摘 要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及相關(guān)能源利用方面的需求，我們逐漸進(jìn)入了海洋探測(cè)和應(yīng)用的領(lǐng)域，由于海洋的歷史久遠(yuǎn)，開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展歷史比較多，故海洋領(lǐng)域內(nèi)積累了十分豐富的礦產(chǎn)資源！傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和利用也僅限于表面層次的應(yīng)用和研究，科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，使我們對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)和利用有了更多的途徑和方法。在對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)和利用中多次波的影響一直是海洋勘探領(lǐng)域的一項(xiàng)難題，該文就海底淺層地層剖面多次波壓制技術(shù)進(jìn)行探討和研究，希望能夠在具體應(yīng)用中起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：海底淺地層剖面 多次波 預(yù)測(cè)反褶積 壓制技術(shù)

中圖分類號(hào)：P631.46文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（c）-0052-02

1 多次波的產(chǎn)生原因、分類和特點(diǎn)

1.1 壓制多次波技術(shù)的重要性

在利用反射波的海洋勘探中，多次波作為重要的干擾波之一，尤其是在具體的海上地震勘探工作中，由于海面和海底這兩個(gè)強(qiáng)反射界面的影響，海上多次波發(fā)生的情況十分嚴(yán)重。多次波在海底淺層剖面的出現(xiàn)，使具體勘探的主要目的反射層難以分析和解釋，往往會(huì)被錯(cuò)誤地分析成為一次波，甚至還可能被錯(cuò)誤的認(rèn)為是有利勘探目標(biāo)。因此，在勘探海底淺地層剖面上的數(shù)據(jù)處理中，采取多次波壓制技術(shù)對(duì)多次波進(jìn)行有效的壓制十分關(guān)鍵。在分析如何壓制去除多次波之前，我們還要從分析多次波的產(chǎn)生原因、類型及特點(diǎn)等幾個(gè)方面入手，然后再根據(jù)具體內(nèi)容提出針對(duì)性的壓制技術(shù)和手段。

1.2 海上多次波的產(chǎn)生原因及分類

海上多次波的形成主要和海上具體的采集環(huán)境有密切的關(guān)系，因?yàn)閷?duì)于波段的激發(fā)和接收都是在海水表面、海水、海底以及空氣介質(zhì)中進(jìn)行的，而這類介質(zhì)又都是很好的反射界面，而且受海水對(duì)聲波衰減作用較小，這樣就會(huì)使海水面和海底之間形成不斷來(lái)回反射的多次波；另一方面，海底淺地層剖面介質(zhì)的成層性比較好，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期海水的壓力、沉淀等壓實(shí)作用往往會(huì)形成較好的壓實(shí)層，從而形成較強(qiáng)的反射界面，形成海面、海水與海底地層之間的來(lái)回反射造成的多次波。這些多次波的類型一般分為海底多次波， 海底微屈多次波， 與海水面有關(guān)的多次波和層間多次波等幾個(gè)大類。具體的操作中，我們還要結(jié)合實(shí)際的情況，根據(jù)多次波的周期、振幅等方面的內(nèi)容選擇有效的方法對(duì)多次波進(jìn)行壓制。

1.3 海上多次波特點(diǎn)

（1）周期往復(fù)性，多次波的周期性是其最大的特點(diǎn)，所謂周期性指的是：海底淺地層剖面上多次波的反射同相軸以及同相軸的振幅的增加和衰減始終都會(huì)表現(xiàn)出具有一定規(guī)則的時(shí)間段間隔。因此通過(guò)相關(guān)的分析可以確定多次波的周期，同時(shí)可以利用這個(gè)特征將海面以下的多次波與一次波區(qū)分開(kāi)來(lái)。

（2）多次波的傾角與多次波階數(shù)之間呈正相關(guān)，多次波相對(duì)于一次波而言，能夠根據(jù)額外的反饋路徑描繪出反射構(gòu)造的相關(guān)表征。如果多次波的產(chǎn)生反射界面是傾斜的，那么這個(gè)界面的傾角就可以歸類到一次反射的路徑中。因此如果海底淺地層剖面中的一次波本身是具有傾角的，那么就可以通過(guò)增大的傾角的方法來(lái)識(shí)別多次波。并且隨著多次波階數(shù)的不斷增高，所能描繪的反射構(gòu)造的信息就越多。

