分层层间多次波预测与自适应压制方法研究_田金佺.pdf

2023 年第 38 卷 第2期2023，38(2):0720-0733地球物理学进展Progress in Geophysicshttp:/wwwprogeophyscnISSN 1004-2903CN 11-2982/P田金佺，李振春，李钟晓，等 2023 分层层间多次波预测与自适应压制方法研究 地球物理学进展，38(2):0720-0733，doi:10 6038/pg2023GG0086TIAN JinQuan，LI ZhenChun，LI ZhongXiao，et al 2023 esearch on horizon separation based internal multiple prediction and adaptive suppressionmethod Progress in Geophysics(in Chinese)，38(2):0720-0733，doi:106038/pg2023GG0086分层层间多次波预测与自适应压制方法研究esearch on horizon separation based internal multiple prediction and adaptivesuppression method田金佺1，2，李振春1，2*，李钟晓3，秦宁4，李永强1，2TIAN JinQuan1，2，LI ZhenChun1，2*，LI ZhongXiao3，QIN Ning4，LI YongQiang1，2收稿日期2022-05-23;修回日期2022-12-16投稿网址http:/www progeophys cn基金项目国家自然科学基金(42074133)、中国石油重大科技项目(ZD2019-183-003)、深层油气重点实验室和国家自然科学基金项目(41804110)联合资助第一作者简介田金佺，男，1996 年生，硕士在读，主要从事地震层间多次波压制研究 E-mail:tw_ink163 com*通讯作者李振春，男，1963 年生，教授，博士生导师，目前从事地震波传播与成像相关研究工作 E-mail:leonli upc edu cn1 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，青岛2665802 深层油气重点实验室，青岛2665803 青岛大学电子信息学院，青岛2660714 中国石化胜利油田分公司物探研究院，东营2570221 School of Geosciences，China，University of Petroleum(East China)，Qingdao 266580，China2 Key Laboratory of Deep Oil and Gas，Qindao 266580，China3 School of Electronic Information，Qingdao University，Qingdao 266071，China4 Shengli Oil Field Geophysical esearch Institute of Sinopec，Dongying 257022，China摘要在地震勘探中，层间多次波在地震剖面上形成的虚假界面会严重影响对地质构造的解释 由于层间多次波在走时、频率和形态上与一次波的差异较小，因此较难对层间多次波进行识别和压制 本文使用分层层间多次波预测方法与基于 2D 卷积信号盲分离的多次波自适应相减方法相结合的策略对层间多次波进行压制处理 首先推导并阐述了分层层间多次波预测方法的理论基础，然后对地下介质中存在的多个多次波产生界面实现了层间多次波的分层预测，最后采用基于 2D 卷积信号盲分离的多次波自适应相减方法对层间多次波进行压制，以更好的保护有效信号 分层预测的方法通过分离层间多次波产生层位，对目标层位产生的所有层间多次波直接进行预测，该方法避免了共聚焦点方法构建共聚焦点道集的聚焦运算，降低了计算成本，同时该方法是基于数据驱动的，算法容易实现 模型数据和实际地震资料试算结果表明，本文方法AbstractIn seismic exploration，the suppression ofinternal multiples is a difficult problem in seismic dataprocessing，especially in the case of dealing with fielddataThe false events on seismic section formed byinternal multiples in seismic data seriously affects theinterpretation of geological structure and the exploration ofpetroleum In general，there is no obvious difference intime，frequency and shape between primaries and internalmultiples，which is a great challenge in recognition andsuppression of internal multiples How to suppress internalmultiples effectively has always been a difficult problem ingeophysical explorationIn this paper，we adopt theinternal multiple prediction method based on the horizonseparation and adaptive multiple subtraction based on 2Dblind