CN106353817A - 一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法。该方法只需用户确定要压制或衰减多次波能量的门槛值，就能够针对同一道地震数据中存在的多种不同周期的多次波进行自动检测，自动确定多次波的周期和预测步长，选择计算时窗和应用时窗；该方法还就多次波压制效果提出有效质量监控的手段并能够自动判定效果。

Description

一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法

技术领域

本发明涉及地震勘探数据处理技术领域，尤其涉及一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法。

背景技术

多次反射是地震波在层状介质中传播过程中的自然而正常的现象，只要存在反射界面(即存在波阻抗差异的界面)，就会在界面产生反射和透射；只要存在多个反射界面，就会因为在界面上发生波的透过和反射，而在其中任意两个界面之间产生多次反射。这些多次波中，有的可以被人们用肉眼识别，更多的则需要用一定技术方法才能识别。那些可以用肉眼辨识的、或因具有一定强度而影响有效一次反射波识别的，常为人们关注而加以压制。在地震勘探数据处理技术发展过程中，对多次波的压制给予高度的关注，研发了多种方法技术，以适应于地震勘探数据处理。现有技术中对多次波的压制处理的基本依据是，在多道地震数据中，相同反射时间到达的多次波与一次波存在速度差异，因而同一道集中不同偏移距的地震道的多次波与一次波之间存在不同的时差：偏移距大、时差大，偏移距小、时差小。在用正确的一次波速度进行动校正之后，道集中各道之间一次波的时差为零，而道集中各道之间多次波会出现时差，称之为剩余时差。研究表明，动校正之后多次波的剩余时差呈双曲线分布，利用这一特点，研发了多道观测数据的动校正-叠加为基本思路的处理技术，其中包括早期的基于倾角滤波(速度滤波)的多次波压制技术，基于τ-P变换、Radon(拉东变换)的多次波压制技术。由于多次波与一次波存在速度差异往往是在传播路程较长的低速层中产生的，因此多以长周期形式出现。

滤波类方法操作灵活、计算量小，常作为生产中首选方法，但对于多次波与一次波速度差异小、崎岖海底以及构造复杂等地区，用常规的滤波类方法往往不能完全地去除多次波。预测相减方法可较好去除自由表面多次波，但需要对地震数据进行近道插值重建以及规则化工作，其较大的计算量限制了这类方法在生产中的应用。对于一次波和多次波的传播路径差异极小的情况，多次波多为短周期，它们传播的速度几乎没有差异，因而不能根据速度差异来压制这类放射波，而用预测反褶积，但是在现有的多道地震数据处理商业软件系统中，利用多次波周期性的预测反褶积方法是有局限性的，表现在仅适用于双程反射时间为数十毫秒的短周期多次波。故对于海底变化大的测线目前都要根据多次波的特征来分段处理，处理麻烦、工作量大。

随着地震勘探技术应用的深入和向多个领域的拓展，原有的、适用于石油地震勘探数据处理的多次波压制技术，已经无法完全解决多次波压制的问题。因此，深入研究多次波形成的机理，分析现有地震数据处理系统中多次波压制技术依据及其不足，研发新的压制多次波的技术方法，形成一套新的压制单道声波数据的多次波压制技术，是急需解决的难题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法。该方法能够针对同一道数据中多种不同周期的多次波进行检测，确定多次波的周期和预测间隔，选择计算时窗和应用时窗；该方法还能够自动确定多次波压制是否干净。

本发明采用的技术方案：

一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，该方法包含如下步骤：

步骤(1)，在给定计算时窗内对单道地震道数据做自相关，通过自相关函数判断多次波的存在；

步骤(2)，对该多次波计算预测间隔，所述预测间隔即预测步长GAP为该多次波次极值与主极值之间的时间间隔；

步骤(3)，在该给定计算时窗内用GAP对该道数据解托布利兹方程，实现多次波预测运算；

步骤(4)，减去预测多次波；

步骤(5)，判断减去预测多次波的自相关函数的次级值是否低于门槛值，低于给定门槛值，则输出该道地震道数据，高于该门槛值，回到步骤(1)继续运算。

所述步骤(1)之前，还包括输入全部地震道数据的步骤，步骤(5)中，在次极值低于给定门槛值，输出在该计算时窗内压制多次波后的地震道数据后，还包括输入另一单道地震道数据的步骤。

