本發(fā)明屬于地震多次波壓制領(lǐng)域，具體地涉及一種基于同相軸優(yōu)化追蹤技術(shù)的多次波剔除與擴(kuò)展維納濾波相結(jié)合的組合自適應(yīng)衰減方法。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，諸如波場(chǎng)外推法、自由界面多次波衰減方法(Surface–relatedMultipleElimination，SRME)及逆散射級(jí)數(shù)法等基于波動(dòng)方程理論的多次波剔除方法獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中SRME方法已成為當(dāng)前生產(chǎn)中多次波壓制的主流技術(shù)手段。基于波動(dòng)理論的多次波剔除方法通常包括多次波預(yù)測(cè)和多次波衰減兩個(gè)步驟，即首先需波動(dòng)理論預(yù)測(cè)出地震記錄中的多次波成分，然后根據(jù)預(yù)測(cè)出的多次波記錄應(yīng)用各種多次波自適應(yīng)衰減方法將原始地震記錄中的多次波剔除，其中基于多次波記錄的多次波自適應(yīng)衰減是提升波動(dòng)方程類(lèi)多次波剔除方法對(duì)于復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域的多次波剔除效果的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前應(yīng)用于波動(dòng)方程類(lèi)多次波剔除方法的多次波自適應(yīng)衰減方法主要有兩大類(lèi)，第一類(lèi)為多道維納濾波法，其原理是根據(jù)最小平方準(zhǔn)則成功消除了預(yù)測(cè)的自由界面多次波，從而使SRME能夠真正地應(yīng)用于實(shí)際。應(yīng)用于波動(dòng)方程類(lèi)多次波剔除方法的另一類(lèi)多次波自適應(yīng)衰減方法為基于各種數(shù)學(xué)變換域的匹配衰減法，如基于拋物線(xiàn)拉冬域的匹配衰減法和基于曲波域的一次波和多次波分離方法等。除上述兩大類(lèi)方法之外，人們還提出了其它約束條件的匹配衰減方法，譬如基于模式的自適應(yīng)相減技術(shù)、基于獨(dú)立變量分析的自適應(yīng)衰減、基于多維預(yù)測(cè)誤差濾波的自適應(yīng)相減技術(shù)、非平穩(wěn)回歸自適應(yīng)相減技術(shù)、逆子波域去除所預(yù)測(cè)多次波的方法以及基于多道卷積信號(hào)盲分離的多次波自適應(yīng)相減方法等。通常情況下，多道維納濾波類(lèi)方法對(duì)各類(lèi)多次波都可進(jìn)行有效壓制，但當(dāng)一次波與多次波同相軸交叉時(shí)其極易損傷有效波信息；相對(duì)而言，數(shù)學(xué)變換域的匹配衰減類(lèi)方法對(duì)于與一次波同相軸發(fā)生交叉的多次波有更好的剔除效果，但其通常假定多次波同相軸符合雙曲線(xiàn)型規(guī)律，因而其對(duì)于復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域的部分非雙曲線(xiàn)型多次波剔除效果不佳，此外對(duì)于當(dāng)一次波與多次波同相軸視速度差異較小時(shí)(一般存在于近偏移距道)，該類(lèi)方法也容易造成一次波的損傷?？梢钥闯?