張衛(wèi)

摘 要 多次波的存在使地震資料數(shù)據(jù)的信噪比降低，干擾人們對(duì)有效信息的識(shí)別，影響地震成像的真實(shí)性，形成假的構(gòu)造剖面，影響地震資料解釋。目前壓制多次波有兩大類方法：第一類是基于信號(hào)理論濾波法;第二類是基于波動(dòng)方程預(yù)測(cè)相減法。濾波法計(jì)算效率較高，對(duì)復(fù)雜地下介質(zhì)產(chǎn)生的多次波，無(wú)法取得令人滿意的效果。本文提出一種新穎方法，首先對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正處理，動(dòng)校正后數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)排序、小波變換消除噪聲、反隨機(jī)排序、反動(dòng)校正會(huì)得一次波地震數(shù)據(jù)。這種方法和線性、拋物線Radon變換做了對(duì)比，有效規(guī)避它們的缺陷，有更好的靈活性。結(jié)果表明，小波變換隨機(jī)自排去除多次波的方法在工業(yè)上有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 多次波 Radon變換 動(dòng)校正 數(shù)據(jù)測(cè)試

中圖分類號(hào)：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）06-0058-03

隨著地震勘探理論與技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，地震勘探已經(jīng)逐漸由淺層向深層、由簡(jiǎn)單向復(fù)雜、由陸地向深海過(guò)渡，人們?cè)絹?lái)越追求一個(gè)更加精確的地下構(gòu)造剖面。地震資料的信噪比是基礎(chǔ)，是地震資料處理中最基礎(chǔ)、最重要的環(huán)節(jié)，壓制噪音的好壞直接影響到地震剖面解釋的準(zhǔn)確性。因此提高地震資料的信噪比是地震數(shù)據(jù)處理中的首要任務(wù)，具有非常重要的地位。

多次波是地震資料中一種常見(jiàn)的相干噪音，尤其是在海洋地震數(shù)據(jù)中，多次波能量強(qiáng)、分布廣，導(dǎo)致海洋地震資料信噪比降低，形成構(gòu)造假象，影響地震勘探的準(zhǔn)確性。目前研究較多主要是面波、多次波以及隨機(jī)噪音，尤其是多次波的衰減[1]，是地震勘探中長(zhǎng)期面臨的難題。如果處理不當(dāng)，有效信號(hào)的能量將會(huì)被這些干擾嚴(yán)重破壞，直接影響地震資料速度分析的精度以及偏移成像的效果，甚至?xí)?duì)后續(xù)的地震資料解釋工作造成錯(cuò)誤的分析。為此，我們需要對(duì)地震資料干擾波壓制同時(shí)最大程度的保留有效信息，這不僅有重要的理論意義和技術(shù)價(jià)值，還具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值和直接的經(jīng)濟(jì)效益。目前壓制多次波主要有兩大類方法：第一類是基于信號(hào)理論濾波法，將含有多次波的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到不同變換域，最終將去除多次波后的地震數(shù)據(jù)反變換到原始數(shù)據(jù)域中。主要方法有預(yù)測(cè)反褶積（Robinso）、radon變換（Hampson）[2]、F-K變換（Ryu）等。第二類是基于波動(dòng)方程預(yù)測(cè)相減法[3]，其原理是先預(yù)測(cè)出多次波模型，與原始地震數(shù)據(jù)匹配自適應(yīng)相減，從而消除多次波。主要方法有波場(chǎng)外推法（Berryhill）、反饋環(huán)法（Verschuur）[4]、反散射級(jí)數(shù)法（Weglein et al.）等。

本文通過(guò)研究線性Radon變換和拋物線Radon變換，對(duì)兩種方法的原理及壓制多次波的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行闡述，在此基礎(chǔ)上提出了一種去除多次波新方法。該方法操作步驟：首先對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正[5]、隨機(jī)排序、小波變換去噪、反隨機(jī)排序、反動(dòng)校正后得到一次波地震數(shù)據(jù)。通過(guò)本文所提方法，壓制多次波能量得到很好的效果，在去除多次波的研究中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 方法原理