在步骤(1)之后还包括步骤(1)’：在给定的计算时窗内计算自相关剖面，所述步骤(2)中的预测间隔因而也是在单道自相关剖面上自动求得，所述步骤(5)在低于给定门槛值输出地震道数据时还输出自相关剖面。

所述解托布利兹方程的算子长度应至少包括一阶多次波周期长度，算子的计算时窗和减去预测多次波的应用时窗在参数界面由用户来设置。

所述托布利兹方程的算子长度对于长周期波要远大于一阶多次波。

所述算子的计算时窗的起始时间以一次反射波以上一个子波长度为标准，沿反射波轨迹空变，截止时间大于算子长度与预测步长之和。

所述算子的计算时窗通过手动选取或自动选取。

应用时窗应大于或等于计算时窗。

与传统的多次波压制方法相比较，本发明具有以下优点：

1)自动搜索可变预测步长。预测步长代表着多次波的周期，通过自相关拾取次极值与主极值之间的时间间隔来获得。权利要求1中，通过对每道数据的自相关计算，检测到了多次波的存在，然后以上述时间间隔作为步长，进行解托布利兹计算，进行多次波预测，然后减去预测多次波(压制)，得到的是被清除了后段子波或小子波的能量集中的波，然后对其将次极值与门槛值对比，如果高于门槛值，则返回继续进行自相关运算，并按步骤(2)自动获取新的步长，如此自动循环直到高于门槛值，输出反复预测衰减多次波后的地震道数据和自相关剖面。

由于采用了自动搜索的可变的预测步长，因此能更准确地进行多次波的压制，使解托布利兹方程运算(反褶积运算)的压制效果得到实现，从而不仅对短周期多次波适用，也能很好地应用于长周期多次波，从而也能有效解决海底变化大的测线需要根据多次波的长短周期特征来分段处理的问题。

2)用户根据自相关剖面分析，自行确定算子长度。对于算子长度的选择，为保证多次波尽可能被预测衰减，应保证至少包括一阶多次波，对于长周期的多次波，应尽可能使算子长度加大，算子长度太小，一阶多次波与一次波之间的匹配系数运算不准，就会产生参与多次波。

3)时变空变的计算时窗，对于计算时窗的选取，为得到最佳匹配滤波算子，时窗的起始时间应以一次反射波以上一个子波长度为标准，沿反射波轨迹空变，截止时间至少大于算子长度与预测距离之和，此外，计算时窗内的噪声干扰应最大压制。为保证能够时变空变的计算时窗，在剖面质量监控上进行手工或自动的计算时窗拾取。时变空变的应用时窗，对于应用时窗的选取，也采用自动或手工方式拾取。

附图说明

图1是一种长周期多次波示意图(虚线示意多次波)。

图2是图1所示的多次波和一次波的走时曲线示意图。

图3一种短周期多次波示意(虚线示意多次波)。

图4是本发明提供的地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法的流程图。

图5是多次波理论模型。

图6是多次波理论模型数据。

图7是应用多次波自动搜索和压制方法去掉多次波后的模型数据。

图8是多次波理论模型数据自相关剖面。

图9是某地区多次波地震数据。

图10是某地区多次波地震数据使用多次波自动搜索和压制方法去除多次波后示意图。

图11是某地区多次波地震数据没有做多次波自动搜索和压制自相关剖面示意图。

图12是某地区多次波地震数据做多次波自动搜索和压制后自相关剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

