白云凹陷陆架—陆坡区多次波压制技术

张连群　陈宝书　李松康　汪小将　薛　冬　肖　曦

(中海油研究总院有限责任公司，北京 100028)

1　引言

多次波一直是困扰海上地震资料处理的难题，尤其是海底深度变化大的地区的地震资料处理。多次波主要分为表面多次波和层间多次波两大类型[1]，实际处理中对其压制的方法主要有两大类[2-4]：一种是滤波类; 另一种是波动方程类(预测相减)。因滤波类方法(如二维滤波)易伤害有效波，在相对保幅处理中[5]，一般先用波动方程类方法压制大部分多次波，再用滤波类方法如高精度拉东(Radon)变换压制剩余多次波。对水深小于100m的超浅水地震资料，一般应用预测反褶积方法对多次波进行压制； 对水深大于300m的深水地震资料，一般应用自由表面相关多次波衰减(SRME)[6,7]方法效果较好；对水深为100～300m的浅水地震资料，预测反褶积和SRME技术效果均不理想。业界近年来发展了一些浅水多次波压制方法，并取得了一定的效果[8-12]。本文对其中的确定性水层多次波压制方法(Deterministic Water-layer Demultiple)DWD进行了开发，在海底深度变化大的白云凹陷地震资料相对保幅处理中，与SRME和Radon方法进行组合应用，取得了很好的应用效果。

2　问题和对策

白云凹陷位于中国南海北部陆架—陆坡区，海底深度由浅到深剧烈变化。为了对白云凹陷中深层岩性目标X进行地震资料叠前砂体预测和物性反演，需要进行地震资料相对保幅处理。而离该目标最近的井是W井，因此对过该井的二维地震测线L进行相对保幅处理。图1是该测线原处理成果的浅中层和中深层剖面。图1a浅层箭头处能明显看到残留的海底多次波，从该图也可见该测线海底从浅到深变化，海底相关多次波周期变化，难以压制。图1b中恩平组(E3e)是反演的目的层，大约在2.5～5.0s，信噪比低，成像不清楚，影响构造解释和沉积分析的可靠性，且恩平组顶的强反射振幅是真的强振幅还是多次波引起的假象并不确定。要解决这些问题，需对该测线进行重新处理即相对保幅处理，为反演提供高品质的叠前道集，同时为构造和沉积研究提供高品质的剖面。

图1　原处理成果浅中层(a)和中深层(b)剖面

通过原始资料分析，发现主要问题是多次波发育严重且海底深度剧烈变化引起的多次波周期变化，较难压制。对各种多次波压制方法适用性分析和优化组合方法试验对比发现，传统的预测反褶积、SRME和Radon方法组合，对这种变深度海底多次波压制效果不佳，而采用近年发展的确定性水层多次波压制方法(DWD)和传统SRME方法及Radon方法进行组合，则能较好地压制该资料浅深水多次波。

3　组合方法原理

SRME方法思路[13-20]是先通过地震数据自身进行时空褶积预测多次波模型，再将预测的多次波模型与原始地震数据进行自适应匹配相减，得到多次波压制后的地震数据。该方法不需要先验信息，完全数据驱动，对深水地震资料多次波压制效果明显，而对浅水地震资料则效果不好。

Radon变换[21-30]压制多次波的技术思路是利用动校正后的道集上一次波和多次波的时差，在Radon变换域确定多次波的抑制区域，进行速度滤波后再反Radon变换回时间—空间域。该方法主要压制一次波和多次波动校时差差异较大的中远道多次波。

对水平层状介质，水层多次波在τ-p域的每个射线参数p上保持周期性，如图2所示。DWD方法思路源于此理论，且它利用如下公式计算水层多次波周期

(1)

