CN104977615A - 一种基于模型统计拾取的深水obc资料多次波压制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，包括以下步骤：1)原始地震资料预处理；2)预处理后的地震资料道集分选；3)确定需要压制的多次波同相轴；4)读取一个道集，在该道集上拾取出需要压制的多次波同相轴；5)平滑拾取的多次波同相轴；6)以平滑后的多次波同相轴为中线，对共偏移距道集上的各道做静态时移，将平滑后的多次波同相轴拉平，再沿多次波同相轴分时窗统计时窗内各道多次波的振幅特征，建立多次波模型；7)从拉平的地震资料中减去多次波模型；8)将减去多次波模型后得到的一次波数据沿步骤6)中的多次波同相轴中线反向静态时移；9)以步骤5)得到的平滑后的多次波同相轴为参考，在下一个道集上重复步骤4)～9)。

Description

一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法

技术领域

本发明涉及石油天然气地震勘探领域，特别是关于一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法。

背景技术

多次波是海上地震勘探中最常见的一种规则干扰波，它源于震源激发的地震波在几个强反射界面之间的多次反射。多次波容易导致在接收的地震剖面上，来自地下深部目的层的有效反射信号被多次波强能量所掩盖，进而使叠加速度场求取不准确，在偏移剖面上形成很多假象。为此，行业内先后发展了预测反褶积、二维滤波、SRME(Surface-Related Multiple Elimination,表面相关多次波去除)等一系列压制多次波的技术方法。这些方法都有各自的基本假设和适用条件，在一定范围内取得了良好的应用效果。然而，在对深水OBC(Ocean Bottom Cable，海底电缆)采集的多波多分量地震资料压制多次波时，上述这些方法却不能得到满意的多次波压制效果。例如预测反褶积压制鸣震，通过设计一个反滤波算子压缩地震子波，对多次波的周期性要求很高，且只能适用于浅水近道的情况。二维滤波根据动校正后的剩余时差分离一次波和多次波，先要拾取均方根速度，再到变换域中滤除多次波，可是OBC资料的放炮点和接收点不在同一个基准面上，当海水较深时，静校正误差很大，如图1所示，从(d)中可以看出OBC资料与拖缆采集资料的时差，既随偏移距变化，又随反射层深度变化，埋深越浅，变化越大，最大时差为海水层的t₀/2(t₀是海水层的自激自收时间)。所以，通过简单的高程静校正，将OBC资料的接收点校正到海面，会产生很大的误差，且海水越深，误差越大。这会导致均方根速度拾取不准确，从而影响对动校剩余时差的区分，而且无论F-K变换还是Radon变换都会引入假频，降低资料的信噪比。且由于近道的一次波与多次波剩余时差很小，所以该方法对近道效果不好，容易伤害到有效波。此外，对OBC横波分量而言，纵波激发横波接收，其均方根速度拾取本身也是十分困难的。SRME是目前海上拖缆采集资料去多次波效果最好，应用最广的一项技术，它最大的特点是无需任何地下信息，仅利用地震数据自身进行时空褶积来预测多次波。实际应用中，要注意数据规则化和提供近道数据。可是，将SRME用于深水OBC资料同样得不到满意的多次波压制效果。这是因为，SRME将多次波看作是由两段在“地表反射点”相连的一次反射路径组成的(“地表反射点”位置射线传播遵循Snell定律)。而OBC数据是在海面放炮，海底接收，缺少了从接收点到炮点的射线路径。虽然可以通过静校正将海底电缆校正到炮点所在的基准面上，但当海水较深时，静校正误差很大，且不满足地震波传播规律，这使得SRME对OBC资料的中远道多次波压制效果很差，如图2所示，随偏移距增加，预测的多次波误差迅速增大。

