海上单道地震资料中多次波的衰减

处理与研究工作。
万方数据
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石油物探
第４６卷
超过４ ０００ ｍ的深海资料。单道地震资料中存在 大量多次波，严重影响了地质解释工作。多次波的 类型有短周期的表层多次波，也有长周期的全程多 次波。主要是水面与海底之间来回震荡产生的交 混回响多次波，具有明显的周期性，其周期长度近 似为海底时间。浅海资料中存在大量海底短周期 多次波，这些短周期多次波覆盖了整个剖面。多次 波的周期性较强，在剖面上常常出现二次、三次，甚 至更高次多次反射波。在逐渐向深水勘探的过程 中，多次波的周期也逐步加大。在斜坡附近或者深 部地层与海底不平行的位置，往往出现多次波与一 次有效波斜交现象。
从图５ａ和图５ｂ可以看出，剖面上有２套多次 波，一套为海底产生的多次波；另一套为复杂构造 产生的多次波，能量非常强，形状复杂，存在２次、３ 次和４次多次波，周期长度与海底时间相当，但有 一定的偏离，属于复杂地质情况下的短周期多次 波。经预测反褶积去多次波处理后，剖面信噪比明 显提高。海底的２次、３次多次波得到很好的衰 减，倾斜有效波得以突出，同相轴的连续性得以提 高。而且深部复杂构造强能量的海底多次波也明 显减弱，只是有少量２次波残留，不过这样的效果 已经满足地质解释的需要。说明预测反褶积对于 压制复杂地质情况的短周期多次波也是比较有效 的。２次残留是由于复杂构造产生的不规则反射， 它们的多次波模型不完全符合周期性条件，可以通
第４６卷第５期 ２００７年９月
石油物探 ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ ＰＲＯＳＰＥＣＴＩＮＧ ＦＯＲ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ
文章编号：１０００—１４４１（２００７）０５—０４５７—０６
海上单道地震资料中多次波的衰减
ＶＯＬ ４６，Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．，２００７
李丽青，梁蓓雯，徐华宁
（国土资源部广州海洋地质调查局，广东广州５１００７５）
我们研究的是海上单道地震资料中的多次波 压制问题。单道地震中多次波不具有第１类方法 要求的正常时差差异特征，因此无法利用这些方 法。根据海上单道地震资料中多次波的特征，对地 质情况进行了分类。针对不同地质情况产生的多 次波特征，分别选用了预测反褶积与模型拟合的方 法来进行多次波衰减。并且根据不同的地质情况， 进行了关键参数的分类试验，总结出多次波衰减中 关键参数的选取原则和技巧。最终形成了一套海 洋单道地震资料中多次波的衰减技术。
目前，多次波压制方法可分为三类［２］。第１类 方法主要利用的是反射波与多次波的正常时差的 差别。具体包括：①常规的、加权的和最佳滤波的 ＣＭＰ叠加；②倾角滤波、速度滤波、扇形滤波和ｆ－ｋ 滤波等二维滤波；③各种变换，如Ｋ—Ｌ变换、双曲 线拉冬变换、抛物线拉冬变换和ｒ－ｐ变换等；④局 部相干滤波；⑤新的重采样方法。第２类方法是先 求取多次波的模型，然后从原始资料中减去多次 波。主要包括：⑥波动方程外推；⑦ＩＳＭＡ表面多 次波衰减；⑧用模型拟合法衰减长周期多次波等。 第３类方法是根据多次波重复周期的统计特征通过 预测进行多次波的压制。主要方法为：⑨不同域（炮
地震资料采集时，偏移距较小，一般只有７ ｍ， 对于水深１００ ｍ以上的情况可以近似为零偏移距。 但是，实际资料常常受到偏移距、地震仪器延时、噪 声等各种采集因素的影响使得多次波的周期性变 差，振幅衰减特征变得不规律。
基于上述多次波的特征，识别多次波的方法主 要利用其周期性以及多次波与一次波斜交的特征， 在剖面上直接观察估计，也可以通过相关分析准确 计算其周期性。模型拟合法是一种模式识别消除 多次波方法，该方法理论上不依赖地下构造，通过 ２Ｄ褶积模拟多次波场［３１，是专门针对与一次反射 有倾角差异的多次波来设计的，对多次波与一次波 斜交的长周期情况比较有效。而预测反褶积法利 用了多次波的周期性，通过相关函数从初始到达的 有效反射预测出多次波。对于一维空间介质模型， 预测反褶积法比较有效［４］。因此，我们选用了模型 拟合法进行长周期多次波的衰减；选用时空域的预 测反褶积来压制短周期多次波。
