一种基于同相轴优化追踪的多次波匹配衰减方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地震多次波压制领域，具体地涉及一种基于同相轴优化追踪的多次波 匹配衰减方法。
【背景技术】
[0002] 海上地震资料中的多次波绝大多数都是与海面有关的自由界面多次波，对其剔除 的精度决定了后续地震成像的真实性与可靠性。由于可在不需要任何先验信息的情况下有 效剔除地震记录中的多次波成分，自由界面多次波衰减方法(Surface-related Multiple Elimination，SRME)现已成为当前生产中多次波压制的主流技术手段。SRME方法包括多次 波预测和多次波匹配衰减两个步骤，即首先基于"反馈环"理论预测出地震记录中的多次波 成分，然后基于预测出的多次波记录应用各种多次波匹配衰减方法将原始地震记录中的多 次波剔除，其中多次波匹配衰减是提升SRME方法对复杂构造区域多次波剔除效果的关键技 术。
[0003] 当前应用于波动方程类多次波剔除方法的多次波自适应衰减方法主要有两大类， 一类为多道维纳滤波法，该方法根据最小平方准则实现自由界面多次波的消除；另一类多 次波自适应衰减方法为基于各种数学变换域的匹配衰减法。
[0004] 但在实际资料处理中，由于克希霍夫积分孔径的有限性、二维侧面反射效应、野外 观测误差及无法获得准确的自由界面因子，预测的多次波在传播时间与信号波形上均存在 一定差异(在远偏移距道上尤为显著），从而导致传统的多次波匹配衰减方法失效。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题在于提供一种基于同相轴优化追踪的多次波匹配衰减 方法。在基于"反馈环"理论的自由界面多次波预测中，由于野外地震记录中的反射信号具 有空变、时变特性，导致预测的多次波与原始记录相比除信号增幅外还具有显著的波形差 异，但其同相轴的方向性与原始记录中的基本一致，即具有相同（或相近）的叠加速度。因 此，可基于预测记录创建仅含有多次波叠加能量的速度谱，然后利用同相轴追踪技术提取 多次波同相轴方向性信息，再应用短时窗的FK扇形滤波予以压制，这将是一种行之有效的 多次波匹配衰减手段。
[0006] 本发明采取以下技术方案：
[0007] -种基于同相轴优化追踪的多次波匹配衰减，采用迭代方法实现多次波同相轴追 踪与衰减过程，具体步骤如下：
[0008] 1)利用自由界面多次波预测（SRMP)方法得到初始多次波记录，然后通过对地震记 录与叠加速度谱的观察分析给定单位长度时窗内多次波同相轴数目的平均值仏和用以界 定所追踪同相轴的叠加能量范围E〇;
[0009] 2)进行多次迭代的同相轴优化追踪与衰减处理，对于第k(k2 1)次迭代，具体包含 以下步骤：
[0010] (1)将多次波记录n^ht)(第1次迭代时，多次波记录πΑχΛ)由SRMP方法得到） 进行动校正、叠加以及同相加权处理，得到同相加权的多次波叠加速度谱，相应的计算公式 为
[0011]
(1) .n=l ' '
[0012]式中，n(Kr^N)为道号;Xn为第n道的偏移距，b(v，T)为同相加权因子，其计算公 式为
[0013]
(2)
[0014]式中，λ(λ 2 2)表示阶数，λ值越大则b(v，τ)的分辨率便愈高;时窗的样点数为L+1; C为保证分母不为零的常数，取平均振幅的0.01~0.001;对<(ν,〇进行适度平滑后，πι1-1^， t)中叠加速度值vo、零偏移距时τ〇的双曲线同相轴，将在谱〇r)上形成以（VQ，)为中心 极值的团状结构能量；
[0015] ⑵应用等值线追踪方法求出谱Ο',γ)上以（VQ，TQ)为中心极值的团状结构能量 的分布范围，并搜索出其极值点位置，根据该点的坐标(νο,το)拟合出时空域中的相应同相 轴，即其所经各道的旅行时^为
[0016]
(3)
[0017] 利用上式即可追踪出和(第1次迭代时dQ(x，t)为原始记录d(x， t))中的同相轴；