，目前常用的方法不能兼顧有效波的提取效果與多次波的壓制效果，因此需要研究一種新的方法，使其不但能夠顯著改善多次波的壓制效果，而且能夠有效避免多次波剔除過(guò)程中對(duì)一次波信號(hào)的損傷，并適應(yīng)于復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域的多次波剔除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種多次波組合自適應(yīng)衰減方法，本發(fā)明基于同相軸優(yōu)化追蹤技術(shù)的多次波剔除與擴(kuò)展維納濾波相結(jié)合的組合自適應(yīng)衰減方法，首先基于預(yù)測(cè)的多次波信息，利用同相軸優(yōu)化追蹤技術(shù)和短時(shí)窗FK視速度濾波法進(jìn)行計(jì)算，將原始記錄分離為準(zhǔn)一次波記錄和準(zhǔn)多次波記錄；然后再利用擴(kuò)展的維納濾波法消除準(zhǔn)一次波記錄中的殘余多次波，并同時(shí)恢復(fù)原準(zhǔn)多次波記錄中損傷的一次波信息。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種多次波組合自適應(yīng)衰減方法，具體包括以下步驟：1)基于同相軸優(yōu)化追蹤的多次波匹配衰減過(guò)程，包括以下幾步：(1)利用自由界面多次波預(yù)測(cè)方法(SRMP)得到多次波記錄m(x,t)，將其進(jìn)行動(dòng)校正和疊加處理，得到多次波疊加速度譜，相應(yīng)的計(jì)算公式為式中，n(1≤n≤N)為道號(hào)；xn為第n道的偏移距，對(duì)Em(v,τ)進(jìn)行適度平滑后，m(x,t)中疊加速度值v0、零偏移距時(shí)τ0的雙曲線(xiàn)同相軸，將在譜Em(v,τ)上形成以(v0,τ0)為中心極值的團(tuán)狀結(jié)構(gòu)能量；(2)應(yīng)用等值線(xiàn)追蹤方法求出譜Em(v,τ)上以(v0,τ0)為中心極值的團(tuán)狀結(jié)構(gòu)能量的分布范圍，并搜索出其極值點(diǎn)位置，然后根據(jù)該點(diǎn)的坐標(biāo)(v0,τ0)擬合出時(shí)空域中的相應(yīng)同相軸，即其所經(jīng)各道的旅行時(shí)tn，可表示為然后以原追蹤的極值位置(v0,τ0)為中心創(chuàng)建原始記錄d(x,t)的局部速度譜，在一定的速度與時(shí)間范圍內(nèi)掃描則可獲得該同相軸的準(zhǔn)確參量v′0與τ′0，從而實(shí)現(xiàn)多次波同相軸的優(yōu)化追蹤過(guò)程；(3)在得到各多次波同相軸所經(jīng)地震道的旅行時(shí)tm后，利用短時(shí)窗FK視速度濾波法從原始記錄d(x,t)和多次波記錄m(x,t)中將其消除，得到去除多次波同相軸后的準(zhǔn)一次波記錄dp(x,t)與剩余多次波記錄ml(x,t)，而去除掉的多次波同相軸合成為準(zhǔn)多次波記錄dm(x,t)與雙曲多次波記錄mh(x,t)；2)利用擴(kuò)展的維納濾波法針對(duì)準(zhǔn)多次波記錄dm(x,t)與準(zhǔn)一次波記錄dp(x,t)進(jìn)行再次自適應(yīng)衰減，以濾出準(zhǔn)多次波記錄dm(x,t)中的一次波信息，并進(jìn)一步消除準(zhǔn)一次波記錄dp(x,t)中的殘余多次波，相應(yīng)的處理過(guò)程表示為p1(x,t)＝ELSF[dm(x,t),mh(x,t)]p2(x,t)＝ELSF[dp(x,t),ml(x,t)]其中，ELSF表示擴(kuò)展最小平方濾波算子；p1(x,t)中包含的是由記錄dm(x,t)中濾出的一次波信息；p2(x,t)為消除記錄dp(x,t)中殘余多次波的結(jié)果，最終衰減多次波后的記錄如下式所示：p(x,t)＝p1(x,t)+p2(x,t)式中，p(x,t)為組合自適應(yīng)衰減的最終結(jié)果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：本文提出了一種多次波組合自適應(yīng)衰減方法，該方法基于同相軸優(yōu)化追蹤技術(shù)的多次波剔除與擴(kuò)展維納濾波相結(jié)合的組合自適應(yīng)衰減方法，綜合利用了基于同相軸優(yōu)化追蹤的多次波衰減方法和與擴(kuò)展維納濾波法各自的優(yōu)勢(shì)，其無(wú)論是對(duì)常見(jiàn)的雙曲線(xiàn)型多次波還是其它類(lèi)型多次波都可進(jìn)行有效壓制，并可最大限度地減少一次波的損傷。