由此可见，目前生产中还缺乏有效的针对OBC资料的多次波压制技术。将常规多次波压制技术应用到OBC资料的主要困难是：①炮点和接收点不在同一个基准面上；②静校正量时变空变；③射线路径不对称；④转换波速度拾取困难；⑤多次波能量越强压制越困难。现今主流的多次波压制技术包都含多次波预测和多次波相减两个步骤。而其中的多次波预测的准确性常常是方法成功的关键。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够有效压制深水OBC地震资料中多次波干扰的基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，包括以下步骤：1)对原始地震资料进行预处理；2)对预处理后的地震资料进行道集分选，使得多次波在分选后的地震道集上呈现周期性特征或在速度谱上呈现低速特征，其中，对于2-D地震资料，按带符号的共偏移距剖面进行道集分选；对于3-D地震资料，按CDP进行道集分选；3)通过2-D共偏移距道集剖面上反射同相轴的周期性特征，或通过3-D共CDP道集剖面结合速度谱能量团信息识别出低速的多次波强能量，确定地震资料中所有需要压制的多次波同相轴；4)读取其中一个道集，在该道集上拾取出需要压制的多次波同相轴；5)平滑拾取的多次波同相轴，滤除多次波同相轴中偏离的局部极值；6)以平滑后的多次波同相轴为中线，对共偏移距道集上的各道做静态时移，将平滑后的多次波同相轴拉平，再沿多次波同相轴分时窗统计时窗内各道多次波的振幅特征，建立多次波模型；7)从拉平的地震资料中减去步骤6)所建立的多次波模型，得到压制多次波后的一次波数据；8)将步骤7)得到的一次波数据沿步骤6)中的多次波同相轴中线反向静态时移，校正回原来的位置，得到压制多次波后的地震道集；9)以步骤5)得到的平滑后的多次波同相轴为参考，在下一个道集上重复步骤4)～步骤9)，直至完成地震资料全部道集的多次波压制处理，得到压制多次波后的地震资料。

所述步骤1)中的预处理包括去除坏炮、坏道，地震道极性反转校正，去除随机噪音，球面扩散补偿，炮集间的能量均衡。

所述步骤4)在该道集上拾取出需要压制的多次波同相轴，根据多次波同相轴特点分为以下两种情况：①针对海底一次反射波能量强、同相轴连续的海底多次波，首先，使用计算机自动拾取海底一次反射波；然后，根据海底一次反射波的到达时间T₀和当前地震道集的偏移距ofs计算出海底一阶、二阶多次波的达到时间T₁和T₂，

$T_1=\sqrt{4T_0^2-3{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(1\right)$

$T_2=\sqrt{9T_0^2-8{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(2\right)$

其中，v代表声波在海水中的传播速度；最后，分别沿T₁和T₂在上下各1/4子波波长范围内根据多次波同相轴的子波极性和振幅相位特征，自动拾取海底一阶、二阶多次波同相轴；②针对局部强能量多次波，首先，在多次波同相轴上按相等的水平间隔人工拾取若干参考点，以及人工拾取多次波同相轴的左右端点，人工拾取参考点时，在其它强能量反射轴斜交所拾取的多次波同相轴的交点附近适当添加参考点；然后，采用样条插值计算参考基线，并根据多次波同相轴的子波极性、振幅相位特征或时窗内相邻道的相关分析信息，沿着参考基线逐点追踪出要拾取的多次波同相轴。

所述步骤5)中平滑拾取的多次波同相轴时，采用中值滤波。

所述步骤6)中统计时窗内各道多次波的振幅特征采用平均值或中值叠加方法。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括多次波模型建立和相减，即首先根据道集上多次波的走时特征识别并解释多次波，再沿同相轴统计多次波振幅特征，采用中值叠加或统计方法建立多次波模型，然后从原始地震资料中减去多次波，从而达到多次波压制的目的，可以处理放炮点位置与接收点位置不在同一个水平面上的情况，避开了二维滤波和SRME等常规方法处理深水OBC资料时需要面对的静校正和速度拾取两个难题，不仅适用于深水OBC地震资料，对常规海上拖缆采集地震资料也同样有效。如图3所示，对Marmousi-II模型OBC纵波资料压制海底多次波处理，该模型海水水深450m，海底水平，成像剖面中的海底多次波得到了有效压制，此时，诸如预测反褶积、二维滤波和SRME等常用方法都不满足假设条件，不能取得很好的多次波压制效果。2、本发明采用不同的方式对地震资料进行分选，对于2-D地震资料，采用Soffset(带符号的共偏移距剖面)分选地震数据，对于3-D资料地震资料，采用CDP(共深度点道集)进行道集分选，有助于多次波的识别和追踪。3、本发明根据多次波同相轴特点，采用不同方法拾取需要压制的多次波同相轴，针对其一次反射波易追踪且周期易估算的海底多次波，采用计算机自动拾取的方法，针对一般的局部强能量多次波，首先，采用人工拾取参考点和左右端点，然后采用样条插值计算参考基线，沿着参考基线逐点追踪出要拾取的多次波同相轴，不同的方法结合使用，使拾取多次波同相轴更加准确高效。4、本发明对拾取的多次波同相轴进行平滑处理，可以滤除多次波同相轴中偏离的局部极值，提高多次波同相轴的连续性。5、本发明通过分时窗统计多次波振幅特征来建立多次波模型，可以保留多次波振幅的变化规律，提高多次波模型的准确性。本发明可以广泛应用于石油天然气地震勘探过程中。

