多次波壓制方法

1、1.共中心點(diǎn)疊加法共中心點(diǎn)疊加法是依據(jù)動(dòng)校正后一次波和多次波之間剩余時(shí)差的差異，將不同接收 點(diǎn)收到的來(lái)自地下同一反射點(diǎn)的不同激發(fā)點(diǎn)的信號(hào)，經(jīng)動(dòng)校正后疊加起來(lái)，這種方法可 以比較有效地壓制多次波。用一次波的速度作動(dòng)校正，這時(shí)一次波同相軸被校平而多次 波仍有剩余時(shí)差，通過(guò)疊加使一次波得到增強(qiáng)而多次波得到削弱。為了提高壓制多次波的效果，采用加權(quán)疊加（炮檢距與權(quán)系數(shù)成某種比例關(guān)系，使 多次波剩余時(shí)差較大的道有較大的權(quán)系數(shù)）。參考文獻(xiàn)14說(shuō)明了一種最佳加權(quán)疊加法， 用最小二乘方法求解疊加各道的權(quán)系數(shù)，使疊加結(jié)果最佳，接近于一次波而使有剩余時(shí) 差的多次波得到最大的削弱。1973年巳Cassano等人提出了

2、最佳濾波疊加方法，這 是用最小二乘方法求解各疊加道的濾波因子，使疊加達(dá)到最佳壓制多次波從而最佳逼近 一次波。當(dāng)多次波剩余時(shí)差達(dá)到50ms以上，一般疊加可使多次波削弱10dB到20dB， 而最佳加權(quán)疊加和最佳濾波疊加還可使多次波再削弱20多dB。這只是理論上分析的 效果，由于實(shí)際疊加各道的振幅均一性精度較低（理論上認(rèn)為嚴(yán)格均一），故用計(jì)算而得 的精度很高的權(quán)系數(shù)或?yàn)V波因子與之相乘或褶積，精度下降，無(wú)法達(dá)到理論最佳效果。2.二維濾波法根據(jù)動(dòng)校正后的道集上一次波與多次波時(shí)差不同，可用傾角濾波、速度濾波、扇形 濾波等二維濾波方法濾除多次波保留一次波。動(dòng)校正速度可以用多次波的速度，如CGG 的FKMUL

3、15，也可采用一次波與多次波兩者之間的速度，如Digicon的 ZMULT1617。濾波可以在f-k域或x-t域或x-f域進(jìn)行。采用的道集可以是CMP 道集也可以是CSP道集。B.Zhou等人較詳細(xì)地分析了二維濾波壓制多次波的一些特 點(diǎn)，認(rèn)為設(shè)計(jì)二維濾波關(guān)鍵是要把多次波的抑制區(qū)域確定合適，否則會(huì)損害一次波，同 時(shí)抑制區(qū)與通放區(qū)的邊界不能簡(jiǎn)單采用一條直線，直線邊界會(huì)產(chǎn)生Gibbs現(xiàn)象，必須 采用漸變呈橢圓狀的邊界，故設(shè)計(jì)好二維濾波是比較困難的，為此他們提出用波場(chǎng)外推 所得的多次波模型來(lái)自動(dòng)確定多次波的陷波區(qū)的一種非線性f-k濾波的方法，其陷波區(qū) 邊緣是光滑的。根據(jù)理論記錄試算說(shuō)明，近炮檢距一些道

4、經(jīng)二維濾波后仍存在較強(qiáng)的多 次波殘余。目前常用的幾種濾波如下：（1）F-K濾波及其派生出的各種改進(jìn)方法實(shí)踐中F-K域消除方法是使用最為廣泛的一種去噪方法，它是利用多次波與一次波 的視速度差異，在波數(shù)域中濾除線性噪音。它的出現(xiàn)旨在克服由于僅在頻域切除而對(duì)有 效波的損失過(guò)多的缺點(diǎn)，而另外增加一個(gè)波數(shù)域加以限制，以期切除過(guò)程中有效波的損 失減小。其具體過(guò)程為：針對(duì)相干干擾（多次波等）的視速度設(shè)計(jì)一個(gè)二維濾波器，對(duì)于 該相干干擾（多次波等）所在的頻率波數(shù)域進(jìn)行切除，從而達(dá)到既去噪又盡可能地保護(hù)有 效波的目的。缺點(diǎn)：在方法上采用二維傅氏變換，故去噪結(jié)果存在炕席現(xiàn)象，舊的干擾克服了， 又形成了一些新的相干

