CN113219535A - 一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法，包括在地上进行地震波的激发和接收，对采集到的地震数据进行切除直达波、衰减自由表面多次波、反褶积处理，引入参考介质，对比实际介质，设置聚焦点，在截断介质和理想介质中定义聚焦函数，构建出时间域和空间域delta函数，应用到格林函数与聚焦函数关系式中，迭代求取聚焦函数直至收敛，得到聚焦函数上下行波场，根据格林函数与聚焦函数关系，计算格林函数场，将聚焦点所在平面处的所有焦点重新计算到地表上，得到只包含一次反射的地震记录，输出压制层间多次波后的结果。本发明可以实现层间多次波的精确压制。

Description

一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法
技术领域
本发明属于地球物理勘探领域，涉及一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法，特别涉及采用基于Marchenko理论的一步法直接构建一次波方法对层间多次波进行压制处理，从而实现层间多次波的精确压制方法。
背景技术
多次波的存在可能会使地震成像结果产生强的假象，对地震数据处理过程中的速度分析和后续地震资料解释等工作产生一系列问题。不论是海洋还是陆地油气探测，只要存在强反射界面，就会产生能量较强的层间多次波。如果不进行有效处理，必然会形成虚假油气构造，严重影响勘探部署，所以层间多次波压制方法研究对提高油气勘探成功率具有重要意义。根据多次波与反射界面的关系可将其分为自由表面多次波和层间多次波。表面多次波衰减的探讨和研究已有很多显著成果，然而关于层间多次波的研究进展却相对有限。Araújo等人作为先驱者从逆散射序列(ISS)中导出了一种层间多次波衰减方案。这是第一个由Weglein等人开发并由Ten Kroode和
Figure BDA0003076962820000011
等人修改的数据驱动方案。层间多次波压制(IME)是从SRME扩展而来的一种与层相关的压制方案。IME方案向下外推炮记录到虚拟平面，并衰减与该平面相关的层间多次反射。因此，它的实现需要速度信息。ISS和IME方案均已在数值和实际数据集上得到证明。由于预测的多次波与实际地震记录中的多次波是近似的，这两种方案都需要自适应减法来实现多次波压制。Ypma等人将一次波稀疏反演方法(EPSI)推广到层间多次波，并提出了广义EPSI方法。Ikelle等人提出了虚同相轴概念，并将其运用于合成数据的层间多次波预测和压制。近些年，国际上新发展起来一种针对层间多次波的衰减方法—基于Marchenko的层间多次波压制策略。Meles等人将卷积干涉法与Marchenko方案相结合，提出层间多次反射衰减方案，首次将Marchenko自聚焦技术用于压制层间多次波。Starting等人建议使用自适应Marchenko双聚焦方法衰减一阶层间多次反射。然而，Marchenko自聚焦压制层间多次波技术仍然需要利用全局或局部匹配滤波器和模型信息来从测量数据中减去预测的层间多次反射波，最小能量准则可能会损伤或破坏一次反射波。因此，需要设计一种一步法层间多次波压制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法，解决目前层间多次波压制方法误差较大的问题。
本发明通过以下技术方案来实现：一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法，该方法包括以下步骤：
(1)利用炸药等震源和检波器，在地上进行地震波的激发和接收，将采集到的地震数据记录到磁带上；
(2)对采集到的地震数据进行切除直达波、衰减自由表面多次波、反褶积处理，为基于Marchenko一步法压制层间多次波算法准备地震数据；
(3)引入参考介质，对比实际介质，设置聚焦点，在参考介质中，聚焦点所在深度以下无反射发生；
(4)在截断介质和理想介质中定义聚焦函数，将聚焦函数和格林函数分为上行和下行两部分，将实际介质的上行和下行格林函数与地表的反射响应联系起来；
(5)利用初始下行聚焦函数与初始直达下行格林函数互为逆函数的关系，构建出时间域和空间域delta函数；
(6)将delta函数应用到格林函数与聚焦函数关系式中，迭代求取聚焦函数直至收敛，得到聚焦函数上下行波场；
(7)利用求得的聚焦函数，根据格林函数与聚焦函数关系，计算格林函数场；
