拉东变换压制多次波在新疆巴楚地区的应用

章炎艳，裴家定，2

（1．“油气藏地质及开发工程国家重点实验室” 成都理工大学，成都 610059；2．东方地球物理公司研究院 资料处理中心，涿州 072751）

拉东变换压制多次波在新疆巴楚地区的应用

章炎艳1，裴家定1，2

（1．“油气藏地质及开发工程国家重点实验室” 成都理工大学，成都 610059；2．东方地球物理公司研究院 资料处理中心，涿州 072751）

多次波是地震勘探中一种常见的干扰波，巴楚地区浅层强反射界面导致了多次波异常发育，严重影响了地震数据的成像，甚至产生了构造假象，压制多次波对于新疆巴楚地区地震数据的构造精确成像具有重要的理论意义与实用价值。结合巴楚地区地质结构特征，对地震采集的原始数据进行深入剖析，同时根据多次波自身的特点，在试验了多种技术方法之后，认为拉东变换压制多次波方法能够在该区取得地震数据构造成像满意的效果。给出了在不同数据域准确识别多次波的几种基本方法和判断准则，同时详细阐述了拉东变换压制多次波的基本原理。通过工区实际资料的处理，系统地演示了该技术方法运用的过程、结果及关键点。

巴楚地区；拉东变换；多次波 ；反射波；速度谱

0 前言

随着地震勘探程度的不断提高，油田公司对地震资料的品质要求也越来越高，追求高分辨率、高保真地震资料成像，对地质体的刻画更加精细。然而多次波是地震勘探中一种常见的干扰波，在地震资料中普遍存在，往往给处理和解释工作带来了很多麻烦，如果不能很好地压制，将会抹杀真实的地质现象，误导地质认识，甚至产生构造假象，大大降低了解释的精度和可信度。因此，多次波压制是地震资料处理中一个必不可少的环节。由于近地表和地下地质结构的变化，多次波产生的机理和类型复杂多变，它的周期、频率、分布规律等也具有多变性，在资料上表现的特征也具有多样性。

目前压制多次波的方法种类繁多，其中最常用的归纳起来主要有拉东变换、预测反褶积、f－k滤波、t－p域反褶积和聚束滤波等，在地震资料处理中均得到了广泛地应用［1－2］，但这些方法都有一定的局限性，预测反褶积只对短周期多次波有较好的压制效果；f－k滤波在去多次波的同时容易伤害一次有效波；t－p域反褶积对于多次波能量较弱时有明显的效果；聚束滤波对于较高覆盖次数和较高信噪比资料能达到满意的效果［3］；拉东变换方法把多次波作为一次波进行分析和处理，符合多次波具有低速曲线的特征，选取合适参数可得到较好的效果。

在实际应用过程中，本研究结合巴楚地区多次波发育和速度低的特点，通过大量的试验研究，认为采用拉东变换压制多次波的方法明显优于其他技术，它能够有效地把多次波从一次波中分离出来，有针对性地压制，较好地消除了多次波干扰，资料信噪比得到了大幅度提高，同时还保持了道集在能量、频率等方面的原有特征。

1 区域地质概况

巴楚地区由于主要受加里东运动和喜山运动的影响，发育了三套构造层，分别为下古生界构造层、上古生界构造层和新生界构造层，下古生界构造层表现为南低北高、南厚北薄的特点，奥陶系、志留系都受到不同程度的剥蚀；上古生界构造层由于受晚海西运动的影响，区内二叠系普遍遭受不同程度的剥蚀，表现为南厚北薄的特征；新生界构造层总体厚度变化不大，一般为300 m～700 m，厚度变化主要受古地貌形态及断裂的影响。

研究区位于中央隆起巴楚凸起的西北部，该区古生界地层总体呈现为东南低西北高的构造格局，由于受柯坪推覆体的影响，在其前缘形成一组近东西向的断裂所控制的背斜，该背斜呈近东西向展布，延伸约40 km，发育于晚海西期，最终定型于喜山晚期。区内寒武系盐下白云岩具有良好勘探前景，具体表现在盐下构造较为发育，储层以裂缝－孔洞型储层为主，同时多口探井在寒武－奥陶系均有油气显示［4－6］。

工区地表整体上西北高东南低，海拔1 070 m～1 090 m，地势整体上较为平坦，地表类型可大致分为盐碱浮土区和农田村庄区两类。近地表结构为低速层和高速层两层结构。低速层速度一般在300 m／s～600 m／s之间，厚度较薄，深度范围4 m～10 m，野外采集全部实现高速层激发。高速层速度一般在1 600 m／s～1 800 m／s之间，高速顶界面为潜水面，流向自西向东，厚度整体上变化较为平缓。

从以往的资料来看，受表层浮土和南北断裂构造的影响，断裂附近资料信噪比低，尤其是深层构造形态和断裂展布情况均落实不清。该区石炭系及以上地层资料信噪比高，奥陶系顶界面能够连续追踪，寒武系盐底亦有一定的信噪比，但寒武系盐下构造信噪比相对较低。