理論模型實(shí)驗(yàn)與野外資料的處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示該方法多次波剔除效果明顯優(yōu)于常規(guī)的多道維納濾波方法，其更加適應(yīng)于復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域的多次波剔除處理。附圖說(shuō)明圖1水平層狀介質(zhì)的網(wǎng)格速度模型；圖2多次波組合自適應(yīng)衰減處理流程；圖3同相軸優(yōu)化追蹤過(guò)程示例(a)炮集記錄對(duì)應(yīng)的第500個(gè)CMP記錄；(b)基于自由界面多次波預(yù)測(cè)方法獲得第500個(gè)CMP記錄的多次波記錄；(c)基于多次波記錄創(chuàng)建多次波速度譜；(d)追蹤得到的原始記錄中的多次波同相軸；圖4優(yōu)化追蹤法的多次波與一次波分離過(guò)程(a)短時(shí)窗FK視速度濾波過(guò)程，(b)準(zhǔn)一次波記錄示例，(c)準(zhǔn)多次波記錄示例；圖5(a)通過(guò)多次波組合自適應(yīng)衰減的CMP記錄,(b)通過(guò)多道維納濾波衰減多次波后的CMP記錄,(c)多次波組合自適應(yīng)衰減法所去掉的多次波成分,(d)多道維納濾波法去掉的多次波成分；圖6原始CMP記錄(a)與預(yù)測(cè)的多次波記錄(b)示例；圖7利用同相軸優(yōu)化追蹤法獲得的準(zhǔn)一次波記錄示例；圖8多次波組合自適應(yīng)衰減法(a)與多道維納濾波法(b)衰減多次后的CMP記錄示例；圖9多次波組合自適應(yīng)衰減法(a)與多道維納濾波法(b)減掉的多次波信息；圖10Pluto模型原始記錄的逆時(shí)偏移剖面；圖11經(jīng)過(guò)多次波組合自適應(yīng)衰減法壓制多次波后的逆時(shí)偏移剖面；圖12經(jīng)過(guò)多道維納濾波法衰減多次波后的逆時(shí)偏移剖面。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步解釋?zhuān)景l(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例任何形式上的限制。實(shí)施例1一種多次波組合自適應(yīng)衰減方法，具體實(shí)施方式的介質(zhì)模型包括水平層狀介質(zhì)模型和Pluto1.5模型，其中水平層狀模型的速度如圖1所示。本實(shí)施例以水平層狀模型為例詳細(xì)描述基于多次波組合自適應(yīng)衰減方法的實(shí)現(xiàn)流程(流程圖如圖2所示)，其具體過(guò)程如下：1)以主頻為35Hz的雷克子波作為震源，采用聲波方程的有限差分法模擬方法生成一套含有多次波的地震記錄。該地震記錄共500炮，每炮含有160道，炮間距與道間距均為10米，最小偏移距是0(該炮集記錄對(duì)應(yīng)的第500個(gè)CMP記錄如圖3(a)所示)。在圖3(a)所示的CMP記錄中，箭頭指向的為多次波同相軸，二者均與同時(shí)段的一次波同相軸相交，且序號(hào)為②的多次波同相軸與一次波同相軸在近偏移距道位置幾乎重合。