一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104360394 A (43)申请公布日 2015.02.18 CN 104360394 A (21)申请号 201410717828.9 (22)申请日 2014.12.01 G01V 1/36(2006.01) (71)申请人中国海洋石油总公司地址 100010 北京市东城区朝阳门北大街 25 号申请人中海油研究总院 (72)发明人王建花李绪宣张金淼郝振江杨俊孙文博朱振宇张云鹏糜芳薛东川 (74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人徐宁刘美丽 (54) 发明名称一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法。

2、(57) 摘要本发明涉及一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，首先将变深度缆地震数据变换到频率域，然后在频率域对频谱进行拟合，使得合成数据的频谱和实际接收数据的频谱的差达到极小，将鬼波压制问题转换为频谱拟合的反演问题，针对变深度缆数据的特点，在反演过程中，引入了横向约束项，使得陷波点位置的频谱在横向上互相补充，采用本发明的变深度缆数据鬼波压制的方法，层次分明，由于采用了横向约束项，并通过约束因子对横向约束进行控制，因此获得的压制鬼波后的地震数据在频率域很好的校正了陷波效应，在时间域能够较好的抑制噪声，达到非常好的鬼波压制效果。本发明可以直。

3、接用于海上变深度缆采集地震资料的处理过程中。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 5 页附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图5页 (10)申请公布号 CN 104360394 A CN 104360394 A 1/1 页 2 1. 一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其包括以下步骤： 1) 对变深度缆接收的地震数据进行抽道集，形成共中心点道集； 2) 将共中心点地震数据进行动校正，并将动校正后的共中心点地震数据进行傅里叶变换，得到含有鬼波的原始地震数据的频谱； 3) 根据检波点的不同深。

4、度，将得到的含有鬼波的原始地震数据的频谱进行简化，得到 H ； 4) 采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱； 5) 将压制鬼波后的地震数据的频谱进行傅里叶逆变换，得到压制鬼波后的地震数据。 2. 如权利要求 1 所述的一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其特征在于：所述步骤 3) 中的 H(f) 1-e-i2f，其中，为地震波从检波器到水表的旅行时。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其特征在于：所述步骤 4) 采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱具体过程为：鬼波压制相当于求。

5、解如下公式的极小值； |HSr-S*| (1) 其中， S*是已知的变深度缆实际采集到的地震数据的矩阵表示， Sr是地下反射回来的地震信号的矩阵表示；在公式 (1) 基础上加入体现不同道数据相互补充的约束项，则公式 (1) 变为： |HSr-S*|+|MSr| (2) 其中， |MSr| 为横向约束条件，为约束因子；在公式 (2) 的基础上加入稳定泛函得： |HSr-S*|+|MSr|+|ISr| (3) 其中，表示稳定因子；求解公式 (3) 的极小值，对公式 (3) 关于 Sr求导数并令导数等于零，得： HT(HSr-S*)+MTMSr+ISr 0 (4) 整。

6、理得： (HTH+MTM+I)Sr HTS* (5) 根据地震数据的特点给定和参数，将和代入公式 (5) 得到一个方程组，解这个方程组可以求解得到 Sr，得到压制鬼波后的地震数据的频谱。 4. 如权利要求 3 所述的一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其特征在于：和两个参数的取值至关重要，和根据地震资料的信噪比来确定，假如地震资料的信噪比为 b，则取为取为权利要求书 CN 104360394 A 2 1/5 页 3 一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法技术领域 0001 本发明涉及海上油气勘探领域，特别是关于一种海上变深度缆地震数据鬼。

7、波压制的方法。背景技术 0002 地震勘探是油气勘探的重要手段，特别是海上油气勘探，由于其钻井成本高，地质资料以及其它资料少，因此地震勘探在海上油气勘探中具有更重要的作用。采集宽频段的地震数据一直是海上地震勘探的追求，但是至今为止，由于各种条件的限制，这仍然是一个遥不可及的目标。传统的海洋采集拖缆所在的深度是固定的，得到的检波点鬼波陷波频率即是可以恢复的最大频率。为了使得整个频率更高，拖缆必须固定在尽量浅的一个深度上，但是浅层的噪音会影响数据的低频段有效信息。将拖缆放置在一定深度进行采集可以减少记录的噪声，但是会引入检波点鬼波，使得地震频段内的振幅谱存。