多次波的基本特征:周期性是多次波的基本特征：

——多次波是在两个界面之间来回的多次震荡；

——在相同的两个反射界面之间的多次波，其传播的时间是固定的，因而其间的一次波与二次波、三次波，…，其间的时差是相等的，即具有周期性；

——周期的大小取决于二界面之间层的厚度和层速度。

多次波的附加特征：与炮检距有关的时差特征是多次波的附加特征。

不同的偏移距，相同二界面之间的多次波传播的路径长度存在差异，因而多次波的周期发生变化，大偏移距多次波旅行时大与小偏移距存在差异。

当多次波与反射时间t0相同的一次波存在速度差异时，同一炮检距的多次波与一次波之间存在时差，而且不同炮检距的时差也是不相同的。

由于多次波与一次波存在速度差异往往是在传播路程较长的低速层中产生的，因此多以长周期形式出现。

多次波的形态特征，参见图1，图2，图3。

图1所示的多次波为长周期多次波，由于一次波传播的路径中穿过速度分别为v1和v2两种介质，而多次波仅穿过低速度v1的介质，尽管二者传播的路径长度相近，但传播的速度存在差异。图2是图1所示的模型的一次波和多次波的走时曲线，由于多次波在低速介质中传播，走时随偏移距的增大而增大。图3所示的多次波为短周期的多次波之一，下部的反射波在上部的较薄的层中形成层间多次反射，使一次波后尾随一个或多个相位。由于一次波和多次波的传播路径差异极小，它们的传播速度几乎没有差异，因而不能根据速度差异来压制这类反射波，而用预测反褶积。但是在现有的多道地震数据处理商业软件系统中，利用多次波周期性的预测反褶积方法是有局限性的，表现在仅适用于双程反射时间为数十毫秒的短周期多次波。故对于海底变化大的测线目前都要根据多次波的特征来分段处理，处理麻烦、工作量大。

图5是多次波理论模型。图6是多次波理论模型数据。其中，子波主频500Hz，记录长度400ms，采样率0.1ms，道间距2米。

图5和图6分别是多次波理论模型和多次波理论模型数据(子波主频500Hz，记录长度400ms，采样率0.1ms，道间距2米)。

参见图4，本发明提出的地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法主要包含如下步骤：输入全部地震道数据：读入单道数据，在给定计算时窗内对单道地震道数据做自相关，通过自相关函数判断有无多次波的存在；如果有多次波对该道多次波计算预测间隔，所述预测间隔即预测步长GAP为该多次波次极值与主极值之间的时间间隔；在给定时窗内用GAP对该道数据解托布利兹方程，用GAP实现多次波预测运算；然后减去预测多次波(压制)；判断减去预测多次波的自相关函数的次级值是否低于门槛值，低于给定门槛值，则输出该道地震道数据或暂时储存，高于该门槛值，回到步骤(1)继续运算，在次极值低于给定门槛值，在该时窗内压制多次波后的输出地震道数据后，如果还有下一道未进行自动搜索和压制的数据，继续读入该道数据进行对该道数据的循环处理，直到所有数据处理完毕，再输出结果。算子的计算时窗和压制时的应用时窗在参数界面由用户来设置。

优选地，在对单道地震道数据做自相关后，在给定的计算时窗内计算自相关剖面，所述预测间隔因而也是在单道自相关剖面上求得，这样后面的输出数据部分中，在低于给定门槛值输出地震道数据时还输出自相关剖面。

由于对预测步长是软件自动根据不同的多次波来可变化地设置，而不是人为根据经验来选择不同预测步长，因此能更准确地进行多次波压制，同时无论对长周期还是短周期多次波，都能做很好的预测，从而有效地除去多次波，更好地展示数据的原貌。

所述托布利兹方程的算子长度至少包括一阶多次波。对于长周期的多次波，所述解托布利兹方程的算子长度对于长周期多次波要远大于一阶多次波，应尽可能使算子长度加大，因为算子长度太小，一阶多次波和一次波之间的匹配系数运算不准，就会产生参与多次波。

时变空变的计算时窗，对于计算时窗的选取，为得到最佳匹配滤波算子，计算时窗的起始时间应以一次反射波以上一个子波长度为标准，沿反射波轨迹空变，截止时间至少大于算子长度与预测步长之和，此外，计算时窗内的噪声干扰应最大压制。为保证能够时变空变的计算时窗，在剖面质量监控上进行手工或自动的计算时窗拾取。时变空变的应用时窗，对于压制时应用时窗的选取，也采用自动或手工方式拾取，实际使用时应用时窗应大于或等于计算时窗，因为预测到的同一个反射界面的多次波可能在多个时段内存在。