5、干擾；相干干擾的消除是靠褶積運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，褶積過(guò)程是一個(gè)乘加 運(yùn)算，處理的實(shí)質(zhì)是將相干干擾的能量進(jìn)行了重新分配，因而沒(méi)有達(dá)到真正去噪的目的； 速度的給定必須有一定的寬度，這樣才能適應(yīng)整條測(cè)線上相干干擾視速度的變化，寬度 愈大，對(duì)相干干擾的消除愈徹底，但同時(shí)有效波的損失也愈大。為克服這種方法的缺點(diǎn)，人們又從這種方法出發(fā)研究出一些改進(jìn)的方法，盡管這些 改進(jìn)方法比F-K有較大程度的進(jìn)步，但上面所述缺點(diǎn)仍未得到實(shí)質(zhì)上的克服。我們認(rèn) 為，在前面兩種方法的基本要求得不到理想滿足時(shí)，即當(dāng)干擾不是位于剖面的邊緣附近 （時(shí)間域），或相干干擾頻帶不是位于有效帶寬的低頻端（頻率域）時(shí)，這種去噪方法是一 種可選方法。（2

6、）小波濾波分頻去噪法20世紀(jì)90年代初，小波變換首先被引入到地震資料的去噪處理中。為了克服F -K消除相干干擾的缺點(diǎn)，文獻(xiàn)3132提出了小波分頻去噪，旨在利用小波變換可無(wú) 限細(xì)分，彼此正交，且在時(shí)頻域?qū)崿F(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)含有相干干擾的地震記錄進(jìn)行分頻，去 噪處理便可僅限于很窄的頻帶中進(jìn)行，這樣便使去噪后對(duì)有效波的損失最大限度地減 少，同時(shí)克服由于傅氏變換而引起的炕席現(xiàn)象，這種方法是對(duì)F-K去噪的一個(gè)進(jìn)步。優(yōu)點(diǎn)：小波變換與傅氏變換相比，將頻率無(wú)限細(xì)分和變換后的信息彼此正交，在 于使有效波的損失可盡可能減小，且不存在傅氏變換的頻泄現(xiàn)象。嚴(yán)格地講，這只是F-K域去噪的一個(gè)改進(jìn)，實(shí)質(zhì)上仍為F-K域切除，這種

7、切除 依然要損失有效信號(hào)，只不過(guò)這種損失減小了而已。現(xiàn)在看來(lái)這種算法只是去噪發(fā)展過(guò) 程中的一個(gè)插曲33，實(shí)際應(yīng)用并不常見(jiàn)，但它為小波變換在地震資料處理中的應(yīng)用， 對(duì)后續(xù)的相干干擾消除技術(shù)的發(fā)展起了很好的奠基作用。（3）各種變換由于CMP或CSP道集上，動(dòng)校正后一次波和多次波之間剩余時(shí)差的差異，利用 各種變換就有可能將兩者分離并將多次波去除。目前常用的有下列幾種變換。1）K-L變換用多次波的速度作動(dòng)校正，使道集上的多次波嚴(yán)格拉平，之后作K-L變換。在K-L 域中多次波集中在第一個(gè)特征矢量處，去除第一、第二特征矢量再作K-L反變換就可獲 得去除多次波，只保留一次波的道集。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)近炮檢距道上的一

8、次波往往也被刪去。 如在K-L域中用最佳濾波辦法代替除去第一、二個(gè)特征矢量的辦法，近道一次波基本保 留，但多次波的剩余仍可辨認(rèn)182）拉冬變換雙曲線拉冬變換，既然道集上多次波與一次波速度不一樣，雙曲線形態(tài)也不一樣。 采用不同速度的雙曲線疊加就能把一次波與多次波分離。參考文獻(xiàn)19，把它稱為速度 疊加（Velocity stack），國(guó)內(nèi)也有專家將其稱為t-s變換，t相當(dāng)于t0時(shí)間，s相當(dāng)于 慢度。在t-s域（或t-v域）刪除多次波，然后反變換到道集，即可得到壓制多次波后 的資料。為了提高速度差異的分辨能力 19，提出了炮檢距加權(quán)變換和隨機(jī)反演 （Stochastic inverse）變換，這些變

