句容區(qū)塊地震資料多次折射波衰減技術(shù)

徐長志（華東分公司物探研究院 江蘇南京 210014）

一、引言

句容地區(qū)二維地震探區(qū)位于江蘇省中南部，長江下游南岸，構(gòu)造位置位于下?lián)P子復(fù)向斜蘇南隆起西部。根據(jù)地面資料和鉆探成果顯示，中古生界地層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等影響，地層形變嚴(yán)重、斷裂發(fā)育，構(gòu)造破碎，傾角多變，多層迭置，深淺倒置，地層間波阻抗差異小，產(chǎn)生了十分復(fù)雜的波場，反射波、折射波、斷面波及各種干擾波混雜，其中以多次折射波十分發(fā)育最為明顯圖（1-1）

圖（1-1）線性發(fā)育的原始單炮

這給處理帶來十分大的困難，如何成功去除多次折射波的干擾，成為擺在處理工作面前的一道難題。傳統(tǒng)去除多次折射常常采用切除方法和F X C N相干去噪方法，切除法對(duì)于多次折射波發(fā)育不嚴(yán)重的區(qū)域是有效的，但對(duì)于本區(qū)塊來說顯然是不適用的，切除會(huì)損失掉大量的有效信息，使得本來信噪比就低的資料雪上加霜，而F X C N相干去噪是通過頻率和速度的互相限制來對(duì)多次折射波進(jìn)行去除，由于此方法對(duì)多次折射波的速度和頻率的要求非常精確，用不好會(huì)傷及有效波以及產(chǎn)生頻率異常，更為突出的問題是通過幾次的使用會(huì)發(fā)生嚴(yán)重混波現(xiàn)象，從而導(dǎo)致剖面呈現(xiàn)炕席狀和蚯蚓化現(xiàn)象。圖（1-2）（1-3）

圖（1-3）為整炮用F X C N方法得到的結(jié)果，圖（1-4）為去除多次波后的疊加剖面，從圖上以上三幅圖可以看到，雖然多次波得到衰減，但混波現(xiàn)象十分嚴(yán)重。本分所創(chuàng)新使用的去除多次折射波的方法有兩個(gè)，第一：噪音分離，單獨(dú)提出多次折射波發(fā)育的區(qū)域，使其與其他未受污染的區(qū)域分離，做到有的放矢。第二：利用用F K多傾角濾波技術(shù)在算法上的優(yōu)勢來取代F X C N,從而達(dá)到更好的衰減多次折射波的目的。

圖（1-2）單炮混波現(xiàn)象

圖（1-3）剖面蚯蚓現(xiàn)象

為了成功解決本地區(qū)的多次折射波問題，本次利用使用噪音分離以及F K多傾角濾波組合，成功達(dá)到了最大限度的去除多次折射波，保存有效信息的目的，以下就是實(shí)現(xiàn)方法。

二、基本原理及應(yīng)用過程

1.FK多傾角濾波以二維傅氏變換為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：

諸如疊前炮點(diǎn)記錄(或接收點(diǎn)集記錄、CDP道集記錄)或者疊加剖面都是二維采樣序列X（t，x）。它代表地震信號(hào)振幅既是時(shí)間坐標(biāo)t的函數(shù)、也是道位置坐標(biāo)x的函數(shù)。對(duì)X（t，x）進(jìn)行二維傅氏變換

二維傅氏變換把地震信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間頻率f和空間頻率(或者波數(shù))k的函數(shù)。波數(shù)是在空間維每個(gè)單位距離上的周期數(shù)。在t-x域的每個(gè)不同傾角在f-k域?qū)?yīng)于一條直線。如果(t-x域)反射時(shí)間隨道位置增加而增加，則同相軸具有正傾角。如果反射時(shí)間隨道位置的增加而減小，則同相軸具有負(fù)傾角。t-x域正傾角與f-k域的正波數(shù)有關(guān)。t-x域的負(fù)傾角與f-k域的負(fù)波數(shù)有關(guān)。t-x域的每個(gè)不同傾角在f-k域?qū)?yīng)于一條線，這些線以不同的斜率通過原點(diǎn)。在t-x域一個(gè)傾角范圍轉(zhuǎn)換到f-k域就是一個(gè)扇形區(qū)域。在t-x域的水平同相軸具有零波數(shù)，將其在f-k域繪出圖來就沿頻率軸(垂直軸)。在t-x域較陡的傾斜同相軸繪出圖來就接近f-k域的波數(shù)軸(水平軸)。具有正傾角的信號(hào)具有正波數(shù)，而具有負(fù)傾角的信號(hào)具有負(fù)波數(shù)。

