多次波压制技术与应用(12).ppt

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1、多次波压制技术与应用,目 录,多次波及压制技术简介 基于信号分析的多次波压制技术 基于波动理论的多次波压制技术,2021/9/13,1.1 多次波的定义,2021/9/13,直达虚反射,直达波,1.1 多次波的定义,2021/9/13,一次波,多次波,虚反射,1.2 多次波的分类,2021/9/13,按照反射层的位置，多次波可以分为：,全程多次波,一次波,全程 多次波,1.2 多次波的分类,2021/9/13,按照反射层的位置，多次波可以分为：,层间多次波,层间多次波,1.2 多次波的分类,2021/9/13,按照反射层的位置，多次波可以分为：,微屈多次波,微屈多次波,海底一次波,海底多次波,

2、微屈多次波,1.2 多次波的分类,2021/9/13,按照反射层的位置，多次波可以分为：,鸣震,1.2 多次波的分类,2021/9/13,按照延迟时间的长短，多次波可以分为：,长程多次波,一次波,多次波,1.2 多次波的分类,2021/9/13,按照延迟时间的长短，多次波可以分为：,短程多次波,多次波,一次波,周期,时延,1.2 多次波的分类,2021/9/13,按照向下反射的次数，多次波可以分为：,一阶多次波,二阶多次波,一次波,一阶 多次波,二阶 多次波,三阶 多次波,1.3 多次波的识别,2021/9/13,教科书式的识别方法：a）多次波极性与一次波相反，后续多次波极性正负相间；b）时间

3、上等间隔出现；c）幅值上逐渐衰减变小； 速度谱上识别：多次波的速度一般都小于相同位置处的一次反射的速度； 速度扫描识别：用一系列速度对叠加剖面进行常速扫描也是识别多次波的一种有效手段。如果存在多次波，那么多次波在剖面上相同位置，不同速度下的成像和形态将会有较大的差别； 频谱识别方法：多次波，特别是鸣震，某些单频能量很强；,1.3 多次波的识别,2021/9/13,分偏移距叠加识别：多次波在不同偏移距上具有不同的动态时差，因此不同偏移距的叠加剖面形态差别很大，一般在小偏移距剖面上表现出多次波的形态，而在大偏移距剖面上为一次反射的形态，据此可以识别多次波； 自相关识别多次波：根据多次波的周期性，即

4、多次波在自相关上表现为子波的续至相位，可以通过自相关来识别和选取压制多次波的方法和参数； Radon域：一次波和多次波的聚焦点不同； VSP记录：一次波和多次波的运动轨迹有差别。,1.3 多次波的识别,2021/9/13,动校正道集,速度谱,1.3 多次波的识别,2021/9/13,速度扫描V=2400米/秒,速度扫描V=4000米/秒,1.3 多次波的识别,2021/9/13,0-4500米炮检距叠加,1500米-4500米炮检距叠加,1.3 多次波的识别,2021/9/13,共炮检距道集自相关分析（张军华）,1.4 多次波压制技术分类,2021/9/13,1.4 多次波压制技术分类,202

5、1/9/13,1.5 典型多次波剖面,1.5 典型多次波剖面,M3-P1,M4-P1,M1-P1,M2-P1,1.5 典型多次波剖面,P1,P2,M1-P1,M2-P1,M3-P1,M4-P1,M1-P2,1.5 典型多次波剖面,P1,P2,M1-P1,M2-P1,M3-P1,M4-P1,M1-P2,M2-P2,PL1M1,PL1M2,PL1M3,1.5 典型多次波剖面,P1,P2,M1-P1,M2-P1,M3-P1,M4-P1,M1-P2,M2-P2,PL2M2,PL2M2,PL1M1,PL1M2,PL1M3,1.5 典型多次波剖面,目 录,多次波及压制技术简介 基于信号分析的多次波压制技术

6、 基于波动理论的多次波压制技术,2021/9/13,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2021/9/13,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2.1 预测反褶积压制多次波技术 2.2 Tau-p域反褶积压制多次波技术 2.3 F-K滤波压制多次波方法 2.4 Radon变换压制多次波技术 2.5 聚束滤波压制多次波技术 2.6 内切与加权叠加,2021/9/13,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,f（t）,f（t）,数据滤波和数据匹配,预测反褶积,预测反褶积与数据匹配,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,预测反褶积与数据匹配,水平常速介质；法向入射；稳态子波,没有噪声,已知

