地震資料處理中串聯組合反褶積方法及效果分析

王博睿 張雪純

摘 要：地震資料處理過程中，反褶積是一種常用的提高地震資料分辨率的處理方法。但由于提高分辨率處理是一個多次試驗和逐步提高的過程，因此經常采用串聯組合反褶積的處理方式。由于各種反褶積都有一定的假設前提和各自的適用范圍，所以必須根據數據的特點和不同反褶積的使用前提，經過詳細而充分的試驗以便選取最合理的參數，才能最終得到較好的處理效果。采用哪種反褶積，怎樣組合，才能達到搭配合理、縱向分辨率高的處理結果，常常需要通過細致的多種組合試驗來確定。本文敘述了實際資料處理中的反褶積串聯組合的基本流程和實際資料的處理效果，并對一些反褶積方法組合方式及參數選擇應注意的問題進行了探討。

關鍵詞：反褶積；分辨率；信噪比

中圖分類號：P631.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0185-03

1 引言

反褶積是通過壓縮地震子波來提高地震記錄縱向分辨率的主要方法，是處理流程中不可或缺的一部分。反褶積前應對數據做好野外靜校正、折射波靜校正、盡可能地壓制各種干擾、做好振幅補償。比較常用的反褶積方法有預測反褶積、俞氏子波反褶積、兩步法統計子波反褶積、地表一致性反褶積、逐點反褶積等。選用地表一致性反褶積、預測反褶積和統計子波反褶積作為此次組合試驗的三種反褶積方法，試驗了各種反褶積方法的參數選擇以及它們不同串聯組合方式下的效果，對結果進行頻譜分析與自相關分析并結合剖面上的對比，最后選出頻帶寬、縱向分辨率高等綜合效果好的串聯組合方式，并在中國東部某地的實際資料處理中得到了比較好的效果，從而證明了本次處理采用的串聯組合反褶積方法的正確性和實用性。

2 反褶積的原理

2.1 地表一致性反褶積

地表一致性反褶積主要用于消除由于激發、接收等因素引起的地震記錄間子波的差異，采用自回歸譜分析方法，以對數方式計算每個輸入道的對數功率譜[1]：

（1）

自回歸過程的功率譜為： （2）

其中： （3）

以地表一致性方式分解對數功率譜成為震源、檢波點、炮檢距中點和偏移距分量。對振幅譜取對數：

（4）

給定每個輸入道子波的對數振幅譜Aw，用高斯賽德爾算法求得對數振幅譜，根據求和得到與輸入對數譜Am最佳匹配的對數功率譜A`m，誤差能量：

（5）

以地表一致性和時變方式設計最小相位算子與每個地震道反褶積，每個反褶積算子的功率等于震源、檢波點、炮檢距中點和偏移距譜分量乘積的倒數。通過分析計算得到一個反褶積算子，經單炮資料褶積應用，分析其效果，若達不到要求可對線面過程進行優化，以確定最佳反褶積算子。

2.2 預測反褶積

假設輸入信號為，預測濾波因子為 ，τ為預測步長，期望輸出為，則預測輸出為[2]：

（6）

預測誤差： （7）

由最小平方原理可得：

（8）

這就是預測方程，此方程的解就是預測濾波因子。用此濾波因子對進行濾波，可得到和，其中是預測濾波的結果，是預測反褶積的結果。

2.3 統計子波反褶積

設地震道記錄符合下列褶積模型[3]： （9）

其中，為第炮激發點處的地震子波；為第個接收點處的濾波因子；為第炮激發第個接收點地震記錄；是相應的地下反射系數序列。我們假設隨機噪聲已消除，反射系數序列是白噪的。那么，我們對共炮集記錄作自相關統計平均，定義廣義子波的自相關函數為：

