CN111830566B - 一种参数匹配虚反射压制的方法、海上地震勘探系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于虚反射压制技术领域，公开了一种参数匹配虚反射压制的方法、海上地震勘探系统，包括水平缆模拟数据处理、变深缆模拟数据处理。水平缆模拟数据处理方法为：建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为水平缆；通过上述方法进行虚反射压制，并加以验证；变深缆模拟数据处理的方法为：建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为抛物线型斜缆；通过上述方法进行虚反射压制，并加以验证。本发明对于虚反射压制有较好的效果，虚反射同相轴能量有明显的减弱，陷波点能量也得到了恢复，减少了域的变化带来的误差，验证了方法的有效性。
Description
技术领域
本发明属于虚反射压制技术领域，尤其涉及一种参数匹配虚反射压制的方法、海上地震勘探系统。
背景技术
目前，最接近的现有技术：在海上地震勘探过程中，为了减少接收到的海面风浪噪音，提高震源子波的频率，抑制气枪震源的气泡效应的需要，震源和检波器都沉放在海水面以下一定深度。海面是一个强反射界面，震源激发产生的地震波直接传播到海面或海底反射回来的地震波传播到海面时，会被海面反射并被检波器接收，这个被海面反射回来的波就是虚反射。震源激发后地震波向四周传播，由海底反射界面反射到检波点的是一次反射波，称为有效波；而虚反射则是干扰波，它的存在严重干扰地震资料的分辨率，造成资料频带宽度变窄，虚反射可以被分为以下三种：
(1)第一种虚反射是在震源激发后，由于震源沉放到海水面以下一定深度，波先向上传播到海面并被反射，然后被海底反射界面反射到检波器的波称为激发虚反射，也叫震源虚反射。
(2)检波器也放置在海面以下的一定深度。震源激发后，波先向下传播至海底界面并被反射至海面，再被海面反射回检波器的波称为接收虚反射，也称为检波器虚反射。
(3)震源激发以后，波先向上传播被海面反射至海底，被海底界面反射回海面，再被海面反射回检波器的波称为激发-接收虚反射，也叫震源-检波器虚反射。
其中，激发虚反射和接收虚反射由于只被海面反射过一次，所以其极性与一次波极性相反，而激发-接收虚反射经过两次海面反射，其极性与一次波极性相同。
虚反射的传播规律包括：
(1)无论是哪种虚反射，总是比有效信号多走一段距离，因此，会比有效信号延迟一段时间Δt后才被检波器接收到，此时间延迟与震源深度和检波器深度有关。一般来说，延迟时间Δt相对较小，这就导致虚反射总是会跟随在有效波后面，成为有效波的尾巴，并且会对有效波波形造成干扰。
(2)由于海水面是一个强反射界面，其反射系数近似等于-1，所以只要经过海面反射一次，虚反射的极性就会反转一次。因此，与有效信号相比，激发虚反射和接收虚反射是极性反转的，而激发接收虚反射是极性相同的。
近年来，学者们提出了很多虚反射压制方法。从叠前记录到叠后记录、从频率域到τ-p域，变化多样、算法繁多，但是现有方法都无法做到减少域的变化带来的误差，无法恢复有效信号、压制虚反射，使虚反射同相轴尽可能地减弱甚至是消失。因此，亟需一种新的参数匹配虚反射压制的方法以解决现有技术中存在的上述技术问题。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有方法都无法做到减少域的变化带来的误差，无法恢复有效信号、压制虚反射，使虚反射同相轴尽可能地减弱甚至是消失。
解决上述技术问题的难度：
(1)水平海面和起伏海面的条件下，含有虚反射的地震记录与一次反射波以及虚反射之间的内在联系。
(2)在参数匹配的过程中，鬼波算子的求取方法。
解决上述技术问题的意义：
(1)公式推算方面：在频率域中，含有虚反射的地震记录可以看作是一次反射波与虚反射的乘积，为参数匹配法消除虚反射提供了理论基础，使参数匹配法成为一种切实可行且有效地虚反射压制方法。
(2)鬼波算子的求取，是该虚反射压制方法中最主要的计算步骤，得知鬼波算子就能实现一次反射波与虚反射的分离。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种参数匹配虚反射压制的方法、海上地震勘探系统。
本发明是这样实现的，一种参数匹配虚反射压制的方法，所述参数匹配虚反射压制的方法包括水平缆模拟数据处理、变深缆模拟数据处理。
1)水平缆模拟数据处理
通过建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为水平缆。通过上述方法进行虚反射压制，并加以验证。