7、子波,确定性反褶积,最小相位子波,子波的逆稳定和最小相位,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,预测反褶积与数据匹配,水平常速介质；法向入射；稳态子波,没有噪声,随机反射系数（子波与数据自相关相等）,预测反褶积,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,预测反褶积与数据匹配,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,反射波:,多次波:,预测反褶积压制多次波的适用条件,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,m次多次反射波时距曲线方程,当地层倾角较小时:,周期性、可预测性,预测反褶积压制多次波的适用条件,水平地层、近炮检距或叠加剖面,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,自相

8、关函数,反褶积算子长度 n,预测步长 m,白噪系数,预测反褶积压制多次波的关键参数,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,预测误差算子长度 l,预测步长 m,白噪系数,L= m+n,m,n,预测反褶积压制多次波的关键参数,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,反褶积前叠加,反褶积后叠加,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,反褶积前（上）、后（下）自相关,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,预测反褶积能够预测垂直入射一维地震记录中的多次波。对于长周期多次波，复杂介质，多次波的周期性减弱，预测反褶积的效果相应减弱。 如果多次波在时差上满足周期性，理论上来说，用预测反褶积

9、是可以精确压制多次波能量的。叠前道集，多次波时差随偏移距增大变小，步长选取以远道的自相关次极值为好。 预测反褶积是子波截尾反褶积，当预测步长小于子波长度时，无论是一次波还是多次波都会子波都会被切除。从这个角度来看，预测反褶积去多次波，对一次波不是无损伤的，更谈不上是保幅。,2.1 预测反褶积技术,2021/9/13,预测算子长度至少要大于多次波的一个周期。算子长度取小了，会带进假的能量。因此算子应该适当取长一点。 级联预测反褶积效果有待进一步探讨。一般而言，先做较大步长多次波去噪，再做较小步长子波压缩提高分辨率是比较妥当的；先小步长、再做大步长，意义不大。但预测反褶积步长本身不能一分为二，严格

10、来说，要想通过反褶积串联来实现多步长多次波的去噪是不可能的。,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2.1 预测反褶积压制多次波技术 2.2 Tau-p域反褶积压制多次波技术 2.3 F-K滤波压制多次波方法 2.4 Radon变换压制多次波技术 2.5 聚束滤波压制多次波技术 2.6 内切与加权叠加,2021/9/13,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,x,t,o,x,p,Tau-p域预测反褶积压制多次波的适用条件,排列内 地层水平,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,Tau-p域预测反褶积的核心思路,a),b),Horizontal slowness

11、 (p),Offset (x),Two-way time (t),Intercept time (t),P,M1,M2,M1,M2,P,t-x域非周期性,Tau-p域周期性,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,Tau-p域P道集周期性推导,慢度:,水平慢度:,垂直慢度:,下行波旅行时间,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,一次反射波,一阶多次波,n阶多次波,Tau-p域P道集周期性推导,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,P道的预测步长,Tau-p域P道集周期性推导,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,合成数据Ta

12、u-p域预测反褶积结果,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,实际数据Tau-p域预测反褶积结果,Tau-p反褶积前,Tau-p反褶积后,炮 集,自 相 关,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,Tau-p 反褶积前叠加剖面,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,Tau-p 反褶积后叠加剖面,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,Tau-p 反褶积前叠加剖面,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,Tau-p 反褶积后叠加剖面,2.2 Tau-p域预测反褶积技术,2021/9/13,利用多次波可预测性压制多

13、次波的方法对短周期的全程多次波压制效果较好，但对长周期的全程多次波和层间多次波压制却难以奏效。有可能在记录时间长度内没有足够的多次波满足周期性的要求；另一方面，长周期的多次波需要长的算子，而在一个长的时窗范围内，甚至一次波也有可能呈周期性，这样的算子就潜伏着去多次的同时也除去了一次波的风险。 Tau-p域的预测反褶积效果优于 t-x域。 Tau-p域的预测反褶积的关键是要有足够的转换精度。,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2.1 预测反褶积压制多次波技术 2.2 Tau-p域反褶积压制多次波技术 2.3 F-K滤波压制多次波方法 2.4 Radon变换压制多次波技术 2.5 聚束滤波压制多

