6 地震处理之多次波衰减

概述 相干线性噪音 利用常规处理进行相干噪音处理 交混回响和多次波 交混回响和多次波处理 空间随机噪音 共中心点多次波衰减 多次波的周期性 反射波和多次波的速度差异 K －L 变换 多次波模拟 频率波数域滤波 随机噪音与频率波数域滤波 静校正与频率波数域滤波 相干线性噪音倾角滤波 频率波数域多次波衰减 倾斜叠加变换 倾斜叠加的物理意义 倾斜叠加变换 时变倾角滤波 倾斜叠加域多次波衰减 拉东变换 速度叠加变换 离散拉东变换 抛物线拉东变换 应用因素 速度叠加操作数的脉冲响应 野外资料实例 拉东变换多次波衰减 线性不相干噪音衰减 空间预测滤波器的设计 野外数据实例 习题 附录F ：噪音和多次波衰减的多道滤波技术 导波分析 p -τ域波场外推 离散拉东变换的数学基础 自由表面多次波衰减 水底多次波衰减 空间预测滤波器 参考文献6.噪音和多次波衰减6.0 概述在 1.3节里我们选用40个共炮点道集（CSG ），分析了这些地震资料的噪音和信号的特征。

噪音可以归为两类：随机噪音和相干噪音。

随机噪音又包括两类：时间域随机噪音和空间域随机噪音。

不同道的空间随机噪音是互不相关的。

在地震记录资料中通常后到的时间噪音要比的先到的强，通常采用时变带通滤波来压制时间域随机噪音。

常规CMP 叠加是压制道间互不相关随机噪音的一种有效的处理，通过采用每个地震道有多个检波器、每个地震记录有多炮组合和多次覆盖系统的方法，可以显著地提高信噪比。

Sengbush 在1983年就给出了随机噪音及其分析的全面总结。

相干噪音包括三类：线性噪音、交混回响和多次波。

相干线性噪音包括在浅海地震资料中经常大量存在的导波、面波以及与浅海水底侧面散射有关的噪音。

相干线性噪音两种值得特别注意的相干线性噪音是导波和侧面散射。

图6.0-1分别在CSG 道集、CMP 道集和CMP 叠加等三个域中显示了有相干线性噪音的野外数据。

图中A 代表频散导波，线性同相轴B 、C 以及弯曲同相轴D 是与侧面散射有关的。

导波在CSG 道集和CMP 道集上表现为频散的线性噪音，但是经过叠加以后得到了很大程度的衰减。

导波是在水层或低速近表层中沿水平方向传播的，它是频散的，即每一个频率成分是以不同的相速度传播的，并且可以用正交分布函数得到较好的描述。

附录F.1给出了导波的正交分布函数理论数值模拟。

由于导波没有多少有用的反射能量，所以在CMP 道集上导波通常要切除。

当一种导波从导波束中分离出来并以更低的速度传播，这样就会与反射同相轴重迭。

因此这时候就需要频率波数（FK ）域倾角滤波。

图6.0-2给出了野外资料中导波的一个极好的例子（远偏移距的1～4.5S ）。

远偏移距的1～1.5S 的波束第一部分含有低频成分。

高频导波沿直达路径传播，大约位于近偏移距的0.3S 与远偏移距的1.8S 之间。

中等导波紧随其后，在远偏移距的2.8～4.5S 之间。

在该图中我们可以注意到在远偏移距的2.8～4.5S 的强振幅的波，这组波是极低频和频散的，这种现象是与分离导波模式的终止相对应的。

这种现象在浅水域淤泥软海底情况下发生。

在B 区域可以看到反向散射导波，这种导波具有反向线性时差，这种现象表明了海底不规则性的存在。

这种不规则性还产生了初至，表明有散射点（如A 区所示）。

随着水深和海底情况的变化，沿着地震测线，导波频散的特性可能变化。

水越浅，海底越软，导波的频散性和散射性越强（图 6.0-3）。

侧面散射有一个较大时差变化范围，这个变化范围取决于在海底作为震源的散射体相对于接收电缆的位置（图6.0-1a 中的B 、C 、D 同相轴）。

图6.0-1a 表明侧面散射在CSG 道集上存在变化的时差，而这种现象在CMP 道集（图6.0-1b ）却并不明显，但是在叠加道集上又作为线性噪音重新出现（Larner 等,1983）。

