张如伟， 张宝金， 黄捍东， 文鹏飞

(1. 广州海洋地质调查局 国土资源部海底矿产资源重点实验室，广州 510075；2.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249)



面向海洋剩余多次波衰减方法的研究

张如伟1， 张宝金1， 黄捍东2， 文鹏飞1

(1. 广州海洋地质调查局 国土资源部海底矿产资源重点实验室，广州 510075；2.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249)

随着近几年长排列大容量震源地震勘探技术的广泛采用，勘探目标逐渐趋向于中深部地层，使其成为目前研究南海深部构造的主要研究手段之一。但由于一些剩余多次波的影响，一直成为中深层成像与解释的瓶颈。针对南海某海域的实际资料，在采用SRME技术与高精度Radon变换等常规衰减技术的基础上，仍会存在一些残余多次波，主要为崎岖海底或者复杂构造引起的绕射多次波。针对剩余多次波的特点，在不同的频带范围内，通过径向中值滤波评估得到不同的“含信因子”用于异常噪音的衰减，同时为了提高数据保真度，引入逐步衰减的处理机制，层层检验衰减效果，最后结果表明,数据中剩余多次波能量被较好压制，提高了中深层的信噪比，基底以下的深部构造得到了较好地展示。

多次波； 径向中值滤波； 绕射信号； 保幅处理

0 引言

多次波一直是海洋地震处理的重点与难点，其存在着分布范围广、能量强、种类多等特点，是影响中深部地质构造成像的主要瓶颈[1]。从反射机理上来说，多次波有表层多次波、层间多次波和微屈多次波；从时差上来说，有长周期多次波与短周期多次波，海上地震资料还存在鸣震现象[2]。实际资料中一般是多种类型的多次波与一次波交叉在一起，难以识别和消除，如果在成像过程中处理不当，还会给后续地震资料的解释带来一系列问题[3]。

针对多次波的压制方法，国内外众多专家学者均进行了研究，Verschuur[4]与Weglein[5]基本将去除多次波的方法分为两类：①为基于一次波与多次波在空间上的特性差异的去噪方法；②为基于多次波的周期性与可预测性的去噪方法，只是前者将预测反褶积划为第二类，而后者将其划为第一类；叶月明等[6]依据数据驱动对层间多次波的压制进行研究，将多次波分解为三个波场分量，此三个波场通过互相关与褶积即可预测出层间多次波；李振春等[7]将波动理论与滤波理论向结合，基于角度域共成像道集实现多次波压制；Dedem等[8]提出采用稀疏反演方法来预测表面相关多次波，Ketil等[9]在之后提出抛物线稀疏反演技术；王学军等[10]针对阿曼Amal区块地震数据中复杂多次波进行分析与压制；郭梦秋等[11]分析了海上地震资料处理中的组合压制多次波技术；谢宋雷等[12]对深水陡坡带绕射多次波压制的方法进行了研究；石颖等[13]提出基于波动方程预测和双曲Radon变换联合压制表面多次波的方法；Mariusz等[14]针对海洋拖缆数据，采用上/下行波反褶积方法来压制只有表面多次波，Joost等[15]在之后发展为多维度反褶积方法；刘华锋等[16]利用改进的扩展多道匹配相减法压制多次波；谢俊法等[17]将迭代抛物Radon变换法用于分离一次波与多次波。

作者在常规衰减多次波(SRME与高精度Radon变换)之后，分析了残余多次波的特征，在地震数据分频的基础上，采用叠前道集的径向中值滤波计算得到“含信因子”，并以此为基础来衰减残余异常噪声。同时为了提高数据的保真度，引入逐步衰减的处理机制，每一步被衰减的噪音均须重复之前的处理步骤，最后全部回加到有效信号中。

1 剩余多次波特点

在海洋地震数据中，崎岖海底与复杂构造会引起大量的绕射波，从而导致绕射多次也更加严重。由于绕射多次波一般不同于常规多次波的几何特征，其不符合双曲线顶点在近偏移距的规律，而是随机分布，如图1中的绕射多次波的反射顶点均位于远偏移距，对于这样的绕射多次能量，在采用常规的SRME技术与高精度Radon变换等常规处理流程[18]之后，剖面上还会残留着较多的残余多次波能量，如果不压制而直接进行偏移处理，会出现明显画弧现象，极大程度上影响了中深层的成像效果。图2为采用常规处理之后，叠加剖面上还会存在明显的残余多次波能量(CMP#7500-8500)，严重降低了数据整体的信噪比。

图1 炮道集上的绕射多次波Fig.1 Diffraction multiples in the shot gather

虽然绕射多次波不同于常规多次波的显著特征，但也比较容易设别，如图1的6.3 s左右(黄框)与6.8 s左右(蓝框)，其几何特征类似于线性干扰，只是倾角不一致而已。其实大部分绕射多次波在局部基本以似线性的特征存在，而倾角却又不同，作者只希望衰减某一些倾角的信号，将此作为噪音，采用径向中值滤波即可较好地实现信噪分离，为其后的“含信因子”评估打下基础。

图2 常规流程压制之后的剩余多次能量Fig.2 Residual multiples after convention processing flow(a)原始数据;(b)SRME处理后;(C)高精度Radon变换处理后