14、次波技术 2.6 内切与加权叠加,2021/9/13,2.3 F-K滤波压制多次波,2021/9/13,反射波与多次波的NMO特征,2.3 F-K滤波压制多次波,2021/9/13,F-K滤波压制多次波原理,2.3 F-K滤波压制多次波,2021/9/13,NMO校正后的反射波与多次波F-K谱,多次波,反射波,2.3 F-K滤波压制多次波,2021/9/13,叠加速度对F-K滤波压制多次波的影响,2.3 F-K滤波压制多次波,2021/9/13,NMO校正后,NMO校正+FK滤波后,2.3 F-K滤波压制多次波,2021/9/13,2021/9/13,FK滤波前叠加,FK滤波后叠加,2. 基于

15、信号分析的多次波压制技术,2.1 预测反褶积压制多次波技术 2.2 Tau-p域反褶积压制多次波技术 2.3 F-K滤波压制多次波方法 2.4 Radon变换压制多次波技术 2.5 聚束滤波压制多次波技术 2.6 内切与加权叠加,2021/9/13,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon法压制多次波原理,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon法压制多次波原理,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon法压制多次波原理,NMO校正,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon法压制多次波的应用策略,2.

16、4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,包含多次波的CMP道集,Input CMP gather,NMO correction,Forward Radon transform,inverse Radon transform,Primary and Multiples separation,Inverse NMO,Multiple prediction,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,动校正后CMP道集,Input CMP gather,NMO correction,Forward Radon transform,inverse Radon transform,P

17、rimary and Multiples separation,Multiple prediction,Inverse NMO,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon 谱,Input CMP gather,NMO correction,Forward Radon transform,inverse Radon transform,Primary and Multiples separation,Multiple prediction,Inverse NMO,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Input CMP gather,NMO correcti

18、on,Forward Radon transform,inverse Radon transform,Primary and Multiples separation,Inverse NMO,预测出的多次波模型,Multiple prediction,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Input CMP gather,NMO correction,Forward Radon transform,inverse Radon transform,Primary and Multiples separation,Inverse NMO,Multiple prediction,反动

19、校正后的多次波模型,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,常规（最小二乘）Radon变换的缺点,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Problem:,Solution: (q=1,p=2),高精度（高分辨率）Radon变换,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,一次波 + 多次波,常规 Radon,高精度 Radon,多次波,一次波,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,常规Radon,高精度Radon与常规Radon变换比较,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,高精度Radon,高精度Radon与常规Rado

20、n变换比较,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,影响Radon变换效果的因素,有限孔径,非高斯噪声,远炮检距 空间假频,远炮检距 正常时差,积分路径 数据归一化 程度,非抛物形 多次波,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon压制多次前单炮,Radon压制多次后单炮,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,去多次前叠加,去多次后叠加,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon 变换前速度谱与道集,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon 变换后速度谱与道集,2.4 Radon变换压制多次波,2

21、021/9/13,2021/9/13,Radon变换前叠加,Radon变换后叠加,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,交互Radon变换参数范围的确定,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,抛物线对应的曲率位置的自动显示,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon谱显示,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,交互切除参数定义,地震数据,切除范围,滤波后数据,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,压制多次波前后的数据对比方式多样,2.4 Radon变换压制多次波,2021/9/13,Radon变换压制多次波是

22、依靠多次波和一次波速度的差异来压制多次波的，因此求准去多次波的速度非常关键。去多次波速度的求取过程也是对地质构造和多次波形成机制的认识过程，用初始速度去除多次波后，再利用去多次波的道集求取更准确的速度，如此多次迭代，直到得到满意的去多次波速度；同时，任何去多次波的方法也会不同程度的造成有效波的损失，因此应该认真控制去多次波的时窗范围，以避免浅层资料不必要的损失。,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2.1 预测反褶积压制多次波技术 2.2 Tau-p域反褶积压制多次波技术 2.3 F-K滤波压制多次波方法 2.4 Radon变换压制多次波技术 2.5 聚束滤波压制多次波技术 2.6 内切与加权

23、叠加,2021/9/13,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,聚束滤波方法是一种从维纳滤波发展起来的阵列信号滤波处理方法，类似于维纳滤波方法。聚束滤波方法，首先是要使得滤波器的输出与期望输出之间的估计误差在最小平方意义下最小，除此之外聚束滤波方法还可以对某一特定方向的信号进行保护。,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,基本原理 在一个CMP道集中，地震数据模型在频率域可以描述为： 其中： 是地震记录 是归一化、待估计的信号 是微弱、零均值的稳态噪音 是包含振幅、时间和相位延迟的滤波算子,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,聚束滤波方法的基本设计准则是最小方差