8、在陷波现象。因此传统采集中，需要将拖缆放置的尽量与海平面接近，使得第一个鬼波陷波点位于成像所需要的频段之外。 0003 为了克服陷波的缺陷，目前已经提出了各种不同的采集方法，包括上、下缆采集方法、双检采集方法和变深度缆采集方法。变深度缆采集是将电缆放置在一条非零倾角的斜线中，以使得鬼波的陷波点分散化。 Soubaras等人对变深度缆采集技术重新进行研究，并对其加入了两个特点： 1) 将拖缆优化为一个变深度的剖面，以使得对所有深度的反射层，陷波点都是分散的，针对浅层部分，拖缆的斜率在前部较大，从而使陷波点足够分散。2) 针对变深度拖缆采集提出了一种检波。

9、点鬼波压制方法。变深度缆采集可以为地震数据提供更宽的带宽，它的目的是通过将拖缆放置的尽量深来在低频段得到最大可能的信噪比数据，和传统采集的固定深度不同，拖缆的深度随着偏移距而变化，目的是为了打破高频陷波点对数据带宽的限制。变深度的目的是使得陷波点分散，每个检波器都有一个不同的陷波频率，从而使得最终综合了不同检波器的叠加结果没有明显的陷波点，变深度缆采集技术作为最近出现的一种新兴技术，在世界各地采集了几个数据体之后，可以看出变深度缆数据可以提供更高质量的数据：具有更高的分辨率，成像更加清晰，低频穿透性更好。 0004 目前对于变深度缆采集数据处理的研究，。

10、主要集中在检波点鬼波的压制上， Soubaras(2010,2012) 认为，各个检波点深度是变化的，因此变深度采集技术在不同偏移距处使得检波点鬼波分散化了。这种分散的特性可以应用一种联合反褶积技术，来完全压制检波点鬼波。 Dechun Lin,Sablon,Yan Gao等(2011)对变深度缆数据处理的流程进行了优化分析，指出变深度缆数据的宽频特性，以及该数据所特有的检波点鬼波现象，使得在处理过程中需要时时考虑对频带及检波点鬼波的处理，他们在文章中给出了一个与传统数据处理相比，略有不同的一个变深度缆处理的流程。Rebert,Sablon,Vidal 等 (2012。

11、) 指出在变深度缆处理过程中，需要注意保持数据频率段两端的频率，并指出在变深度缆处理过程中面临的，如噪声压制，多次波压制，速度建模及成像方面的一些挑战。现有的鬼波压制技术虽然能压制鬼波的一些影响，但并不能完全消除鬼波的影响。说明书 CN 104360394 A 3 2/5 页 4 发明内容 0005 针对上述问题，本发明的目的是提供一种不仅能够消除鬼波影响，而且能够拓宽地震数据频带，提高地震资料分辨率的海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法。 0006 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其包括以下步骤： 1)。

12、对变深度缆接收的地震数据进行抽道集，形成共中心点道集； 2) 将共中心点地震数据进行动校正，并将动校正后的共中心点地震数据进行傅里叶变换，得到含有鬼波的原始地震数据的频谱； 3) 根据检波点的不同深度，将得到的含有鬼波的原始地震数据的频谱进行简化，得到 H ； 4) 采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱； 5) 将压制鬼波后的地震数据的频谱进行傅里叶逆变换，得到压制鬼波后的地震数据。 0007 所述步骤 3) 中的 H(f) 1-e-i2f，其中，为地震波从检波器到水表的旅行时。 0008 所述步骤 4) 采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制。

13、鬼波后的地震数据的频谱具体过程为： 0009 鬼波压制相当于求解如下公式的极小值； 0010 |HSr-S*| (1) 0011 其中， S*是已知的变深度缆实际采集到的地震数据的矩阵表示， Sr是地下反射回来的地震信号的矩阵表示； 0012 在公式 (1) 基础上加入体现不同道数据相互补充的约束项，则公式 (1) 变为： 0013 |HSr-S*|+|MSr| (2) 0014 其中， |MSr| 为横向约束条件，为约束因子； 0015 在公式 (2) 的基础上加入稳定泛函得： 0016 |HSr-S*|+|MSr|+|ISr| (3) 0017 其中，表示稳定因子；。