图7-图12是利用本发明提供的地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法过程中得到的相关数据和示意图。图7是应用本发明方法去掉多次波后的模型数据，可见模型中多次波数据已经得到有效压制和清除；图8是本发明方法去掉多次波后的多次波理论模型数据自相关剖面，多次波已经被清除。图9是某地区多次波地震数据，图10是图9地区多次波地震数据使用本发明方法后去除多次波后的数据，多次波数据从图中可见得到有效去除。图11是某地区多次波地震数据的自相关剖面，图12是图11该地区多次波地震数据做本发明方法的去除多次波处理后的自相关剖面，可见多次波得到有效去除。

综上可知，本方法具有诸多良好的技术效果，例如：1、自动搜索可变预测步长。预测步长代表着多次波的周期，可通过自相关拾取次极值点来获得。方法采用单道可变预测步长，每道在计算时窗内先做自相关，自动提取该道自相关的最大极值点和次极值点的时窗长度作为预测步长(即自相关道的第二个次极值与主极值之间的时间间隔)，开始做预测多次波的周期，如果预测到多次波后做减去法后再做自相关，循环迭代，直到该道自相关的次极值的不低于给定的门槛值，且能量比较集中后，再做下一道预测。2、算子长度用户根据自相关剖面分析，自行确定算子长度。对于算子长度的选择，为保证多次波尽可能被预测衰减，应保证至少包括一价多次波，对于长周期的多次波，应尽可能使算子长度加大，算子长度太小，一阶多次波与一次波之间的匹配系数运算不准，就会产生参与多次波。3、时变空变的计算时窗，对于计算时窗的选取，为得到最佳匹配滤波算子，计算时窗的起始时间应以一次反射波以上一个子波长度为标准，沿反射波轨迹空变，截止时间至少大于算子长度与预测步长之和，此外，计算时窗内的噪声干扰应最大压制。为保证能够时变空变的计算时窗，在剖面质量监控上进行手工或自动的计算时窗拾取。时变空变的应用时窗，对于应用时窗的选取，也采用自动或手工方式拾取。4.本发明能够针对同一道数据中多种不同周期的多次波进行检测，确定多次波的周期、预测间隔、选择计算时窗和应用时窗；该方法还能够自动确定多次波压制是否完成。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，该方法包含如下步骤：

步骤(1)，在给定计算时窗内对单道地震道数据做自相关，通过自相关函数判断多次波的存在；

步骤(2)，对该多次波计算预测间隔，所述预测间隔即预测步长GAP为该多次波次极值与主极值之间的时间间隔；

步骤(3)，在该给定计算时窗内用GAP对该道数据解托布利兹方程，实现多次波预测运算；

步骤(4)，减去预测多次波；

步骤(5)，判断减去预测多次波的自相关函数的次级值是否低于门槛值，低于给定门槛值，则输出该道地震道数据，高于该门槛值，回到步骤(1)继续运算。

2.根据权利要求1所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于所述步骤(1)之前，还包括输入全部地震道数据的步骤，步骤(5)中，在次极值低于给定门槛值，输出在该计算时窗内压制多次波后的地震道数据后，还包括输入另一单道地震道数据的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于在步骤(1)之后还包括步骤(1)’：在给定的计算时窗内计算自相关剖面，所述步骤(2)中的预测间隔因而也是在单道自相关剖面上自动求得，所述步骤(5)在低于给定门槛值输出地震道数据时还输出自相关剖面。

4.根据权利要求3所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于所述解托布利兹方程的算子长度应至少包括一阶多次波周期长度，算子的计算时窗和减去预测多次波的应用时窗在参数界面由用户来设置。

5.根据权利要求4所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于所述托布利兹方程的算子长度对于长周期波要远大于一阶多次波。

6.根据权利要求4所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于所述算子的计算时窗的起始时间以一次反射波以上一个子波长度为标准，沿反射波轨迹空变，截止时间大于算子长度与预测步长之和。

7.根据权利要求6所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于所述算子的计算时窗通过手动选取或自动选取。

8.根据权利要求6所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于所述应用时窗通过手动或自动选取。

9.根据权利要求4所述的一种地震勘探数据多次波自动搜索和压制方法，其特征在于应用时窗应大于或等于计算时窗。