多次波壓制方法

1、1.共中心點疊加法共中心點疊加法是依據(jù)動校正后一次波和多次波之間剩余時差的差異，將不同接收 點收到的來自地下同一反射點的不同激發(fā)點的信號，經(jīng)動校正后疊加起來，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校正，這時一次波同相軸被校平而多次 波仍有剩余時差，通過疊加使一次波得到增強而多次波得到削弱。為了提高壓制多次波的效果，采用加權疊加（炮檢距與權系數(shù)成某種比例關系，使 多次波剩余時差較大的道有較大的權系數(shù)）。參考文獻14說明了一種最佳加權疊加法， 用最小二乘方法求解疊加各道的權系數(shù)，使疊加結果最佳，接近于一次波而使有剩余時 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，使疊加達到最佳壓制多次波從而最佳逼近 一次波。當多次波剩余時差達到50ms以上，一般疊加可使多次波削弱10dB到20dB， 而最佳加權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，由于實際疊加各道的振幅均一性精度較低（理論上認為嚴格均一），故用計算而得 的精度很高的權系數(shù)或濾波因子與之相乘或褶積，精度下降，無法達到理論最佳效果。2.二維濾波法根據(jù)動校正后的道集上一次波與多次波時差不同，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等人較詳細地分析了二維濾波壓制多次波的一些特 點，認為設計二維濾波關鍵是要把多次波的抑制區(qū)域確定合適，否則會損害一次波，同 時抑制區(qū)與通放區(qū)的邊界不能簡單采用一條直線，直線邊界會產(chǎn)生Gibbs現(xiàn)象，必須 采用漸變呈橢圓狀的邊界，故設計好二維濾波是比較困難的，為此他們提出用波場外推 所得的多次波模型來自動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)理論記錄試算說明，近炮檢距一些道

4、經(jīng)二維濾波后仍存在較強的多 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方法實踐中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有 效波的損失過多的缺點，而另外增加一個波數(shù)域加以限制，以期切除過程中有效波的損 失減小。其具體過程為：針對相干干擾（多次波等）的視速度設計一個二維濾波器，對于 該相干干擾（多次波等）所在的頻率波數(shù)域進行切除，從而達到既去噪又盡可能地保護有 效波的目的。缺點：在方法上采用二維傅氏變換，故去噪結果存在炕席現(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算實現(xiàn)，褶積過程是一個乘加 運算，處理的實質是將相干干擾的能量進行了重新分配，因而沒有達到真正去噪的目的； 速度的給定必須有一定的寬度，這樣才能適應整條測線上相干干擾視速度的變化，寬度 愈大，對相干干擾的消除愈徹底，但同時有效波的損失也愈大。為克服這種方法的缺點，人們又從這種方法出發(fā)研究出一些改進的方法，盡管這些 改進方法比F-K有較大程度的進步，但上面所述缺點仍未得到實質上的克服。我們認 為，在前面兩種方法的基本要求得不到理想滿足時，即當干擾不是位于剖面的邊緣附近 （時間域），或相干干擾頻帶不是位于有效帶寬的低頻端（頻率域）時，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，文獻3132提出了小波分頻去噪，旨在利用小波變換可無 限細分，彼此正交，且在時頻域實現(xiàn)的優(yōu)點，對含有相干干擾的地震記錄進行分頻，去 噪處理便可僅限于很窄的頻帶中進行，這樣便使去噪后對有效波的損失最大限度地減 少，同時克服由于傅氏變換而引起的炕席現(xiàn)象，這種方法是對F-K去噪的一個進步。優(yōu)點：小波變換與傅氏變換相比，將頻率無限細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。嚴格地講，這只是F-K域去噪的一個改進，實質上仍為F-K域切除，這種