separationofconvolutionmixturestosuppressinternal multiples First，the method of predicting internalmultiples based on the horizon separation is discussed，withadetaileddemonstrationofitsphysicalandmathematical foundations Then，the prediction of internalmultiples isachievedforseveralmultiplegeneratinghorizons in the subsurface mediumFinally，we useadaptive subtraction based on 2D blind separation ofconvolved mixtures to suppress the predicted internalmultiples from seismic dataThe adaptive subtractionmethod can not only remove the differences between the2023，38(2)田金佺，等:分层层间多次波预测与自适应压制方法研究(www progeophys cn)能直接利用地表数据对层间多次波进行压制，并有效的保护一次波关键词分层;层间多次波预测;数据驱动;2D 卷积信号盲分离;自适应相减中图分类号P631文献标识码Adoi:10 6038/pg2023GG0086predicted multiples and true multiples but also protectprimaries effectivelyWe take the reflection horizon ofunderground medium as the target，and predict the internalmultiples by separating the generating horizon of multiplesThis data-driven method avoids the focusing operationwhich requires to construct the common focus point gathersand reduces the computation cost Therefore，this methodis easy to implement，has high computational efficiencyand lessdependenceofpriorinformationTestsonsynthetic data and field data demonstrate that the methodin this paper can effectively predict internal multiples，andit can protect the primaries when suppressing the internalmultiplesKeywordsHorizonseparation;Internalmultiplesprediction;Data driven;2D blind separation of convolvedmixtures;Adaptive subtraction0引言层间多次波作为噪声干扰普遍存在于地震资料中，层间多次波与一次波相互干涉会使有效信号的振幅、相位和频率等特征发生改变 层间多次波在成像剖面上产生的虚假同相轴会降低成像精度，增加地震解释难度 因此，在不影响一次反射波的同时，有效的对层间多次波进行压制是地震资料处理研究中的重点和难点目前，多 次 波 的 压 制 方 法 主 要 分 为 两 类(Weglein，1999)，一类是滤波法，另一类是预测相减法 滤波法主要借助多次波与一次波之间存在的特征性差异，在变换域中设计合适的滤波器压制多次波，此类方法计算效率高，算法容易实现，当多次波和一次波之间差异较大时，对多次波的压制效果较好，如 f-k 滤波法和 adon 域滤波法(石颖和邢小林，2011)f-k 滤波法将地震数据从时间-空间域变换到频率-波数域，再根据一次波和多次波之间的差异对多次波进行压制，但产生的空间假频会损伤有效信号(yu，1982)Thorson 和 Claerbout(1985)将多次波压制技术发展到 adon 域 Foster 和 Mosher在 1992 年提出了双曲 adon 变换并将其与多次波去除很好的结合在一起，但当地质条件复杂或者地下速度变化剧烈时，该方法对多次波的压制效果较差 基于波动理论预测相减的多次波压制方法能够更好的适用于复杂地质条件，该类方法包括逆散射级数法、反馈迭代法和基于 Marchenko 的层间多次波压制方法 Ikelle 等(1997)等提出的逆散射级数法不依赖速度模型，无需地下的先验信息，采用点散射模型来模拟层间多波的产生过程，可以一次性预测出与所有层位相关的层间多次波，但是该方法计算量过大 金德刚等(2008)等对逆散射级数法的1.5D 算法进行了优化，使其运算速度提高近 80 倍杨金龙和朱立华(2018)等对逆散射级数法进行了改进，在逆散射级数法预测多次波前、后通过去除和补偿子波来提高层间多次波的预测精度，降低了对自适应相减算法的依赖性 匡伟康等(2018)等利用Marchenko 自聚焦方法对模型数据的层间多次波进行了有效的去除 Goulty(1981)提出的反馈迭代模型奠 定 了 反 馈 迭 代 压 制 多 次 波 的 数 理 基 础Berkhout 和 Verschuur(1997)提出了基于共聚焦点(CFP，Common Focus Point)道集的层间多次波预测方法，但是该方法构建 CFP 道集时需要较多的人为干预，一定程度