通过综合分析认为，该区原始单炮（图1）信噪比较低，目的层一次反射波能量较弱，噪声非常发育，其类型主要有面波、浅层多次折射、多次波等，其中多次波异常严重，主要表现为层间多次波，延续周期长，能量强，与目的层一次反射波相互干扰，几乎掩盖了有效反射。因此，多次波压制在处理过程中起到了至关重要的作用，它直接影响到地震资料的最终品质。作者通过对多次波的识别和分析，提出了一套有效的压制方法，大大改善了成像质量。

图1 工区典型单炮Fig．1 Typical field single－shot record

2 多次波的识别

消除多次波首先要识别多次波。多次波是经过相同界面多次反射的波，良好的反射界面是产生多次波的条件，理论上，任何波阻抗界面都可以再次产生反射波，实际上只有强反射界面的多次反射能够产生影响。

多次波分为全程多次波和短程多次波［1－2］。全程多次波发生在一个强反射界面上，其特点是能量较强，上下路径对称；短程多次波发生于两个或多个较强反射层之间，其上下路径不一定对称；还有一种是虚反射，井中爆炸能量到达地面并反射回来形成虚震源，虚震源与实际爆炸之间有一个时间延迟。根据多次波在不同数据域的表现特征，归纳起来可以从三个方面来准确识别多次波。

2．1 道集上识别多次波

通过对工区典型单炮（图1）的分析，面波、线性干扰波与多次波同时存在，多次波特征往往被其他强能量干扰所淹没。因此在去多次波之前最好首先消除面波和线性干扰的影响，在道集相对比较干净的情况下，多次波才容易被识别，它表现为相同位置与有效波不同的曲率特征［7－8］，在共中心点道集上也很容易识别多次波，用一次波速度动校正后的CMP道集，多次波欠校正，出现下弯现象。

2．2 速度谱上识别多次波

多次波的一个重要特征是速度低，在与产生多次波地层速度相同或相近的位置有强能量显示，同时时间是其一次反射波旅行时的整数倍，表现为周期性特征，如图2（a）所示，在速度谱上中、深层能够明显看见低速能量团，能量聚焦。大道集用一次速度进行校正时，多次波下弯现象非常明显，随着炮检距的增大，下弯现象愈加厉害，而且异常发育，振幅强，几乎淹没了有效反射。

2．3 剖面上识别多次波

多次波具有与上覆强层相似的形态特征，并在时间上表现出周期性特征，如图2（b）所示，多次波在时间剖面上较一次反射波的倾角陡，是一次反射波倾角的2倍，走时也约为一次波的2倍。此外，由于与实际位置的有效波相互干扰，多次波特征往往会受到影响，通常可以避开一次波速度，采用较低的多次波速度叠加，准确识别多次波。

在实际资料应用过程中，多次波的识别往往需要结合道集、速度谱和叠加剖面进行综合分析，准确判断。随着对工区研究的深入，地质认识的提高，波场外推的方法也可用于识别多次波。

3 拉东变换方法原理

在准确地识别多次波之后，根据多次波自身特点，选择最优的压制方法。目前压制多次波的手段很多，归纳起来可分为三类［2］。

1）时差分离。根据多次波与一次波在数据平面或像平面上的时差实现二者的分离，当一次波与多次波的速度接近的时候，压制效果变差。

2）预测误差。根据多次波的周期性设计预测算子，比较适合短周期和近炮检距。

3）波场模拟。通过波场外推方式模拟多次波并减去它，所以应先消除直达波和面波，以防止递推出新的噪声，还需要提前内插近炮检距，因为次近炮检距的多次波是由更近炮检距的一次波产生的；模拟波场不需要地下介质模型，以适合复杂构造或多次波与一次波的速度比较接近的情况。

由此可见，每个方法的预期效果会受到应用条件的限制，参数选择应该实行保守的原则，即采用合适的方法对付具有明显特征的多次波，而且在实现过程中不会引起新的假频或假象。

通过道集、速度谱和叠加剖面的综合识别可知，本区多次波发育，相同t0时间的一次波速度大于多次波速度。如果用一次波速度进行正常时差校正，则多次波会校正不足，并且随炮检距的增加而加大，出现同相轴下弯现象。采用拉东变换时差分离压制多次波的方法［9－13］能够取得令人满意的效果。

拉东变换压制多次波是基于多次波与一次波在数据平面或像平面上的时差实现二者的分离，进而进行有效压制。其基本方法原理［1－2］如下：

设Si为沿某一直线等间隔（Δx）地顺序排列的炮点，R为某一接收点，A′（t）为波场值，则有

假设以某一时间间隔Δt，依次在Si点上激发，且令τ为零炮检距上的反射波旅行时，那么式（1）就可以改写成

这是一个平面波波场公式。

假设波的传播速度为v，炮点间隔为Δx，可得如下关系式

图2 多次波压制前速度谱和叠加剖面Fig．2 Velocity spectrum and stack profile before multiple suppression

根据斯奈尔定律，引入一个参量射线参数p，它在数值上等于视速度的倒数，在（t，x）域内是某一直线的斜率，综合公式（1）、公式（2）、公式（3）可以得出τ－p正变换公式