9、換有利于分離多次波速度與一次波速度差別較小的 情況。拋物線拉冬變換，道集上一次波和多次波的同相軸均呈雙曲線軌跡，但經(jīng)過(guò)用一次 波速度做動(dòng)校正后，多次波的剩余時(shí)差雖仍為雙曲線軌跡，但在炮檢距不太大時(shí)可認(rèn)為 近似于拋物線（拋物線計(jì)算效率要高于雙曲線）。故可以采用拋物線拉冬變換分離一次波 與多次波20，在變換后的Tau-P域中，把小于動(dòng)校速度90%和大于動(dòng)校速度110% 的P值刪去，之后反變換到t-x域即可得到刪去多次波后的道集。理論試驗(yàn)說(shuō)明本方法 效果優(yōu)于f-k二維濾波，但近炮檢距各道處理后仍存在較強(qiáng)的多次波殘余。3）T-p變換在道集上用多次波的速度進(jìn)行動(dòng)校正，使多次波同相軸呈水平，各道沒(méi)有時(shí)差。

10、然 后對(duì)校正后的道集作T-p變換，T為零炮檢處截距時(shí)間，p為時(shí)間傾角。這時(shí)多次波在 T-p域中應(yīng)集中于P為零值附近，切掉P值為零附近的值再反變換到道集，道集上的多 次波受到抑制，但近炮檢距道的一次波往往也受到影響。局部相干濾波法道集上，多次波與一次波有明顯的速度差別。用多次波速度進(jìn)行正常時(shí)差校正， 使校正后多次波同相軸對(duì)齊，具有高度相關(guān)性。確定一個(gè)大致為一個(gè)視周期的時(shí)窗，求 相鄰若干道的水平（無(wú)時(shí)差）的相關(guān)性，如相關(guān)值高于給定值則相鄰道相減；否則保留原 值。由于不同炮檢距多次波波形是漸變的，采用相鄰道相減的辦法能使多次波去除比較 徹底21。據(jù)理論試算說(shuō)明，局部相干濾波能對(duì)多次波壓制40多dB，

11、而f-k濾波和 線性加權(quán)疊加只有20-30dB。對(duì)于一次波的損害局部相干濾波只有1dB的影響，而f-k 濾波和加權(quán)疊加對(duì)一次波損害可達(dá)4-6dB.樣點(diǎn)調(diào)序法本方法由Bruland等人于1992年首先提出用于壓制多次波和面波22，方法原 理分以下幾步。首先對(duì)經(jīng)過(guò)正常時(shí)差校正（用一次波速度）的CMP道集或CSP道集，進(jìn) 行循環(huán)采樣變換即樣點(diǎn)調(diào)序變換。第二步對(duì)樣點(diǎn)調(diào)序后的道集，沿水平方向即同一個(gè)采 樣時(shí)間作相鄰五道的中值濾波。第三步數(shù)據(jù)疊加或者進(jìn)行逆循環(huán)采樣變換，隨后反正常 時(shí)差較正，這樣就可以重新生成消除了多次波或面波后的道集。6.波動(dòng)方程外推法這種外推法預(yù)測(cè)多次波是針對(duì)海上資料的海底多次波而提出

12、的。D. Paturet采用 把海面接收的資料，用波場(chǎng)向上外推兩倍海水深度的辦法來(lái)預(yù)測(cè)多次波模型。預(yù)測(cè)是在 f-k域中進(jìn)行，為此要求海水深度己知并在外推波場(chǎng)范圍內(nèi)海水深度是恒定不變的。J. W Wiggins考慮到海底是起伏不平的，他在炮記錄t-x域，用Kirchhoff求和算子作波場(chǎng) 的外推，求得多次波模型然后從觀測(cè)的波場(chǎng)中減去多次波23。這種辦法要求準(zhǔn)確知道 海底的深度（可用近炮檢距道作偏移成像而求得）和海底界面的反射系數(shù)（用相應(yīng)位置的 波場(chǎng)，分別沿下行波和上行波方向作波場(chǎng)外推，達(dá)到同一個(gè)位置的海底，再用n模極小 求解該海底的反射系數(shù)，n采用2時(shí)即為最小二乘）。實(shí)際資料處理有一定效果，但海