14、 0018 求解公式 (3) 的极小值，对公式 (3) 关于 Sr求导数并令导数等于零，得： 0019 HT(HSr-S*)+MTMSr+ISr 0 (4) 0020 整理得： 0021 (HTH+MTM+I)Sr HTS* (5) 0022 根据地震数据的特点给定和参数，将和代入公式 (5) 得到一个方程组，解这个方程组可以求解得到 Sr，得到压制鬼波后的地震数据的频谱。 0023 和两个参数的取值至关重要，和根据地震资料的信噪比来确定，假如地震资料的信噪比为 b，则取为取为 0024 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点： 1、本发明由于。

15、充分利用了变深度缆数据的特点，在叠前 CMP 道集 ( 共中心点道集 ) 上通过谱拟合实现了鬼波的压制，在压制过程中根据每个地震道陷波点不同，在 CMP 道集上互相补充，因此较好得恢复每道数据的陷波频率，拓宽了地震信号频谱，提高了地震资料的分辨率。 2、本发明由于在补偿陷波频率的同时，对相位谱进行了校正，因此与变步长反褶积方法相比，不仅在频率域较好的补偿了陷波频带，在时间域也较好的压制了鬼波，且没有变步长反褶积处理后的伴随噪声，同时说明书 CN 104360394 A 4 3/5 页 5 比变步长反褶积方法的处理结果低频更丰富。3、本发明由于在叠前。

16、CMP 道集上进行鬼波压制，压制鬼波后得到的还是叠前道集，保留了地震资料的 AVO(Amplitude Versus Offset, 振幅随偏移距的变化)特征，因此可以在此基础上进行AVO分析及叠前反演，提高油气预测的准确性。 4、本发明由于通过对共中心道集进行动校正，然后计算共中心点道集的频谱，利用最小二乘谱拟合方法得到压制鬼波后的地震数据，从而达到压制鬼波的目的，因此可以较好的压制地震记录中的鬼波，达到与无鬼波的 CMP 道集完全一致的效果。因此，本发明可以广泛应用于能源勘探开发的过程中。附图说明 0025 图 1 是本发明方法的流程示意图； 0026 。

17、图 2 是本发明实施例的数值模拟实验结果示意图，其中，图 (a) 是合成的无鬼波 CMP道集，图(b)是合成的含鬼波的CMP道集，图(c)是采用本发明压制鬼波后的CMP道集； 0027 图 3 是本发明实施例的数值模拟实验频谱对比示意图 , 其中，图 (a) 是合成的含鬼波 CMP 道集的振幅谱，图 (b) 是采用本发明压制鬼波后 CMP 道集的振幅谱； 0028 图 4 是本发明实施例的实际资料处理实验结果示意图，其中，图 (a) 是原始数据 CMP道集，图(b)是采用变步长反褶积处理后的CMP道集，图(c)是采用本发明处理后的CMP 道集； 0029 图5是本发。

18、明实施例的实际资料处理叠加剖面对比示意图，其中，图(a)是采用变步长反褶积处理后的叠加剖面，图 (b) 是采用本发明处理后的叠加剖面。具体实施方式 0030 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 0031 如图 1 所示，本发明的海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，包括以下步骤： 0032 1) 对变深度缆接收的地震数据进行抽道集，形成共中心点道集； 0033 2) 将共中心点地震数据进行动校正，并将动校正后的共中心点地震数据进行傅里叶变换，得到含有鬼波的原始地震数据的频谱； 0034 3) 根据检波点的不同深度，将得到的含有鬼波的原始地震数据的频谱进行简。

19、化，得到 H ； 0035 Sr(t) w(t)*r(t) (1) 0036 其中， Sr(t) 表示地下反射回来的地震信号，相当于不含鬼波的地震信号； r(t) 表示地层的反射系数， w(t) 表示地震子波。水表的反射系数为 rs -1 ； 0037 由于水表的反射，变深度缆实际接收的地震信号 S(t) 为： 0038 S(t) Sr(t)+rsSr(t-) Sr(t)-Sr(t-) (2) 0039 其中，为地震波从检波器到水表的旅行时，在频率域中： 0040 S(f) Sr(f)-Sr(f)e-i2f (3) 0041 进一步简化为： 0042 S(f) Sr(f)(。

20、1-e-i2f) H(f)Sr(f) (4) 0043 其中， 0044 H(f) 1-e-i2f (5) 说明书 CN 104360394 A 5 4/5 页 6 0045 |H(f)| 2sin(f) (6) 0046 由公式 (6) 可以看出，由于水表的反射造成的陷波效应，陷波点位置与地震波从检波器到水表的旅行时有关；在变深度缆数据中，由于检波点深度是变化的，因而地震波从检波器到水表的旅行时也不同，陷波点位置也不同； 0047 假设检波点的深度分别为 hj(j 1， 2,n)， n 表示每个共中心点道集中的道数，则： 0048 0049 其中， Sj(f)。

