深水多次波与噪音同时压制技术.doc

文章编号：（）：深水多次波与噪音同时压制技术许自强，万欢，顾汉明，方中于，李添才，但志伟（中海油能源发展股份有限公司 钻采院地球物理所，广东 湛江 ；中国地质大学 地球物理与空间信息学院，湖北 武汉 ）摘 要：海洋地震 资 料 预 处 理，两大难题就是噪音和多次波。 常规的近道多次波压制有预测反褶积和 ，中远道多次波压制有速度滤 波 等 方 法。 然而在深水崎岖海底资料中，对 于 侧 面 反 射、绕 射 多 次 波 等 等，常规的多次波压制方法往往失效，原因在于常规的多次波压制方法的理论多假设地震波是以二维双曲线 方式传播，实际上地下地震波传播路径复杂，常规去多次方法有局限。 另外对于噪音的压制，技术人员往往是 头痛医头脚痛医脚，对不同的噪音采用不同的模块进行压制，即增加了处理步骤，也增加了损伤 有 效 波 的 风 险。本文研究了一种利用剔除拟合法并 结 合 思想进行深水多次波和噪音压制技术，一次处理流程可 以同时压制多种噪音和多种多次波，取得了良好的效果。关键词：侧面反射；绕射多次波；剔除拟合；深水崎岖海底中图分类号：文献标识码：收稿日期：，（ ，；， ，）： ， ， ， ， ， ，作者简介：许自强（ ），男，河北安国人，工程师，硕士研究生，主要从事地震勘探资料处理工作。： ：； ；数随入射角的变化，是 反演的基础，可此方程来考察道集振幅的变化规律。 由于佐 兹方程方程组表达式极其复杂，很难从中直 析介质参数对振幅系数的影响。 为了明确地 反射系数与弹性参数的关系， 提出了 里兹方程的近似式。 李庆忠院士提出的剔除 法，对于 一 次 波，其 振 幅 可 以 用 抛 物 线（即 公式）来描述： 由（）式抛物线方程可以看出，在道集上 的变换与偏移距变化有关，而且是缓慢的，而 出现 跳 变 或 极 值，如 若 出 现 跳 变，则 不 是 有 号。 噪音能 量 不 满 足 规 律，其 波 形 离一次波的抛物线（图）。噪音在一个适当的时窗内统计，振幅 偏物线的两者之差可以简称为“离差”。 在深水 资料中，这个“离差”往往很大，换句话说噪音引言海上处理的一大难点就是多次波问 题，现 有的多次波压制方法，主要包括反褶积法、速度滤波 法，及 几大类，然而这些方法常常只针 对多次波的某一特性来进行压制，而且理论假设 常以比较理想化的模型进行。 深水崎岖海底的地 震资料中，侧面反射及侧面反射多次波十分常见， 若是二维采集，对侧面反射几乎没有有效的办法， 即使是三维采集，因为地震波传播路径复杂，若用 常规的 方法，效果也不理想，尤其是绕 射 多 次 波，规 律 性 更 差，很 难 压 制，若 用 进行压制，耗时耗力，工 作 量 非 常 巨 大。 另外，在噪音压制方面，每种噪音都有不同的压制 手段，压制的原理也不尽相同，造成一个处理流程 要加多个去噪模块，而多加一个模块，就增加了损 伤有效信号的风险。李庆忠院士 提 出 采 用 提 出 拟 合 波 方 法 识 别多次比和噪音的思路，万欢采用此思路开发了 高保真多次波剔除法并编成软件商用化，笔者也 曾用此方法在浅水地震资料中做出许多出色的结 果，然而它对于深水的相干噪音和复杂的多次波 的压制 上 效 果 不 佳。 近 些 年 来，技 术 发 展比较 快。 这 是 一 种 基于信噪分离的基础上去 噪，它的优点就是考虑信噪的不同级别，这是一种 很好的去噪思路，它的核心在于信噪分离，但这也 正是这项技术的难点，如果信噪很容易分开，那么 去噪工作就变得简单了。 广义上讲多次波也是噪 音，因此可以考虑把多次波也当成噪音加以压制。鉴于上述问 题，结 合 剔 除 拟 合 法 和 技 术，开发了一项可以同时压制多种多次波及噪音 的技术：（）技术， 它主要以地震资料的振幅变化特性来进行噪音压 制，一举多得，取得比较好的效果。比平均振幅要强很多。 假设道集动校正后，个合适的统计时窗内，有效波的同向轴基本的，振幅是均匀（ 等于零）或者渐变的（ 不 零），而噪音的同向轴要么是不连续的，要么 是突变的，两者满足其一即认为是噪音。 图一个几个真实的炮集数据，为展示各种噪音情图剔除拟合法原理示意 而展示的是动校正后的炮集数据，而 道技术原理此类同。 由炮集上的均方根振幅变化可以看噪音和多次波多数的“离差”较大，可以采用法加以识别和剔除。 实现步骤首先是采取最噪音之所以是噪音，多数情况下，是因为它比有效波的振幅强，描述道集上振幅变化的公式是 佐普里兹方程。 