海洋多次波組合壓制技術及應用

姜嵐杰

中石化石油物探技術研究院有限公司 江蘇 南京 211103

隨著海洋地震勘探的發展和深入，對海洋地震資料成果的質量要求日益提高。而多次波作為海洋資料中重要的干擾波，會降低地震資料的分辨率，加大有效波識別的難度，影響地震成像質量。因此多次波壓制是海洋地震勘探處理的至關重要的環節。為消除多次波的干擾，從上世紀五十年代起，就已經產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]，這類方法計算量較小，效率較高，但不適用于復雜的地下構造，且較容易損傷有效信號；一類是基于波動理論的預測相減法，如波場外推法、反饋迭代法和逆散射級數法[2-4]等，這類方法可以適用于復雜的地下結構，但計算量較大，且對數據預處理要求較高。

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

1 海洋資料多次波組合壓制技術

1.1 確定性海底多次波壓制技術（DWD）

海底與海平面是兩個強反射界面，地震波激發后，在兩界面之間來回震蕩傳播，就形成了海洋資料中發育最強、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，但是在經過線性τ-p變換后，在τ-p域的每個射線參數p上都具有周期性，如圖2所示。DWD技術利用海底多次波的這一特點，通過水體反射周期預測多次波。DWD方法假定地震波在水層間再傳播一個反射走時，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水層走時，再乘以海底反射系數即可得到海底多次波模型[7]，再通過原始數據與多次波模型自適應匹配相減的處理方法，實現海底多次波的壓制。

圖2 有效波及海底多次波在t-x域（左）及τ-p域（右）的特點

該方法實現時，需要用到海底反射時間及近偏移距信息，因此需要在水速動校后的炮集數據近偏移距自相關剖面中拾取海底反射時間，及進行近道插值。DWD方法可以較好的預測海底多次波，但依賴較為準確的海底反射系數信息及海底模型，具有一定的局限性，在實際資料應用過程中，需要與自由表面多次波壓制方法進行組合使用。

1.2 廣義自由表面多次波壓制技術（GSMP）

海洋地震資料采集中，受海水面強反射界面的影響，地震信號傳播到海平面時，可以發生下行反射，產生自由表面多次波，如圖3所示。可以看到，無論自由表面多次波如何傳播，都可以分解成若干個一次波。因此地震記錄中的反射軸，都可以看作為數據中自由表面多次波的某個子反射。將地震數據與自身進行時空域褶積，所有的子反射就被褶積在一起，就可預測出所有的自由表面多次波[8]。GSMP就是利用這一原理，不需要地下介質的任何信息，在考慮多次波三維效應的前提下，通過地震數據本身時空褶積預測多次波，該方法完全數據驅動，預測的多次波模型更為準確。

圖3 自由表面多次波示意

從DWD及GSMP方法的原理可以看出，兩種方法都可以對海底相關多次波進行壓制。在實際資料處理中，為防止海底相關多次波的重復相減，在進行組合壓制表面多次波時，可選用并行壓制多次波的方式，即將DWD方法預測的海底多次波模型及GSMP方法預測的自由表面多次波模型合并成一個多次波模型，從原始道集中通過自適應減的方式統一減去多次波，可最大程度壓制多次波，保護有效信號不受損傷。

1.3 高精度拉冬剩余多次波壓制技術

對于海洋資料，DWD和GSMP方法可對大部分表面多次波進行壓制，但資料中仍會有層間多次波（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進行壓制。

高精度拉冬剩余多次波壓制技術基于多次波和有效波在速度上存在較大的差異進行多次波壓制[9]。其輸入為動校正后的數據，此時，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，而多次波由于動校不足，同相軸仍為拋物線，拉冬變換后分布于遠離零P值處[10]。因此，利用這一特性，可將多次波對應能量切除，實現多次波壓制。

高精度拉冬剩余多次波壓制技術較易實現，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行多次波壓制，因此在該方法應用前，應進行精細的速度分析，盡可能保證有效波速度分析精度。

2 海洋實際資料測試

將上述多次波組合壓制方法應用于某工區進行處理，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，影響淺層有效波能量團的判斷，而中深層由于層間多次波能量較強，掩蓋了有效波，致使速度譜上中深層有效波能量團較弱，這對于速度的準確分析造成較大難度。但通過多次波組合壓制方法的應用，可以看到速度譜上有效波能量團明顯聚焦，中深層速度能量團凸顯，整體速度分析的精度及可靠性都有明顯提升，對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道集對比，從中可以看到，多次波壓制前，道集上多次波明顯發育，能量較強，湮沒了有效信號，這將影響有效波的判斷及偏移成像質量，同時會對后續深度域速度建模有效波曲率的拾取有明顯的干擾影響。經過多次波組合壓制處理，CRP道集信噪比及連續性明顯提高，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用前（左）后（右）速度譜對比

圖6 組合多次波壓制方法應用前（左）后（右）道集對比

3 結論

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