CN114721042A - 一种去除浅剖多次波的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种去除浅剖多次波的方法，考虑到多次波比一次波多了一次海底和海面之间的反射，由于浅剖接近于自激自收，其偏移距很小，故海底和海面之间的反射时间相当于海底的周期，因此本方案中，多次波模型通过一次波模型时移海底周期获得，并在此基础上通过将原始浅剖数据减去多次波模型即可达到消除浅剖多次波的目的，通过本方案可使得多次波得到明显压制，压制后剖面的波阻特征也更为明显，接触关系合理，浅剖信噪比明显提高，其实际应用价值更高。

Description

一种去除浅剖多次波的方法
技术领域
本发明涉及海洋地震资料处理技术领域，具体涉及一种一种去除浅剖多次波的方法。
背景技术
浅地层剖面测量是一种基于声学原理的连续走航式探测水下浅地层结构和构造的地球物理方法，是进行海洋地球物理调查的常用手段之一，它利用声波在海水和海底沉积物中的传播和反射特性及规律对海底沉积物结构和构造进行连续探测，从而获得直观的海底浅部地层结构剖面。浅地层剖面方法能够快速地探测水下地层的地质特征及其分布，且纵向分辨率较高，因此其在海洋调查中得到了广泛的应用。
由于在海洋中存在海平面和海底这两个较大反射系数的界面，因此浅地层剖面中会产生与一次反射波伴生的海底多次反射波。多次波的存在，严重地降低了浅地层剖面资料的信噪比，对后续的地质解释工作造成困难甚至产生“误导”。由于浅地层剖面是单炮激发、单道接收，且其无法直接提供地下地层的速度信息，这为浅地层剖面数据的多次波剔除工作带来困难，迄今为止，关于浅地层剖面资料的多次波剔除方法研究或多次波剔除成功示例鲜有报道。
目前浅剖多次波的去除主要集中于SRME技术方案，比如，邢子浩,潘军,赵俐红,等.2016.SRME技术在浅剖资料多次波压制中的应用.地球物理学进展,31(3):1207-1215,doi:10.6038/pg20160338；赵波,谭军,李金山,等.浅地层剖面的自由界面多次波预测与衰减.中国海洋大学学报(自然科学版),2017,47(8):112-118；除此之外，几乎没有其他相关技术材料。
发明内容
针对浅地层剖面测量过程中，多次波的存在会对地质解释工作造成困难的问题，本发明提出一种去除浅剖多次波的方法，提高浅剖信噪比。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种去除浅剖多次波的方法，包括以下步骤：
步骤A、通过一次波模型时移海底周期获得多次波模型；
步骤A1、拾取海底，切除海底以上的直达波和噪音数据；
步骤A2、设置道长为原始道长的两倍；
步骤A3、计算多次波周期；
步骤A4、确定多次波模型：将浅剖数据按照多次波周期向下移动，再将其值乘以-1即可获得多次波模型
步骤B、将原始浅剖数据减去多次波模型，消除浅剖多次波；
步骤C、最后恢复道长为原始道长。
进一步的，所述步骤A1中在拾取海底时，设定能量阈值，在地震道上最先到达或超过能量阈值的样点即为海底。
进一步的，所述步骤A1中，切除海底以上的数据时，采用渐变切除方式，即将海底之上的数据设置为逐渐变为零的过程，采用渐变样点数表征渐变值。
进一步的，所述步骤A3中，在计算多次波周期时，包括深水区和浅水区两种情况：
针对浅水区：将浅剖数据做自相关，在自相关剖面中识别出多次波的周期；拾取多次波的周期，可将步骤A1中拾取的海底值叠合到自相关剖面中，将多次波的周期与海底值进行比较，对于差值较大的部分通过手工重新拾取；
针对深水区：在浅剖数据中直接拾取多次波，可以直接将步骤A1中的2倍海底值作为多次波，如果其值与实际多次波差值较大，则进行手工修正，再将拾取的多次波与海底相减，计算出多次波的周期。
