L1范數(shù)均衡多道自適應減去法的多次波壓制

周福鵬

（大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

1 概述

隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會各個方面對油氣資源的需求量急劇增加，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計表明，2020年我國原油進口量為5.42×108t，而原油產(chǎn)量為1.94×108t，對外依存度超過了72%，我國的石油安全面臨著非常嚴峻的挑戰(zhàn)。與此同時，我國很多油田的油氣勘探開發(fā)都進入了中后期階段，難度越來越大[1-2]。因此，必須提高油氣勘探開發(fā)的技術(shù)水平，進而提高油氣勘探開發(fā)的質(zhì)量和效率，從而提高我國的油氣產(chǎn)量和儲量。

目前，地震勘探技術(shù)是油氣勘探開發(fā)中最重要、最直接、最有效的方法之一。但是，在地震勘探技術(shù)的運用過程中，多次波的存在會降低地震資料的信噪比，并且還會使地震數(shù)據(jù)中出現(xiàn)一些假象，嚴重影響地震資料處理結(jié)果的精度以及可信度，給后續(xù)的構(gòu)造解釋和儲層預測帶來一定的多解性，從而極大地降低了油氣勘探開發(fā)的成功率[3-4]。因此，多次波的壓制是地震勘探人員關(guān)注的熱點及難點。

經(jīng)過數(shù)十年的研究，多次波壓制的方法非常多，目前比較流行的方法主要可以分為2大類：濾波法和預測減去法。前者是利用相應的數(shù)學方法，對時空域的地震數(shù)據(jù)進行處理，將其映射到其他域中，在其他域中的一次波與多次波在時差和周期上具有一定的差異，然后根據(jù)這些差異進行多次波的壓制。后者是根據(jù)已有的信息，通過模擬或者反演的方式預測得到多次波，然后再利用自適應相減等方法將多次波從原始地震數(shù)據(jù)中減去，從而對多次波進行壓制[5-9]。前者的優(yōu)點是成本低、計算量小、應用范圍十分廣泛，缺點是壓制效果精度不佳，會給一次波帶來損傷。后者的優(yōu)點是壓制效果精度高，缺點是成本高、計算量大。本文選取了L1范數(shù)均衡多道自適應減去法屬于后者，具有操作簡單、穩(wěn)定性好、精度高等優(yōu)點，壓制效果較好。

2 基本原理

L1范數(shù)均衡多道自適應減去法是對L1范數(shù)最小自適應減去法的一種擴展，目的在于改善輸入數(shù)據(jù)的正交性，以使得求解準確，取得好的匹配效果，從而可以有效壓制多次波，其基本原理如下[8-10]：

按照消除多次波后的地震記錄取得最小能量的準則，自適應濾波器wt) 的求取通過求（1）式的最小二乘解可得：

3 模型試驗

為了驗證L1范數(shù)均衡多道自適應減去法在多次波壓制中的有效性，首先建立如圖1（a）所示的速度模型，模型大小為600×500，網(wǎng)格大小為5m。為了便于觀察，模型一共4層，其速度大小分別為2000m/s、3000m/s、4000m/s、5500m/s。采用波動方程有限差分法對該速度模型進行正演模擬，子波為Ricker子波，主頻為30Hz，最大偏移距為2500m，道間距為25m，采樣間隔為4ms。圖1（b）為正演模擬后的單炮記錄（已切掉直達波），從圖中可以看到明顯的多次波，然后利用L1范數(shù)均衡多道自適應減去法對原始單炮記錄進行處理，預測出多次波[圖1（c）]，并結(jié)合自適應相減去除預測的多次波，最后獲得壓制多次波之后的單炮記錄[圖1（d）]。從圖中可知，L1范數(shù)均衡多道自適應減去法可以有效地壓制多次波。

4 實際應用

圖1 正演模擬及多次波壓制效果

利用L1范數(shù)均衡多道自適應減去法對陸上某工區(qū)的二維地震資料進行多次波壓制對此分析。圖2（a）為多次波壓制之前的速度譜及動校正之后的CMP道集，從圖中可以看出，多次波十分發(fā)育，尤其是速度譜上的中、深層可以明顯看見低速能量團，能量聚焦，嚴重干擾了有效反射波的能量聚焦（橢圓處）。CMP 道集上的多次波下彎的現(xiàn)象十分明顯，并且隨著偏移距的增大，下彎現(xiàn)象愈加厲害，多次波的振幅非常強，幾乎看不見有效反射波。圖2（b）是多次波壓制之后的速度譜及動校正之后的CMP 道集，從圖中可以看出，速度譜上中、深層的低速能量團得到了比較好的衰減，有效反射波能量更加聚焦，大偏移距的CMP道集上下彎現(xiàn)象得到了有效去除，有效反射波的振幅得到了明顯增強，有利于提高疊加速度的拾取精度。

圖2 多次波壓制前后速度譜及其對應的CMP道集

圖3 多次波壓制前后的疊加剖面

圖3為多次波壓制前后的疊加剖面，從圖中可以看出，經(jīng)過壓制之后，剖面的層次更加清楚，同相軸更加連續(xù)，有效地去除了多次波引起的假象（橢圓處），不但提高了地震資料的信噪比，而且提高了地震資料的分辨率，使得地質(zhì)特征更加明顯，大大提高了地震資料解釋和儲層預測的精度和可信度。

5 結(jié)論

L1范數(shù)均衡多道自適應減去法可以有效壓制多次波，不但提高了地震資料的信噪比和分辨率，而且還可以去除地震資料中的構(gòu)造假象，改善了地震資料的品質(zhì)，進而為后續(xù)的地震資料解釋和儲層預測提供了良好的地震數(shù)據(jù)，從而可以有效提高勘探開發(fā)的精度和可信度。但是，L1范數(shù)均衡多道自適應減去法的效率比較低，參加匹配的道數(shù)越多，計算所需的時間越長。在實際應用過程中，應該根據(jù)不同地區(qū)的地震資料情況、機器狀況、項目時間等來優(yōu)選合適的多次波壓制方法，以便取得最佳的壓制效果。