所述水平缆模拟数据处理的方法包括以下步骤：
步骤一，建立水平单层模型进行方法试算，海面设置为水平海面，接收方式为水平拖缆接收。
步骤二，通过对步骤一所述模型正演模拟得到原始地震记录和切去直达波后的地震记录，对地震记录的有效反射部分进行虚反射压制，并对虚反射压制进行前后对比。
步骤三，对涌浪背景下起伏海面的单层模型进行正演模拟，海面设置为根据海浪谱生成的起伏数值。
步骤四，通过对步骤三所述模型正演模拟得到原始记录，选取地震记录的前100道1500ms～3000ms的有效反射波部分进行虚反射压制处理，并对虚反射压制进行前后对比。
步骤五，对单层模型的地震记录进行处理之后，在水平海面条件下建立多层模型，对该模型进行正演模拟，并截取前100道的地震记录。
步骤六，进行多次波压制以消除记录中的多次波，对步骤五得到的地震记录进行虚反射压制处理，并对虚反射压制进行前后对比。
步骤七，对涌浪背景起伏海面条件下的多层复杂模型进行正演模拟，并对得到的数据进行虚反射压制处理，并对得到的虚反射压制进行前后对比。
2)变深缆模拟数据处理
建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为抛物线型斜缆。通过上述方法进行虚反射压制，并加以验证。
所述变深缆模拟数据处理的方法包括以下步骤：
步骤一，建立单层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，抛物线型变深缆接收。
步骤二，通过对步骤一所述模型正演得到原始的地震记录，对地震记录的有效反射部分进行虚反射压制，并对虚反射压制进行前后对比。
步骤三，对水平海面条件下进行复杂模型的正演模拟，建立多层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，抛物线型变深缆接收。
步骤四，通过对步骤三所述模型进行正演模拟得到原始的地震记录，对该原始记录取前100道进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比。
步骤五，建立单层模型的变深缆模型，海面设置为起伏海面，抛物线型变深缆。
步骤六，通过对步骤五所述模型模型正演得到原始的地震记录，对该原始地震记录进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比。
步骤七，对涌浪背景起伏海面条件下的复杂模型的斜缆资料进行模拟，建立多层的变深缆模型，海面设置为起伏海面，抛物线型变深缆接收。
步骤八，通过对步骤七所述模型进行正演模拟得到原始的地震记录，对该原始记录进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比。
进一步，所述参数匹配虚反射压制方法原理为：
假设检波器在海面以下深度z处接收到的总的波场为s(t)，它包含一次反射波和三种虚反射，其时间域表达式如下：
s(t)＝u(t)+Ru(t-Δts)+Ru(t-Δtr)+R2u(t-Δts-Δtr) (1-1)
将式(1-1)进行傅里叶变换，变换到频率域，则有：
将式(1-2)和式(1-3)合并，可得：
S(f)＝U(f)·G(f) (1-4)
其中，G被称为鬼波算子。
从式(1-2)、式(1-3)和式(1-4)中可以看出：在频率域中，包含虚反射的地震记录可以看作是一次反射波和鬼波算子的乘积，那么虚反射压制的过程实际上是一个除法过程，可以表示为：
在式(1-5)的分母上加上白噪系数ε，使计算结果稳定：
其中，G*(f)是鬼波算子G(f)的共轭，U(f)即为虚反射压制后的结果即一次波。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述参数匹配虚反射压制的方法海上地震勘探系统。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明提供的参数匹配虚反射压制的方法，首先对参数匹配虚反射压制算法的原理进行了详细的阐述，并对水平海面条件和起伏海面条件下的水平拖缆以及斜缆资料进行模拟和处理。从模拟资料的分析上看，本发明的方法对于虚反射压制有较好的效果，虚反射同相轴能量有明显的减弱，陷波点能量也得到了一定程度的恢复，验证了该方法的有效性。
本发明提供的参数匹配的方法通过给定鬼波算子参数的范围和步长，可以自动寻找最优的参数，该方法可以有效地对虚反射进行压制，在地震记录上能够明显看到虚反射同相轴能量的减弱，陷波点也得到了补偿，拓宽了频带。该方法不局限于海面情况，对于水平海面和起伏海面都适用；同时也不局限于水平缆的采集方式，对于变深缆采集方式也能起到较好的效果。