2 剩余绕射多次波衰减思路

图3 面向剩余绕射多次波的二次衰减流程图Fig.3 The flow of twice attenuation for residual diffraction multiples

基于逐步衰减的处理思路，在原始信号分频的基础上，通过径向中值滤波处理，计算得到含信因子，并将含信因子作为权值来衡量衰减强度，在保持有效信号的前提下，最大可能地去除影响有效信号的干扰。为了达到保真的效果，可以进行多次衰减，最后将所有的数据相加，即为最终多次波衰减结果(图3)。

假设叠前地震数据为X，通过分频处理之后，不同频段的叠前数据分别为X1、X2、X3，各自进行径向中值滤波之后，则有信号道S1、S2、S3与噪音道

N1、N2、N3。该方法是一种非线性滤波技术，具有信噪分离效果好，保幅性较高，不降低分辨率等优势[19]，主要利用了绕射多次波局部道线性化的特点，处理过程中主要包含两个步骤：①局部径向道求取；②局部径向道噪音提取[20]。

含信因子W为有效信号在原始数据中的比重，计算公式如式(1)所示：

(1)

其中：S为信号道；N为噪音道；i为纵向采样点；j为道数；m与k分别是计算窗口的横向与纵向长度。

经过衰减之后的数据Y为：

Y= (X1-N1*W1)+(X2-N2*W2)+

(X3-N3*W3)

(2)

式中：W1、W2、W3分别为不同频率段的含信因子，计算方式采用公式(1)。

同时可以对噪音道继续进行分离，再计算含信因子，然后在对叠前数据进行二次衰减，在实际运算过程中，需要依据资料的情况进行分析衰减次数，但一般衰减2次～3次即可以到达保幅衰减效果。

3 衰减效果分析

这里选取了南海某海域的实际数据进行分析处理，该区域的地质目标主要为中深层地质特征研究， 而中深层往往是多种类型多次波发育的高发区域，图4为研究区域发育的一些复杂的绕射多次波，基本很难发现有效信号的踪迹，对绕射多次波的保幅衰减带来一定的难度。

图5为采用作者方法衰减残余多次波之后的效果剖面对比。由图5可以看出，在采用SRME与高精度Radon变换衰减(图5(a))之后，剖面上还存在着一些较强的剩余多次波能量，使得中深层的信噪比比较低，如果不能够衰减，将大大影响成像的质量，采用本文方法可以看出一些剩余多次被较好的衰减，剖面的信噪比得以明显提高，8.5 s左右的有效信号更加清晰地展示出来。

图6为应用作者方法衰减残余绕射多次波前后偏移剖面效果对比图。由图6可以看出，如果不对这些残余绕射多次波进行压制，势必会在偏移剖面上产生大量的画弧现象，影响了有效信号的成像。而采用作者方法压制剩余绕射多次波之后，偏移剖面上画弧明显减少，一些有效的中深地层反射特征展示出来(8.8 s～9.2 s)，利于地质人员的追踪与解释。

4 结论与认识

1)多次波发育严重是影响南海深部构造成像的主要障碍，采用常规流程往往会剩余一些多次能量，如果处理不当，将会大大降低剖面成像质量，并会带来解释的误区。

2)虽然剩余的绕射多次波的几何特征不同于常规多次波，但在到道集上局部呈现似线性化特征，并在倾角上与有效信号不同，可以采用径向中值滤波进行信噪分离。

3)“含信因子”的计算使噪音衰减更加合理化，而不是简单的相减，更加利于后期的保幅处理。

4)为了有效地保证有效信号的保真性，引入逐步衰减的处理机制，每一步被衰减之后的噪音，再重复之前处理流程，挖掘其中遗留的有效能量，为中深层的保幅处理提供了基础。

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The method of marine residual multiple attenuation

ZHANG Ru-wei1, ZHANG Bao-jin1, HUANG Han-dong2, WEN Pen-fei1

(1.Key Laboratory of Marine Mineral Resources, Ministry of Land and Resources , Guangzhou marine geological survey,Guangzhou 510760,China; 2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China)

Because of using expanding spread and big source seismic acquisition, exploration targets gradually tend towards mid-depth strata, it will be an important research method for deep seated structure in South China Sea. But due to much interferences of residual multiple, that always disturb imagination and interpretation of mid-depth strata. In this paper, we apply actual data in south china sea, and the data always contain more residual multiples after using SRME technique and high accuracy Radon transform, which are diffractions of rough seafloor and complex construct. Based on the features of residual multiple, in the different extent of frequency band, this method will apply radial median filtering in calculating “signal-bearing factor” to attenuate the anomaly noise. Moreover, in order to improve the quality of data, we import a multistep attenuation processing mechanism to examine the attenuation effect. The final results indicate that residual multiples have been suppressed, and have enhanced signal-to-noise ratio of mid-depth strata, the deep seated structures beyond the basement have been better displayed.

multiple; radial median filtering; diffraction; amplitude-preserved processing

2015-06-30 改回日期：2015-07-22

国家自然科学基金(41176056)

张如伟(1984-)，男，硕士，主要从事于海洋地震资料处理与天然气水合物预测研究工作，E-mail：cgszrw@163.com。

1001-1749(2016)05-0666-06

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2016.05.15