王博睿 張雪純

摘 要：地震資料處理過(guò)程中，反褶積是一種常用的提高地震資料分辨率的處理方法。但由于提高分辨率處理是一個(gè)多次試驗(yàn)和逐步提高的過(guò)程，因此經(jīng)常采用串聯(lián)組合反褶積的處理方式。由于各種反褶積都有一定的假設(shè)前提和各自的適用范圍，所以必須根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和不同反褶積的使用前提，經(jīng)過(guò)詳細(xì)而充分的試驗(yàn)以便選取最合理的參數(shù)，才能最終得到較好的處理效果。采用哪種反褶積，怎樣組合，才能達(dá)到搭配合理、縱向分辨率高的處理結(jié)果，常常需要通過(guò)細(xì)致的多種組合試驗(yàn)來(lái)確定。本文敘述了實(shí)際資料處理中的反褶積串聯(lián)組合的基本流程和實(shí)際資料的處理效果，并對(duì)一些反褶積方法組合方式及參數(shù)選擇應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：反褶積；分辨率；信噪比

中圖分類(lèi)號(hào)：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）19-0185-03

1 引言

反褶積是通過(guò)壓縮地震子波來(lái)提高地震記錄縱向分辨率的主要方法，是處理流程中不可或缺的一部分。反褶積前應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)做好野外靜校正、折射波靜校正、盡可能地壓制各種干擾、做好振幅補(bǔ)償。比較常用的反褶積方法有預(yù)測(cè)反褶積、俞氏子波反褶積、兩步法統(tǒng)計(jì)子波反褶積、地表一致性反褶積、逐點(diǎn)反褶積等。選用地表一致性反褶積、預(yù)測(cè)反褶積和統(tǒng)計(jì)子波反褶積作為此次組合試驗(yàn)的三種反褶積方法，試驗(yàn)了各種反褶積方法的參數(shù)選擇以及它們不同串聯(lián)組合方式下的效果，對(duì)結(jié)果進(jìn)行頻譜分析與自相關(guān)分析并結(jié)合剖面上的對(duì)比，最后選出頻帶寬、縱向分辨率高等綜合效果好的串聯(lián)組合方式，并在中國(guó)東部某地的實(shí)際資料處理中得到了比較好的效果，從而證明了本次處理采用的串聯(lián)組合反褶積方法的正確性和實(shí)用性。

2 反褶積的原理

2.1 地表一致性反褶積

地表一致性反褶積主要用于消除由于激發(fā)、接收等因素引起的地震記錄間子波的差異，采用自回歸譜分析方法，以對(duì)數(shù)方式計(jì)算每個(gè)輸入道的對(duì)數(shù)功率譜[1]：

（1）

自回歸過(guò)程的功率譜為： （2）

其中： （3）

以地表一致性方式分解對(duì)數(shù)功率譜成為震源、檢波點(diǎn)、炮檢距中點(diǎn)和偏移距分量。對(duì)振幅譜取對(duì)數(shù)：

（4）

給定每個(gè)輸入道子波的對(duì)數(shù)振幅譜Aw，用高斯賽德?tīng)査惴ㄇ蟮脤?duì)數(shù)振幅譜，根據(jù)求和得到與輸入對(duì)數(shù)譜Am最佳匹配的對(duì)數(shù)功率譜A`m，誤差能量：

（5）

以地表一致性和時(shí)變方式設(shè)計(jì)最小相位算子與每個(gè)地震道反褶積，每個(gè)反褶積算子的功率等于震源、檢波點(diǎn)、炮檢距中點(diǎn)和偏移距譜分量乘積的倒數(shù)。通過(guò)分析計(jì)算得到一個(gè)反褶積算子，經(jīng)單炮資料褶積應(yīng)用，分析其效果，若達(dá)不到要求可對(duì)線面過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，以確定最佳反褶積算子。

2.2 預(yù)測(cè)反褶積

假設(shè)輸入信號(hào)為，預(yù)測(cè)濾波因子為 ，τ為預(yù)測(cè)步長(zhǎng)，期望輸出為，則預(yù)測(cè)輸出為[2]：

（6）

預(yù)測(cè)誤差： （7）

由最小平方原理可得：

（8）

這就是預(yù)測(cè)方程，此方程的解就是預(yù)測(cè)濾波因子。用此濾波因子對(duì)進(jìn)行濾波，可得到和，其中是預(yù)測(cè)濾波的結(jié)果，是預(yù)測(cè)反褶積的結(jié)果。

2.3 統(tǒng)計(jì)子波反褶積

設(shè)地震道記錄符合下列褶積模型[3]： （9）

其中，為第炮激發(fā)點(diǎn)處的地震子波；為第個(gè)接收點(diǎn)處的濾波因子；為第炮激發(fā)第個(gè)接收點(diǎn)地震記錄；是相應(yīng)的地下反射系數(shù)序列。我們假設(shè)隨機(jī)噪聲已消除，反射系數(shù)序列是白噪的。那么，我們對(duì)共炮集記錄作自相關(guān)統(tǒng)計(jì)平均，定義廣義子波的自相關(guān)函數(shù)為：