本发明提供的参数匹配的方法本质上类似于一种反演方法，其精度依赖于对三个参数估计的准确性。参数范围、步长以及判断条件都是影响压制效果的因素。本发明能够减少域的变化带来的误差，同时尽可能地恢复有效信号、压制虚反射，使虚反射同相轴尽可能地减弱甚至是消失。
附图说明
图1是本发明实施例提供的参数匹配虚反射压制的方法流程图；
图中：图1(a)是水平缆模拟数据处理的方法流程图；图1(b)是变深缆模拟数据处理的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的参数匹配原理示意图。
图3是本发明实施例提供的水平海面单层水平缆模型示意图。
图4是本发明实施例提供的水平海面单层模型原始地震记录示意图；
图中：图4(a)表示彩色显示；图4(b)表示黑白显示。
图5是本发明实施例提供的切去直达波的地震记录示意图；
图中：图5(a)表示彩色显示；图5(b)表示黑白显示。
图6是本发明实施例提供的水平海面单层模型虚反射压制前后的结果示意图；
图中：图6(a)是虚反射压制前的结果；图6(b)是虚反射压制后的结果。
图7是本发明实施例提供的水平海面单层模型虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图7(a)是虚反射压制前的f-k谱；图7(b)是虚反射压制后的f-k谱。
图8是本发明实施例提供的起伏海面单层模型；
图中：图8(a)表示起伏海面数值；图8(b)表示模型。
图9是本发明实施例提供的起伏海面单层模型原始记录示意图；
图中：图9(a)表示彩色显示；图9(b)表示黑白显示。
图10是本发明实施例提供的起伏海面单层模型虚反射压制前后对比示意图；
图中：图10(a)是虚反射压制前的结果；图10(b)是虚反射压制后的结果。
图11是本发明实施例提供的起伏海面单层模型虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图11(a)是虚反射压制前的f-k谱；图11(b)是虚反射压制后的f-k谱。
图12是本发明实施例提供的水平海面多层模型示意图。
图13是本发明实施例提供的水平海面多层模型前100道原始记录示意图；
图中：图13(a)表示彩色显示；图13(b)表示黑白显示。
图14是本发明实施例提供的去掉多次波的原始地震记录示意图；
图中：图14(a)表示黑白显示；图14(b)表示彩色显示。
图15是本发明实施例提供的水平海面多层模型虚反射压制后的结果示意图；
图中：图15(a)表示黑白显示；图15(b)表示彩色显示。
图16是本发明实施例提供的水平海面多层模型虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图16(a)是虚反射压制前的f-k谱；图16(b)是虚反射压制后的f-k谱。
图17是本发明实施例提供的涌浪背景起伏海面下的复杂多层模型示意图。
图18是本发明实施例提供的起伏海面复杂模型原始地震记录示意图；
图中：图18(a)表示黑白显示；图18(b)表示彩色显示。
图19是本发明实施例提供的起伏海面复杂模型虚反射压制前后对比示意图；
图中：图19(a)是虚反射压制前的结果；图19(b)是虚反射压制后的结果。
图20是本发明实施例提供的起伏海面复杂模型虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图20(a)是虚反射压制前的f-k谱；图20(b)是虚反射压制后的f-k谱。
图21是本发明实施例提供的单层模型和变深缆沉放深度；
图中：图21(a)表示单层模型；图21(b)表示变深缆沉放深度。
图22是本发明实施例提供的水平海面单层变深缆原始地震记录示意图。
图23是本发明实施例提供的水平海面单层变深缆原始地震记录虚反射压制前后对比示意图；
图中：图23(a)是虚反射压制前的结果；图23(b)是虚反射压制后的结果。
图24是本发明实施例提供的水平海面单层变深缆原始地震记录虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图24(a)是虚反射压制前的f-k谱；图24(b)是虚反射压制后的f-k谱。
图25是本发明实施例提供的水平海面多层模型的变深缆模型示意图。
图26是本发明实施例提供的水平海面多层模型斜缆原始地震记录示意图。
图27是本发明实施例提供的水平海面多层模型斜缆记录虚反射压制前后对比示意图；
