bachu area；Radon transform；multiples；reflection；velocity spectrum

P 631．4

A

10．3969／j．issn．1001-1749．2014．05．16

1001-1749（2014）05-0601-05

2014-02-17 改回日期：2014-05-29

章炎艷（1982-），女，碩士，研究方向為地震資料處理、解釋，E－mail：peijiading＠126．com。