海洋多次波組合壓制技術(shù)及應(yīng)用

姜嵐杰

中石化石油物探技術(shù)研究院有限公司 江蘇 南京 211103

隨著海洋地震勘探的發(fā)展和深入，對(duì)海洋地震資料成果的質(zhì)量要求日益提高。而多次波作為海洋資料中重要的干擾波，會(huì)降低地震資料的分辨率，加大有效波識(shí)別的難度，影響地震成像質(zhì)量。因此多次波壓制是海洋地震勘探處理的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。為消除多次波的干擾，從上世紀(jì)五十年代起，就已經(jīng)產(chǎn)生了一系列衰減或消除多次波的處理方法，主要包括兩大類，一類是基于一次波與多次波之間在空間上的特性差異進(jìn)行濾波的方法，如f-k濾波法、拋物線拉冬變換法、聚束濾波法等[1]，這類方法計(jì)算量較小，效率較高，但不適用于復(fù)雜的地下構(gòu)造，且較容易損傷有效信號(hào)；一類是基于波動(dòng)理論的預(yù)測(cè)相減法，如波場(chǎng)外推法、反饋迭代法和逆散射級(jí)數(shù)法[2-4]等，這類方法可以適用于復(fù)雜的地下結(jié)構(gòu)，但計(jì)算量較大，且對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理要求較高。

由于多次波類型較多且產(chǎn)生機(jī)理非常復(fù)雜，而每種多次波壓制方法都有一定的局限性及使用條件，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，單一的壓制技術(shù)很難徹底壓制多次波，需要多種方法組合進(jìn)行多次波壓制[5]，選取確定性海底多次波壓制技術(shù)、廣義表面多次波壓制技術(shù)及高精度拉東變換多次波壓制技術(shù)組合對(duì)海域地震資料多次波進(jìn)行壓制。實(shí)際資料處理效果表明，組合多次波壓制技術(shù)有效提高了資料信噪比，并改善了成像質(zhì)量。

1 海洋資料多次波組合壓制技術(shù)

1.1 確定性海底多次波壓制技術(shù)（DWD）

海底與海平面是兩個(gè)強(qiáng)反射界面，地震波激發(fā)后，在兩界面之間來回震蕩傳播，就形成了海洋資料中發(fā)育最強(qiáng)、影響最顯著的海底自由表面多次波[6]，如圖1所示。

圖1 海底自由表面多次波示意

海底多次波在t-x域除了零偏移距處外，其他偏移距不具有周期性，但是在經(jīng)過線性τ-p變換后，在τ-p域的每個(gè)射線參數(shù)p上都具有周期性，如圖2所示。DWD技術(shù)利用海底多次波的這一特點(diǎn)，通過水體反射周期預(yù)測(cè)多次波。DWD方法假定地震波在水層間再傳播一個(gè)反射走時(shí)，海底反射變成了一階海底多次，一階海底多次波變成二階海底多次。因此，將地震記錄向下延拓一個(gè)水層走時(shí)，再乘以海底反射系數(shù)即可得到海底多次波模型[7]，再通過原始數(shù)據(jù)與多次波模型自適應(yīng)匹配相減的處理方法，實(shí)現(xiàn)海底多次波的壓制。

圖2 有效波及海底多次波在t-x域（左）及τ-p域（右）的特點(diǎn)

該方法實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要用到海底反射時(shí)間及近偏移距信息，因此需要在水速動(dòng)校后的炮集數(shù)據(jù)近偏移距自相關(guān)剖面中拾取海底反射時(shí)間，及進(jìn)行近道插值。DWD方法可以較好的預(yù)測(cè)海底多次波，但依賴較為準(zhǔn)確的海底反射系數(shù)信息及海底模型，具有一定的局限性，在實(shí)際資料應(yīng)用過程中，需要與自由表面多次波壓制方法進(jìn)行組合使用。

1.2 廣義自由表面多次波壓制技術(shù)（GSMP）

海洋地震資料采集中，受海水面強(qiáng)反射界面的影響，地震信號(hào)傳播到海平面時(shí)，可以發(fā)生下行反射，產(chǎn)生自由表面多次波，如圖3所示?？梢钥吹?，無論自由表面多次波如何傳播，都可以分解成若干個(gè)一次波。因此地震記錄中的反射軸，都可以看作為數(shù)據(jù)中自由表面多次波的某個(gè)子反射。將地震數(shù)據(jù)與自身進(jìn)行時(shí)空域褶積，所有的子反射就被褶積在一起，就可預(yù)測(cè)出所有的自由表面多次波[8]。GSMP就是利用這一原理，不需要地下介質(zhì)的任何信息，在考慮多次波三維效應(yīng)的前提下，通過地震數(shù)據(jù)本身時(shí)空褶積預(yù)測(cè)多次波，該方法完全數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，預(yù)測(cè)的多次波模型更為準(zhǔn)確。