佐普里兹方程所表达的是反射系乘法拟合（）公式中的 值和 值，得到抛物再 次计算每一个实际点的离差，等剔除最大工程地球物理学报 （）第 卷图原始炮集数据与振幅曲线 应用效果分析本项技术在在深水区地震资料中取得了比较好的效果，尤 其 是 针 对 崎 岖 海 底 地 震 资 料。 图 是一个利用本技术对噪音包括多次波压制前后炮 集的一个对比图，由图可以看出，新技术对于涌浪 干扰、直达波、线性干扰、外源干扰以及海底多次 波都有比较明显的压制效果。 图 是对应图 的 叠加剖面，在叠加对比情况看，新压制技术在压制 多次波和噪音的前提下，有效的保护了信号，保真 度比较高，在图 中的外源噪音压制的比较好，相图 方法流程点后，再用最小二乘法拟合 新 的 值 和 值，这样一步步拟合再剔除再拟合，直到剔除百分比等 于自己限定值为止，最好输出去噪后的道集。由于深水噪音的复杂性，上述做法并 不 能 完 全解决压制 噪 音，为 此 利 用 剔 除 拟 合 再 加 思想设计新的去噪方式。 技术不是一个单 一的 模 块，它的思想是各项技 术 的 集 成，它 的 关键点是在去除的噪音中在提取微弱有效信息进 行数据重构，或者在去除的噪音中在“提纯”更纯 的噪音，然后被原始数据相减得到最终的有效信 号数据。 本文的 技术流程如图 所示，采用 剔除法拟合 的有 效 信 号 ，原 始 数 据 减 去 后剩下的包含 有效信号及绝大部分噪 音的数据 ，在含有微弱信号的 中在进行去 噪处理，得到有效信号 ，最后重 建 两 个 有 效 信 号 和 ，最终得到去噪后的有效数据 。对于人工拾取外源特征信息再提取外源噪音，效率要大大提高。崎岖海底地震资料越来越多，由于海 底 崎 岖 变化，时间域构造严重扭曲变形，造 成 有 的 海 底理论上得 反射点实际上并不是真实的海 底位置，而是由侧面的海沟反射造成的。 不仅是 深水崎岖海底存在这中情况，对于浅水平海底，若 电缆漂 移 很 大，理 论 上 海 底 的 点 也 与 实 际 海底位置存在误差。 对于侧面反射，在三维采集 的资料中，一次侧面反射波士有效波，通过偏移可 把一次侧面反射波归位到原来的实际位置，然而 它的侧面反射多次波却是噪音，需要压制掉，侧面 反射多次波在叠加上表现为走时并不是海底的两 倍，尤其是与海底的变化趋势不一致，呈非双曲线 走时路径。 在图 中所示的含有海底侧面反射引图炮集上多次波与噪音压制 图叠加上多次波与噪音压制显示图侧面多次波的压制 工程地球物理学报 （）第 卷图陆坡带多次波的压制 起的多次波，通过 技术得到了很好的压制。海底由浅水向深水急剧变化过程中，即 使 没 有海沟影响，排除电缆漂移因素，若采集方向与陆 坡走向 有 夹 角，实 际 上 海 底 的 点 由 于 没 有 偏移 归 位，因此与实际的反 射 点 位置也 由 误 差。 这就造成常用的多次波压制方法对于海底变化较 快的情况下效果不佳。 图 展示了利用 技 术压制陆坡带多次波的一个实例。参考文献： 伊尔马兹地震资料分析地震资料处理、反 演 和 解 释刘怀山译，北京：石油工业出版社， 牛滨华，沈操，黄新武，等波动方程压制多次波的技 术方法地学前沿，（）： 李 宏 图，黄 志，李 振 春，等三 维 技 术 及 其 在深海 资料处理中的应用 ，石油地球物理勘 探，（增刊）： 李来林，魏大力 去噪方法在地震资料处理中 的应用石油物探，（）： 李庆忠用剔除拟合法球纵波正入射剖面 石 油地球物理勘探， （）： 万欢高保真多次波剔除法及 其在海上地震资料处 理中的应用中国海上油气，（）： 熊 定 钰，赵 海 珍，陈 海 云，等保持地震记录叠前 结语噪音与多次波的衰减一直是海上地震资料处理永不衰竭的课题，以往的压制方法，原理上都是 假设地震数据是比较理想化的模型，前提假设很 多，不完全适应地下真实复杂的情况，而且都是针 对不同的噪音或多次波采用根据其不同特性分开 进行 处 理，这 就 增 加 了 处 理 的 流 程，降 低 了 保 真 性。 本文介绍的 技术是从噪音的最基本特 性，即振幅大大强于有效波这一特性，设计出依靠 振幅变化来分离噪音与有效波，采用剔除法思想 和 技术设计新的去噪方法，一次流程 可 以 同时压制包括多次波在内的多种噪音。本项技 术对于水深超过 的 地 区，有 效 偏移距较长，噪音与有效波的振幅有较大差异的 话，压制效果明显，