24、、无偏，即： 无信号畸变； 输出噪音能量最小。 如果逆矩阵 存在，则多道滤波器为： 其中,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,如果噪音是随机的，而且在每一道有相同的能量，那么， ，这里 是噪音的方差或在每一道的能量值。所以估计的信号为：,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,为了将一次波和相关噪音分开，将数据模型重 新表述为： 其中： 是有效信号（一次波） 是相关噪音（多次波） 是微弱、零均值的稳态噪音 和 是分别对应一次波和多次波的滤波算子,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,消除相关噪音的聚束滤波方法要满足下面两个约束条件： 有效信号无畸变； 相关噪音的响

25、应为零或最小。 此时聚束滤波器满足： 其中,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,采用Lagrange乘子法可以获得滤波器为： 有效信号由下式估计：,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,技术特点 聚束滤波方法是一种包括信号和相关噪音的模型拟合的处理方法，由于变换域里采样和截断问题转化为模型拟合问题，没有因数字化导致的假象。 聚束滤波模型能够包括振幅和相位随偏移距的变化，及远偏移距处因切除直达波和折射波造成的记录道损失。这样的设计特别有利于避免畸变。,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,聚束滤波本身包括时间延迟、振幅和相位随偏移距变化的参数模型，但是这些模型主要

26、是由聚束滤波的滑动工作时窗中的主要同相轴控制的。 聚束滤波器通过自动修正参数模型来适应数据并采用强制性回归方法克服数据中信号的干涉。因此特别适合需要进行时间延迟、振幅和相位随偏移距变化精细分析的处理。,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,原始CMP道集,Radon后（）,聚束滤波压制后,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,原始速度谱,Radon后（）,聚束滤波压制后,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,原始CMP道集,预测反褶积后,聚束滤波压制后,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,原始速度谱,聚束滤波压制后,预测反褶积后,3.5 聚束滤波压制多

27、次波,2021/9/13,聚束滤波多次波压制效果,原始资料叠加剖面,3.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,聚束滤波多次波压制效果,聚束滤波多次波压制后叠加剖面,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,预测反褶积多次波压制后叠加剖面,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,塔里木地区多次波压制前CRP道集,塔里木地区多次波压制后CRP道集,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,塔里木地区多次波压制前叠加,2.5 聚束滤波压制多次波,2021/9/13,塔里木地区多次波压制后叠加,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2.1 预测反褶积压制多次波技术 2.2 Ta

28、u-p域反褶积压制多次波技术 2.3 F-K滤波压制多次波方法 2.4 Radon变换压制多次波技术 2.5 聚束滤波压制多次波技术 2.6 内切与加权叠加,2021/9/13,2.6 内切除与加权叠加,2021/9/13,内切除： 在一定的时间范围内对部分近偏移距道进行切除，这样可以对近道多次波进行压制，但同时也损失了部分有效波。当地震资料覆盖次数比较高时，这种损失对叠加效果的影响较小，而对压制多次波比较有利。这种方法也是常用的有效的去多次方法。,2.6 内切除与加权叠加,2021/9/13,去多次前叠加,2.6 内切除与加权叠加,2021/9/13,去多次后叠加,2.6 内切除与加权叠加,

29、2021/9/13,加权叠加： 加权叠加去多次波的原理和内切除方法相近，同样是减小近偏移距道对叠加的贡献，使近道的多次波得到压制。与内切除去多次不同的是，加权叠加是对不同的偏移距道乘以不同的权值，一般对近偏移距道和远偏移距道乘以较小的权值，对中偏移距道乘较大的权值，这样既可以压制多次波，还可以提高信噪比。,2.6 内切除与加权叠加,2021/9/13,常规叠加,加权叠加,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2021/9/13,预测反褶积或Tau-p域反褶积对衰减海上鸣震和短周期多次波很有效，对长周期多次波不起作用； F-K域滤波、Radon变换和聚束滤波等多次波压制方法对那些和一次波时差较大的远偏移距多次波来说，效果都很明显，但对近偏移距道时差较小的多次波效果较差； 对于近道可以采用内切除和加权叠加来在一定程度上压制多次波；,总结：,2. 基于信号分析的多次波压制技术,2021/9/13,当地下介质具有较大的正速度梯度时，基于时差的滤波方法往往能取得很好的处理效果，当介质的速度梯度较小或速度倒转时，有效波与多次波的时差很小，特别是小偏移距的数据，这时基于时差的滤波方法，往往不能够有效地压制多次波，甚至于可能伤害有效波。,