圖3 自由表面多次波示意

從DWD及GSMP方法的原理可以看出，兩種方法都可以對(duì)海底相關(guān)多次波進(jìn)行壓制。在實(shí)際資料處理中，為防止海底相關(guān)多次波的重復(fù)相減，在進(jìn)行組合壓制表面多次波時(shí)，可選用并行壓制多次波的方式，即將DWD方法預(yù)測(cè)的海底多次波模型及GSMP方法預(yù)測(cè)的自由表面多次波模型合并成一個(gè)多次波模型，從原始道集中通過自適應(yīng)減的方式統(tǒng)一減去多次波，可最大程度壓制多次波，保護(hù)有效信號(hào)不受損傷。

1.3 高精度拉冬剩余多次波壓制技術(shù)

對(duì)于海洋資料，DWD和GSMP方法可對(duì)大部分表面多次波進(jìn)行壓制，但資料中仍會(huì)有層間多次波（如圖4所示）及殘余的表面多次波，這部分可通過高精度拉冬多次波衰減技術(shù)進(jìn)行壓制。

高精度拉冬剩余多次波壓制技術(shù)基于多次波和有效波在速度上存在較大的差異進(jìn)行多次波壓制[9]。其輸入為動(dòng)校正后的數(shù)據(jù)，此時(shí)，有效波同相軸基本拉平，拉冬變換后能量基本分布于零值附近，而多次波由于動(dòng)校不足，同相軸仍為拋物線，拉冬變換后分布于遠(yuǎn)離零P值處[10]。因此，利用這一特性，可將多次波對(duì)應(yīng)能量切除，實(shí)現(xiàn)多次波壓制。

高精度拉冬剩余多次波壓制技術(shù)較易實(shí)現(xiàn)，但存在近道多次波壓制不足、可能損傷淺層有效波的問題。由于其主要利用多次波和有效波的速度差異進(jìn)行多次波壓制，因此在該方法應(yīng)用前，應(yīng)進(jìn)行精細(xì)的速度分析，盡可能保證有效波速度分析精度。

2 海洋實(shí)際資料測(cè)試

將上述多次波組合壓制方法應(yīng)用于某工區(qū)進(jìn)行處理，由圖5可知，多次波壓制前，淺層存在明顯表面多次波能量團(tuán)，影響淺層有效波能量團(tuán)的判斷，而中深層由于層間多次波能量較強(qiáng)，掩蓋了有效波，致使速度譜上中深層有效波能量團(tuán)較弱，這對(duì)于速度的準(zhǔn)確分析造成較大難度。但通過多次波組合壓制方法的應(yīng)用，可以看到速度譜上有效波能量團(tuán)明顯聚焦，中深層速度能量團(tuán)凸顯，整體速度分析的精度及可靠性都有明顯提升，對(duì)于偏移成像精度的提高也有巨大幫助。圖6為多次波壓制前后CRP道集對(duì)比，從中可以看到，多次波壓制前，道集上多次波明顯發(fā)育，能量較強(qiáng)，湮沒了有效信號(hào)，這將影響有效波的判斷及偏移成像質(zhì)量，同時(shí)會(huì)對(duì)后續(xù)深度域速度建模有效波曲率的拾取有明顯的干擾影響。經(jīng)過多次波組合壓制處理，CRP道集信噪比及連續(xù)性明顯提高，有效波同相軸較為清晰，更有利于后期處理。

圖5 組合多次波壓制方法應(yīng)用前（左）后（右）速度譜對(duì)比

圖6 組合多次波壓制方法應(yīng)用前（左）后（右）道集對(duì)比

3 結(jié)論

海洋資料多次波類型較多，且形成機(jī)理復(fù)雜，單一的多次波壓制技術(shù)難以將其進(jìn)行徹底壓制。通過實(shí)際資料的應(yīng)用，說明本文提出的確定性海底多次波壓制技術(shù)、廣義表面多次波壓制技術(shù)及高精度拉東變換多次波壓制技術(shù)組合可以通過逐級(jí)壓制的方式有效的壓制海域地震資料的多次波，更有利于后續(xù)的偏移成像及速度建模等處理，并提高解釋反演的可靠性。