图中：图27(a)是虚反射压制前的结果；图27(b)是虚反射压制后的结果。
图28是本发明实施例提供的水平海面多层模型斜缆记录虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图28(a)是虚反射压制前的f-k谱；图28(b)是虚反射压制后的f-k谱。
图29是本发明实施例提供的涌浪背景起伏海面条件下的单层模型的变深缆模型示意图。
图30是本发明实施例提供的起伏海面单层模型斜缆原始地震记录；
图中：图30(a)表示彩色显示；图30(b)表示黑白显示。
图31是本发明实施例提供的起伏海面单层模型斜缆原始地震记录虚反射压制前后对比示意图；
图中：图31(a)是虚反射压制前的结果；图31(b)是虚反射压制后的结果。
图32是本发明实施例提供的起伏海面单层模型斜缆原始地震记录虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图32(a)是虚反射压制前的f-k谱；图32(b)是虚反射压制后的f-k谱。
图33是本发明实施例提供的涌浪起伏海面背景下的多层模型示意图。
图34是本发明实施例提供的涌浪背景起伏海面背景多层模型原始记录示意图。
图35是本发明实施例提供的涌浪背景起伏海面背景多层模型原始记录虚反射压制前后对比示意图；
图中：图35(a)是虚反射压制前的结果；图35(b)是虚反射压制后的结果。
图36是本发明实施例提供的涌浪背景起伏海面背景多层模型原始记录虚反射压制前后的f-k谱示意图；
图中：图36(a)是虚反射压制前的f-k谱；图36(b)是虚反射压制后的f-k谱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种参数匹配虚反射压制的方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的一种参数匹配虚反射压制的方法包括水平缆模拟数据处理、变深缆模拟数据处理。
1)水平缆模拟数据处理
通过建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为水平缆。通过上述方法进行虚反射压制，并加以验证。
如图1(a)所示，本发明实施例提供的水平缆模拟数据处理的方法包括以下步骤：
S101：建立水平单层模型进行方法试算，海面设置为水平海面，接收方式为水平拖缆接收。
S102：通过对S101所述模型正演模拟得到原始地震记录和切去直达波后的地震记录，对地震记录的有效反射部分进行虚反射压制，并对虚反射压制进行前后对比。
S103：对涌浪背景下起伏海面的单层模型进行正演模拟，海面设置为根据海浪谱生成的起伏数值。
S104：通过对S103所述模型正演模拟得到原始记录，选取地震记录的前100道1500ms～3000ms的有效反射波部分进行虚反射压制处理，并对虚反射压制进行前后对比。
S105：对单层模型的地震记录进行处理之后，在水平海面条件下建立多层模型，对该模型进行正演模拟，并截取前100道的地震记录。
S106：进行多次波压制以消除记录中的多次波，对步骤五得到的地震记录进行虚反射压制处理，并对虚反射压制进行前后对比。
S107：对涌浪背景起伏海面条件下的多层复杂模型进行正演模拟，并对得到的数据进行虚反射压制处理，并对得到的虚反射压制进行前后对比。
2)变深缆模拟数据处理
建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为抛物线型斜缆。通过上述方法进行虚反射压制，并加以验证。
如图1(b)所示，本发明实施例提供的变深缆模拟数据处理的方法包括以下步骤：
S101，建立单层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，抛物线型变深缆接收。
S102，通过对S101所述模型正演得到原始的地震记录，对地震记录的有效反射部分进行虚反射压制，并对虚反射压制进行前后对比。
S103，对水平海面条件下进行复杂模型的正演模拟，建立多层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，抛物线型变深缆接收。
S104，通过对S103所述模型进行正演模拟得到原始的地震记录，对该原始记录取前100道进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比。
S105，建立单层模型的变深缆模型，海面设置为起伏海面，抛物线型变深缆。
S106，通过对S105所述模型模型正演得到原始的地震记录，对该原始地震记录进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比。