侧面散射沿着它的旅行时曲线的线性面以高速度叠加。

这样就可以认为，在叠加记录中看到的线性噪音，尤其在后期，很可能是散射能量沿着它的旅行时曲线性面与高速反射波叠加在一起（图6.0-4）。

与侧面散射有关的线性噪音在3D 叠加资料时间切片上很容易识别。

在图6.0-5中可以看到圆形组合从中心点源向外扩展。

在这种情况下，海底管道的某些部分就成了散射点。

我们可以利用FK 滤波（6.2节）、p -τ变换（6.3节）、拉东变换（6.4节）等技术来衰减与侧面散射有关的相干线性噪音。

炮集上的线性同相轴可以映像到FK 域的径向线上，进而利用FK 倾角滤波进行衰减，同样也可以将炮集上的线性同相轴映像成p -τ域的一个点，然后在p -τ域进行衰减。

最后，基于双曲线时差从CMP 域到拉东变换域的映像不包括空间随机噪音和相干线性噪音。

因此，通过反变换重构的CMP 道集将不再有噪音。

相干线性噪音在陆上资料中以频散瑞雷波的形式存在，通常把它称为面波。

这种相干噪音具有低群速度、低频率、强振幅的特点。

事实上，正如图6.0-6所显示，面波几乎决定了地震记录资料上的反射能量。

仅在经过了某种振幅均衡之后，地震反射才变得可以看见（图6.0-7）。

从图6.0-6中的选定的炮记录，可以看到，由于近地表条件的变化，与面波有关的频散波在能量和时差（线性噪音趋向的倾角）方面也发生了变化。

涌浪噪音在炮记录上表现为低频垂直条带（图6.0-8）。

这种类型的噪音在海洋地震记录期间由恶劣天气条件造成的，特别是在浅水域中，经常采用低阻滤波器来去除涌浪噪音。

最后，电缆噪音是另外一种相干噪音。

正如图6.0-9所示，这种噪音是以低频、大趋向倾角的线性同相轴的形式在炮记录上显示的。

从该图上可以看到，随着水深变浅，该类型噪音的能量水平提高。

如涌浪噪音、电缆噪音也可以采用低阻滤波器去除。

相干线性噪音的常规处理我们要采用一个处理流程来处理2D 海洋地震资料，而这个流程只包括一般步骤，不包括任何衰减相干线性噪音的特殊步骤。

这样做的目的是来检验处理这种噪音的三种主要方法，即反褶积、叠加和偏移。

图6.0-10显示的就是从海洋测线上选择的未经处理的炮集记录。

在所有的记录上导波以明显的频散波组的形式显示。

在浅水域，导波的频散特性特别明显。

由于导波强振幅性质，图6.0-1 （a ）两个共炮点道集；（b ）两道同一测线的C M P 道集；（c ）C M P 叠加。

详见正文（资料由T a y l o r W o o d r o w E n e r g y L t d .提供）所以，在几何扩散校正以前，导波决定着海洋地震记录资料。