式中：t(0)是零炮检距处水底双程反射时间；v0是海水速度；p是射线参数；t(p)是p对应的水层周期。

图2　不同域多次波周期变化特征

DWD方法实现步骤是先从水速动校后的最小炮检距的自相关剖面上拾取零炮检距处水底双程反射时间t(0)，然后在外推近道后将t-x域数据变换到τ-p域，再在τ-p域根据式(1)计算出不同射线参数p对应的一个水层周期[31]，进而通过波场外推的方法预测出多次波模型，最后将原始数据与多次波模型进行自适应相减压制多次波，如图3所示。该方法对外推的近道质量没有SRME方法对外推的近道质量敏感，通常适用于相对浅水环境，并要求水底起伏不大，且具有高反射系数。

图3　DWD方法实现流程

4　应用效果

4.1　多次波压制

图4a中目的层剖面上两条竖线表示抽取的两个CMP道集的位置，一个在W井附近，另一个过原处理剖面上解释的强反射恩平组顶界面T70。剖面和速度谱上的箭头位置一一对应。从图4a中的速度谱上可见，椭圆内速度与海水速度接近，明显小于地层速度，是海底多次波；同时，箭头处速度稍小于其上方一次反射波速度，且两者反射时间之差接近海底反射时间，是上方地层一次上行反射回到海水面再下行反射的水层多次波，SRME和Radon方法很难压制浅水区这类多次波。图4b中SRME压制多次波后，椭圆内海底多次波大部分被压制，但箭头所指处的多次波大部分未被压制。图4c中应用SRME+DWD技术组合后，此类难压制的多次波基本被压制，箭头所指处的多次波速度谱能量明显减弱，道集更“干净”，消除了图4a剖面上多次波引起的假的强反射轴T70。在SRME+DWD技术组合的基础上，再应用Radon技术可将剩余多次波压制，道集进一步“干净”，速度谱能量团更聚焦，如图4d所示。

4.2　成果对比

图5和图6分别是原处理成果剖面和此次处理新成果剖面浅中层及中深层对比。如图5b所示，此次处理后剖面信噪比大幅提高，波组特征更明显，且压制了图5a中箭头所指处的海底多次波，地层进积结构(带箭头虚线指示)更清楚。图6a中原处理剖面上虚线指示的强反射轴被解释为恩平组顶T70，此次处理后如图6b所示，该强能量多次波同相轴被压制，基于此，解释人员修改了原层位解释方案。此次处理和原处理的流程不仅在多次波压制环节有差别，在别的处理环节如速度分析、叠后处理等也有差别，导致二者的成果在分辨率上也有差别。对比图6a和图6b右上角频率振幅谱可见，新处理剖面频带更宽、主频更高、分辨率更高，使得W井附近的断层解释更容易(虚线指示)，且更容易看出地层厚度变化规律。图7为新处理剖面、井旁道与合成记录的对比，井震结果基本一致。图8是重处理叠前道集的反演结果，白色虚线内为目标X砂体，其内部较为连续，中部厚度大，向砂体边缘厚度变薄，砂体岩性尖灭点与平面厚度图边界一致， “泥包砂”特征明显。可见，反演结果较好地刻画了目标砂体特征和边界。

图4　多次波压制前、后叠加剖面目的层、动校后CMP道集及其速度谱对比

图5　原处理成果剖面(a)和新处理成果剖面(b)浅中层对比

图6　原处理成果剖面(a)和新处理成果剖面(b)中深层对比

图7　井震对比

图8　过岩性体目标任意线纵、横波速度比反演剖面

5　结束语

SRME+DWD+Radon技术组合有效地压制了中国南海北部白云凹陷陆架—陆坡区海底深度变化的浅深水多次波，对未来处理类似地质地震特点的地震资料有一定的借鉴作用。对不同地震资料，先用SRME还是DWD则需要试验对比确定。DWD方法仅需海水速度，几乎是数据驱动的，对压制相对浅水的表面多次波效果很好，弥补了预测反褶积和SRME方法的不足。但该方法主要针对一次波在水层多次震荡形成的水层多次波，对其他类型多次波则无能为力，因此需要组合其他多次波压制方法，才能有效压制各种类型多次波。

[1]渥·伊尔马滋著；刘怀山，王克斌，童思友等译.地震资料分析.北京：石油工业出版社，2006，632-634.