针对浅海短周期多次波，采用预测反褶积方法 进行多次波衰减。短周期多次波有２种情形，一种 是构造平坦的简单模式多次波（图４），另外一种是
在一些其它问题，如气泡效应、涌浪效应、记录提前 复杂构造情况下产生的不规则多次波（图５）。
芏
二工
消除１０ Ｈｚ左右的气泡效应，提高信噪比
—７＿
二工 延时校正 二工
消除软件记录提前量，保证多次波的周期性 消除海底变化造成的记录延时。保证多次波的周期性 补偿深部能量损失，保障多次波识别和预测
消除涌浪造成的记录时移，提高资料信噪比
工噪声衰减
去多次波
消除随机噪声和相干干扰，保障多次波识别和预测 图３多次波衰减中预处理过程及功能
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图４简单地质情况下短周期多次波压制效果对比 ａ去多次波前剖面；ｂ自相关剖面；Ｃ预测反褶积去多次波后剖面；ｄ处理后自相关剖面
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图５复杂地质情况下短周期多次波的压制效果对比 ａ去多次波前剖面；ｂ自相关剖面；ｃ预测反褶积后剖面；ｄ处理后自相关剖面；ｅ自适应反褶积剖面
摘要：海洋单道地震资料中存在严重多次波，但针对单道地震资料识别和压制多次波的方法不多。通过剖面观
察、自相关分析等手段将海洋地质调查单道地震资料中存在的多次波分为两大类。针对各自的特征，利用预测
反褶积和模型拟合方法对它们进行了衰减试验。试验表明，预测反褶积用来衰减周期性强的短周期多次波比较
有效；对于不规则的崎岖构造产生的短周期多次波，预测反褶积会有二次残留，可以使用自适应预测反褶积进行
２．２．１简单地质情况下多次波衰减 对于简单地质情况，从图４可以看出，去多次
波前的剖面上多次波非常发育，显然，这是强海底 产生的多次波。从自相关剖面看，除了海底多次 波外，剖面上还存在一些海底以下地层产生的多 次波，它们的周期与海底相同。另外还有一些与 地层无关的高频周期性干扰，分布在少量道上， 但能量很强。预测反褶积剖面上，大多数与海底 有关的多次波被衰减掉，高频周期性干扰也被衰 减了，被掩盖的有效波得以突出显示，地层同相 轴连续性变好。从自相关剖面也可以看出，多次 波衰减效果显著，只有海底多次波的少量残留， 但基本不影响有效波的识别。由此可知，预测反 褶积压制这种周期性强的短周期多次波非常 有效。 ２．２．２复杂地质情况下多次波衰减
图２拉平后的一次反射
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３）根据一次反射层数据特征建立其产生的水 底多次波的时空模型。
４）模型与实际数据对比拟合，然后，从原始数 据中减去拟合后的多次波。
２ 处理实例
２．１预处理 除了多次波外，野外采集的单道地震资料还存
量、记录延时等。另外，球面扩散现象也对识别和 预测多次波有影响。这些问题的存在一方面降低 了资料的信噪比，同时使得原始资料不满足衰减多 次波方法的基本假设，因此需要进行一些提高信噪 比预处理Ｅ８，９］。主要过程和功能如图３所示。 ２．２短周期多次波的衰减
预测反褶积方法假定反射系列是互不相关的 白噪序列，是非周期性的，不可预测的；而多次波具 有周期性，是可预测的。利用相关函数从初始到达 的有效反射预测出多次波，然后，从地震记录一次 反射和多次干扰的信息中预测出纯干扰部分，再从 记录中减去纯干扰部分［２］。但在实际应用中，只有 垂直入射即零炮检距记录才能较好地保持多次波 的周期性。因此，要利用预测反褶积方法，就必须 对地震资料进行预处理使之尽量满足假设条件。
模型拟合方法可用来消除某个特定反射层（如 不整合面）产生的水底多次波，它是广ｚ域中的一种 时空滤波方法［５￣７］。借助模型利用褶积预测多次 波，然后将预测结果和实际数据对比拟合，最后从原 始地震数据中减去多次波。通过空间模式分析建立 多次波模型，并由道与道之间相位和振幅变化的运动
学和动力学形状特征来定义。任何与模型有相似反 射特征的反射波都被当作多次波进行压制，因此适用 于衰减与同位置一次反射波不相似的多次波，但也可 能识别和压制与模型反射特征相类似的一次反射波。