既然导波在水层里是沿着水平方向传播的，所以导波并不对有用的反射能量有所贡献。

因此，这些波正如图6.0-11显示的那样，经常在浅层记录中切除掉。

不幸的是，不经意间远偏移距处的一些反射能量也一同随着导波切除掉。

振幅2t 变换补偿之后，看到相干噪音在后来时间上有所加强。

从图6.0-11，可以看出炮点300和400的记录在2s 以下存在线性噪音。

除了炮点200的记录，其余所有炮集在3S 以下存在与侧面散射有关的相干噪音。

另外，在炮点300、400、600和700的记录上，可以看到低频、大趋向倾角的电缆噪音，特别是3S 以下的近偏移距处。

反褶积拉平了频谱并加强了低频电缆噪音，就像图6.0-12上显示的那样。

宽带通滤波器可以去除极低频和极高频噪音成分。

但是，时差变化的侧面散射依然在炮集上存在（图6.0-13）。

当地震资料分选CMP 道集时，与侧面散射有关的相干噪音的线性特征就消失了（图6.0-14）。

另一方面，弯曲侧面散射看起来象非双曲线时差同相轴。

在经过NMO 和叠加处理之后，侧面散射又重新出现，如图6.0-15所示。

从图上可以看到，线性噪音是沿着绕射陡倾角侧面的，而这些绕射是与水底侧面散射有关的。

以水中速度传播的陡倾角线性噪音不能与盐底辟侧面的高速绕射相混淆。

倾角时差校正可很大程度上衰减与侧面散射有关的相干线性噪音。

把图6.0-16的叠加部分与图6.0-15叠加部分相比，就会发现DMO 校正在衰减与侧面散射有关的线性噪音的同时也加强了来自盐丘侧面的绕射。

由于高纵波速度，任何剩余的侧面散射噪音在深层都会被偏移过头（图6.0-17）。

交混回响和多次波在本节里，我们将讨论多次波衰减技术，这些技术是基于多次波与反射波的速度差异以及多次波的周期性。

虽然这些技术有很好的理论基础，但是应用到野外资料上效果是令人失望的。

对此有一些可能的解释。

首先，速度差异技术要有效，多次波与反射波间必须有明显的剩余时差。

可是，在切除带内多次波与反射波之间又不可能有大的剩余时差，这样就阻碍了基于速度差异方法的应用。

在零偏移距、水平层状介质的理想情况下，多次波的周期性保持得很好。

偏移距非零时，即使对于水平层状介质，多次波的周期性经常遭到破坏。

但是，在倾斜叠加域中水平层状介质 图6.0-2 导波突出的炮点道集。

同相轴注释请参照课文。

图6.0-3 炮集记录中包含不同能量强度的导波、交混回响以及短周期多次波。

（资料由D e m i n e x P e t r o l e u m C o m p a n y 提供.）图6.0-4 C M P 叠加剖面中含有与水底侧面散射有关的绕射能量。

较好地保持了多次波的周期性。

多次波在倾斜叠加域中的衰减将在6.3节中讨论。

另一个问题由于用反射波速度作了几何扩散校正，这类校正常常导致多次波振幅增加。

倾斜叠加法（6.3节）是在几何扩散校正以前做的，所以就没有提高多次波能量的危险。

在F.4和F.5节，我们要简述基于波场外推技术的多次波衰减理论。

这些技术适合特定的多次波，这类多次波要么与自有表面有联系，要么与水底有联系。

现在我们在不同的域中来检验海上地震记录资料中的不同类型多次波，选用的域是炮集域、共偏移距域以及CMP道集。

大多数多次波反射来自具有强波阻抗差的接口，例如自由表面和水底。

图6.0-18 给出了以下几种多次波路径图：（a）一次和二次水底多次波；（b）一次和二次自由表面多次波；（c）一次和二次微屈多次波；（d）一次和二次层间多次波；（e）一次和二次互层多次波。

这些仅仅是众多多次波路径组合中的一部分而已。

在不考虑多次波的类型的情况下，他们有两种共同的特性：不同于反射波的周期性和时差，可以利用这两种特性，在不同程度上对多次波进行成功地衰减。

图6.0-19 显示的是选定的海上炮集记录，它包含了较大范围的多次波。

深水炮集含有长周期水底多次波和水底下反射层的微屈多次波。

浅水炮集含有短周期多次波和交混交混回响。

注意浅水炮集里的导波也含有多次波，它在水层里有射线路径。

6.0-5 未偏移的3D叠加资料体的时间切片，在该切片上沿海底管线存在与点散射源有关的饼图案（资料由Total Argentina提供）图6.0-6 从陆上二维地震测线上选取的炮集记录,可以看到面波能量比资料中存在的任何反射都强图 6.0-7 与图6.0-6一样的记录采用A G C 来增强被面波淹没的反射能量图6.0-8 从二维海上测线上选取的存在涌浪噪音的炮集记录图 6.0-9从二维海上测线上选取的存在涌浪噪音的炮集记录图 6.0-10从二维海上测线上选取的炮集记录图 6.0-11与图6.0-10一样的炮集记录经过导波压制和t 2均衡。