本發明屬于地震資料處理領域，具體涉及一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法。

背景技術：

1、地震勘探是利用地下介質的速度、密度等物性差異進行油氣資源、礦產能源、水合物資源等能源勘探，同時可進行地殼分布情況研究，區域地質情況研究等。地震勘探可分為陸地勘探和海洋勘探，二者的地震數據處理的難點不同，陸地地震數據處理難點是近地表速度模型的建立及靜校正；海洋地震數據處理的難點是多次波的壓制。在海洋地震數據中，淺水地震數據多次波的種類多于深水地震數據，壓制難度也高于深水地震數據。

2、淺水海洋多道地震數據直達波附近存在強能量三角區，表現為近偏移距延續時間短，隨著偏移距增大，延續時間變大；同時具有頻率高，能量強，振幅大的特點，掩蓋一次反射波信號。以往通常認為強能量三角區線性干擾波為直達波及其頻散，通過研究大陸架至陸坡坡折帶的資料發現(圖9)：淺水區強能量黑三角區地震波場為中遠偏移距大角度的海底廣角多次波(圖10)。觀察水深較大的陸坡部位單炮(圖11)，可以發現海底反射與其一階多次波的時差近偏移距大、遠偏移距變小，隨著水深變小，中遠偏移距的一次波與多次波時差進一步變小而交織在一起，形成強能量的黑三角區域(圖10)。

3、淺水海底廣角多次波嚴重影響長排列地震數據中-遠偏移距信號的提取與偏移成像，常規方法往往將海底廣角多次波及以外的地震數據切除，這違背了利用長排列地震采集的初衷，造成了數據的浪費，更重要的是，中-遠偏移地震數據對于淺部存在強屏蔽層的地震數據成像具有重要意義。

4、例如某典型的淺水環境地區，地層淺部存在新生代陸相碎屑巖地層直接覆蓋在中古生代海相碳酸鹽巖地層之上，形成的強反射界面。該界面將大部分到達的能量反射回海面，并在海面、海底和該界面間來回震蕩形成多階次強能量多次波，同時到達該層位以下目標層的有效信號微弱。多次波能量強、有效波能量微弱，造成了淺水強屏蔽層以下地震成像品質差，從而制約了油氣勘探進程。而中-遠偏移距地震數據受海洋多次波影響小，信噪比高，對速度變化敏感，中-遠偏移距地震數據能夠提高速度分析精度，提高地震數據覆蓋次數，對淺水環境同時存在強屏蔽層海域的地震數據處理具有重要的意義。

5、故而研究一種壓制淺水海底廣角多次波，而不損害有效反射信號的地震數據處理方法以提高海洋拖纜長排列地震數據在淺水環境存在強屏蔽層條件下的成像品質。

技術實現思路

1、本發明為解決淺水海洋長排列地震數據強能量海底廣角多次波影響中-遠偏移距數據成像的問題，提出一種中-遠偏移距海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，通過分離反射波與海底廣角多次波，獲取海底廣角多次波模型，再從原始數據中減掉廣角多次波模型，達到壓制淺水海底廣角多次波的目的，實現過程簡單，適用于絕大多數淺水多道地震數據。

2、本發明是采用以下的技術方案實現的：一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，包括以下步驟：

3、步驟a、對原始數據進行動校時差校正，然后在零偏移距剖面上拾取海底反射時間，據此計算海底廣角多次波的壓制范圍；

4、步驟b、將壓制范圍內的數據進行線性τ-p變換，根據在τ-p域中反射波表現為橢圓、線性波表現為點的特征，識別出海底廣角多次波與一次反射波，通過切除或濾波方法將一次反射波切除，實現海底廣角多次波和反射波的分離，切除反射波后，反變換回時空域得到廣角多次波模型；

5、步驟c、從原始數據中將廣角多次波模型減掉，獲得淺水海底廣角多次波壓制后的成果數據。

6、進一步的，所述步驟a中，要求原始數據已經加載了觀測系統，首先抽取原始數據每一炮的最小偏移距數據組成首道剖面；然后利用海水速度進行動校時差校正；再拾取海底反射時間。

7、進一步的，所述步驟a中，根據海底反射時間和水速計算海底廣角多次波壓制范圍：

8、

9、其中，x為偏移距；tx為x偏移距處的時間；tx0為拾取的零偏移距海底反射時間；vmin為壓制區最小速度；vmax為壓制區最大速度；根據得到的tx，對原始數據切除，僅保留tx范圍內的數據。

