0 引言

近年来，随着准噶尔盆地勘探目的层聚焦于中深层二叠系，多次波的识别和压制得到了前所未有的重视，因为它是影响二叠系地震资料成像品质的关键因素。准噶尔盆地多次波是与侏罗系强煤层波阻抗界面相关的多组反射波，它与目的层二叠系有效波相互交织在一起，使得地层内幕成像品质差，剖面上地层接触关系紊乱，很难反映真实的地质现象，严重制约了该层系的油气勘探进程。

目前，陆地多次波压制方法主要有预测反褶积^[1-2]、拉东变换^[3-11]、聚束滤波^[12-13]以及叠后模型预测相减法^[14]等。这些方法在多次波压制过程中起到非常重要的作用，但是或多或少存在一些局限性。预测反褶积是利用多次波的周期性和一次波的非周期性差异压制多次波，由于反褶积预测步长不能太大，所以对长周期多次波压制效果不够理想。拉东变换是一种常用的多次波压制方法，可用于偏移前或偏移后的共反射点道集中，它利用多次波和一次波之间的速度差异压制多次波，但很难消除陆地层间多次波(一次波和多次波速度差异小)对有效波的干扰，虽然道集上压制效果明显，但叠加剖面上压制效果不佳；叠后模型预测方法是近几年常用的多次波压制方法，针对一次波和多次波有一定夹角的情况压制效果较好，但针对一次波和多次波夹角小的情况压制效果不理想，且容易损伤有效信号。

近两年，学者们提出了一些新的层间多次波压制方法^[15-18]。但是由于陆地层间多次波的复杂性，目前工业生产中预测反褶积、拉东变换、逆散射等多次波压制方法很难在陆上地震资料处理中获得明显效果，尤其是多次波能量远强于一次波反射能量、多次波与一次波反射倾角相近、多次波速度与一次波速度相近等情况下。

本文立足于多次波形成机理，利用VSP资料准确地识别了多次波，结合多次波的地震表象，应用GeoEast软件陆地层间多次波压制方法，在准噶尔盆地二叠系地震成像攻关中取得了显著效果，为二叠系勘探井位论证奠定坚实的资料基础。

1 多次波形成机理及特征

准噶尔盆地普遍发育的侏罗系煤层是一套典型的多层系强波阻抗界面，地震波从下伏地层传播至该界面时，一次或多次下行反射形成了层间多次波。为更好地厘清煤层和多次波的关系，依据准噶尔盆地地质特点，通过正演模型阐述多次波的形成机理、特征及与煤层发育程度的关系。

图 1上为准噶尔盆地玛湖凹陷的一条典型过井地层剖面模型，描述了该区地层走向和构造特征。在正演模拟过程中，在无煤层的基础上加入三层厚度相同、长度不等的煤层。正演结果表明：随着煤层层数的增多，与煤层相关的全程多次波和层间多次波同相轴的数量增多，多次波对一次波的干扰增强；随着地层深度的增加，来自不同界面的各类多次波与一次波交织在一起，导致地震资料同相轴真假难辨。

准噶尔盆地二叠系上、下乌尔禾组是一套弱反射层，侏罗系产生的层间多次波能量强于一次波反射能量。因此，在地震剖面上，二叠系严重受强层间多次波干扰，地层结构模糊不清，同相轴连续性差，资料信噪比低。

2 VSP资料识别多次波方法

VSP采集方法的特殊性决定了其在识别多次波方面具有独特优势。VSP采用地面激发、井中接收的方式，检波器位于地层旁边，不仅可接收到上行的地层反射波，还可接收到下行的直达波。若检波器正好位于某个反射层位，接收到的上行反射波和下行初至波在此位置相交，检波器可同时记录该反射层位的深度和地震波传播时间。该反射层位之上的检波器都能接收到该地层的反射，而之下的检波器不可能接收到该反射层的反射，这就是VSP识别多次波的理论依据。

能够产生多次波的地层一般反射系数比较大，很容易观察到反射波和下行直达波的交点，即产生多次波地层的位置。如果某些反射能量较强，但不能与下行初至波相交的波，很大可能性是多次波。沿着这些断头的反射波向初至方向画直线，就可以正好找到一个反射波与初至的交点，这一反射波产生了这些多次波(图 2)。

VSP作为一种地震勘探方法与地面地震记录到的多次波来源和产生机理是一致的，即VSP记录上能够观察到的多次波，在地震记录上也一定存在。因此可借助VSP上行波剖面识别出地震剖面的多次波。VSP资料处理过程中，可对识别出的多次波采用相应的方法进行处理。上、下行波场分离可去掉能量较强的下行波场，使有些在原始资料中不明显的多次波突显出来。

图 2为VSP上行波剖面和地震剖面对比标定图。由图可见，3320m处煤层产生了多组多次波。以3320m深度为界，煤层之下的检波器记录的反射波能量强连续性好，不受煤层屏蔽影响(图 2b蓝线左侧)；煤层之上的检波器记录到的反射波能量弱，频率低，受煤层屏蔽影响(图 2b蓝线右侧)，多次波较为发育，使得煤层之下的一次反射在3320m深度突然中断。这些多次波对应到地震剖面上(图 2中红色虚线)的同相轴，就是影响剖面质量的多次波干扰。