(8)将聚焦点所在平面处的所有焦点重新计算到地表上，得到只包含一次反射的地震记录；
(9)输出压制层间多次波后的结果；最终压制结果应用于后续地震数据叠前偏移成像处理，识别地下介质的复杂地质结构，寻找油气藏储层。
进一步的，步骤(5)利用初始聚焦函数下行波场与格林函数下行波场的直达部分互逆关系构建delta函数
Figure BDA0003076962820000021
其中，G代表格林函数，f1代表聚焦函数，下标d表示直达波，上标“+”表示下行波场，δ(xH)表示空间域的一个空间带限二维delta函数，δ(t)是一个时间域的时间delta函数。
采用上述技术方案的积极效果：
1、本发明不需要模型先验信息作为初始条件，仅利用对震源子波进行反褶积并消除了自由表面多次波的地表观测地震反射响应数据作为实现该方法的基础，是完全数据驱动的方法；
2、本发明在实现中不需使用从数据集中减去层间多次反射波的自适应减法，从而有效避免了自适应减法在一次反射和多次反射重叠时同时压制它们的现象；
3、一次波是从原始反射数据中得到的，本发明从反射数据中去除了所有叠附的层间多次波，保留一次反射，并且保持了原始数据中的反射振幅。
附图说明
图1是五层水平层状模型层间多次波压制效果图，(a)原始数据中单炮记录；(b)迭代2次后单炮记录；(c)迭代5次后单炮记录；(d)迭代20次后单炮记录；
图2是五层水平层状模型层间多次波压制效果图，(a)原始数据地震单道记录；(b)迭代2次地震单道记录；(c)迭代5次地震单道记录；(d)迭代20次地震单道记录；
图3是有弯曲界面的层状模型层间多次波压制前后效果对比图，(a)原始数据中单炮记录；(b)20次迭代后单炮记录；
图4是较复杂模型数据层间多次波压制效果图.(a)原始数据含层间多次波的共(近)偏移距剖面；(b)基于Marchenko理论一步法层间多次波压制后的共(近)偏移距剖面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制：
实施例1
一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法，该方法包括以下步骤：
(1)利用炸药等震源和检波器，在地上进行地震波的激发和接收，将采集到的地震数据记录到磁带上；
(2)对采集到的地震数据进行切除直达波、衰减自由表面多次波、反褶积处理，为基于Marchenko一步法压制层间多次波算法准备地震数据；
(3)引入参考介质，对比实际介质，设置聚焦点，在参考介质中，聚焦点所在深度以下无反射发生；
(4)在截断介质和理想介质中定义聚焦函数，将聚焦函数和格林函数分为上行和下行两部分，将实际介质的上行和下行格林函数与地表的反射响应联系起来；
(5)利用初始下行聚焦函数与初始直达下行格林函数互为逆函数的关系，构建出时间域和空间域delta函数；
(6)将delta函数应用到格林函数与聚焦函数关系式中，迭代求取聚焦函数直至收敛，得到聚焦函数上下行波场；
(7)利用求得的聚焦函数，根据格林函数与聚焦函数关系，计算格林函数场；
(8)将聚焦点所在平面处的所有焦点重新计算到地表上，得到只包含一次反射的地震记录；
(9)输出压制层间多次波后的结果；最终压制结果应用于后续地震数据叠前偏移成像处理，识别地下介质的复杂地质结构，寻找油气藏储层。
进一步的，步骤(5)利用初始聚焦函数下行波场与格林函数下行波场的直达部分互逆关系构建delta函数
Figure BDA0003076962820000041
其中，G代表格林函数，f1代表聚焦函数，下标d表示直达波，上标“+”表示下行波场，δ(xH)表示空间域的一个空间带限二维delta函数，δ(t)是一个时间域的时间delta函数。
实施例2
本实施例以五层水平层状模型为例说明层间多次波压制结果。
以五层水平层状模型为例，参考附图1，本发明的唯一输入数据是地表实际测量反射数据R。对反射数据进行的适当的预处理，去除反射数据中存在的自由表面多次波和地表直达波，并进行震源子波反褶积处理，以消除子波效应。附图1为五层水平层状模型层间多次波压制效果分析，附1a为含五个水平层一维介质的炮记录，该模型层间多次波发育。附图1b为采用基于Marchenko理论一步法迭代2次的层间多次波压制结果，层间多次波能量还有较大残余，压制的层间多次波振幅不准确，在接下来的迭代中，层间多次波的去除得到了改进，附图1c为迭代5次的层间多次波压制结果，相比于图1b，层间多次波的压制效果得到改善，附图1d为迭代20次后记录的层间多次波压制结果，层间多次波得到了有效压制。
