海上地震资料多次波剔除方法研究

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摘 要：一直以来，消除多次波等相关噪音是海上地震资料处理要解决的问题。对海上地震资料多次波剔除方法进行研究，以期为海上地震资料消除多次波提供参考。

关键词：海上 地震资料 多次波剔除

中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）003-119-02

在处理海上地震资料时，人们常被把没有消除的多次波错误地认为是一次波或是一次波中的一部分，这种处理方法极大程度地降低了海上地震资料信噪比。目前，压制或消除多次波的方法很多，常见的有Radon滤波、预测反褶积、 -p域反褶积或f-k域滤波等，这些滤波剔除法有其独有的优点，但不容忽视的是，上述方法若使用不当会加重对有效信号的损伤。本文简要论述Radon滤波、预测反褶积和f-k域滤波压制多次波的方法，并详细探讨聚束滤波压制多次波。

1 多次波概述

在海上地震勘探时常常把弯曲界面反射波、断面反射波和绕射波定义为异常波，或把多次反射波称为异常波，但多次反射波和弯曲界面反射波、断面反射波和绕射波存在差异，多次反射波是一种单纯的干扰波，但其他几类波除了有干扰之外，还有可利用的一面。本文讨论的多次波仅限于多次反射波。

地面和空气的分界面阻抗差别较明显，因此，地面和空气的分界面是一个良好的反射界面。一般情况下，反射波传播至地面时，反射波可能从地面与空气的分界面发射向下传播，再次遇到反射界面的时候，可又一次发射回到地面，反射路径重复多次，就形成了多次反射波。良好的反射界面是产生多次反射波的前提条件，倘若反射界面反射系数过小，经多次反射后，多次波就变得很微弱，所以，只有那些在发射系数较大的反射界面发生的多次反射波才可以被记录下来。

较为常见的多次波有层间多次波和表层多次波，层间多次波多发生于陆地，这里我们主要讨论表层多次波。表层多次波多见于海上地震资料，分为水面和海底之间震荡产生的交混回响多次波和海底横向高差变化剧烈产生的绕射多次波。查阅海上地震资料可以发现，水――海底强反射界面产生表层多次波，且延续长度可达两个周期。

2 多次波的典型压制方法

2.1 Radon滤波

20世纪10年代左右，Randon提出了Radon变换，之后，Radon变换被广泛应用于海上地震资料多次波的压制。在海上地震资料处理中，Radon滤波法经常用到线性Randon变换、抛物线非线性变换和双曲线非线性变换，在Randon变换中抛物线非线性变换和双曲线非线性变换对应的方程分别为t= +p*x2和t=（ 2+p2*x2），相关资料指出线性Randon变换、抛物线非线性变换和双曲线非线性变换各有优缺点，线性变换中直线能够对具有线性时差的同相轴建模，但是其不适合具有正常时差的双曲线同相轴，反而，双曲线适合正常时差。最理想、折中的是抛物线。在海上地震资料的处理过程中，不同的Randon变换有不同的应用，在多次波压制方面优点主要有：（1）远偏移距和近偏移距处，多次波衰减效果差别不大；（2）衰减多次波时不需要了解多次波产生机制和多次波速度；（3）在较宽范围内衰减有不同时差的多次波；（4）由有限数据孔径引起的边界效应可适应不同采集集合体，这有利于三维数据体处理。缺点表现为：（1）计算用时过长；（2）为有效衰减多次波，实际数据中近道至远道的多次波时差至少为30ms；（3）可能会因吉布斯想象而产生假象。

2.2 预测反褶积

预测反褶积是利用多次波周期重复出现特性和数字预测算子消除多次波。在预测反褶积的处理过程中，要做好地震记录的自相关，将自相关函数第一个过零点时间或者第二个过零点时间设定为预测步长， 设定为海上地震波垂直往返时间，若 选取恰当，则能够较好的压制多次波。在海上地震资料处理用采用的预测反褶积是根据地震记录一次反射及干扰信息，预测纯干扰的部分，再用一次波和干扰的地震记录减去纯干扰部分，通过这种消除干扰得到一次反射信号，从而可以消除一次反射之后产生的海上震鸣等。确定采用预测反褶积法压制多次波后，要选取最佳反褶积叠加参数，其中主要的参数有算子长度、预测长度和预测百分比。算子长度可以应用未知地震子波自相关；预测步长应设为多次波周期，若预测步长选择不合适，那么一次反射也很容易被消除。一般情况下，预测反褶积多用于克服海上勘探中较为多见的多次干扰即鸣震一类的多次波。

2.3 f-k域滤波压制多次波

f-k域滤波是一种广泛使用的二维滤波法，其实现方式主要分为频率波数域切饼式滤波、带阻扇形滤波和带通扇形滤波三种。f-k域滤波不仅对干扰波的频谱特性进行研究，同时还要考虑在波剖面上干扰信号的波长特性，所以，要切除频率域（强线性噪声所在的区域），这就可以设计二维滤波器，f-k域滤波主要是将多次波和反射波能量分离至不同象限，利用多次波与反射波的速度函数进行NMO校正，最终实现分离。在f-k域里，反射波和多次波可映像到不同的象限，同时，可将多次波象限冲零，即衰减多次波。f-k域滤波作为一种去噪方法，其具体实现过程为：针对相干的噪音视速度可以设计二位滤波器，对该相干噪音所在频率波数切除，最终实现去噪，同时又能有效保护波的目的。f-k域滤波的去噪方法优缺点主要表现在：（1）去噪的同时又保留有效信息；（2）采用二位傅氏变换，因此在去噪的同时还会引起坑席现象，也就是说在克服旧干扰的同时又增加了新干扰；（3）随着相干噪音消除地彻底，有效波损失也会增大。

3 聚束滤波压制多次波

聚束滤波处于一种处理途径，其是通过拟合相关噪音及信号的方法，其应用于海上地震资料多次波剔除难度较大。聚束滤波主要有以下几点优点：（1）能够根据实际的数据对模型进行调整；（2）避免因为数字化所带来的假变换；（3）聚束滤波模型包括香味和振幅岁偏移距的变化和因折射波和切除直达波造成的记录道损失。聚束滤波方法适用准则是：无偏差、最小方差，即满足无信号畸变；输出噪声能量最小。可通过聚束滤波方法的约束条件消除相关噪声，约束条件为：一次波畸变；多次波零响应或最小响应。与二位滤波法相比，聚束滤波消除近道多次波和远道多次波的效果较好，且对多次波压制效果较好，因此，可利用聚束滤波法消除低频多次波。

4 结语

本文对海上地震资料多次波剔除方法进行了系统性分析，结果表明，预测反褶积不受多次波和一次波速度影响，在垂直入射时可保持多次波周期性；f-k域滤波动矫正速度可用于多次波速度，也可以采用多次波和一次波之间的速度，其中确定恰当的多次波抑制区域是设计二位滤波算子的关键，如果选择区域合适会损害一次波；抛物线Randon变换压制多次波效果决定与一次波能量和多次波能量的分离程度，当两者之间存在明显的动校正时差时可取得良好的效果。本文通过分析对比得出聚束滤波方法的有效性，不管是在模型数据还是实际数据中，聚束滤波相对于其他多次波去除法效果较好。但海上地震资料多次波处理是一项复杂的工作，任何的压制多次波方法都存在优缺点，因此在地震资料多次波的处理过程中要结合运用多种方法，通过取长补短，优化组合各种方法而达到整体压制多次波的良好效果。

参考文献：

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