根据曲线轨迹求和，Radon变换有线性、抛物线和其他曲线等类型。线性Radon变换的求和曲线轨迹是以截距时间τ和射线参数p表示的直线tx＝τ＋p·x，被称为τ－p变换或倾斜叠加。抛物线Radon变换的求和轨迹是以截距时间τ和射线参数q表示的抛物线tx＝τ＋q·x2，也被称之为τ－q变换。抛物线Radon变换（t－x）平面上的抛物线t＝τ＋qx2映射为（τ－q）平面上的点（τ，q），q＞0表示向下弯曲；q＜0表示向上弯曲，较大的幅度表示较大的弯曲；q＝0表示平直同相轴。如果用一次波速度进行校正，则一次波能量集中在τ轴附近，多次波能量散布在（τ，q＞0）象限里，对其进行手术切除或比例加权，然后反变换到（t－x）域，得到压制多次波的结果。如果在（τ－q）域保留较大q值的区域，则反变换到（t－x）域的数据代表重建的多次波，从原数据里减去重建的多次波便得到压制多次波后的结果。

这种抛物线Radon变换压制多次波的优点，是不从多次波的时距曲线着手，而是把多次波作为一次波进行分析和处理。它对多次波的产生机理并不敏感，只要相同t0时间的多次波与一次波存在时差和速度差异即可，它在不同炮检距上等量地衰减多次波，其剩余时差越大，压制效果越好。

4 多次波压制效果

本次研究在大量试验研究的基础上，充分应用拉东变换压制多次波，最终取得了很好的效果。

图3为多次波压制前的速度谱和叠加剖面，可以看出，该区多次波异常发育，低速区速度谱能量强，速度范围跨度大，严重干扰了一次波的能量聚焦，大道集上几乎看不见有效反射波。从叠加剖面上看，一次波平缓、频率相对低，多次波较陡、频率高，两者交叉，层次杂乱，且多次波同相轴连续，信噪比高，掩盖了一次波的成像，造成了构造假象。

图3（a）是拉东变换压制多次波后的速度谱和大道集，速度谱上低速区能量得到了很好的衰减，一次反射波能量更加聚焦，大道集上下拉曲线得到了彻底去除，一次反射波同相轴能量增强，进而有利于提高一次反射波速度的拾取精度。图3（b）是拉东变换压制多次波后的叠加剖面，可以看出，剖面层次清楚，有效波同相轴连续增强，构造特征明显，大大提高了资料解释的精度和可信度。

值得注意的是，在实际应用过程中，一次波叠加速度需要精细调整，确保动校正后一次波反射同相轴拉平，这样才能避免由于速度不准而伤及有效信号。同时串联应用拉东变换技术，对低速区速度进行分组，逐一去除不同速度范围内的多次波，尽量保持道集能量、频率等原有特征。

图3 多次波压制后速度谱和叠加剖面Fig．3 Velocity spectrum and stack profile after multiple suppression

5 结论

通过准确识别多次波和对其特点的充分分析，本研究优选了拉东变换压制多次波的方法，有效地衰减了多次波，改善了地震资料的成像质量。本次研究取得了以下几点认识：

1）多次波压制是一个系统工程，任何一种方法都不可能解决所有的问题。地质条件的差异造就了多次波类型的多样性，这就需要应用相应的多次波压制方法，有针对性地去除多次波干扰，最终才能获得满意的效果。

2）工区多次波干扰严重，且多次波速度覆盖范围大，在应用过程中，采用循序渐进的方法，多步串联，逐步压制，有效地避免了假频的产生和能量相对关系的变化。

3）拉东变换压制多次波技术适应了巴楚地区地震资料的特点，有效地去除了多次波干扰，使最终地震剖面有效反射特征明显，构造形态清楚，大大提高了对该区地质认识的可信度和准确性。

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The application of radon transform for multiples attenuation in the Xinjiang Bachu area

ZHANG Yan-yan1，PEI Jia-ding1，2
（1．State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploration，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2．Geophysical Research Institute，BGP，Zhuozhou 072751，China）

Multiples is one of the most common interference wave in seismic exploration．In Bachu area，the shallow prominent reflecting interface creates the abnormal development of multiples which definitely effects the quality of seismic image．E-ventually，it will result the fake structure．Considering the geological structure in the local area，after raw data analysis and different test based on the features of multiples，the application of Radon Transform has an excellent performance on multiple attenuation in this area．In this article，several methods of multiple recongnition in the different data domain will be illustrated as well as the principle of multiples attenuation with Radon Transform．Through the processing of real seismic data in this area，some research of Radon Transform will also be discussed with personal opinion．

Bachu area；Radon transform；multiples；reflection；velocity spectrum

P 631．4

A

10．3969／j．issn．1001-1749．2014．05．16

1001-1749（2014）05-0601-05

2014-02-17 改回日期：2014-05-29

章炎艳（1982-），女，硕士，研究方向为地震资料处理、解释，E－mail：peijiading＠126．com。