（10）

其中，N為共炮集記錄數，為地震記錄的自相關，按下式計算： （11）

用（10）求取相應的最小相位子波，利用最小平方準則求取反算子a（t）： （12）

其中，d（t）為期望輸出。

3 串聯組合方式

實際資料處理中經常會用到串聯反褶積，因為提高分辨率處理是一個逐步提高的過程。根據各反褶積處理的效果：地表一致性反褶積可以消除由于激發、接收等因素引起的地震記錄間子波的差異，預測反褶積可以對多次波進行壓制，減少多次波干擾，統計子波反褶積可以校正壓縮激發震源子波波形，最后形成如圖1所示的串聯組合[4]。

4 串聯組合效果分析

以本次地震資料為例，地表一致性反褶積能對影響子波的分量在三維空間進行平滑，穩定性好，抗干擾強，既能保持資料的信噪比，又能提高資料的分辨率。因此對疊前資料應用地表一致性反褶積技術，在確保信噪比的前提下，盡量拓寬頻帶，提高分辨率。由于目的層在中、古生界，信噪比不高，主要目的是能滿足精細解釋、落實構造、巖性及儲層預測的要求，因此選擇了地表一致性預測反褶積方法，消除由于激發、接收等因素引起的地震記錄間子波的差異。圖1是在野外靜校正，去噪和振幅補償處理后的頻譜分析，在頻譜分析中通過與未做反褶積處理的數據對比，做了地表一致性預測反褶積后，數據的主頻頻帶被拓寬，地震子波的差異被消除，“毛刺”現象大大減少，如圖2中A、B。接著對資料進行預測反褶積，提高地震記錄的分辨率，消除地震記錄中的長、短周期多次波，參數選擇濾波因子長度為120ms，淺層預測步長為24ms，深層預測步長為28ms。通過預測反褶積后資料的頻帶被進一步拓寬，能量分布更為穩定，進一步對資料做統計子波反褶積處理，壓縮地震子波，突出主頻能量，如圖2中C、D[5]。

預測反褶積后子波得到了很大程度的壓縮，子波自相關更好，與只做預測反褶積的自相關對比可知，地表一致性反褶積+預測反褶積+統計子波反褶積后子波得到更好的壓縮。從炮集上也可看出，經過反褶積串聯組合后的地震資料相較于只做了預測反褶積的地震資料，在能量上更為穩定，從疊加剖面上也可看出效果，如圖3、4所示[6]。

通過對幾種不同功能的反褶積進行串聯組合試驗后，并經過速度分析、動校正、靜校正、疊加和疊后偏移等處理后，得到最終剖面，如圖5所示，反褶積組合取得了較好的效果，同相軸更清晰，縱向分辨率得到提升。

5 結語

地表一致性反褶積既能有效壓縮地震子波，克服激發、接收等因素變化對地震記錄的影響，同時進行了道間振幅均衡補償，保持了數據的相位一致性，拓寬頻譜，校正地震信號的相位譜，輸出零相位子波，一定程度地提高了地震資料的分辨率。預測反褶積是根據地震數據中原始的一次波和多次波等規則干擾的信息，預測出純干擾部分。據此，可從原始地震記錄中減去干擾部分，得到消除干擾后的一次波，提高地震記錄的信噪比和分辨率。預測反褶積是做的預測誤差的反褶積，求取的結果是預測誤差的反射序列。同時，要強調一次反射波是由隨機反射系數序列產生的，預測反褶積只能預測有變化規律或者有周期性的數據。反褶積雖然能提高地震資料分辨率，但是在處理過程中還需要合理去噪，選擇有效的保真疊前去噪方法，在最大限度保護有效信息的前提下消除單炮記錄上的干擾波，突出有效波，提高信噪比。

參考文獻

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[3]張軍華，繆彥舒，鄭旭剛，等.預測反褶積去多次波幾個理論問題探討[J].物探化探計算技術，2009，（1）：6-10+5.

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[5]Liu， Lei，Lu， Wenkai.A Fast L-1 Linear Estimator and Its Application on Predictive Deconvolution[J].IEEE geoscience and remote sensing letters，2015，（5）：1056-1060.

[6]MICHAEL K. BROADHEAD.PREDICTIVE DECONVOLUTION FROM THE POINT OF VIEW OF KRIGING[J].Journal of seismic exploration，2009，（3）：199-214.