附图说明

图1是OBC资料静校正的误差示意图，其中，(a)是常规拖缆采集(海面放炮海面接收)示意图，(b)是OBC采集(海面放炮海底接收)示意图，(c)是常规拖缆采集和OBC采集两种采集方式的时距曲线示意图，表示拖缆采集的第1层反射，表示拖缆采集的第2层反射，表示拖缆采集的第3层反射，表示OBC采集的第1层反射，表示OBC采集的第2层反射，表示OBC采集的第3层反射，(d)是常规拖缆采集和OBC采集两种采集方式的时差示意图，表示第1层的时差，表示第2层的时差，表示第3层的时差；

图2是基于Marmousi-II模型OBC纵波资料经高程静校正后，采用SRME方法预测多次波产生的误差示意图，其中，(a)是近道预测的多次波示意图，后景是预测的多次波，前景是原始波场，(b)是中远道预测的多次波示意图,后景是预测的多次波，前景是原始波场；

图3是采用本发明去除海底多次波后的Marmousi-II模型OBC纵波资料的Kirchhoff叠前深度偏移成像结果示意图；

图4是本发明的流程示意图；

图5是2-D多次波测试模型Pluto的共偏移距剖面示意图，其中，指向多次波位置；

图6是海底多次波采用计算机自动拾取的结果示意图；

图7是在一个局部强能量多次波同相轴上人工拾取的参考点示意图，其中，“■”表示人工拾取的参考点；

图8是根据人工拾取的参考点采用计算机自动追踪出的多次波同相轴示意图；

图9是对自动追踪的多次波同相轴拾取点的平滑效果示意图，其中，表示平滑前的拾取点(before smoothing)，表示平滑后的拾取点(aftersmoothing)；

图10是沿海底一阶多次波拾取轴拉平的地震原始数据示意图；

图11是从图10中预测出来的多次波模型示意图；

图12是图10压制多次波以后的结果示意图；

图13是原始地震剖面上的海底多次波压制效果示意图，其中，(a)是压制海底多次波之前的原始剖面示意图，(b)是压制海底多次波以后的地震剖面示意图，其中，指向多次波位置；

图14是局部强能量多次波同相轴的压制效果示意图，其中，(a)是多次波压制前的原始剖面示意图，(b)是多次波压制后的地震剖面示意图，其中，指向多次波位置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明适用于道集剖面上多次波的周期性或速度谱上多次波的低速能量团能够从速度谱剖面背景中准确识别出的地震资料，即多次波信号在地震资料中能够被明显区分，应用成功的关键在于道集上多次波的可识别性，道集上多次波能量越强，多次波与一次波的走时差别越大，压制效果越好。

如图4所示，本发明提供的基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，包括以下步骤：

1)采用常规方法对原始地震资料(常规海上拖缆采集地震资料或OBC采集地震资料)进行预处理，其中，预处理包括去除坏炮、坏道，地震道极性反转校正，去除随机噪音，球面扩散补偿，炮集间的能量均衡等；

2)对预处理后的地震资料进行道集分选，使得多次波在分选后的地震道集上呈现明显的周期性特征或在速度谱上呈现明显的低速特征；

对于2-D地震资料，按带符号的共偏移距剖面(Soffset-Shot)进行道集分选。因为在偏移距剖面上，特别是在近偏移距剖面上，多次波的周期性保持较好，有助于多次波的识别和追踪，如图5所示，该共偏移距剖面主关键字是Soffset(带符号的偏移距)，次关键字是Shot(炮点)，在该剖面上，尤其是在近偏移距的情况下，多次波的时间周期性特征十分明显。