[2]李列，谢玉洪，李志娜等.海上多次波压制与成像方法研究进展.地球物理学进展，2015，30(1):446-453.

Li Lie,Xie Yuhong,Li Zhina et al.Research progress on offshore multiple attenuation and imaging.Progress in Geophysics,2015,30(1):446-453.

[3]宋家文，Verschuur D J，陈小宏.多次波压制的研究状和进展.地球物理学进展，2014，29(1):240-247.

Song Jiawen,Verschuur D J,Chen Xiaohong.Research status and progress in multiples elimination.Progress in Geophysics,2014,29(1):240-247.

[4]谭军，宋鹏，李金山等.基于同相轴追踪的三维地震资料多次波压制方法.石油地球物理勘探，2017，52(5):894-905.

Tan Jun,Song Peng,Li Jinshan et al.3D multiple suppression based on event tracing.OGP,2017,52(5):894-905.

[5]陈宝书，汪小将，李松康等.海上地震数据高分辨相对保幅处理关键技术研究与应用.中国海上油气，2008,20(3):163-166.

Chen Baoshu,Wang Xiaojiang,Li Songkang et al.Key technique research and application in relative amplitude preservation processing with high resolution for offshore seismic data.China Offshore Oil and Gas,2008,20(3):163-166.

[6]Verschuur D J,Berkhout A J,Wapenaar C P A.A-daptive surface-related multiple elimination.Geophy-sics,1992,57(9):1166-1177.

[7]史文英，李列，袁全社等.串联SRME在涠西南地区多次波衰减中的应用.物探与化探，2013，37(5):911-915.

Shi Wenying,Li Lie,Yuan Quanshe et al.The application of series SRME method to multiple wave attenuation in southwest Weizhou area.Geophysical & Geochemical Exploration,2013,37(5):911-915.

[8]Verschuur D J.Shallow water multiple prediction and attenuation,case study on data from the Arabian Gulf.SEG Technical Program Expanded Abstracts,2002,21:2229-2232.

[9]Moore I and Bisley R.Multiple attenuation in shallow-water situation.SEG Technical Program Expanded Abstracts,2006,25:F018.

[10]Huang B,Yang K L,Zhou Y H et al.Surface multiple attenuation in seabeach-shallow water,case study on data from the Bohai Sea.SEG Technical Program Expanded Abstracts,2010,29:3431-3435.

[11]徐强，王征，史增园等.浅水多次波衰减.石油地球物理勘探，2015，50(2):238-242.

Xu Qiang,Wang Zheng,Shi Zengyuan et al.Shallow water multiple attenuation.OGP,2015,50(2):238-242.

[12]张亚斌，施荣富，姚刚等.Q-marine技术和特色处理技术在东海海域油气区的应用.石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2013，35(6):47-52.

Zhang Yabin,Shi Rongfu,Yao Gang et al.Application ofQ-marine seismic exploration technology and specialized processing technology in Donghai oil and gas area.Journal of Oil and Gas Technology,2013,35(6):47-52.

[13]王维红，崔宝文，刘洪.表面多次波衰减的研究现状与进展.地球物理学进展，2007，22(1):156-164.

Wang Weihong,Cui Baowen,Liu Hong.Research progress in surface-related multiple attenuation.Progress in Geophysics,2007,22(1):156-164.

[14]Verschuur D J.Seismic Multiple Removal Techniques:Past,Present and Future.EAGE Publications,The Netherlands,2006,1-2.

[15]Van Borselen R G.3D surface-related multiple elimination:acquisition and processing solutions.The Leading Edge,2005,24(3):260-268.

