海洋地震资料多次波压制技术及应用

时间:2020-09-17 11:42:19 论文范文 我要投稿

海洋地震资料多次波压制技术及应用

  1、题目意义

海洋地震资料多次波压制技术及应用

  随着生产与消费的迅速扩展,世界经济的高速发展将越来越强调对能源供应的依赖与需求,但是随着传统陆上油气资源开采难度的不断加大、开采成本的逐渐提高以及可预期可采资源量的日益减少,业内越来越将勘探开发的目光投向海洋,可以说由陆地转向海洋将是未来获取更多量油气资源的必然选择和发展趋势。而在海洋油气资源勘查勘探的过程中通过激发人工地震采集地震数据然后进行数据处理、地质解释的方法始终是确定海底地质构造进而寻油找气的主要技术方法之一。

  而在地震数据资料的采集过程中因为地表或地下某些反射系数较大的反射界面使一次反射波重新折回地下产生了多次反射波。反射系数强的的反射界面如水气交界面面、基岩面、不整和面、火成岩(如玄武岩)和其它强反射界面(如石膏层,岩盐,石灰岩等)都容易发生多次反射波。多次波的存在会极大程度上影响地震数据的处理,进而影响地震资料的解释。这是因为多次波的存在会导致有效波的频率、振幅,还有相位方面会造成一定的影响。所以,这些都是地震成像不可靠、不真实的重要原因。因此,关于多次波如何有效压制,一直都是地震资料处理过程中的关键问题。

  2、多次波压制方法

  2.1 多次波压制方法的主要分类 目前出现了多种多次波压制技术,它们都是基于不同标准的,大致分为两大类[1]:

  第一种基于波动理论(表1),首先利用反演或模拟的方法,从原始数据中预测出多次波,然后把预测出的多次波从原始数据中减掉。根据这个原理形成的方法被称为波动方程预测减去法,它包括有反散射级数法、反馈环法、波动方程外推法等。

  第二种基于有效波及多次波之间的差异进行滤波,如(表2),其中包括利用多次波的重复性特征以及统计特性特征进行多次波压制,例如均值滤波法、预测反褶积、中值滤波法等;还包括基于一次波及多次波正常时差的差异进行多次波压制的,其中包括有局部相干滤波、二维滤波法、聚束滤波法、Radon变换法等。这两种压制多次波方法就是滤波方法,简称滤波法。

  2.2 多次波压制方法存在的问题 在进行滤波方法的应用过程中,要注意以下几项问题:①二维及三维地震数据中的多次波,不能用一维的方法来压制,应该在多维波动理论基础的上进行多维空间多次波的压制;②当介质的速度变化比较小或者发生反转时,如果地震数据的偏移距比较小,那么就会在多次波和有效波之间存在比较小的时差。如果此时利用滤波法,那么有效波就会被严重损伤到[1]。若介质复杂,波场的响应就不会满足双曲线及抛物线的特征,因而预测反褶积的结果就不会特别理想。除此之外,若多次波的周期较长,如果此时加大预测滤波算子,则有可能会影响有效反射波的成像。综上所述,这些都是滤波方法存在的问题。

  为了避免了使用非波动法的局限性,在运用波动方程理论进行多次波压制时,结合了多次波传播过程中的动力学及运动学特征。近年来,因为波动法基本不要求有先验信息,而且其具有理想的压制效果,已经成为多次波压制研究方向的重点。

  由此可知,压制多次波的方法有很多种,但其各有优劣点。如果能够满足波的传播运动学规律,而且多次波压制的效果比较理想,则首先选用滤波法。这是因为运用滤波法耗费的时间少、花费低,而且容易实现。目前,针对全程多次波,如果能将不同的处理模块进行优化组合,做到在保证有效波特征的前提下,提高多次波压制的效果,是非常有效的方法。

  2.3 自由界面多次波压制(SRME) SRME预测多次波的'原理是通过对地震数据本身进行时空褶积,又被称为自由界面多次波压制。它的多次波形成原因是:地震波在向上传播的过程中,遇到了自由界面,被反射之后又继续向下传播,经过多次反射和多次透射,多次波能量被衰减,最终被检波器以多次波的方式记录下来。地震数据中自由表面多次波的任何一个子反射都会在地震记录上以反射轴的形式体现。这是因为每个多次波都是由若干个初至反射波合成得到的。通过将具有多次波及有效波的原始数据做时空域褶积,就可以得到所有的自由界面多次波。

  因为一阶多次波与自由界面从形态上看极为相近,所以如果运用自由界面多次波压制方法,则最终能取得理想的压制效果。对于高阶多次波,因为其传播路径可能会发生改变,只有在近道路径,其形态才会和和自由界面比较相近,因此SRME只能将其近道的多次波进行很有效的压制。

  如图1,从左到右依次为:去多次波前的共偏移距剖面,预测出的多次波模型,去多次波后的近偏移距剖面。从图中可以看出,近偏移距处的多次波得到了很好的压制,而且预测出的多次波模型在位置、能量及形态上都很接近输入的剖面。

  2.3.1 自由界面多次波压制的原理 所有的可以预测出的自由界面多次波,不考虑其射线路径的复杂性,都可以分解为多个一次波,如图2所示,多次波abc,是根据一次波ab、bc预测出来的。

  SRME是将地震数据中的一次波进行组合,从而预测出多次波,然后运用这个预测去消除真正的自由界面多次波。其方法原理是,找出a为炮点,b为检波点的一次波ab,再找出b为炮点,c为检波点的一次波bc,然后将ab与bc进行褶积,在将其结果乘以自由界面的反射系数-1。

  综上可知,通过有效的一次波的空间褶积能够预测出自由界面多次波。因此要想得到所有的自由界面多次波,就要对地震记录中所有的反射做褶积。相对于其他方法而言,此种多次波压制的方法具有一个突出的优点就是,不需要对地下介质做任何假设,而且对反射系数及多次波的反射层位没有任何要求。

  SRME 方法分为多次波预测及多次波衰减两步,是一种自适应的压制多次波的方法,将原始地震数据作为预测算子,在处理过程中基本没有人工干涉,也不需要任何的地下先验信息,适应能力极强。当多次波和一次波的速度不能很好的区别开来时,针对近偏移距处的多次波进行压制,该方法的效果优于Radon变换,效果相当理想。

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