利用波束分解預測地震數據中的層間多次波的制作方法
【技術領域】
[0001] 所公開的實現一般涉及地震數據處理，并且更具體地，涉及用于利用波束分解預 測地震數據中的層間多次波的系統和方法。
【背景技術】
[0002] 在石油工業中，地震探查技術通常被用來幫助搜索和評估地下烴類沉積物。地震 勘探的目的是通過將能量向下發送到地中并記錄從下面的巖層返回的"反射"或"回波"來 對地球地下(地層)的一部分繪圖或成像。一般而言，地震探查由三個單獨的階段組成:數據 采集、數據處理和數據解釋。地震探查操作的成功取決于所有三個階段的圓滿完成。
[0003] 在數據采集階段，地震能量的一個或多個源將地震波發射到所感興趣的地下區域 (諸如地質地層）中。地震勘探通常利用一個或多個能量源并且通常利用大量傳感器或探測 器。可以被用來探測返回地震能量的傳感器通常是地震檢波器（陸地勘測）或水聽器(海洋 勘測）。發送到地層中的能量通常是聲音和剪切波能量。向下傳播的聲能可以源自各種源， 諸如在陸地上的爆炸或地震振動器或者在海洋環境中的空氣槍。地震波進入地層并且可以 被地下地震反射體（即，具有不同物理屬性的地下地層之間的界面）（例如，通過反射或折 射)散射。所反射的信號被一個或多個探測器采樣或測量，并且所得到的數據被記錄。所記 錄的樣本可以被稱為地震數據或"地震道"集合。地震數據可以被處理和分析，以提取被勘 探的地球區域的結構和屬性的細節。
[0004] 在表面地震勘測期間，能量源可以被定位在所感興趣的地質結構或地層之上的地 球表面附近的一個或多個位置(稱為炮點）處。每次當源被激活時，源生成向下行進穿過地 球并且至少部分地從地下各種類型的不連續部分反射(包括來自"巖層"邊界的反射）的地 震信號。一般而言，地震信號的部分反射可以在每次地下材料的彈性屬性發生變化時發生。 所反射的地震信號被發送回地球的表面，在那里它們被記錄為在多個位置處的走時的函 數。返回信號被數字化并記錄為時間的函數(振幅對時間）。
[0005] 關于數據采集階段期間由探測器記錄的地震能量的一個普遍的問題是，地震道常 常既包含期望的地震反射(也被稱為"一次"反射事件或簡單地稱為"一次波"）和不希望的 多次反射(也被稱為"多次波"），這種多次反射會掩蓋或壓倒一次地震反射。一次反射是以 從地下地震反射體的單次反射從源傳到探測器的聲波。多次反射是在被探測器接收之前至 少被反射三次（向上、向下和再次向上）的波。取決于它們與和其相關聯的一次事件的時間 延遲，多次波通常被表征為短程，意味著它們干擾它們自己的一次反射，或長程，其中它們 表現為單獨的事件。
[0006] 有多種類型的多次波事件。存在被"俘獲"在兩個強反射體(水層的自由表面與底 部)之間的水層中的信號。存在"微屈(pegleg)"多次波事件，其是由剛好在發射之后或者剛 好在探測之前通過水層的附加往返來表征的反射。存在"剩余的"表面相關的多次波事件， 其中第一個和最后一個向上反射在第一(水)層下面，并且在兩者之間在自由表面處存在至 少一個反射。還存在"層間"多次波，其具有從地下反射體發生的向下反射。
[0007] 在大多數情況下，多次波不包含從一次波不能更容易提取的有用信息。而且，在許 多近海地區的地震數據處理中水底多次波被識別為嚴重的噪聲問題。多次波可以嚴重掩蓋 用于結構化成像的一次反射事件并且污染振幅對偏移（"AV0"）信息。由于這些原因，在許多 環境中，尤其是在其中多次波相對于一次波特別強的海洋環境中，從地震數據中去除多次 波，或至少衰減多次波，是地震數據處理階段的重要部分。在深水數據的情況中，微屈反射 和海底多次波的一階和下幾階的抑制是非常重要的。這些相當強的多次波可能與目標反射 體的一次反射具有相同的走時。除了自由表面多次波，層間多次波已成為許多勘探領域中 更加尖銳的問題，在這些領域中，如果誤解釋，則層間多次波對儲層結構和AV0效應兩方面 都提出了儲層表征挑戰。