[16]Verschuur D J.Surface-related multiple removal in seismic data by a data-driven methodology.Recent Developments in Seismic Exploration.http://www.uam2009.gr/lectures/pdf/2-5.pdf,2009.

[17]张军华，王要森，郑旭刚等.海上地震资料多次波特征分析.石油地球物理勘探，2009,44(5):574-577.

Zhang Junhua,Wang Yaosen,Zheng Xugang et al.Offshore seismic data multiple character analysis.OGP,2009,44(5):574-577.

[18]李宏图，黄志，李振勇等.三维SRME技术及其在深海资料处理中的应用.石油地球物理勘探，2009，44(增刊1):60-62.

Li Hongtu,Huang Zhi,Li Zhenyong et al.The application of 3D SRME in deep water seismic data processing.OGP,2009,44(S1):60-62.

[19]吴迪，杨长春.数据驱动型多次波衰减方法的研究.地球物理学进展，2008，23(1):98-103.

Wu Di,Yang Changchun.Research on a fully-data driven multiple attenuation approach.Progress in Geo-physics,2008,23(1):98-103.

[20]Verschuur D J,Prein R G.Multiple removal results from Delft University.The Leading Edge,2012,18(1):86-91.

[21]Deans S R.The Radon transform and some of its applications.John Wiley and Sons Inc,News York,1983,223(1):3-4.

[22]Durrani T S,Bisset D.The Radon transform and its properties.Geophysics,1984,49(11):1180-1187.

[23]Chapman C H.Generalized Radon transforms and slant stacks.Geophysical Journal International,1981,54(4):481-518.

[24]Foster J D,Mosher C C.Suppression of multiples reflection using the Radon transform.Geophysics,1992,57(3):386-395.

[25]刘喜武，刘洪，李幼铭.高分辨率Radon变换方法及其在地震信号中的应用.地球物理学进展，2004，19(1):8-15.

Liu Xiwu,Liu Hong,Li Youming.High resolution radon transform and its application in seismic signal processing.Progress in Geophysics,2004,19(1):8-15.

[26]Wang Y H.Multiple attenuation:Coping with the spatial truncation effect in the Radon transform domain.Geophysical Prospecting,2003,51(1):75-87.

[27]熊登，赵伟，张剑锋.混合域高分辨率抛物Radon变换及在衰减多次波中的应用.地球物理学报，2009，52(4):1068-1077.

Xiong Deng,Zhao Wei,Zhang Jianfeng.Hybrid-domain high-resolution parabolic Radon transform and its application to demultiple.Chinese Journal of Geophysics,2009,52(4):1068-1077.

[28]张振波，轩义华.高分辨率抛物线拉冬变换多次波压制技术.物探与化探，2014，38(5):981-988.

Zhang Zhenbo,Xuan Yihua.High resolution parabolic radon transform multiple wave suppression technique.Geophysical and Geochemical Exploration,2014,38(5):981-988.

[29]范景文，李振春，宋翔宇等.各向异性高分辨率Radon变换压制多次波.石油地球物理勘探，2016，51(4)：665-669．

Fan Jingwen,Li Zhenchun,Song Xiangyu et al.Multiple attenuation with anisotropic high-resolution Radon transform.OGP,2016,51(4):665-669.

[30]薛昭，董良国，单联瑜.Radon变换去噪方法的保幅性理论分析.石油地球物理勘探，2012，47(6):858-867.

Xue Zhao,Dong Liangguo and Shan Lianyu.Amplitude preservation theoretical analysis of Radon transforms de-noising method.OGP,2012,47(6):858-867.

[31]李键，王修田.炮集域压制海水鸣震的τ-p变换法.中国海洋大学学报，2008，38(1):121-124.

Li Jian,Wang Xiutian.Suppression multiple on shot domain usingτ-ptransformation.Periodical of Ocean University of China,2008,38(1):121-124.