21、表示含有鬼波的第 j 道地震数据的频谱，表示压制鬼波后的第 j 道地震数据的频谱； 0050 将公式 (7) 写成矩阵的形式，则： 0051 S HSr (8) 0052 4) 采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱； 0053 压制鬼波相当于已知变深度缆实际采集到的地震数据反演地下反射回来的地震信号 Sjr(f)，即鬼波压制相当于求解如下问题的极小值； 0054 |HSr-S*| (9)(9) 0055 其中， |HSr-S*| 相当于用合成的地震数据的谱与实际数据的谱进行拟合； 0056 由于变深度缆数据要通过不同的陷波点来互相补充，因而在公式 (9)。

22、基础上加入体现不同道数据相互补充的约束项，则公式 (9) 变为： 0057 |HSr-S*|+|MSr| (10) 0058 其中， |MSr| 为横向约束条件，为约束因子，的大小会影响横向约束的强弱； 0059 为了克服公式 (10) 求极小时反演过程的不稳定性，在公式 (10) 的基础上加入稳定泛函得： 0060 |HSr-S*|+|MSr|+|ISr| (11) 0061 其中，表示稳定因子，求解公式 (11) 的极小值，可以实现变深度缆数据鬼波的压制，具体求解过程为： 0062 为了求解公式 (11) 的极小值，对公式 (11) 关于 Sr求导数并令。

23、导数等于零，得： 0063 HT(HSr-S*)+MTMSr+ISr 0 (12) 0064 整理得： 0065 (HTH+MTM+I)Sr HTS* (13) 0066 根据地震数据的特点给定参数和，将和代入公式 (13) 得到一个方程组，解这个方程组可以求解得到 Sr，得到压制鬼波后的地震数据的频谱； 0067 实际操作中，和是两个至关重要的参数，选取得不合适可能导致计算结果失败。一般和可以根据地震资料的信噪比来确定，假如地震资料的信噪比为 b，则可取为可取为 0068 5) 将压制鬼波后的地震数据的频谱进行傅里叶逆变换，得到压制鬼波后的地震。

24、数据。说明书 CN 104360394 A 6 5/5 页 7 0069 如图 2 5 所示，将野外实际采集的变深度缆数据采用本发明的海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法与现有的方法分别进行数值模拟实验，并采用本发明对实际资料进行处理，下面对数值模拟实验和对实际资料进行处理的结果分别进行说明： 0070 如图 2 所示，数值模拟实验结果显示本发明较好的压制了地震记录中的鬼波，处理结果与无鬼波的 CMP 道集完全一致。如图 3 所示，数值模拟实验频谱对比显示本发明较好的恢复了鬼波的陷波效应。如图 4 所示，实际资料处理实验结果显示变步长反褶积方法在压制鬼波的同时产。

25、生了伴随噪声，而本发明却没有产生伴随噪声。如图 5 所示，从图 (a) 看出变步长反褶积方法在振幅谱上较好的校正了鬼波的陷波效应，但是在时间域上来看，该方法在压制鬼波的过程中会引入伴随噪声，降低地震数据的信噪比；从图 (b) 看出本发明不仅在振幅谱上较好的校正了陷波效应，在时间域上也没有出现噪声，而且在处理过程中有压制噪声的作用。 0071 综上所述，现有的镜像偏移联合反褶积方法是一种典型的叠后鬼波压制方法，这种方法对于成像来说可以较好的压制鬼波，校正陷波效应，但是这种方法在处理后不能用于 AVO 分析或叠前反演的储层预测处理。而采用本发明的方法，在叠前道集。

26、上进行鬼波压制，压制鬼波后得到的还是叠前道集，进一步可以进行 AVO 分析和叠前反演等储层预测处理。因此，通过实际资料处理可以看出本发明可以在叠前道集上有效的压制鬼波，补偿鬼波陷频。相对于常规变步长反褶积鬼波压制方法，无论在鬼波压制上，还是在信噪比上，都有了明显的提高。 0072 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。说明书 CN 104360394 A 7 1/5 页 8 图 1 说明书附图 CN 104360394 A 8 2/5 页 9 图 2 说明书附图 CN 104360394 A 9 3/5 页 10 图 3 说明书附图 CN 104360394 A 10 4/5 页 11 图 4 说明书附图 CN 104360394 A 11 5/5 页 12 图 5 说明书附图 CN 104360394 A 12 。