S107，对涌浪背景起伏海面条件下的复杂模型的斜缆资料进行模拟，建立多层的变深缆模型，海面设置为起伏海面，抛物线型变深缆接收。
S108，通过对S107所述模型进行正演模拟得到原始的地震记录，对该原始记录进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
近年来，学者们提出了很多虚反射压制方法。从叠前记录到叠后记录、从频率域到τ-p域，变化多样、算法繁多。本发明针对频率-空间域的虚反射压制方法进行研究，以期尽可能减少域的变化带来的误差，同时尽可能地恢复有效信号、压制虚反射，使虚反射同相轴尽可能地减弱甚至是消失。
1、参数匹配虚反射压制方法原理
假设检波器在海面以下深度z处接收到的总的波场为s(t)，它包含一次反射波和三种虚反射，其时间域表达式如下：
s(t)＝u(t)+Ru(t-Δts)+Ru(t-Δtr)+R2u(t-Δts-Δtr) (1-1)
将式(1-1)进行傅里叶变换，变换到频率域，则有：
将式(1-2)和式(1-3)合并，可得：
S(f)＝U(f)·G(f) (1-4)
其中，G被称为鬼波算子。
从式(1-2)、式(1-3)和式(1-4)中可以看出：在频率域中，包含虚反射的地震记录可以看作是一次反射波和鬼波算子的乘积，那么虚反射压制的过程实际上是一个除法过程，可以表示为：
鬼波算子存在陷波效应，存在幅值为零的频率，也就是说鬼波算子G(f)是存在零点的，将导致计算结果不稳定。需要在式(1-5)的分母上加上白噪系数ε，使计算结果稳定：
其中，G*(f)是鬼波算子G(f)的共轭，U(f)即为虚反射压制后的结果即一次波。
由上述内容可知：若想在频率域对虚反射进行压制，就需要知道确定的鬼波算子，而且鬼波算子的准确性影响着虚反射压制效果。从式(1-3)可以看出，鬼波算子是海面反射系数R、激发虚反射的延迟时间Δts和接收虚反射的延迟时间Δtr三个参数共同决定，而Δts和Δtr则分别与震源和检波器沉放深度有关。一般近似认为：
hs和hr是震源和检波器的沉放深度。
然而，在实际的海洋地震勘探过程中，由于受到涌浪的影响，海面起伏以及震源和检波器的浮动将导致Δts和Δtr的不准确，其实际值可表示为
和
在这种情况下，如果继续使用参数Δts和Δtr，计算出来的鬼波算子与其实际值之间就会出现误差，影响虚反射压制效果。
为了在频率域进行较为准确的虚反射压制，就需要知道较为准确的鬼波算子参数。每个参数给定一个计算范围[a，b]和一个步长δ，即每个参数从a到b，以步长δ取值。不同的参数组合会得到不同的地震记录和虚反射压制结果，通过对比新地震记录和原始地震记录的L1范数，找到L1范数最小的参数组合，此时的参数组合则可认为是最优的鬼波算子参数。本发明所述方法的判别条件是：每个参数组合得到的地震记录和原始地震记录每个点误差的绝对值之和，即误差的L1范数。
如图2所示，每一个点都代表一组参数，计算该点的地震记录并与原始记录作对比，比较每个点误差的绝对值之和，找到最小值，该点的参数即是最优的鬼波算子参数。通过将参数组合成等式(1-3)和(1-6)，可以获得虚反射压制后的结果。
2、水平缆模拟数据处理分析
下面建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为水平缆。使用上述方法进行虚反射压制，加以验证。
2.1单层模型记录试算
先建立水平单层模型进行方法试算，正演模拟时：海面设置为水平海面，震源位于海面以下10m处，左侧单边放炮，最小偏移距0m；接收方式为水平拖缆接收，检波器位于海面以下20m处，共有100道，道间距5m；子波主频30Hz，时间采样间隔0.5ms，空间采样间隔5m，模型如图3所示。
对图3所示模型进行正演模拟，得到原始地震记录和切去直达波后的地震记录如图4和图5所示。
从图4和图5可以明显看出海底强反射界面形成的反射波以及紧随其后的虚反射，在图下方的能量较若的同相轴是多次波。对地震记录有效的反射部分进行虚反射压制，得到的虚反射压制前后对比如图6所示。
对比图6(a)和图6(b)，可以明显看出：紧跟在一次波后面的虚反射同相轴的能量有明显的减弱，甚至于在近偏移距处出现了虚反射同相轴的消失；一次波的同相轴位置没有发生太大的变化，与原始记录的一次反射波同相轴位置较吻合。同时，对比图7(a)和图7(b)会发现，原始地震记录中能量间断的部分被填补(线框区域)，说明陷波效应带来的频率损失的到补偿。由于原始记录中存在很多数值为零的点，这些点经过正反傅里叶变换后，其值不为零，因此，在图6(b)中会出现很多轻微的扰动。