（10）

其中，N為共炮集記錄數(shù)，為地震記錄的自相關(guān)，按下式計(jì)算： （11）

用（10）求取相應(yīng)的最小相位子波，利用最小平方準(zhǔn)則求取反算子a（t）： （12）

其中，d（t）為期望輸出。

3 串聯(lián)組合方式

實(shí)際資料處理中經(jīng)常會(huì)用到串聯(lián)反褶積，因?yàn)樘岣叻直媛侍幚硎且粋€(gè)逐步提高的過(guò)程。根據(jù)各反褶積處理的效果：地表一致性反褶積可以消除由于激發(fā)、接收等因素引起的地震記錄間子波的差異，預(yù)測(cè)反褶積可以對(duì)多次波進(jìn)行壓制，減少多次波干擾，統(tǒng)計(jì)子波反褶積可以校正壓縮激發(fā)震源子波波形，最后形成如圖1所示的串聯(lián)組合[4]。

4 串聯(lián)組合效果分析

以本次地震資料為例，地表一致性反褶積能對(duì)影響子波的分量在三維空間進(jìn)行平滑，穩(wěn)定性好，抗干擾強(qiáng)，既能保持資料的信噪比，又能提高資料的分辨率。因此對(duì)疊前資料應(yīng)用地表一致性反褶積技術(shù)，在確保信噪比的前提下，盡量拓寬頻帶，提高分辨率。由于目的層在中、古生界，信噪比不高，主要目的是能滿足精細(xì)解釋、落實(shí)構(gòu)造、巖性及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的要求，因此選擇了地表一致性預(yù)測(cè)反褶積方法，消除由于激發(fā)、接收等因素引起的地震記錄間子波的差異。圖1是在野外靜校正，去噪和振幅補(bǔ)償處理后的頻譜分析，在頻譜分析中通過(guò)與未做反褶積處理的數(shù)據(jù)對(duì)比，做了地表一致性預(yù)測(cè)反褶積后，數(shù)據(jù)的主頻頻帶被拓寬，地震子波的差異被消除，“毛刺”現(xiàn)象大大減少，如圖2中A、B。接著對(duì)資料進(jìn)行預(yù)測(cè)反褶積，提高地震記錄的分辨率，消除地震記錄中的長(zhǎng)、短周期多次波，參數(shù)選擇濾波因子長(zhǎng)度為120ms，淺層預(yù)測(cè)步長(zhǎng)為24ms，深層預(yù)測(cè)步長(zhǎng)為28ms。通過(guò)預(yù)測(cè)反褶積后資料的頻帶被進(jìn)一步拓寬，能量分布更為穩(wěn)定，進(jìn)一步對(duì)資料做統(tǒng)計(jì)子波反褶積處理，壓縮地震子波，突出主頻能量，如圖2中C、D[5]。

預(yù)測(cè)反褶積后子波得到了很大程度的壓縮，子波自相關(guān)更好，與只做預(yù)測(cè)反褶積的自相關(guān)對(duì)比可知，地表一致性反褶積+預(yù)測(cè)反褶積+統(tǒng)計(jì)子波反褶積后子波得到更好的壓縮。從炮集上也可看出，經(jīng)過(guò)反褶積串聯(lián)組合后的地震資料相較于只做了預(yù)測(cè)反褶積的地震資料，在能量上更為穩(wěn)定，從疊加剖面上也可看出效果，如圖3、4所示[6]。

通過(guò)對(duì)幾種不同功能的反褶積進(jìn)行串聯(lián)組合試驗(yàn)后，并經(jīng)過(guò)速度分析、動(dòng)校正、靜校正、疊加和疊后偏移等處理后，得到最終剖面，如圖5所示，反褶積組合取得了較好的效果，同相軸更清晰，縱向分辨率得到提升。

5 結(jié)語(yǔ)

地表一致性反褶積既能有效壓縮地震子波，克服激發(fā)、接收等因素變化對(duì)地震記錄的影響，同時(shí)進(jìn)行了道間振幅均衡補(bǔ)償，保持了數(shù)據(jù)的相位一致性，拓寬頻譜，校正地震信號(hào)的相位譜，輸出零相位子波，一定程度地提高了地震資料的分辨率。預(yù)測(cè)反褶積是根據(jù)地震數(shù)據(jù)中原始的一次波和多次波等規(guī)則干擾的信息，預(yù)測(cè)出純干擾部分。據(jù)此，可從原始地震記錄中減去干擾部分，得到消除干擾后的一次波，提高地震記錄的信噪比和分辨率。預(yù)測(cè)反褶積是做的預(yù)測(cè)誤差的反褶積，求取的結(jié)果是預(yù)測(cè)誤差的反射序列。同時(shí)，要強(qiáng)調(diào)一次反射波是由隨機(jī)反射系數(shù)序列產(chǎn)生的，預(yù)測(cè)反褶積只能預(yù)測(cè)有變化規(guī)律或者有周期性的數(shù)據(jù)。反褶積雖然能提高地震資料分辨率，但是在處理過(guò)程中還需要合理去噪，選擇有效的保真疊前去噪方法，在最大限度保護(hù)有效信息的前提下消除單炮記錄上的干擾波，突出有效波，提高信噪比。

參考文獻(xiàn)

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