2)基于同相軸優(yōu)化追蹤的多次波匹配衰減過(guò)程，包括以下幾步：(1)利用自由界面多次波預(yù)測(cè)方法(SRMP)得到多次波記錄m(x,t)，將其進(jìn)行動(dòng)校正和疊加處理，得到多次波疊加速度譜，相應(yīng)的計(jì)算公式為式中，n(1≤n≤N)為道號(hào)；xn為第n道的偏移距，對(duì)Em(v,τ)進(jìn)行適度平滑后，m(x,t)中疊加速度值v0、零偏移距時(shí)τ0的雙曲線(xiàn)同相軸，將在譜Em(v,τ)上形成以(v0,τ0)為中心極值的團(tuán)狀結(jié)構(gòu)能量。(2)應(yīng)用等值線(xiàn)追蹤方法求出譜Em(v,τ)上以(v0,τ0)為中心極值的團(tuán)狀結(jié)構(gòu)能量的分布范圍，并搜索出其極值點(diǎn)位置，然后根據(jù)該點(diǎn)的坐標(biāo)(v0,τ0)擬合出時(shí)空域中的相應(yīng)同相軸，即其所經(jīng)各道的旅行時(shí)tn，可表示為然后以原追蹤的極值位置(v0,τ0)為中心創(chuàng)建原始記錄d(x,t)的局部速度譜，在一定的速度與時(shí)間范圍內(nèi)掃描則可獲得該同相軸的準(zhǔn)確參量v′0與τ′0，從而實(shí)現(xiàn)多次波同相軸的優(yōu)化追蹤過(guò)程。對(duì)于圖1所示的水平層狀模型，基于自由界面多次波預(yù)測(cè)方法獲得多次波記錄(其對(duì)應(yīng)的第500個(gè)CMP記錄如圖3(b)所示)，并基于多次波記錄創(chuàng)建多次波速度譜(見(jiàn)圖3(c))，然后在此基礎(chǔ)上，利用等值線(xiàn)追蹤方法獲得多次波同相軸疊加能量團(tuán)的范圍，并利用優(yōu)化追蹤方法確定出原始記錄中的多次波同相軸(見(jiàn)圖3(d)中的曲線(xiàn)①～②)。(3)在得到各多次波同相軸所經(jīng)地震道的旅行時(shí)tm后，利用短時(shí)窗FK視速度濾波法從原始記錄d(x,t)和多次波記錄m(x,t)中將其消除，得到去除多次波同相軸后的準(zhǔn)一次波記錄dp(x,t)與剩余多次波記錄ml(x,t)，而去除掉的多次波同相軸合成為準(zhǔn)多次波記錄dm(x,t)與雙曲多次波記錄mh(x,t)；短時(shí)窗FK視速度濾波過(guò)程如圖4(a)所示，對(duì)圖3中的同相軸①②分別實(shí)施短時(shí)窗FK視速度濾波處理后得到去除追蹤同相軸后的準(zhǔn)一次波記錄(如圖4(b)所示)以及準(zhǔn)多次波記錄(如圖4(c)所示)。圖中準(zhǔn)一次波記錄中的多次波同相軸已被完全消除，基本不存在殘余多次波信息，但由于多次波同相軸②與一次波同相軸近于重合，導(dǎo)致一次波信息受到輕微損傷(如圖4(b)矩形區(qū)域所示)，其損傷的信息存在于準(zhǔn)多次波記錄中(如圖4(c)矩形區(qū)域所示)。2)利用擴(kuò)展的維納濾波法針對(duì)準(zhǔn)多次波記錄dm(x,t)與準(zhǔn)一次波記錄dp(x,t)進(jìn)行再次自適應(yīng)衰減，以濾出準(zhǔn)多次波記錄dm(x,t)中的一次波信息，并進(jìn)一步消除準(zhǔn)一次波記錄dp(x,t)中的殘余多次波，相應(yīng)的處理過(guò)程表示為p1(x,t)＝ELSF[dm(x,t),mh(x,t)]p2(x,t)＝ELSF[dp(x,t),ml(x,t)]其中，ELSF表示擴(kuò)展最小平方濾波算子；p1(x,t)中包含的是由記錄dm(x,t)中濾出的一次波信息；p2(x,t)為消除記錄dp(x,t)中殘余多次波的結(jié)果，最終衰減多次波后的記錄如下式所示：p(x,t)＝p1(x,t)+p2(x,t)式中，p(x,t)為組合自適應(yīng)衰減的最終結(jié)果。對(duì)于圖1所示的模型，基于多次波組合自適應(yīng)衰減結(jié)果的第500個(gè)CMP記錄如圖5(a)所示。由圖5(a)可知，經(jīng)擴(kuò)展維納濾波處理后，原損傷的一次波信息得到了較好的補(bǔ)償。