对于涌浪背景下起伏海面的单层模型进行正演模拟，海面设置为根据海浪谱生成的起伏数值。起伏海面数值和模型分别如图8(a)和图8(b)所示，图8(a)是根据海浪谱生成的起伏海面，图8(b)是相应的模型。正演模拟时：左侧单边放炮，震源沉放深度为17m，检波器沉放深度为37m，300道接收，道间距1m，时间采样间隔0.1ms，空间采样间隔1m，子波主频30Hz。
对图8所示的涌浪背景起伏海面模型进行有正演模拟，得到的原始记录如图9所示。
选取地震记录的前100道进行虚反射压制处理，对方法加以验证。选择1500ms～3000ms的有效反射波部分进行处理。该部分原始记录如图10(a)所示，其中500ms处是一次反射波的同相轴，1000ms处是激发-接收虚反射的同相轴并且伴随着明显的海面起伏导致的绕射波，二者之间则是激发虚反射和接收虚反射干涉叠加形成的同相轴。根据模型计算可知：激发虚反射和接收虚反射比一次波延迟大约200ms，激发接收虚反射比一次波延迟大约500ms，与实际数据中的时间是大致吻合的。
利用第1节的方法对该数据进行处理，得到的虚反射压制结果如图4-9所示。
对比图4-9和图4-10，能够明显看出虚反射同相轴的能量有明显的减弱，同时可以看到虚反射压制前有明显的陷波效应存在，导致了能量缺失(如图11(a)的线框处)，而在虚反射压制后，该区域能量得到了一定程度的补偿和恢复，说明该方法不仅对水平海面条件下的虚反射有较好的压制效果，而且对于起伏海面条件下的虚反射压制同样有较好的效果。
2.2多层模型记录试算
对单层模型的地震记录进行处理之后，需要建立多层的复杂模型，检验该方法在复杂模型下的适用性。
首先，在水平海面条件下建立多层模型，如图12所示。模型参数设置如下：子波主频30Hz；水平拖缆接收，共300道，道间距5m；左侧单边放炮；震源和检波器分别位于海面以下10m和20m的位置；时间采样间隔0.5ms，空间采样间隔5m。对该模型进行正演模拟，截取前100道的地震记录，如图13所示。
在图13(a)中，1.50ms、2.50ms和3.20ms处的同相轴分别是三个界面的反射波和虚反射同相轴，而为2.70ms和3.70ms处的同相轴则是多次波的同相轴，由于地层厚度设置的较大，所以多次波和有效波没有发生混叠，为研究带来了便利。
在对该数据处理之前首先进行了多次波的压制，消除记录中的多次波，否则多次波将会对处理和解释带来不便。将2.70ms和3.70ms左右到的多次波去掉，得到仅含有一次波和虚反射的地震记录，对该地震记录进行虚反射压制的处理。
图14是对多次波进行压制后的地震记录，从图14(b)中可以看到地震记录中2.70ms和3.70ms处的多次波同相轴没有了。对该数据进行虚反射压制，得到的结果如图15所示。
对比图14(b)和图15(b)，可以明显看出：三条反射波同相轴后面的虚反射同相轴消失了，在图15(b)中只剩下了三条反射波的同相轴，这三条同相轴的位置和图14(b)中的位置大致相同。在图16中，可以明显看到虚反射压制后的频谱没有能量损失，而原始记录的频谱中有明显的陷波效应引起的能量损失(线框处)。虚反射压制后陷波点能量得到了恢复，说明该方法对于多层较为复杂的模型也能够有效地压制虚反射。
下面对涌浪背景起伏海面条件下的多层复杂模型进行正演模拟，正演模拟参数如下：左侧单边放炮，震源沉放深度17m，检波器沉放深度37m，300道接收，道间距1m，时间采样间隔0.1ms，空间采样间隔1m，子波主频30Hz。模型如图17所示。
对该模型进行正演模拟，得到前100道地震记录如图18所示。由于采样点数设置的缘故，倾斜地层的反射未能接收到。地震记录只包含了前两个反射界面的信息。根据模型计算，前两个反射界面的一次反射波同相轴分别是在2.00ms、3.00ms处出现。对该数据进行虚反射压制处理，结果如图19(b)所示。
从图19对比虚反射压制前后的地震记录，可以明显看出虚反射同相轴能量有明显的减弱，说明该方法对于虚反射压制有较好的效果；从图20分析虚反射压制前后的频谱，可以明显看到虚反射压制后的频谱增加了低频信息的能量，同时对陷波点能量进行了一定程度的恢复。
3、变深缆模拟数据处理分析
下面建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为抛物线型斜缆。使用上述方法进行虚反射压制，加以验证。
3.1水平海面背景模型记录试算
