句容区块地震资料多次折射波衰减技术

徐长志（华东分公司物探研究院 江苏南京 210014）

一、引言

句容地区二维地震探区位于江苏省中南部，长江下游南岸，构造位置位于下扬子复向斜苏南隆起西部。根据地面资料和钻探成果显示，中古生界地层受构造运动等影响，地层形变严重、断裂发育，构造破碎，倾角多变，多层迭置，深浅倒置，地层间波阻抗差异小，产生了十分复杂的波场，反射波、折射波、断面波及各种干扰波混杂，其中以多次折射波十分发育最为明显图（1-1）

图（1-1）线性发育的原始单炮

这给处理带来十分大的困难，如何成功去除多次折射波的干扰，成为摆在处理工作面前的一道难题。传统去除多次折射常常采用切除方法和F X C N相干去噪方法，切除法对于多次折射波发育不严重的区域是有效的，但对于本区块来说显然是不适用的，切除会损失掉大量的有效信息，使得本来信噪比就低的资料雪上加霜，而F X C N相干去噪是通过频率和速度的互相限制来对多次折射波进行去除，由于此方法对多次折射波的速度和频率的要求非常精确，用不好会伤及有效波以及产生频率异常，更为突出的问题是通过几次的使用会发生严重混波现象，从而导致剖面呈现炕席状和蚯蚓化现象。图（1-2）（1-3）

图（1-3）为整炮用F X C N方法得到的结果，图（1-4）为去除多次波后的叠加剖面，从图上以上三幅图可以看到，虽然多次波得到衰减，但混波现象十分严重。本分所创新使用的去除多次折射波的方法有两个，第一：噪音分离，单独提出多次折射波发育的区域，使其与其他未受污染的区域分离，做到有的放矢。第二：利用用F K多倾角滤波技术在算法上的优势来取代F X C N,从而达到更好的衰减多次折射波的目的。

图（1-2）单炮混波现象

图（1-3）剖面蚯蚓现象

为了成功解决本地区的多次折射波问题，本次利用使用噪音分离以及F K多倾角滤波组合，成功达到了最大限度的去除多次折射波，保存有效信息的目的，以下就是实现方法。

二、基本原理及应用过程

1.FK多倾角滤波以二维傅氏变换为数学基础：

诸如叠前炮点记录(或接收点集记录、CDP道集记录)或者叠加剖面都是二维采样序列X（t，x）。它代表地震信号振幅既是时间坐标t的函数、也是道位置坐标x的函数。对X（t，x）进行二维傅氏变换

二维傅氏变换把地震信号转换为时间频率f和空间频率(或者波数)k的函数。波数是在空间维每个单位距离上的周期数。在t-x域的每个不同倾角在f-k域对应于一条直线。如果(t-x域)反射时间随道位置增加而增加，则同相轴具有正倾角。如果反射时间随道位置的增加而减小，则同相轴具有负倾角。t-x域正倾角与f-k域的正波数有关。t-x域的负倾角与f-k域的负波数有关。t-x域的每个不同倾角在f-k域对应于一条线，这些线以不同的斜率通过原点。在t-x域一个倾角范围转换到f-k域就是一个扇形区域。在t-x域的水平同相轴具有零波数，将其在f-k域绘出图来就沿频率轴(垂直轴)。在t-x域较陡的倾斜同相轴绘出图来就接近f-k域的波数轴(水平轴)。具有正倾角的信号具有正波数，而具有负倾角的信号具有负波数。

在f-k域中，每一个通过原点的斜率就表示了一个波的视速度，有效信号位于f轴的两侧，视速度为无穷大，面波位于比较低的频率范围内，其它干扰波也占有比较宽的频率范围。虽然频带重叠，但视速度是分离的。如果单独使用频率f或单独使用波数k都不可能很好的去除干扰波，但如果使用f-k即视速度v滤波，在f-k平面上设计扇形滤波器，就可以压制某一视速度的波，达到压制线性干扰突出有效波的目的。

在f-k域中，设计扇形滤波器切除某些视速度的干扰波后，再通过以下的反傅氏变换将信号变回t-x域

我们通常在频波谱上量取多次折射波得视速度，得到视速度的范围来进行对多次波的衰减。

2.噪音分离技术，即单独提取多次折射波发育的部分，使其与其他部分分离，从而对提取的部分用F K多倾角滤波对其进行衰减，随后提取被衰减掉的多次折射波，最后用原始单炮减掉衰减的多次折射波就得到了我们需要的不含多次折射波的干净单炮。

三、应用实例

我们以句容区块茅山构造测线为例，进行多次折射波的衰减，图（2-1）为多次折射波在单炮上的显示。

图（2-1）多次折射波发育的单炮

首先来做噪音分离，从原始单炮上提取折射波发育的部分，图（2-2）为多次折射波发育区域与原始单炮分离。

图（2-2）提取多次折射波发育区域

分析多次折射波的频波谱图（2-3）从图上我们可以对其产生的角度进行测量，从而对为应用F K多倾角滤波技术进行数据准备。

图（2-3）多次折射波倾角分析

利用得到的数据，在分离出多次折射波的区域应用F K多倾角滤波图（2-4）

图（2-4）为FK多倾角滤波后的结果

在原始单炮上减去图（2-4）中衰减掉的多次折射波部分，得到衰减后干净的单炮。图（2-5）

图（2-5）为去除多次折射波后的单炮面貌

通过单炮对比我们可以看出，在多次折射波发育的部分，原来是看不到有效波阻的，经过衰减后，波阻显现。

图（2-6）多次折射波衰减后的剖面对比

通过剖面对比可以看出经过对多次折射波的压制，线性多次折射波有明显的减少，突出了有效波组，使得剖面浅层信噪比明显提高，有效波组连续性加强，并且对中深层没有任何影响，从而达到了既定的效果。

结论

句容区块资料性噪比较低，各种干扰波十分发育，尤其以多次折射波为甚，找到一种去除多次折射波得新方法十分必要，通过本技术的实现，避免了一味切除造成的有效信息的损失，也避免了单炮及剖面的混波现象，有效的压制了多次折射波，突出了有效信息，使原本被多次折射波压制的有效波显现了出来，为后续的处理工作打下了坚实的基础，这些有效波得参与叠加，大大提高了剖面的信噪比，以及成像能力。以此类推，此方法还有广阔的普遍性，对于不同区块的不同资料都有适应性，从而能够圆满解决多次折射波的问题。

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