对于3-D地震资料，按CDP(共深度点道集)进行道集分选。

3)通过2-D共偏移距道集剖面上反射同相轴的周期性特征，或通过3-D共CDP道集剖面结合速度谱能量团信息识别出低速的多次波强能量，确定地震资料中需要压制的多次波同相轴；

4)读取其中一个道集，在该道集上拾取出需要压制的多次波同相轴；其中，拾取方法根据多次波同相轴特点分为以下两种情况：

①针对海底一次反射波能量强、同相轴连续的海底多次波，首先，使用计算机自动拾取海底一次反射波；然后，根据海底一次反射波的到达时间T₀和当前地震道集的偏移距ofs计算出海底一阶、二阶多次波的达到时间T₁和T₂，

$T_1=\sqrt{4T_0^2-3{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(1\right)$

$T_2=\sqrt{9T_0^2-8{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(2\right)$

其中，v代表声波在海水中的传播速度；最后，分别沿T₁和T₂在上下各1/4子波波长范围内根据多次波同相轴的子波极性和振幅相位特征，自动拾取海底一阶、二阶多次波同相轴，如图6所示。

②针对一般的局部强能量多次波，由于多次波同相轴在局部范围内连续且能量较背景突出，多次波同相轴能量横向变化，常常与其它强能量同相轴斜交，在多次波同相轴拾取时很容易窜轴，所以需要更严格的约束控制条件。

首先，在多次波同相轴上按相等的水平间隔人工拾取若干参考点，以及人工拾取多次波同相轴的左右端点，使连接各参考点和左右端点的折线能够大致反映该多次波同相轴的位置(如图7所示)，人工拾取参考点时，可以在其它强能量反射轴斜交所拾取的多次波同相轴的交点附近适当添加参考点；然后，采用样条插值计算参考基线，并根据多次波同相轴的子波极性、振幅相位特征或时窗内相邻道的相关分析等信息，沿着参考基线逐点追踪出要拾取的多次波同相轴(如图8所示)。

局部强能量多次波同相轴的拾取精度与人工拾取的参考点数量有直接关系，参考点数量越多，追踪结果越准确，但处理员的工作量也越大。拾取参考点的数量，以连接参考点的折线能够大致反映该多次波同相轴的位置为原则。

5)平滑拾取的多次波同相轴，滤除多次波同相轴中偏离的局部极值；其中，平滑拾取的多次波同相轴时，可以采用中值滤波等方法。

因为在步骤4)多次波同相轴自动追踪的过程中，追踪结果受多次波同相轴局部特征影响很大，特别是在与其它强能量同相轴斜交处，对多次波同相轴的拾取容易出现偏差。因此，需要对步骤4)拾取的多次波同相轴做平滑处理，滤除偏离的局部极值，提高多次波同相轴的连续性，如图9所示，图中的多次波同相轴是海底二阶多次波同相轴的局部，平滑滤掉了偏离的局部极值，保持了多次波同相轴的连续性。

6)以平滑后的多次波同相轴为中线，对共偏移距道集上的各道做静态时移，将平滑后的多次波同相轴拉平，如图10所示，图中包含一次反射波和被拉平的多次波；再沿多次波同相轴分时窗统计时窗内各道多次波的振幅特征，建立多次波模型，如图11所示，其中，多次波振幅特征的统计可以采用平均值或中值叠加等方法；

7)从拉平的地震资料中减去步骤6)所建立的多次波模型(如图11所示)，得到压制多次波后的一次波数据，达到压制多次波的目的，如图12所示；

8)将经步骤7)得到的(拉平的)一次波数据沿步骤6)中的多次波同相轴中线反向静态时移，校正回原来的位置，得到压制多次波后的地震道集，如图13和图14所示，从图中可以看出，有效压制了多次波能量；

9)以步骤5)得到的平滑后的多次波同相轴为参考，在下一个道集上重复步骤4)～步骤9)，直至完成地震资料全部道集的多次波压制处理，得到压制多次波后的地震资料。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，包括以下步骤：

1）对原始地震资料进行预处理；

2）对预处理后的地震资料进行道集分选，使得多次波在分选后的地震道集上呈现周期性特征或在速度谱上呈现低速特征，其中，对于2-D地震资料，按带符号的共偏移距剖面进行道集分选；对于3-D地震资料，按CDP进行道集分选；