首先建立单层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，震源位于海面以下10m处，左侧单边放炮，最小偏移距0m；子波主频30Hz，时间采样间隔0.5ms，空间采样间隔5m；抛物线型变深缆接收，300道接收，检波器深度从10.2497m(第1道)到55m(第300道)。在水平海面的模型中，选择了前100道，检波器深度从10.2497m到31.6667m。模型如图20所示，图21(a)是水平海面单层模型，图21(b)是变深度缆的沉放深度。
图22是模型正演得到的原始地震记录。从图22(b)中可以看出，时间上从0.75s到1.00m的部分是反射部分，其中第一条同相轴是一次反射波的同相轴，紧随其后的是虚反射的同相轴。下面对该原始记录使用上述方法进行虚反射压制处理，仅对有效的反射部分进行分析，其结果如图23(b)所示。
对比图23(a)和图23(b)，可以明显看出虚反射同相轴能量有明显的减弱，一次波同相轴能量有所增强，在近偏移距的地震道中可以明显看到虚反射同相轴的消失，在远偏移距的地震道中虚反射同相轴能量明显衰减。同时在图24中可以看到陷波点能量明显得到恢复和补偿，说明该方法对于斜缆资料的虚反射压制同样有不错的效果，从而验证了该方法的有效性。
下面对水平海面条件下进行复杂模型的正演模拟，建立多层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，震源位于海面以下10m处，左侧单边放炮，最小偏移距0m；子波主频30Hz，时间采样间隔0.5ms，空间采样间隔5m；抛物线型变深缆接收，300道接收，检波器深度从10.2497m(第1道)到55m(第300道)。模型如图25所示。
图25是水平海面条件下的多层模型，斜缆检波器对的沉放深度如图21(b)所示，对该模型进行正演模拟，得到的原始地震记录如图26所示。
图26是水平海面多层模型下的斜缆原始地震记录，一次反射及其虚反射的同相轴分别位于图26(a)左侧1.40s、2.40s和3.20s的位置，分别对应模型中三个界面；位于2.70s和3.70s的同相轴则是多次波干扰。
对该原始记录取前100道进行虚反射压制，有效部分虚反射压制后的结果如图27所示，从图27(b)中可以明显看到虚反射同相轴能量有非常明显的减弱。图28是虚反射压制前后的f-k频谱对比，可以明显看到虚反射压制后的频谱恢复了一些原始记录由于虚反射存在而导致的频率和能量损失。说明该方法对多层模型的复杂情况也有较好的虚反射压制效果。
3.2涌浪背景起伏海面模型记录试算
对于涌浪背景起伏海面条件下的虚反射压制，使用同1.2节一样的海面起伏数据。首先建立单层模型的变深缆模型，海面设置为起伏海面，震源位于海面以下17m处，左侧单边放炮，最小偏移距0m；子波主频30Hz，时间采样间隔0.1ms，空间采样间隔1m；抛物线型变深缆300道接收，检波器深度从27.2497m(第1道)到72m(第300道)；水深200m，如图29所示。
对该模型进行正演模拟，得到的原始地震记录如图30所示。图30(a)是原始地震记录的彩色显示图，从中可以看出：2.50s以后的两个同相轴分别是一次波的同相轴和虚反射的同相轴。由于变深缆的检波器深度是逐渐增大的，所以在地震记录上一次反射波同相轴和虚反射同相轴之间的间隔也是逐渐增大的。下面对原始记录前100道的有效部分进行分析，去掉直达波部分，得到的虚反射压制前后的对比如图31和图32所示。
从图31(a)和(b)的对比中可以看出：一次反射波同相轴能量有明显的加强同时虚反射同相轴能量有明显的减弱。在图32中可以清楚地看到虚反射压制后的频谱能量得到了补偿。说明该方法对于涌浪背景起伏海面条件下的斜缆记录也有较好的虚反射压制效果。
下面对涌浪背景起伏海面条件下的复杂模型的斜缆资料进行模拟，建立多层的变深缆模型，海面设置为起伏海面，起伏海面和变深缆深度设置同前面一样。震源位于海面以下17m处，左侧单边放炮，最小偏移距为0m；子波主频30Hz，时间采样间隔0.1ms，空间采样间隔1m；抛物线型变深缆接收，300道接收，检波器深度从27.2497m(第1道)到72m(第300道)；水深200m，模型如图33所示。对该模型进行正演模拟，得到的原始地震记录如图34所示。
图34是多层模型斜缆原始记录，由于采样点数设置的缘故，只显示了模型前两个界面的反射，第三个倾斜界面的信息未能显示。从图34(a)中可以看出：由于变深缆的检波器深度是逐渐增大的，所以在地震记录上一次反射波同相轴和虚反射同相轴之间的间隔也是逐渐增大的。对前100道记录的有效部分进行虚反射压制，压制前后的对比如图35所示。