13、 底多次波殘余仍可以見(jiàn)到，海面與海底以下的微屈多次殘余仍顯得較明顯。D. J. Monk 認(rèn)為用波場(chǎng)外推預(yù)測(cè)的多次波波場(chǎng)與實(shí)際記錄的波場(chǎng)中的多次波波場(chǎng)，兩者之間有可能存在振幅(由于海底反射系數(shù))差別、相位差別和時(shí)間差別(由于海底可能不是單一界面 而是復(fù)雜的薄互層面)24。他提出了一種約束的相互均衡的方法(Constrainedcross-equalization)來(lái)修改預(yù)測(cè)多次波波場(chǎng)的三個(gè)方面的誤差。均衡求解是通過(guò) Hilbert變換，使觀測(cè)到的多次波波場(chǎng)與預(yù)測(cè)多次波模型獲得最佳的匹配。經(jīng)過(guò)這三種 參量修改后的多次波模型與實(shí)際觀測(cè)記錄相減使壓制多次波效果明顯提高。7自由界面多次波衰減法(SRM

14、A )SRMA方法可以消除與自由界面有關(guān)的一切多次波25。方法是針對(duì)疊前頻率空 間域資料，以聲波波動(dòng)方程波場(chǎng)理論為基礎(chǔ)，導(dǎo)出反演算子。該方法有如下優(yōu)點(diǎn):(1)卓 越的保幅功能;(2)完全與速度無(wú)關(guān):(3)不需要地下介質(zhì)模型的先驗(yàn)估計(jì)，即無(wú)需知道地 下介質(zhì)的構(gòu)造、反射系數(shù)等參數(shù)。模型擬合法D. Hutchinson等人提出一種用模型擬合的辦法壓制長(zhǎng)周期的多次波26。方法 采用最小二乘擬合法求解一次波和多次波，使一次波和多次波分離。求解表達(dá)式中考慮 了一次波和多次波的波形(包括振幅和相位)，各自的正常時(shí)差(NMO)以及各自的剩余靜 校正值等。從理論和實(shí)際資料處理結(jié)果分析，效果較好。減去法早在70年

15、代，一些處理軟件27就采用以多次波的速度Vm作動(dòng)校正，相鄰幾道 疊加以求得多次波的模型，之后再作反動(dòng)校得到道集上所求得的多次波。將原始道集減 去所求得的多次波即為最終一次波的結(jié)果。這種減去法只適用于多次波強(qiáng)于一次波，且 多次波波形橫向基本不變的情況，否則求得的多次波模型很難與實(shí)際一致，顯然減去多 次波后仍存在較多的剩余。D. Doicin等人提出一種特定的微屈多次波衰減法(SPLAT)28。該方法在f-x域 用空間矩陣濾波的辦法求得多次波的模型。該方法能適應(yīng)多次波振幅的橫向變化和產(chǎn)生 多次波界面的局部起伏變化，理論和實(shí)際資料處理均有效果，要比疊前、疊后預(yù)測(cè)反褶 積的效果好一些。預(yù)測(cè)反褶積60年代末預(yù)測(cè)反褶積的方法就已提出，方法認(rèn)為地震道中的多次波是周期性地發(fā) 生的，因此可以預(yù)測(cè)。實(shí)踐證明如果預(yù)測(cè)步長(zhǎng)選擇不合適，則一次反射也容易被消除 17o 一般而言，預(yù)測(cè)反褶積適用于克服周期不長(zhǎng)的海水鳴震一類的多次波。實(shí)際上只有垂直入射即零炮檢距記錄才能保持多次波的周期性。因此，目的在于 壓制多次波的預(yù)測(cè)反褶積對(duì)非零炮檢距資料，諸如共炮點(diǎn)或共中心點(diǎn)資料不一定完全有 效。為了克服這種缺陷，可以通過(guò)T-p變換，每個(gè)p傾角（即某個(gè)射線參