实施例3
参考附图2，为更好地对比该模型不同迭代次数的多次波压制效果，抽取附图1a所示的第251道地震记录如附图2a，基于Marchenko理论一步法迭代2次、迭代5次和迭代20次压制多次波效果分别如附图2b、附图2c和附图2d所示。对比附图2a和附图2b可知，基于Marchenko理论构建的一次波在时间、振幅和相位上都较为准确。对比附图2b、附图2c和附图2d，可明显看出，随着迭代次数的增大，层间多次波的衰减也得到了改善，直至去除。
实施例4
本实施例以带有弯曲地层的层状模型为例说明层间多次波压制结果。
参考附图3，为带有弯曲地层的层状模型数据，包含起伏较大的上下层界面、较大反射系数的背斜构造界面，具有发育的层间多次波。附图3a为抽取原始数据中某单炮记录，附图3b为基于Marchenko理论一步法，仅利用地表观测地震记录压制层间多次波的结果。对比分析附图3a和3b，可明显看出附图3b采用本发明的方法处理后的层间多次波同相轴能量得到几乎完全的衰减。
实施例5
本实施例以较复杂模型为例说明层间多次波压制结果。
参考附图4，为利用本发明基于Marchenko理论构建一次波的一步法对较复杂模型数据层间多次波压制的共偏移距剖面结果，模型包含弯曲界面以及倾斜界面。附图4a为原始数据含层间多次波的近偏移距剖面，从该图剖面上可看出，存在着较强的层间多次波。附图4b为基于Marchenko理论一步法层间多次波压制结果，多次波能量得到有效衰减。
传统压制层间多次波方法必须提供一个初始估计(即先验信息)作为迭代的起始，这在实际过程中变得具有挑战性。需要发展不需要模型先验信息作为初始条件，只利用地表观测地震反射响应数据作为压制层间多次波的基础的完全数据驱动的方法。
自适应减法通常是在最小二乘意义下执行的，它可能会破坏在一次波和多次波叠置位置的一次波事件，并且可能会留下残差，这些残差可能会在相应的成像中造成假象。避免从数据集中减去层间多次反射波的自适应减法环节，有效避免了自适应减法在一次反射和多次反射重叠时同时压制它们的现象。
传统层间多次波压制方法通常需要识别多次波反射层或使用层剥离方法，从而在此过程中引入偏差或累积误差。本发明从反射数据中去除了所有叠附的层间多次波，保留一次反射，较好保持了原始数据中的振幅和相位。

Claims (2)

1.一种基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)利用炸药等震源和检波器，在地上进行地震波的激发和接收，将采集到的地震数据记录到磁带上；
(2)对采集到的地震数据进行切除直达波、衰减自由表面多次波、反褶积处理，为基于Marchenko一步法压制层间多次波算法准备地震数据；
(3)引入参考介质，对比实际介质，设置聚焦点，在参考介质中，聚焦点所在深度以下无反射发生；
(4)在截断介质和理想介质中定义聚焦函数，将聚焦函数和格林函数分为上行和下行两部分，将实际介质的上行和下行格林函数与地表的反射响应联系起来；
(5)利用初始下行聚焦函数与初始直达下行格林函数互为逆函数的关系，构建出时间域和空间域delta函数；
(6)将delta函数应用到格林函数与聚焦函数关系式中，迭代求取聚焦函数直至收敛，得到聚焦函数上下行波场；
(7)利用求得的聚焦函数，根据格林函数与聚焦函数关系，计算格林函数场；
(8)将聚焦点所在平面处的所有焦点重新计算到地表上，得到只包含一次反射的地震记录；
(9)输出压制层间多次波后的结果；最终压制结果应用于后续地震数据叠前偏移成像处理，识别地下介质的复杂地质结构，寻找油气藏储层。
2.根据权利要求1所述的基于Marchenko理论的一步法层间多次波压制方法，其特征在于：步骤(5)利用初始聚焦函数下行波场与格林函数下行波场的直达部分互逆关系构建delta函数
Figure FDA0003076962810000011
其中，G代表格林函数，f1代表聚焦函数，下标d表示直达波，上标“+”表示下行波场，δ(xH)表示空间域的一个空间带限二维delta函数，δ(t)是一个时间域的时间delta函数。
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CN115184999A (zh) * 2022-07-06 2022-10-14 吉林大学 基于深度学习的Marchenko成像聚焦函数校正方法
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