图35(a)是虚反射压制前的原始地震记录，可以看出在原始记录中虚反射同相轴能量很强(线框部分)，对其进行虚反射压制，得到的结果如图35(b)所示，可以明显对比看出虚反射同相轴的能量有极大地减弱，一次波能量有所增强。比较图36(a)和(b)，可以看出在虚反射压制后，有效地恢复了陷波点的能量损失。说明该方法对于涌浪背景起伏海面条件下的多层模型记录也有较好地压制效果。
证明部分(具体实施例/实验/仿真/药理学分析/能够证明本发明创造性的正面实验数据、证据材料、鉴定报告、商业数据、研发证据、商业合作证据等)
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种参数匹配虚反射压制的方法，其特征在于，所述参数匹配虚反射压制的方法包括水平缆模拟数据处理、变深缆模拟数据处理；
所述水平缆模拟数据处理建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为水平缆；进行虚反射压制，并加以验证；
所述变深缆模拟数据处理建立单层简单模型和多层复杂模型，分别将海面设置为水平和起伏状态，采集方式为抛物线型斜缆；进行虚反射压制，并加以验证；
所述水平缆模拟数据处理的方法具体包括以下步骤：
步骤一，建立水平单层模型进行方法试算，海面设置为水平海面，接收方式为水平拖缆接收；
步骤二，通过对步骤一的单层模型正演模拟得到原始地震记录和切去直达波后的地震记录，对地震记录的有效反射部分进行虚反射压制，并对虚反射压制进行前后对比；
步骤三，对涌浪背景下起伏海面的单层模型进行正演模拟，海面设置为根据海浪谱生成的起伏数值；
步骤四，通过对步骤三的单层模型正演模拟得到原始记录，选取地震记录的前100道1500ms～3000ms的有效反射波部分进行虚反射压制处理，并对虚反射压制进行前后对比；
步骤五，对单层模型的地震记录进行处理之后，在水平海面条件下建立多层模型，对该模型进行正演模拟，并截取前100道的地震记录；
步骤六，进行多次波压制以消除记录中的多次波，对步骤五得到的地震记录进行虚反射压制处理，并对虚反射压制进行前后对比；
步骤七，对涌浪背景起伏海面条件下的多层复杂模型进行正演模拟，并对得到的数据进行虚反射压制处理，并对得到的虚反射压制进行前后对比；
所述变深缆模拟数据处理的方法具体包括以下步骤：
步骤一，建立单层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，抛物线型变深缆接收；
步骤二，通过对步骤一变深缆模型正演得到原始的地震记录，对地震记录的有效反射部分进行虚反射压制，并对虚反射压制进行前后对比；
步骤三，对水平海面条件下进行复杂模型的正演模拟，建立多层模型的变深缆模型，海面设置为水平海面，抛物线型变深缆接收；
步骤四，通过对步骤三变深缆模型进行正演模拟得到原始的地震记录，对该原始的地震记录取前100道进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比；
步骤五，建立单层模型的变深缆模型，海面设置为起伏海面，抛物线型变深缆；
步骤六，通过对步骤五变深缆模型正演得到原始的地震记录，对该原始的地震记录进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比；
步骤七，对涌浪背景起伏海面条件下的复杂模型的斜缆资料进行模拟，建立多层的变深缆模型，海面设置为起伏海面，抛物线型变深缆接收；
步骤八，通过对步骤七变深缆模型进行正演模拟得到原始的地震记录，对该原始记录进行虚反射压制，并对虚反射压制的前后进行对比。
2.如权利要求1所述的参数匹配虚反射压制的方法，其特征在于，所述参数匹配虚反射压制方法具体包括：检波器在海面以下深度z处接收到的总的波场为s(t)，包含一次反射波和三种虚反射，时间域表达式如下：
s(t)＝u(t)+Ru(t-Δts)+Ru(t-Δtr)+R2u(t-Δts-Δtr)；
将上式进行傅里叶变换，变换到频率域，则有：
将两式合并得：
S(f)＝U(f)·G(f)；
其中，G(f)被称为鬼波算子。
3.如权利要求1所述的参数匹配虚反射压制的方法，其特征在于，所述参数匹配虚反射压制方法具体包括：在频率域中，包含虚反射的地震记录看作是一次反射波和鬼波算子的乘积，则虚反射压制的过程实际是除法过程，表示为：
在式
的分母上加上白噪系数ε：
其中，G*(f)是鬼波算子G(f)的共轭，U(f)即为虚反射压制后的结果即一次波。
4.一种应用权利要求1～3任意一项所述参数匹配虚反射压制的方法海上地震勘探系统。
5.一种如权利要求1～3任意一项所述参数匹配虚反射压制的方法在地震勘探中的应用。
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