过自适应预测反褶积来压制［３］。但从图５ｅ可看出， 自适应方法容易在剖面上产生空白，导致有效波损 失严重，这里不推荐使用。 ２．３长周期多次波的衰减
使用模型拟合方法来压制长周期多次波，其中 有一个参数的选择特别关键，即空间算子长度 （ＬＮｃ）。对于不同构造情况，相应的Ｌ№值也不同， 需要通过试验来获取一个合适的ＬＮｃ＝值。 ２．３．１ 多次波与地层反射反向斜交情况
关键词：单道地震；多次波衰减；预测反褶积；模型拟合方法
中图分类号：Ｐ６３１．４
文献标识码：Ａ
Байду номын сангаас
多次波问题是海洋地震勘探中最严重的问题 之一。多次波的存在影响了地震成像的真实性和 可靠性，干扰了地震资料的解释。因此，识别和压 制多次波是海洋地震资料处理中一个重要的环节。 多次波可分为短周期多次波和长周期多次波［１］。 短周期多次波往往与一次反射波相干涉，难以被识 别；而长周期多次波的传播路径通常比相同深度界 面一次反射波的路径更长，在记录上常常独立出 现，容易被识别。长周期多次波主要指全程多次波 和层间多次波，由于长周期多次波往往在强反射层 之间形成，当地层有倾角时，全程多次波的倾角是 同一界面一次反射倾角的２倍。对于层间多次波， 不同形成过程有不同的倾角关系，一般难以识别。 无论是短周期还是长周期多次波，其极性通常是负 （２次）正（３次）相间出现，可以利用这个特性识别 多次波和计算多次波的周期长度。
整体上看，海底与地层反射同向时，模型拟合 法压制多次波也是有效的（图７），但多次波衰减的 效果不如多次波与地层反射反向的情况。从细节 上看，ＬＮｃ一１６０时识别的多次波模型比较准确，多 次波得到了明显的衰减，但还有一定残留；ＬＮｃ一 １２０时，识别的多次波模型变得不准确，包含了有 效波，使得有效波被错误地衰减；ＬＮｃ＝８０时，多次 波模型更加不准确，包含了更多的有效波。因此， 合适的Ｌ№值为１６０。
模型拟合方法假设在地震剖面上地层一次反 射与同一时间的水底多次反射不一致，如图１所 示，一次反射Ｒ，的水底２次波和水底３次波与一 次反射Ｒｚ和Ｒ。相交，但倾角不同，此时多次波压 制效果最好，如果一次反射与多次波倾角相差不 大，则应用效果较差。
图１模式识别压制多次波不意 模型拟合方法应用过程如下： １）在叠加剖面上，拾取产生多次波的一次反 射Ｒ，的时间，存人数据库中；如果水底是倾斜的， 则拾取水底反射时间，存入水底数据库中。 ２）在应用之前，对数据进行静校正以拉平一 次反射Ｒ。，如图２所示。
集、ＣＭＰ道集、时空域和ｒ声域等）的预测反褶积。 第１类压制多次波的方法利用了多道地震资
料中多次波与一次波正常时差不同的特征，方法种 类很多，应用最为普遍，压制多次波的效果也最好。 后２大类方法必须求准多次波的时间、振幅、相位 及周期性等，如果不能达到要求，应用效果就很差。 因此，这类方法对海底多次波和海水鸣震的衰减有 效，而对于陆上多次波而言，基本无法应用。
压制，但会造成数据空白。模型拟合方法适用于压制与一次波有明显区别的长周期多次波，其中参数ＬＮｃ值对
多次波衰减的效果有影响，值太大则难以识别多次波；值太小，会使有效波被衰减。对于多次波与一次反射差别
明显（反向斜交）的情况，ＬＮｃ值可以取小一些使得多次波衰减更干净；对于多次波与一次反射差别不明显（同向
斜交）的情况，ＬＮｃ值要取大一些，以免造成有效反射被误认为多次波而衰减掉。
去多次波前的剖面上存在与地层反射反向斜 交的海底多次波，整体上看，模型拟合方法压制多 次波非常有效（图６）。ＬＮｃ一１６０时大多数多次波 得到有效压制，只有少量海底陡倾多次波残留。从 多次波模型也可以看出，识别的多次波与海底多次 波相似，包含了资料中海底地层产生的多数多次 波。随着ＬＮｃ减小，多次波模型更加准确，在Ｌ№＝ ８０时多次波衰减得最干净，有效层的连续性最好， 因此，选择ＬＮｃ＝８０。但ＬＮＣ不可以再减小，否则容 易误将与多次波模型相近似的有效波识别为多 次波。 ２．３．２ 多次波与地层反射同向斜交情况
１ 海洋单道地震资料中多次波特征 和压制方法
海洋区域地质调查的一个重要手段是单道地 震调查，其区域跨度很大，一条测线常常跨越陆坡 和陆架，有水深不足１００ ｍ的浅海资料，也有水深
收稿日期：２００７—０２—１３；改回日期：２００７—０３—３１。 作者简介：李丽青（１９７１一），女，工程师，硕士，现从事海洋地震资料