7、切除 依然要損失有效信號，只不過這種損失減小了而已。現(xiàn)在看來這種算法只是去噪發(fā)展過 程中的一個插曲33，實際應用并不常見，但它為小波變換在地震資料處理中的應用， 對后續(xù)的相干干擾消除技術的發(fā)展起了很好的奠基作用。（3）各種變換由于CMP或CSP道集上，動校正后一次波和多次波之間剩余時差的差異，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校正，使道集上的多次波嚴格拉平，之后作K-L變換。在K-L 域中多次波集中在第一個特征矢量處，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19，把它稱為速度 疊加（Velocity stack），國內(nèi)也有專家將其稱為t-s變換，t相當于t0時間，s相當于 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，提出了炮檢距加權變換和隨機反演 （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)過用一次 波速度做動校正后，多次波的剩余時差雖仍為雙曲線軌跡，但在炮檢距不太大時可認為 近似于拋物線（拋物線計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，把小于動校速度90%和大于動校速度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。理論試驗說明本方法 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的多次波殘余。3）T-p變換在道集上用多次波的速度進行動校正，使多次波同相軸呈水平，各道沒有時差。

10、然 后對校正后的道集作T-p變換，T為零炮檢處截距時間，p為時間傾角。這時多次波在 T-p域中應集中于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。用多次波速度進行正常時差校正， 使校正后多次波同相軸對齊，具有高度相關性。確定一個大致為一個視周期的時窗，求 相鄰若干道的水平（無時差）的相關性，如相關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)理論試算說明，局部相干濾波能對多次波壓制40多dB，

11、而f-k濾波和 線性加權疊加只有20-30dB。對于一次波的損害局部相干濾波只有1dB的影響，而f-k 濾波和加權疊加對一次波損害可達4-6dB.樣點調(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。首先對經(jīng)過正常時差校正（用一次波速度）的CMP道集或CSP道集，進 行循環(huán)采樣變換即樣點調(diào)序變換。第二步對樣點調(diào)序后的道集，沿水平方向即同一個采 樣時間作相鄰五道的中值濾波。第三步數(shù)據(jù)疊加或者進行逆循環(huán)采樣變換，隨后反正常 時差較正，這樣就可以重新生成消除了多次波或面波后的道集。6.波動方程外推法這種外推法預測多次波是針對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，用波場向上外推兩倍海水深度的辦法來預測多次波模型。預測是在 f-k域中進行，為此要求海水深度己知并在外推波場范圍內(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 的外推，求得多次波模型然后從觀測的波場中減去多次波23。這種辦法要求準確知道 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)（用相應位置的 波場，分別沿下行波和上行波方向作波場外推，達到同一個位置的海底，再用n模極小 求解該海底的反射系數(shù)，n采用2時即為最小二乘）。實際資料處理有一定效果，但海

13、 底多次波殘余仍可以見到，海面與海底以下的微屈多次殘余仍顯得較明顯。D. J. Monk 認為用波場外推預測的多次波波場與實際記錄的波場中的多次波波場，兩者之間有可能存在振幅(由于海底反射系數(shù))差別、相位差別和時間差別(由于海底可能不是單一界面 而是復雜的薄互層面)24。他提出了一種約束的相互均衡的方法(Constrainedcross-equalization)來修改預測多次波波場的三個方面的誤差。均衡求解是通過 Hilbert變換，使觀測到的多次波波場與預測多次波模型獲得最佳的匹配。經(jīng)過這三種 參量修改后的多次波模型與實際觀測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的一切多次波25。方法是針對疊前頻率空 間域資料，以聲波波動方程波場理論為基礎，導出反演算子。該方法有如下優(yōu)點:(1)卓 越的保幅功能;(2)完全與速度無關:(3)不需要地下介質模型的先驗估計，即無需知道地 下介質的構造、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)，各自的正常時差(NMO)以及各自的剩余靜 校正值等。從理論和實際資料處理結果分析，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作動校正，相鄰幾道 疊加以求得多次波的模型，之后再作反動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果。這種減去法只適用于多次波強于一次波，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，理論和實際資料處理均有效果，要比疊前、疊后預測反褶 積的效果好一些。預測反褶積60年代末預測反褶積的方法就已提出，方法認為地震道中的多次波是周期性地發(fā) 生的，因此可以預測。實踐證明如果預測步長選擇不合適，則一次反射也容易被消除 17o 一般而言，預測反褶積適用于克服周期不長的海水鳴震一類的多次波。實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 壓制多次波的預測反褶積對非零炮檢距資料，諸如共炮點或共中心點資料不一定完全有 效。為了克服這種缺陷，可以通過T-p變換，每個p傾角（即某個射線參