3 GeoEast陆地层间多次波压制方法与实现步骤

GeoEast陆地层间多次波压制方法是由三维陆地层间多次波预测模块InterMultiPred和自适应相减模块MultiAdaptSub联合实现的。方法的实现过程类似于海洋地震资料中与表面相关的多次波压制技术SRME，是SRME方法的扩展和推广，故也称为扩展层间多次波压制方法。海洋资料多次波主要产生于海平面一次或多次的下行反射后接收到的地震信号，其多次波压制模块只需褶积，不需要进行互相关计算。而GeoEast陆地层间多次波压制方法相当于将海洋地震资料的海平面下移至陆地地震资料产生多次波的地质层位，其模块需要先褶积后互相关，才能预测出与这一地质层位相关的层间多次波。

从运动学的角度看，图 3中层间多次波S→R接收到的时间可以分解为两个一次波S→R1和S1→R接收时间之和减去一次波S1→R1的接收时间。据此认识从波场的角度将层间多次波的波场分解为三个一次波波场分量，即T层接收到的一次波波场S→R1和S1→R以及J层(即产生层间多次波界面)的一次波波场S1→R1。三者之间的关系可以用类似SRME波场褶积表示，这样就可将运动学中的时间求和变为褶积，将相减变为互相关，同时考虑震源子波项，可消除波场S1R1的影响，从而直接预测与J层相关的层间多次波(图 3)。

该方法在GeoEast软件里具体实现步骤如下。

(1) 拾取产生层间多次波的地质层位。准确地拾取产生层间多次波的地质层位是GeoEast陆地多次波压制方法的关键环节之一，层位拾取准确与否直接影响预测多次波模型的精度。准噶尔盆地产生多次波的主要地质层位是侏罗系的多组强波阻抗界面，在地震剖面上为稳定的强能量同相轴，信噪比高且连续性好，容易追踪，层位拾取的精度高。

该方法可一次同时预测最多8个层位相关的表面或者层间多次波，一个层位产生一个多次波模型。当层位是地表时，可预测的多次波为表面相关的全程多次波，即相当于海洋地震资料处理的多次波，无需拾取地质层位；当层位是地下地质层位时，预测的多次波为层间多次波，即陆地地震资料处理的多次波，需要拾取地质层位。

(2) 预测层间多次波。GeoEast陆地层间多次波预测是基于共炮点道和共检波点道的褶积，同时与共中心点道相关，相关过程是通过拾取产生层间多次波的层位时间做时延，再累加所有贡献道集，得到拾取层位相关的多次波模型。

实际地震资料处理中无法预测S1和R1的准确位置，一般需沿着炮检方位定义一个孔径，并定义搜索的步长，然后搜索所有S1→R1射线路径的可能性，并把相关的结果相加。这个算法是该方法中涉及计算量最大的一部分，耗时最多。

由于该方法是纯数据驱动，且计算量大，在整体数据计算前，可先在一小块数据试验产生多次波的地质层位和处理参数。结合正演和VSP多次波识别，拾取多套产生层间多次波的地质层位，然后查看目标多次波是哪套层位或者哪几套层位产生的，预测也可组合。试验结果满意后，再进行体数据的多次波预测。

(3) 时—空域自适应压制多次波。预测的多次波模型确定后，首先在时—空域内对比分析预测的多次波同相轴和地震资料中多次波同相轴的相似度，以及两者之间在振幅、频率、相位上存在的差异，然后匹配地震资料中的多次波和预测的多次波，最后通过自适应相减法将预测的多次波从原始记录中减去，从而达到压制多次波的目的。

自适应相减法利用了单道相减和多道相减的各自优势，以弥补单一减去法存在的局限性，找到两个数据相关值的最大相似度，更好地压制多次波。

4 应用效果

GeoEast陆地层间多次波压制方法已应用于准噶尔盆地多个三维地震资料处理区块，有效消除了多次波，提升了地震资料品质，地层内幕成像和接触关系清楚，为解释和反演提供了保真的地震资料，加快了二叠系地震勘探步伐，为油田的增储上产奠定了坚实基础。

玛湖1井区三维位于玛湖凹陷南斜坡带，二叠系地震资料一次波和多次波交织在一起，不但干扰处理人员正确拾取一次波速度，而且最终成果剖面上夹杂着未识别的多次波，为解释工作埋下陷阱。针对该地区存在的多次波，油田公司组织多家单位进行了多轮次物探技术攻关，最终获得了比较可靠的地震成果。

图 4是GeoEast层间多次波压制方法在玛湖1井区三维工区的应用效果。由于受多次波的严重干扰，二叠系的地层接触关系不清，尖灭点识别困难(图 4a中蓝圈)；经层间多次波压制后，二叠系上、下乌尔禾组之间不整合面接触关系清楚，地层内幕反射结构合理、清晰(图 4b中蓝圈)。

通过对比分析工区13口井二叠系乌尔禾组的实测地层倾角和新、老地震资料倾角，经过多次波攻关处理后的地震资料同相轴产状更符合实际地层倾角(表 1)。

5 结论

(1) VSP资料在识别多次波方面具有独特优势，利用VSP识别出的多次波可以判别地震剖面上是否存在多次波、存在位置和产生多次波的层位，为后续多次波预测和压制奠定基础。

(2) GeoEast陆地层间多次波压制方法已应用于准噶尔盆地地震资料处理中，提升了二叠系地震资料品质。但是，由于该方法非常耗时，鉴于油田公司软、硬件配置有限，很难大规模地进行推广应用。

(3) 该方法在预测多次波时，需要借助周围一定范围内的数据，这关系到多次波的压制效果和模块的运算效率，需要根据具体资料进行试验对比，权衡去噪效果和计算效率，在确保多次波压制效果的前提下选择最小的资料范围，提高处理效率。