（3）多次波振幅受反射界面的構(gòu)造的影響，反射界面的構(gòu)造的變化能夠引起多次波能量的聚焦和發(fā)散，從而對(duì)振幅產(chǎn)生一定的影響。如多次波產(chǎn)生的能量在向斜構(gòu)造的底部能被聚焦并放大，而背斜構(gòu)造附近則被減小并發(fā)散。

2 海底地層剖面多次波壓制技術(shù)

實(shí)際的壓制技術(shù)應(yīng)用中，還好根據(jù)不同的條件選擇相應(yīng)的多次波壓制方法，不是每種方法都是可以通用的。不同的條件下，不同的方法都存在著各自的適用范圍、優(yōu)點(diǎn)以及不足。預(yù)測(cè)反褶積是利用周期性特征進(jìn)行壓制多次波的濾波方法，一方面可以壓制虛反射、海底鳴震等短周期類型的多次波，同時(shí)還可以壓縮地震子波，提高時(shí)間分辨率。由于多次波在S-p域內(nèi)具有更好的周期性，因此通過(guò)S-p變換后應(yīng)用預(yù)測(cè)反褶積效果更加理想。預(yù)測(cè)反褶積的方法在應(yīng)用時(shí)，需要選取合理的自相關(guān)長(zhǎng)度、算子長(zhǎng)度、白化因子、預(yù)測(cè)步長(zhǎng)以及預(yù)測(cè)距離，防止海底淺地層剖面的中、深層有效波被扭曲。下面我們就海底淺地層剖面多次波預(yù)測(cè)反褶積壓制技術(shù)進(jìn)行具體討論。

3 預(yù)測(cè)反褶積壓制技術(shù)在多次波中的應(yīng)用

3.1 預(yù)測(cè)反褶積去除多次波的基本原理

預(yù)測(cè)反褶積去除多次波的影響主要依據(jù)是根據(jù)多次波在反饋記錄中有規(guī)律性的時(shí)差以及振幅等因素決定的。并非所有事物都可線性預(yù)測(cè)。故要進(jìn)行預(yù)測(cè)反褶積必須要從滿足預(yù)測(cè)條件開(kāi)始。

在數(shù)學(xué)上，對(duì)一個(gè)時(shí)間函數(shù)的預(yù)測(cè)是指該函數(shù)某一點(diǎn)的值用其前面若干個(gè)值的線性組合表示出來(lái)。這種預(yù)測(cè)稱為線性預(yù)測(cè)。設(shè)函數(shù)為x（t）則可線性預(yù)測(cè)的條件是：

x（t）為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，即它的統(tǒng)計(jì)特征：

數(shù)學(xué)期望為：

方差為：

這兩個(gè)量是與時(shí)間無(wú)關(guān)的量，且自相關(guān)函數(shù)rxx（τ）只與時(shí)差τ有關(guān)，我們認(rèn)為多次波振波記錄滿足以上條件，就可以可做預(yù)測(cè)。

在海洋勘探中，我們認(rèn)為振波記錄是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，因而可以預(yù)測(cè)。根據(jù)振波記錄褶積模型的假設(shè)，多次波記錄x（t）由多次波子波b（t）和地層反射系數(shù)g（t）的褶積構(gòu)成：

我們先假定b（t）為一物理可實(shí)現(xiàn)的最小相位信號(hào)，g（t）為白噪序列。在時(shí)刻（t+τ），地震記錄的振幅值可表示為：

在右端第二項(xiàng)中，令j=s-τ，上式變?yōu)椋?/p>

記

設(shè)b（t）的反信號(hào)為a（t），有a（t）*x（t））=a（t）*b（t）*g（t）=δ（t）*g（t）=g（t），因?yàn)閎（t）為一物理可實(shí)現(xiàn)的最小相位信號(hào)，因此有：當(dāng)t<0時(shí)，a（t）=0，將g（t）=a（t）*x（t）帶入x’（t+τ），得：

