[发明专利]考虑波束方位的用于衰减地震数据中的多次波的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及地震探测和处理，更具体而言，涉及利用波束的成像，还涉及通过组合模型驱动的和数据驱动的方法来基于一次波预测多次波的方法。

背景技术

在石油行业，通常使用地震勘探技术来帮助搜索和评估地下烃类矿床。在地震勘探中，一个或多个地震能量源向诸如地质层之类的所关注的地表下区域发射波。这些波进入地层中并可以分散，例如，通过由地表下地震反射层面（即，具有不同的弹性属性的地下地层之间界面）的反射或折射。通过一个或多个检波器采样或测量反射信号，并记录所产生的数据。被记录的样本可以被称为地震数据或一组“地震道”。可以分析地震数据，以提取正在被探测的地球的区域的结构的细节和属性。

地震勘探包括三个单独的阶段：数据获取、数据处理和数据解释。地震勘探操作的成功取决于所有三个阶段的令人满意的完成。

一般而言，地震探测的目的是通过向地面发射能量并记录从下面的岩石层返回的“反射”或“回波”，形成地球的地表下的一部分（地层）的图或图像。向地层发射的能量通常是声音，以及横波能量。向下传播的声能可以来源于各种源，诸如陆地上的爆炸或地震振动器，或在海洋环境下的气枪。地震探测通常使用一个或多个能量源以及通常还使用大量的传感器或检测器。可以被用来探测返回的地震能量的传感器通常是地震检波器（陆地勘测）或水听器（海上勘测）。

在表面地震勘探期间，能量源可以位于所关注的地质构造或地层上面的地球表面附近的一个或多个位置，被称为爆炸点。每当激活源时，源生成穿过地球向下传播的地震信号，并至少部分地从地表下的各种类型的不连续面反射，包括从“岩石层”边界反射。一般而言，每当地表下材料的弹性属性有变化时，都可以发生地震信号的部分反射。反射的地震信号被发射回地球的表面，在此，它们作为若干个位置处的传播时间的函数而被记录。返回信号被数字化，并被记录为时间的函数（振幅与时间）。

在数据获取阶段由检波器记录的地震能量所存在的一个流行问题是，地震道常常包含所希望的地震反射（“一次”反射）和会遮蔽或淹没主要地震反射的不希望有的多次反射。一次反射是从源传递到检波器的声波，带有从地表下地震反射层面的单次反射。多次反射是在被检波器检测到之前反射了至少三次（向上，向下和再次向上）的波。取决于与它们相关联的主要事件的时间延迟，多次波通常表征为暗示与它们自己的一次反射干扰的短路径，或表现为单独的事件的长路径。

还有各种当前技术已知的多次波事件。存在有在两个强反射体（自由表面和水底层）之间的水层中被“捕获”的信号。存在有“短程层间”多次波事件，它们是以紧随发射之后或就在检测之前通过水层的额外的往返行程为特征的反射。存在有“剩余的”表面相关的多次波事件，其中，第一和最后一个向上的反射低于第一（水）层，并且，在两者之间的自由表面上有至少一个反射。还有“间层”多次波，它们具有从地表下反射体发生的向下反射。

在大多数情况下，多次波不包含不会更轻松地从一次波中提取的任何有用信息。此外，水底层多次波已经被认为是许多近海地区中的地震数据处理中的最严重的噪声问题。多次波会严重地掩盖用于结构成像的一次反射事件，并污染振幅与偏移（“AVO”）信息。因此，去除多次波，或至少衰减多次波是许多环境中的地震数据处理阶段的必需的部分，特别是在其中多次波相对于一次波特别强的海的环境中。

在深水数据的情况下，对一阶和下面几阶海底多次波和短程层间（peg-leg）反射的抑制是非常重要的。这些相当强的多次波可以与目标反射体的一次反射具有相同传播时间。

取决于所使用的多次波的属性，有多个现有技术的减弱多次波的方法。一类多次波衰减方法是预测方法，其中，从它们相应的一次波预测多次波。现有技术的预测多次波衰减技术一般可以被分成两个类别；模型驱动的方法和数据驱动的方法。模型驱动的方法一般使用地球模型和已记录的数据，使用估计的海底反射率函数和计算出的振幅函数，来预测或模拟多次波，以建模水层多次反射，然后，从原始数据中减去这些预测的多次波。其他模型驱动的技术使用地球模型或反射率模型以预测固定的多次波。数据驱动的方法利用这样的事实：一次波和多次波通过卷积关系在物理上相关联，并通过交叉卷积被视为包含对于多次波的固定的贡献的相关一次波束，来预测多次波。数据驱动的方法可以一般性地处理复杂的几何形状，并需要很少或不需要有关地表下的属性的信息。与数据驱动的技术相比，基于模型的技术通常是成本效益好的，而后者通常更灵活。