[0018] (3)对于步骤(2)中追踪出的同相轴方向性的误差，可基于对原始记录中相应同相 轴的追踪分析予以校正;类比步骤(1)中创建多次波叠加速度谱的过程，创建的叠
加速度谱￡T(v,r)，然后基于多次波叠加速度谱￡^卜,〇通过蒙版滤波方法消除￡："(^) 的多次波，其中蒙版滤波因子的计算公式为 (4)
[0019]
[0020] 式中，8卜，1)^(^1)分别是义,_1(^)、￡广(^)在卜，1)点附近时窗内的统计能 量; ε为均衡￡丨「1(1^)和￡："〇^)之间能量所取的系数;11是控制蒙版滤波因子的平滑系数;而 Α(ν，τ)与Β(ν，τ)可表示为瓦^^丨与巧"卜^:^在一定速度^寸间范围内的和^口：
[0021](5)
[0022] 其中，Α ν与△
t分别为沿速度方向、时间方向的最大扫描范围；
[0023] 得到蒙版滤波因子f(v，T)之后，通过减去蒙版滤波结果的方式获得原始记录的多 次波速度谱〇^)，gp:
[0024] ￡t!(v,r) = [l-/(r,r)]￡T(r,〇 (6)
[0025] 对于已追踪出的多次波同相轴，以原追踪的极值位置为中心、根据一定的速度与 时间范围在速度谱内进行再次扫描，则可获得该同相轴的准确参数το及 VQ，从而 实现多次波同相轴的准确追踪；
[0026] (4)在得到各同相轴所经地震道的旅行时U后，以U为中心截取给定的一个短时窗 长度的记录段，将目标同相轴校正为水平后，通过FK扇形滤波法滤出截取的多道记录段中 已被校正为水平的同相轴，将滤波后的记录反重排，并放回各地震道的原时窗位置;得到第 k次迭代利用短时窗FK扇形滤波去除追踪同相轴后的原始记录dk(x，t)与剩余多次波记录mk (X，t)，以及第k次迭代所去掉的多次波同相轴(xJ)与(XJ);
[0027] (5)求取(4)中mk(X，t)的多次波叠加速度谱v，r)。
[0028] 进一步，所述的步骤(5)中若谱中振幅极值Emax不小于Eo表示记录中仍存在较强的 多次波同相轴，则以m k(x，t)作为新的多次波记录，再次执行（1)~(4)的步骤对多次波进行 追踪衰减;若谱中振幅极值Emax小于Eo表示记录中的多次波已衰减完毕，终止迭代处理过 程。
[0029] 本发明与现有技术相比的有益效果：
[0030] 本发明提出了一种基于同相轴优化追踪的多次波匹配衰减方法，其同相轴优化追 踪过程实现了对多次波预测误差的校正，而由于仅根据多次波同相轴方向性进行匹配衰 减，其不受所预测多次波信号增幅差异与波形变化的影响，从而可显著改善复杂形式多次 波的压制效果。经理论模型实验与野外资料的处理实验测试结果表明，该方法多次波剔除 效果明显优于常规的多道维纳滤波方法与抛物线拉冬域蒙版滤波法，其更加适应于复杂构 造区域的多次波剔除处理。
【附图说明】
[0031] 图1基于多次波记录的同相轴追踪过程示例(a)第500个CMP记录，（b)基于自由界 面多次波预测方法获得多次波记录，（c)初始多次波速度谱，（d)同相加权与适度平滑处理 得到适于等值线追踪的速度谱，（e)利用等值线追踪方法获得多次波同相轴；
[0032] 图2误差多次波同相轴的优化追踪过程示例(a)原始多次波记录，（b)具有显著旅 行时误差的多次波记录，（c)基于误差多次波记录创建多次波速度谱，（d)蒙版滤波得到只 含有多次波叠加能量的原始速度谱，（e)优化追踪处理得到的多次波同相轴；
[0033] 图3多次迭代的多次波同相轴追踪与衰减流程图；
[0034] 图4基于同相轴追踪的多次波匹配衰减的过程示例(a)由同相轴优化追踪方法得 到的多次波同相轴，（b)多次波同相轴的FK视速度滤波过程，（c)衰减多次波后的CMP记录；
[0035] 图5(a)同相轴优化追踪法衰减后的CMP记录，（b)多道维纳滤波法衰减多次波后的 CMP
[0036] 记录，（c)抛物线拉冬域蒙版滤波法衰减多次波后的CMP记录；
[0037] 图6(a)同相轴优化追踪法去掉的多次波成分，（b)多道维纳滤波法去掉的多次波 成分，（c)