L1范数均衡多道自适应减去法的多次波压制

周福鹏

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

1 概述

随着世界经济的快速发展，社会各个方面对油气资源的需求量急剧增加，据有关部门统计表明，2020年我国原油进口量为5.42×108t，而原油产量为1.94×108t，对外依存度超过了72%，我国的石油安全面临着非常严峻的挑战。与此同时，我国很多油田的油气勘探开发都进入了中后期阶段，难度越来越大[1-2]。因此，必须提高油气勘探开发的技术水平，进而提高油气勘探开发的质量和效率，从而提高我国的油气产量和储量。

目前，地震勘探技术是油气勘探开发中最重要、最直接、最有效的方法之一。但是，在地震勘探技术的运用过程中，多次波的存在会降低地震资料的信噪比，并且还会使地震数据中出现一些假象，严重影响地震资料处理结果的精度以及可信度，给后续的构造解释和储层预测带来一定的多解性，从而极大地降低了油气勘探开发的成功率[3-4]。因此，多次波的压制是地震勘探人员关注的热点及难点。

经过数十年的研究，多次波压制的方法非常多，目前比较流行的方法主要可以分为2大类：滤波法和预测减去法。前者是利用相应的数学方法，对时空域的地震数据进行处理，将其映射到其他域中，在其他域中的一次波与多次波在时差和周期上具有一定的差异，然后根据这些差异进行多次波的压制。后者是根据已有的信息，通过模拟或者反演的方式预测得到多次波，然后再利用自适应相减等方法将多次波从原始地震数据中减去，从而对多次波进行压制[5-9]。前者的优点是成本低、计算量小、应用范围十分广泛，缺点是压制效果精度不佳，会给一次波带来损伤。后者的优点是压制效果精度高，缺点是成本高、计算量大。本文选取了L1范数均衡多道自适应减去法属于后者，具有操作简单、稳定性好、精度高等优点，压制效果较好。

2 基本原理

L1范数均衡多道自适应减去法是对L1范数最小自适应减去法的一种扩展，目的在于改善输入数据的正交性，以使得求解准确，取得好的匹配效果，从而可以有效压制多次波，其基本原理如下[8-10]：

按照消除多次波后的地震记录取得最小能量的准则，自适应滤波器wt) 的求取通过求（1）式的最小二乘解可得：

3 模型试验

为了验证L1范数均衡多道自适应减去法在多次波压制中的有效性，首先建立如图1（a）所示的速度模型，模型大小为600×500，网格大小为5m。为了便于观察，模型一共4层，其速度大小分别为2000m/s、3000m/s、4000m/s、5500m/s。采用波动方程有限差分法对该速度模型进行正演模拟，子波为Ricker子波，主频为30Hz，最大偏移距为2500m，道间距为25m，采样间隔为4ms。图1（b）为正演模拟后的单炮记录（已切掉直达波），从图中可以看到明显的多次波，然后利用L1范数均衡多道自适应减去法对原始单炮记录进行处理，预测出多次波[图1（c）]，并结合自适应相减去除预测的多次波，最后获得压制多次波之后的单炮记录[图1（d）]。从图中可知，L1范数均衡多道自适应减去法可以有效地压制多次波。

4 实际应用

图1 正演模拟及多次波压制效果

利用L1范数均衡多道自适应减去法对陆上某工区的二维地震资料进行多次波压制对此分析。图2（a）为多次波压制之前的速度谱及动校正之后的CMP道集，从图中可以看出，多次波十分发育，尤其是速度谱上的中、深层可以明显看见低速能量团，能量聚焦，严重干扰了有效反射波的能量聚焦（椭圆处）。CMP 道集上的多次波下弯的现象十分明显，并且随着偏移距的增大，下弯现象愈加厉害，多次波的振幅非常强，几乎看不见有效反射波。图2（b）是多次波压制之后的速度谱及动校正之后的CMP 道集，从图中可以看出，速度谱上中、深层的低速能量团得到了比较好的衰减，有效反射波能量更加聚焦，大偏移距的CMP道集上下弯现象得到了有效去除，有效反射波的振幅得到了明显增强，有利于提高叠加速度的拾取精度。

图2 多次波压制前后速度谱及其对应的CMP道集

图3 多次波压制前后的叠加剖面

图3为多次波压制前后的叠加剖面，从图中可以看出，经过压制之后，剖面的层次更加清楚，同相轴更加连续，有效地去除了多次波引起的假象（椭圆处），不但提高了地震资料的信噪比，而且提高了地震资料的分辨率，使得地质特征更加明显，大大提高了地震资料解释和储层预测的精度和可信度。

5 结论

L1范数均衡多道自适应减去法可以有效压制多次波，不但提高了地震资料的信噪比和分辨率，而且还可以去除地震资料中的构造假象，改善了地震资料的品质，进而为后续的地震资料解释和储层预测提供了良好的地震数据，从而可以有效提高勘探开发的精度和可信度。但是，L1范数均衡多道自适应减去法的效率比较低，参加匹配的道数越多，计算所需的时间越长。在实际应用过程中，应该根据不同地区的地震资料情况、机器状况、项目时间等来优选合适的多次波压制方法，以便取得最佳的压制效果。