3）通过2-D共偏移距道集剖面上反射同相轴的周期性特征，或通过3-D共CDP道集剖面结合速度谱能量团信息识别出低速的多次波强能量，确定地震资料中所有需要压制的多次波同相轴；

4）读取其中一个道集，在该道集上拾取出需要压制的多次波同相轴；

5）平滑拾取的多次波同相轴，滤除多次波同相轴中偏离的局部极值；

6）以平滑后的多次波同相轴为中线，对共偏移距道集上的各道做静态时移，将平滑后的多次波同相轴拉平，再沿多次波同相轴分时窗统计时窗内各道多次波的振幅特征，建立多次波模型；

7）从拉平的地震资料中减去步骤6）所建立的多次波模型，得到压制多次波后的一次波数据；

8）将步骤7）得到的一次波数据沿步骤6）中的多次波同相轴中线反向静态时移，校正回原来的位置，得到压制多次波后的地震道集；

9）以步骤5）得到的平滑后的多次波同相轴为参考，在下一个道集上重复步骤4）～步骤9），直至完成地震资料全部道集的多次波压制处理，得到压制多次波后的地震资料。

2.如权利要求1所述的一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，其特征在于：所述步骤1）中的预处理包括去除坏炮、坏道，地震道极性反转校正，去除随机噪音，球面扩散补偿，炮集间的能量均衡。

3.如权利要求1所述的一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，其特征在于：所述步骤4）在该道集上拾取出需要压制的多次波同相轴，根据多次波同相轴特点分为以下两种情况：

①针对海底一次反射波能量强、同相轴连续的海底多次波，首先，使用计算机自动拾取海底一次反射波；然后，根据海底一次反射波的到达时间T₀和当前地震道集的偏移距ofs计算出海底一阶、二阶多次波的达到时间T₁和T₂，

$T_1=\sqrt{4T_0^2-3{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(1\right)$

$T_2=\sqrt{9T_0^2-8{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(2\right)$

其中，v代表声波在海水中的传播速度；最后，分别沿T₁和T₂在上下各1/4子波波长范围内根据多次波同相轴的子波极性和振幅相位特征，自动拾取海底一阶、二阶多次波同相轴；

②针对局部强能量多次波，首先，在多次波同相轴上按相等的水平间隔人工拾取若干参考点，以及人工拾取多次波同相轴的左右端点，人工拾取参考点时，在其它强能量反射轴斜交所拾取的多次波同相轴的交点附近适当添加参考点；然后，采用样条插值计算参考基线，并根据多次波同相轴的子波极性、振幅相位特征或时窗内相邻道的相关分析信息，沿着参考基线逐点追踪出要拾取的多次波同相轴。

4.如权利要求2所述的一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，其特征在于：所述步骤4）在该道集上拾取出需要压制的多次波同相轴，根据多次波同相轴特点分为以下两种情况：

①针对海底一次反射波能量强、同相轴连续的海底多次波，首先，使用计算机自动拾取海底一次反射波；然后，根据海底一次反射波的到达时间T₀和当前地震道集的偏移距ofs计算出海底一阶、二阶多次波的达到时间T₁和T₂，

$T_1=\sqrt{4T_0^2-3{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(1\right)$

$T_2=\sqrt{9T_0^2-8{\left(\frac{ofs}{v}\right)}^2}---\left(2\right)$

其中，v代表声波在海水中的传播速度；最后，分别沿T₁和T₂在上下各1/4子波波长范围内根据多次波同相轴的子波极性和振幅相位特征，自动拾取海底一阶、二阶多次波同相轴；

②针对局部强能量多次波，首先，在多次波同相轴上按相等的水平间隔人工拾取若干参考点，以及人工拾取多次波同相轴的左右端点，人工拾取参考点时，在其它强能量反射轴斜交所拾取的多次波同相轴的交点附近适当添加参考点；然后，采用样条插值计算参考基线，并根据多次波同相轴的子波极性、振幅相位特征或时窗内相邻道的相关分析信息，沿着参考基线逐点追踪出要拾取的多次波同相轴。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，其特征在于：所述步骤5）中平滑拾取的多次波同相轴时，采用中值滤波。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于模型统计拾取的深水OBC资料多次波压制方法，其特征在于：所述步骤6）中统计时窗内各道多次波的振幅特征采用平均值或中值叠加方法。