进一步的，所述步骤B中，通过原始浅剖数据自适应相减多次波模型：将数据集在时间和空间上划分为多个重叠的窗口，在每个窗口中计算出最佳匹配地震数据与多次波模型的滤波算子，然后将算子应用于多次波模型，最后将多次波模型从地震浅剖数据中减去即可。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本方案通过一次波模型时移海底周期获得多次波模型，并在此基础上通过将原始浅剖数据减去多次波模型达到消除浅剖多次波的目的，通过本方案可使得多次波得到明显压制，压制后剖面的波阻特征也更为明显，接触关系合理，浅剖信噪比明显提高，其实际应用价值更高。
附图说明
图1为本发明实施例浅剖多次波产生示意图；
图2为本发明实施例去除浅剖多次波的流程示意图；
图3为本发明实施例海南岛附近某工区浅剖地震数据及切除后效果示意图；
图4为本发明实施例浅剖数据自相关及多次波的周期示意图；
图5为本发明实施例时移后的多次波模型示意图；
图6为本发明实施例多次波去除前后的效果对比示意图，左图为原始数据；右图为压制多次波后数据。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例。
由于浅剖探测深度一般在海底之下60m范围内，主要目标层位是晚更新统。由于沉积年代较近(12万年-至今)，沉积物主要组成为泥和砂，因此晚更新统内部层位之间的波阻抗整体差异不大，除极特殊地区，几乎不存在层间多次波，因此浅剖多次波的产生主要与海底和海面这两个强波阻抗界面相关，即只有海底的全程多次波(图1)。从图1中可以看出，多次波比一次波多了一次海底和海面之间的反射，由于浅剖接近于自激自收，其偏移距很小，故海底和海面之间的反射时间相当于海底的周期，因此多次波模型可以通过一次波模型时移海底周期获得，在此基础上再通过将原始浅剖数据减去多次波模型即可达到消除浅剖多次波的目的。
基于以上原理，本发明提出一种去除浅剖多次波的方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤A、通过一次波模型时移海底周期获得多次波模型；
步骤A1、拾取海底，切除海底以上的数据；
步骤A2、设置道长为原始道长的两倍；
步骤A3、计算多次波周期；
步骤A4、确定多次波模型：将浅剖数据按照多次波周期T向下移动，再将其值乘以-1即可获得多次波模型；
步骤B、通过将原始浅剖数据减去多次波模型达到消除浅剖多次波的目的；
步骤C、最后恢复道长为原始道长即可。
具体的，下面对本发明方案进行详细的说明：
步骤A1在拾取海底时，设定能量阈值，在地震道上最先到达或超过能量阈值的样点即认为是海底；本实施例为提高拾取效率，采用自动拾取后人工手动修正的策略。其中，自动拾取主要依据海底反射比较强的特点进行拾取，即设定能量阈值，能量阈值一般设置为8000-9000左右，具体根据实际情况进行设定，在地震道上最先到达或超过能量阈值的样点即认为是海底。由于实际采集的地震数据比较复杂，异常大值，风浪噪音等都会影响自动拾取的效果，不可避免存在错误的拾取点。因此在自动拾取结束后采用人工手动修正错误的拾取点，确保拾取海底的正确性。
步骤A1中切除海底以上的数据时，海底之上的能量主要是直达波和部分噪音，切除这部分数据以避免多次波预测时包含不正确的数据，导致最终结果出现问题。切除方案较多且属于比较常用的技术手段，本实施例中切除采用渐变切除方式，即不直接将海底之上的数据直接设置为零，而是有一个逐渐变为零的过程，采用渐变样点数表征渐变值，一般设置为3-5个样点。
设海底时间为T，道长长度为T1，因为多次波时间大致为2T，如果2T>T1，即预测的多次波模型超出最大道长，会导致在获得多次波模型时多次波模型被截短，在自适应相减消除浅剖多次波时出现问题。为保险起见，本实施例步骤A3中，设置道长为原始道长的2倍，以完全避免这种情况的发生。
步骤A3中，在计算多次波周期时，本实施例根据浅水区和深水区分两种情况区别应对：
如果是浅水区，将浅剖数据做自相关，在自相关剖面中可以比较明显识别出多次波的周期性，这种情况下拾取的多次波周期更简单和方便。一般情况下，多次波的周期与海底时间几乎一致，因此本实施例直接将步骤A1中拾取的海底值叠合到自相关剖面中，将两者进行比较，对于差值较大的部分需要通过手工重新拾取；