10、進一步的，所述步驟b中，具體采用以下方式實現：

11、對壓制范圍內的數據進行線性τ-p變換，將時空域的(t，x)變換到τ-p域的(τ，p)公式如下：

12、

13、然后在τ-p域切除非點特征的區域，即切除壓制范圍內的反射波；切除反射波后，進行τ-p反變換，將τ-p域的(τ，p)反變換回時空域的(t，x)，公式如下：

14、

15、進一步的，所述步驟c中，采用最小二乘法從原始數據中將廣角多次波模型減掉，基于廣角多次波模型與原始數據在最小二乘準則下的最佳匹配，從時間上或者時間與空間上進行匹配濾波，將得到的期望濾波算子應用于廣角多次波模型，再從原始數據中將其減掉，匹配濾波具體包括兩種方式：

16、(1)僅在時間上進行匹配：廣角多次波模型數據中的每一道數據進行自相關，在當前時窗中將所有自相關結果相加；然后將廣角多次波模型數據的每一道與對應的原始數據進行互相關，在當前時窗中將所有互相關結果相加；最后采用萊文遜遞歸算法解正規方程af＝c，其中a為自相關和的托普利茲矩陣；f為期望濾波算子；c為互相關的和。

17、(2)在時間與空間上均進行匹配：在當前時窗中，廣角多次波模型數據中的當前道與其它道在不同時間和空間延遲進行自相關；在當前時窗中，廣角多次波模型數據中的每一道與原始數據在不同時間和空間延遲進行互相關；采用共軛梯度法解方程a’f＝c’，其中a’為計算的自相關矩陣；f為期望濾波算子；c’為計算的互相關。

18、與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：

19、本方案首先利用海水速度對原始數據進行動校正，再拾取海底的零偏移距反射時間，據此計算海底廣角多次波的壓制范圍，不預測常規多次波預測方法可以預測的近-中偏移據的多次波，保證不傷害近-中偏移距的地震信號；然后將壓制范圍內的數據變換到τ-p域，利用線性的海底廣角多次波在τ-p域變成點，雙曲線特征的反射波在τ-p域呈橢圓的特點，將海底廣角多次波和反射波分離，切除反射波后，反變換回時空域得到海底廣角多次波模型；最后從原始數據中減掉多次波，即實現了海底廣角多次波的壓制；

20、傳統方法將海底廣角多次波及其以外的數據切除，造成數據的浪費，降低了數據的覆蓋次數，同時中-遠偏移距信息對速度更加敏感，更有利于提高速度分析的精度；本方法通過預測中遠偏移距的海底廣角多次波，再從原始數據中減掉，不會損害中-遠偏移距反射波信號；壓制海底廣角多次波后，可利用高信噪比的中-遠偏移距反射波進行高精度的速度分析與偏移疊加，從而提高長排列地震數據的成像效果。

技術特征：

1.一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，其特征在于：所述步驟a中，在拾取海底反射時間時，要求原始數據已經加載了觀測系統，且所包含的道頭信息包括：炮點坐標、檢波點坐標、共中心點坐標、炮號、道號，偏移距，然后抽取原始數據每一炮的最小偏移距數據組成首道剖面，利用海水速度進行動校時差校正，此時海底的反射時間反應的是零偏移距反射時間。

3.根據權利要求1所述的一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，其特征在于：所述步驟a中，根據海底反射時間和水速計算海底廣角多次波壓制范圍：

4.根據權利要求1所述的一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，其特征在于：所述步驟b中壓制范圍內的數據進行線性τ-p變換，將時空域的(t，x)變換到τ-p域的(τ，p)，在τ-p域切除非點特征的區域，即切除壓制范圍內的反射波；切除反射波后，進行τ-p反變換回時空域得到廣角多次波模型；其中：τ-p變換：τ-p反變換：

5.根據權利要求1所述的一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，其特征在于：所述步驟c中，采用最小二乘法從原始數據中將廣角多次波模型減掉，從時間上或者時間與空間上進行匹配濾波，將得到的期望濾波算子應用于廣角多次波模型，再從原始數據中將其減掉，匹配濾波具體包括兩種方式：

技術總結
本發明公開一種海洋多道地震數據淺水海底廣角多次波壓制方法，根據海底廣角多次波在中遠偏移距呈線性的特點，應用線性τ?p變換將一次波與廣角多次波波場分離，獲得廣角多次波模型，然后從數據中減去，達到壓制廣角多次波的目的。壓制過程中需通過海底深度計算中遠偏三角區壓制范圍，不去除常規方法可預測的小偏移距區域的多次波。傳統方法將海底廣角多次波切除，會損害中?遠偏移距有效信號，本方案克服了以上問題，僅壓制海底廣角多次波而不損害有效信號。同時，算法實現過程簡單，精度高，適用于絕大多數海洋多道地震數據，具有較高的實際應用和推廣價值。

技術研發人員：楊佳佳,顏中輝,劉鴻,徐華寧,王小杰,楊睿,劉欣欣
受保護的技術使用者：青島海洋地質研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24