在f-k域中，每一個(gè)通過原點(diǎn)的斜率就表示了一個(gè)波的視速度，有效信號(hào)位于f軸的兩側(cè)，視速度為無窮大，面波位于比較低的頻率范圍內(nèi)，其它干擾波也占有比較寬的頻率范圍。雖然頻帶重疊，但視速度是分離的。如果單獨(dú)使用頻率f或單獨(dú)使用波數(shù)k都不可能很好的去除干擾波，但如果使用f-k即視速度v濾波，在f-k平面上設(shè)計(jì)扇形濾波器，就可以壓制某一視速度的波，達(dá)到壓制線性干擾突出有效波的目的。

在f-k域中，設(shè)計(jì)扇形濾波器切除某些視速度的干擾波后，再通過以下的反傅氏變換將信號(hào)變回t-x域

我們通常在頻波譜上量取多次折射波得視速度，得到視速度的范圍來進(jìn)行對(duì)多次波的衰減。

2.噪音分離技術(shù)，即單獨(dú)提取多次折射波發(fā)育的部分，使其與其他部分分離，從而對(duì)提取的部分用F K多傾角濾波對(duì)其進(jìn)行衰減，隨后提取被衰減掉的多次折射波，最后用原始單炮減掉衰減的多次折射波就得到了我們需要的不含多次折射波的干凈單炮。

三、應(yīng)用實(shí)例

我們以句容區(qū)塊茅山構(gòu)造測線為例，進(jìn)行多次折射波的衰減，圖（2-1）為多次折射波在單炮上的顯示。

圖（2-1）多次折射波發(fā)育的單炮

首先來做噪音分離，從原始單炮上提取折射波發(fā)育的部分，圖（2-2）為多次折射波發(fā)育區(qū)域與原始單炮分離。

圖（2-2）提取多次折射波發(fā)育區(qū)域

分析多次折射波的頻波譜圖（2-3）從圖上我們可以對(duì)其產(chǎn)生的角度進(jìn)行測量，從而對(duì)為應(yīng)用F K多傾角濾波技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

圖（2-3）多次折射波傾角分析

利用得到的數(shù)據(jù)，在分離出多次折射波的區(qū)域應(yīng)用F K多傾角濾波圖（2-4）

圖（2-4）為FK多傾角濾波后的結(jié)果

在原始單炮上減去圖（2-4）中衰減掉的多次折射波部分，得到衰減后干凈的單炮。圖（2-5）

圖（2-5）為去除多次折射波后的單炮面貌

通過單炮對(duì)比我們可以看出，在多次折射波發(fā)育的部分，原來是看不到有效波阻的，經(jīng)過衰減后，波阻顯現(xiàn)。

圖（2-6）多次折射波衰減后的剖面對(duì)比

通過剖面對(duì)比可以看出經(jīng)過對(duì)多次折射波的壓制，線性多次折射波有明顯的減少，突出了有效波組，使得剖面淺層信噪比明顯提高，有效波組連續(xù)性加強(qiáng)，并且對(duì)中深層沒有任何影響，從而達(dá)到了既定的效果。

結(jié)論

句容區(qū)塊資料性噪比較低，各種干擾波十分發(fā)育，尤其以多次折射波為甚，找到一種去除多次折射波得新方法十分必要，通過本技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，避免了一味切除造成的有效信息的損失，也避免了單炮及剖面的混波現(xiàn)象，有效的壓制了多次折射波，突出了有效信息，使原本被多次折射波壓制的有效波顯現(xiàn)了出來，為后續(xù)的處理工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這些有效波得參與疊加，大大提高了剖面的信噪比，以及成像能力。以此類推，此方法還有廣闊的普遍性，對(duì)于不同區(qū)塊的不同資料都有適應(yīng)性，從而能夠圓滿解決多次折射波的問題。

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