地震資料數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)校正時(shí)，一次波的同相軸基本可以較平，而多次波的同相軸由于動(dòng)校正不足，會(huì)發(fā)生彎曲。對(duì)校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)化處理，由于一次波是水平同相軸，隨機(jī)排序后，一次波的形態(tài)不會(huì)改變，多次波反射則表現(xiàn)為隨機(jī)噪聲，尤其是和一次波相交的多次波能量團(tuán)會(huì)散落分布在一次波同相軸兩側(cè)?；谛〔ㄗ儞Q方法去除隨機(jī)噪聲，進(jìn)行反隨機(jī)排序、反動(dòng)校正，這樣就得到有效波地震數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)測(cè)試

地震勘探中[6]，如果地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，則地震波傳播的特點(diǎn)也就會(huì)不同。本文研究的是水平層狀介質(zhì)下的一次波和多次波。本文合成1000*50模擬地震數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試所提出的方法，圖1（a）所示有50道地震記錄，道間距為10m，采樣點(diǎn)數(shù)為100，采樣時(shí)間為1000ms，采樣間隔為0.001s。

圖1（b）是隨機(jī)排序后效果，可以看到多次波能量團(tuán)成為了隨機(jī)噪聲;圖1（c）是去除多次波后得到的效果圖，和一次波相交的多次波都被很好的去除[7]，得到一次波的地震數(shù)據(jù)。本文運(yùn)用的方法很好去除了地震數(shù)據(jù)中的多次波，得到了只含有一次波地震數(shù)據(jù)，在此過(guò)程中，一次波同相軸能量沒(méi)有較多的損耗也沒(méi)有丟失的情況。

3 Radon變換

Radon變換是對(duì)特定數(shù)據(jù)沿直線、雙曲線、拋物線軌道進(jìn)行疊加。分別稱為直線、雙曲線、拋物線Radon變換。通過(guò)Radon變換將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到新的域，在新域中將有效信號(hào)和干擾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的分量分離開(kāi)，則可以將干擾信號(hào)的分量剔除掉，再通過(guò)反Radon變換將處理的數(shù)據(jù)返回到原來(lái)的域[8]，即可達(dá)到剔除干擾的目的。在有效波和多次波相交的情況下，時(shí)空域很難將它們分離出來(lái)，但是變換到Tau-p域中很容易將它們分離，這大大降低了復(fù)雜性。

下面采用的是1000*50模擬合成的拋物線，如下圖2所示。

圖2（b）線性是Radon變換后得到的結(jié)果，可以看出有大量噪聲的存在，在一次波同相軸兩側(cè)有少許多次波能量團(tuán)，可以得出線性Radon變換效果不是很好。圖2（c）是拋物Radon變換后得到的結(jié)果得出，兩條一次波的同相軸前端能量比較稀疏[9]，說(shuō)明在拋物Radon變換過(guò)程中會(huì)損耗一次波能量，效果不是很好。兩者一次波同相軸前端稀疏，在Radon變換中有能量損失[10]的情況，前者有多次波能量團(tuán)的痕跡，兩者一次波前端有能量散的趨勢(shì);圖1（c）前端無(wú)稀疏的情況，幾乎沒(méi)有多次波的痕跡。對(duì)比而得，圖1（c）效果比前兩者較好。

4 結(jié)論

利用基于小波變換的隨機(jī)排序的方法壓制多次波，在壓制多次波方面取得了不錯(cuò)的效果。多次波經(jīng)過(guò)變換成為隨機(jī)噪聲，用小波變換方法去除隨機(jī)噪聲，再經(jīng)過(guò)反隨機(jī)排序、反動(dòng)校正操作后得到一次波數(shù)據(jù)。Radon變換方法去除多次波是對(duì)數(shù)據(jù)做Radon正變換，將數(shù)據(jù)變換到τ-p域內(nèi)。然后，利用一次波和多次波的速度差異，在τ-p域內(nèi)選用合適的濾波器除去多次波能量。相對(duì)比Radon變換，本文方法不需要變換到另一個(gè)域，只需要在時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行操作即可，大大減少了操作的復(fù)雜性。所提出的新方法在工業(yè)上有廣闊的應(yīng)用前景。

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