[0008] 存在依賴用于衰減的多次波的屬性來衰減表面相關的多次波的現有技術方法。一 類多次波衰減方法由預測方法組成，其中多次波是從它們各自的一次波預測的。現有技術 預測多次波衰減技術可以大致被分為兩種類別：（i)模型驅動方法和（ii)數據驅動方法。除 了所記錄的數據，模型驅動方法一般還利用地球模型來利用估計的海底和海面反射函數和 計算出的振幅函數預測或模擬多次波，以對水層多次波反射建模。然后，從原始數據中減去 那些預測的多次波。數據驅動方法采用一次波和多次波通過卷積關系物理相關的事實并且 通過交叉卷積被認為包含對多次波有固定相貢獻的相關一次波來預測多次波。數據驅動方 法一般可以處理復雜的幾何結構并且需要很少或不需要關于地下的屬性的先驗信息。與數 據驅動方法相比，模型驅動方法通常更計算成本有效，但數據驅動方法通常更靈活并且需 要更少的用戶分析和努力。
[0009] -些模型驅動方法需要結構化信息，即，關于地下結構，確定哪個區域是首先進行 地震勘探的目標的信息。其它模型驅動方法要求源子波的形狀，其雖然是脈沖的，但因為水 泡反射和物理源的有限頻率帶寬而不是數學上理想的delta函數。一些模型驅動方法要求 結構化和源子波信息二者，而其它方法利用匹配濾波器來解釋不當估計的源子波。數據驅 動技術對于在復雜的地質環境中預測多次波是有吸引力的解決方案，因為它們不需要地下 的任何先驗知識(反射率、結構和速度）。但是，這些方法往往過于昂貴，因為它們對地震采 集有巨大的要求，例如，針對每個接收器位置均需要一個放炮位置，并且這對于大多數三維 ("3D"）采集幾何結構而言在現場實現太過昂貴。
【發明內容】
[0010] 通過提供新穎且改進的基于一次波來預測層間多次波的方法，本發明克服了現有 技術的上述和其它缺點，該方法結合了來自模型驅動和數據驅動兩種方法的特征。它是通 過基于地球模型確定模型驅動的固定相預測并且通過固定相預測周圍的數據驅動預測增 強那種預測來實現的。應當認識到的是，模型驅動固定相預測可以由固定相預測的先驗確 定代替，諸如假設分層模型。注意，只要地球模型包括常常遠高于目標結構的微屈和層間生 成界面的近似描述，本發明就不要求關于目標結構的假設。換句話說，除了界面之下的粗略 ΝΜ0速度，模型驅動固定相預測還假設應當已知下至微屈生成界面的速度模型。
[0011] 根據下面描述的一些實現，衰減多次反射地震波中的層間多次波的計算機實現的 方法在具有處理器和存儲將由處理器執行的一個或多個程序模塊的存儲器的計算機系統 處執行，該方法包括:提供（i)包括多個波束的地震數據以及（ii)與地質體相關的地球模 型，其中該地球模型包括地質體中的上部界面和下部界面;選擇所述多個波束中的波束作 為輸入波束，其中該輸入波束與位于地質體的頂表面附近的源和探測器相關聯，并且其中 將源和探測器配對，以用于收集地震數據;確定以下至少其一 ：（i)上部界面和下部界面之 間的源側固定微屈到達和對應的探測器側一次波束以及（ii)上部界面和下部界面之間的 探測器側固定微屈到達和對應的源側一次波束;利用（i)由源側固定微屈到達延遲的探測 器側一次波束和（ii)由探測器側固定微屈到達延遲的源側一次波束當中至少其一來預測 上部界面和下部界面之間的層間多次波波束；以及對預測的層間多次波波束與輸入波束去 卷積，由此衰減存在于輸入波束中的層間多次波。
[0012] 根據下面描述的一些實施例，提供了用于衰減多次反射地震波中的層間多次波的 計算機系統，該計算機系統包括:存儲器;一個或多個處理器；以及存儲在存儲器中的一個 或多個程序模塊，其中當程序模塊被處理器執行時，使處理器執行以下指令:提供（i)包括 多個波束的地震數據和（i i)與地質體相關的地球模型，其中該地球模型包括地質體中的上 部界面和下部界面;選擇所述多個波束中的波束作為輸入波束，其中該輸入波束與位于地 質體的頂表面附近的源和探測器相關聯，并且其中將源和探測器配對，以用于收集地震數 據;確定以下至少其一 ：（i)上部界面和下部界面之間的源側固定微屈到達和對應的探測器 側一次波束以及（ii)上部界面和下部界面之間的探測器側固定微屈到達和對應的源側一 次波束;利用（i)由源側固定微屈到達延遲的探測器側一次波束以及（ii)由探測器側固定 微屈到達延遲的源側一次波束當中至少其一來預測上部界面和下部界面之間的層間多次 波波束；以及對預測的層間多次波波束與輸入波束去卷積，由此衰減存在于輸入波束中的 層間多次波。
[0013] 根據下面描述的一些實施例，非臨時性計算機可讀存儲介質存儲用于由計算機系 統的一個或多個處理器執行以用于衰減多次反射地震波中的層間多次波的一個或多個程 序模塊，該一個或多個程序包括用于執行以下操作的指令:提供(i)包括