令s=j+k，上式變?yōu)椋?/p>

再令

得到：

上式為一褶積表達(dá)式，它說(shuō)明：x’（t+τ）是c（s）對(duì)x（t）的過(guò)去和現(xiàn)在值的濾波結(jié)果，稱它為x（t+τ）的預(yù)測(cè)值，c（s）稱為預(yù)測(cè)濾波因子。實(shí)際值與預(yù)測(cè)值的差e（t+τ）=x（t+τ）-x’（t+τ）稱為預(yù)測(cè)誤差。τ叫做預(yù)測(cè)間隙、預(yù)測(cè)步長(zhǎng)或預(yù)測(cè)距離。

將x（t+τ）和x’（t+τ）代入預(yù)測(cè)誤差公式，得：

當(dāng)τ=1時(shí)，有：e（t+1）=b（0）g（t+1）

該式表明，當(dāng)預(yù)測(cè)距離等于1時(shí)，預(yù)測(cè)誤差與反射系數(shù)只差一個(gè)常數(shù)因子，因而可視為反射系數(shù)。于是，只要在預(yù)測(cè)濾波中輸出預(yù)測(cè)誤差就達(dá)到預(yù)測(cè)反褶積的目的，這就是預(yù)測(cè)反褶積。

3.2 基于反褶積壓制技術(shù)的快速TAUP域自適應(yīng)反褶積模塊實(shí)際應(yīng)用實(shí)例及結(jié)果對(duì)比

經(jīng)實(shí)踐證明快速TAUP域自適應(yīng)反褶積模塊可以有效的壓制短周期性的多次波。TAUP域自適應(yīng)反褶積模塊在TAUP域根據(jù)射線參數(shù)p自動(dòng)調(diào)節(jié)反褶積參數(shù)，能更有效地壓制短周期與較長(zhǎng)周期多次波，解決了多年以來(lái)困擾我們的一大難題，采用的快速算法，使得此項(xiàng)技術(shù)用于大數(shù)據(jù)量的海底淺層剖面數(shù)據(jù)處理成為可能。（注：以下TP系TAUP域縮寫）

由圖1可以看到在TP域內(nèi)隨著TP變換道集的應(yīng)用，預(yù)測(cè)反褶積中的線性相關(guān)趨勢(shì)逐漸增強(qiáng)，也就是說(shuō)，多次波的干擾逐漸減弱，當(dāng)啟動(dòng)PDECON模塊后，從圖中我們可以看出，多次波被壓制的非常干凈。其自相關(guān)圖上的多次波能量甚至完全消失。

圖2為同一時(shí)間域內(nèi)TP預(yù)測(cè)反褶積壓制技術(shù)應(yīng)用的效果圖，從圖上可以看到多次波導(dǎo)致的延續(xù)相位逐漸收斂到一起成為一條線，不同介質(zhì)的層間的多次波明顯減少。

在圖3當(dāng)中可以看出，TP預(yù)測(cè)反褶積疊后可以看到多次波的影響明顯減弱，相關(guān)有效信息也大量出現(xiàn)，雖然能量顯示相對(duì)較弱，但是對(duì)于壓制海底淺層剖面的多次波已經(jīng)起到了很明顯的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)具體實(shí)例，闡述了海底淺地層剖面多次波的壓制技術(shù)的具體應(yīng)用。從文章中可以看出采用反褶積壓制技術(shù)能起到很好的效果，但是，在實(shí)際的海洋勘探中，海底復(fù)雜的環(huán)境以及海面不同的環(huán)境情況，依然會(huì)導(dǎo)致許多的多次波產(chǎn)生，影響我們最終需要測(cè)量的有效波，所以我們還要根據(jù)實(shí)際的情況不斷的進(jìn)行調(diào)整和調(diào)試，最終找到有效的多次波壓制技術(shù)。

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