如果海底是深水区，无法对浅剖数据做自相关，此时需要在浅剖数据中直接拾取多次波，再将拾取的多次波与海底相减即可计算出多次波的周期。即T＝T2-T1，其中T为多次波的周期，T2为海底的多次波，T1为海底。多次波一般也不需要手工拾取，本实施例将步骤A1中的2倍海底值作为多次波，如果其值与实际多次波差值较大，也需要手工修正。
步骤B中在消除浅剖多次波时，将原始数据自适应相减多次波模型；自适应相减的实现是通过将数据集在时间和空间上划分为多个重叠的窗口，在每个窗口中计算出最佳匹配地震数据与多次波模型的滤波算子，然后将算子应用于多次波模型，最后将其从地震数据中减去。
自适应相减为比较成熟的方法，自适应相减有1D滤波(仅时间)和2D滤波(包含时间和空间)两种算法。理论上，2D滤波效果好于1D滤波，但浅剖的多次波模型一般都非常准确，在这种条件下，两者计算结果差别不大，此时由于1D滤波计算效率较高，因此实际自适应相减采用1D滤波算法。
本实施例中，自适应相减的其他主要参数包括滤波长度，时间窗口和空间窗口长度，滤波长度越大，时间窗口越小，空间窗口越小，去除的多次波越多，但同时也会损害更多的有效信号；滤波长度越小，时间窗口越大，空间窗口越大，去除的多次波越小，但同时也会保留更多的有效信号。具体操作时，这些参数需要根据实际浅剖资料进行调整，一般滤波长度范围为5-41，时间窗口为80-160，空间窗口为10-100。
具体案例：
图3左图是海南岛附近某工区采集的浅剖地震数据，可以看到浅剖数据存在明显的多次波。拾取海底和切除海底之上的效果如图3右图所示。该测线属于浅水区域浅剖测线，可以通过做自相关验证多次波的周期性，如图4所示，其中箭头所指为拾取的海底时间，可以看到多次波的周期与海底时间基本一致。图5右图是时移后的多次波模型，可以看到多次波模型与浅剖数据中的多次波基本可以一一对应。图6是自适应相减多次波模型前后的浅剖对比，自适应相减后多次波得到明显压制，压制后剖面的波阻特征更为明显，接触关系合理，浅剖信噪比明显提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种去除浅剖多次波的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、通过一次波模型时移海底周期获得多次波模型；
步骤A1、拾取海底，切除海底以上的直达波和噪音数据；
步骤A2、设置道长为原始道长的两倍；
步骤A3、计算多次波周期；
步骤A4、确定多次波模型：将浅剖数据按照多次波周期向下移动，再将其值乘以-1即可获得多次波模型
步骤B、将原始浅剖数据减去多次波模型，消除浅剖多次波；
步骤C、最后恢复道长为原始道长。
2.根据权利要求1所述的去除浅剖多次波的方法，其特征在于：所述步骤A1中在拾取海底时，设定能量阈值，在地震道上最先到达或超过能量阈值的样点即为海底。
3.根据权利要求1所述的去除浅剖多次波的方法，其特征在于：所述步骤A1中，切除海底以上的数据时，采用渐变切除方式，即将海底之上的数据设置为逐渐变为零的过程，采用渐变样点数表征渐变值。
4.根据权利要求1所述的去除浅剖多次波的方法，其特征在于：所述步骤A3中，在计算多次波周期时，包括深水区和浅水区两种情况：
针对浅水区：将浅剖数据做自相关，在自相关剖面中识别出多次波的周期；拾取多次波的周期，将步骤A1中拾取的海底值叠合到自相关剖面中，将多次波的周期与海底值进行比较，对于差值较大的部分通过手工重新拾取；
针对深水区：在浅剖数据中直接拾取多次波，直接将步骤A1中的2倍海底值作为多次波，如果其值与实际多次波差值较大，则进行手工修正，再将拾取的多次波与海底相减，计算出多次波的周期。
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