圖5(b)為通過(guò)多道維納濾波衰減多次波的結(jié)果，圖5(c)與(d)分別顯示了多次波組合自適應(yīng)衰減法與多道維納濾波法減掉的多次波成分。對(duì)比圖5(a)和圖5(b)以及圖5(c)和圖5(d)可知，當(dāng)多次波同相軸與一次波同相軸相近時(shí)，傳統(tǒng)多道維納濾波法會(huì)往往會(huì)導(dǎo)致一次波信息的損傷，而多次波組合自適應(yīng)衰減法則可在有效壓制多次波的同時(shí)較好地保持一次波信息。Pluto1.5模型是一個(gè)用于檢驗(yàn)自由界面多次波預(yù)測(cè)與衰減效果的標(biāo)準(zhǔn)模型。該模型海底由淺到深變化劇烈，中部存在高速的鹽丘構(gòu)造，致使大部分波阻抗界面扭曲，并形成多套斷層，而鹽丘下部的地層受擠壓作用而成為一系列褶皺構(gòu)造。圖6(a)為Pluto1.5模型的第703個(gè)原始CMP記錄，圖6(b)為其對(duì)應(yīng)的多次波記錄(經(jīng)自由界面多次波預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)得到)的CMP。由圖6可知，Pluto1.5模型原始記錄中絕大多數(shù)多次波同相軸仍然為雙曲形式的，但也發(fā)育有少量不符合雙曲線(xiàn)規(guī)律的復(fù)雜多次波(與鹽丘頂、底界面有關(guān)，如圖6(a)、(b)中箭頭所示)。應(yīng)用多次波組合自適應(yīng)衰減法與傳統(tǒng)多道維納濾波法分別對(duì)原始記錄進(jìn)行多次波衰減處理。圖7顯示了基于同相軸優(yōu)化追蹤法獲得的準(zhǔn)一次波記錄，與圖6(a)所示原始記錄相比，其中大部分多次波均被消除，且記錄中的一次波信息保留完好，僅箭頭指向的復(fù)雜多次波同相軸(近于線(xiàn)性同相軸)得以殘留。為進(jìn)一步壓制殘余的復(fù)雜多次波，本實(shí)例針對(duì)準(zhǔn)一次波記錄進(jìn)行了擴(kuò)展維納濾波法再次衰減，所得結(jié)果如圖8(a)所示，而圖8(b)為經(jīng)過(guò)多道維納濾波衰減多次波后的記錄，圖9(a)與(b)則分別顯示了多次波組合自適應(yīng)衰減法與多道維納濾波法減掉的多次波成分。由圖8和圖9可知，經(jīng)過(guò)多道維納濾波衰減處理后，原準(zhǔn)一次波記錄中的復(fù)雜多次波已被消除(如圖8(a)箭頭所示)，并且其一次波信息幾乎未受損傷；而傳統(tǒng)多道維納濾波法處理后的地震記錄中其中、深部的反射信號(hào)振幅明顯偏弱，其部分一次波反射同相軸受到嚴(yán)重?fù)p傷(如圖8(b)箭頭所示)。對(duì)原始地震記錄及衰減多次波后的地震記錄進(jìn)行逆時(shí)偏移成像，相應(yīng)的深度剖面分別見(jiàn)圖10～圖12。在圖10所示的原始偏移剖面中，箭頭指向的為強(qiáng)多次波成像的同相軸，其干擾了對(duì)有效構(gòu)造的解釋分析。由圖11可知，經(jīng)過(guò)多次波組合衰減方法處理后的逆時(shí)偏移剖面中，箭頭指向的強(qiáng)多次波同相軸已被完全消除，而通過(guò)常規(guī)多道維納濾波法處理后的偏移剖面中仍有殘余成像(如圖12箭頭所示)，且部分鹽丘頂界面反射同相軸發(fā)生畸變(如圖12橢圓范圍所示)，此外對(duì)比圖11和圖12可知，圖12其中、深部位置構(gòu)造成像能量明顯弱于圖11，這些現(xiàn)象均說(shuō)明多道維納濾波法在剔除多次波的同時(shí)會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷一次波反射信號(hào)，而多次波組合衰減方法則可在有效剔除各類(lèi)多次波的同時(shí)較好地保持一次波信息。