摘要
申请专利号：	CN201410717828.9	申请日：	2014.12.01
公开号：	CN104360394A	公开日：	2015.02.18
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):G01V 1/36变更事项:专利权人变更前:中国海洋石油总公司变更后:中国海洋石油集团有限公司变更事项:地址变更前:100010 北京市东城区朝阳门北大街25号变更后:100010 北京市东城区朝阳门北大街25号变更事项:共同专利权人变更前:中海油研究总院变更后:中海油研究总院有限责任公司\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G01V 1/36申请日:20141201\|\|\|公开
IPC分类号：	G01V1/36	主分类号：	G01V1/36
申请人：	中国海洋石油总公司; 中海油研究总院
发明人：	王建花; 李绪宣; 张金淼; 郝振江; 杨俊; 孙文博; 朱振宇; 张云鹏; 糜芳; 薛东川
地址：	100010北京市东城区朝阳门北大街25号
优先权：
专利代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司11245	代理人：	徐宁; 刘美丽
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内容摘要

本发明涉及一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，首先将变深度缆地震数据变换到频率域，然后在频率域对频谱进行拟合，使得合成数据的频谱和实际接收数据的频谱的差达到极小，将鬼波压制问题转换为频谱拟合的反演问题，针对变深度缆数据的特点，在反演过程中，引入了横向约束项，使得陷波点位置的频谱在横向上互相补充，采用本发明的变深度缆数据鬼波压制的方法，层次分明，由于采用了横向约束项，并通过约束因子对横向约束进行控制，因此获得的压制鬼波后的地震数据在频率域很好的校正了陷波效应，在时间域能够较好的抑制噪声，达到非常好的鬼波压制效果。本发明可以直接用于海上变深度缆采集地震资料的处理过程中。

权利要求书

权利要求书
1.  一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其包括以下步骤：
1)对变深度缆接收的地震数据进行抽道集，形成共中心点道集；
2)将共中心点地震数据进行动校正，并将动校正后的共中心点地震数据进行傅里叶变换，得到含有鬼波的原始地震数据的频谱；
3)根据检波点的不同深度，将得到的含有鬼波的原始地震数据的频谱进行简化，得到H；
4)采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱；
5)将压制鬼波后的地震数据的频谱进行傅里叶逆变换，得到压制鬼波后的地震数据。

2.  如权利要求1所述的一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其特征在于：所述步骤3)中的H(f)＝1-e-i2πfτ，其中，τ为地震波从检波器到水表的旅行时。

3.  如权利要求1或2所述的一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其特征在于：所述步骤4)采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱具体过程为：
鬼波压制相当于求解如下公式的极小值；
||HSr-S*||  (1)
其中，S*是已知的变深度缆实际采集到的地震数据的矩阵表示，Sr是地下反射回来的地震信号的矩阵表示；
在公式(1)基础上加入体现不同道数据相互补充的约束项，则公式(1)变为：
||HSr-S*||+α||MSr||  (2)
其中，||MSr||为横向约束条件，α为约束因子；
在公式(2)的基础上加入稳定泛函得：
||HSr-S*||+α||MSr||+β||ISr||  (3)
其中，β表示稳定因子；
求解公式(3)的极小值，对公式(3)关于Sr求导数并令导数等于零，得：
HT(HSr-S*)+αMTMSr+βISr＝0  (4)
整理得：
(HTH+αMTM+βI)Sr＝HTS*  (5)
根据地震数据的特点给定α和β参数，将α和β代入公式(5)得到一个方程组，解这个方程组可以求解得到Sr，得到压制鬼波后的地震数据的频谱。

4.  如权利要求3所述的一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其特征在于：α和β两个参数的取值至关重要，α和β根据地震资料的信噪比来确定，假如地震资料的信噪比为b，则α取为β取为

说明书

说明书一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法
技术领域
本发明涉及海上油气勘探领域，特别是关于一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法。
背景技术
地震勘探是油气勘探的重要手段，特别是海上油气勘探，由于其钻井成本高，地质资料以及其它资料少，因此地震勘探在海上油气勘探中具有更重要的作用。采集宽频段的地震数据一直是海上地震勘探的追求，但是至今为止，由于各种条件的限制，这仍然是一个遥不可及的目标。传统的海洋采集拖缆所在的深度是固定的，得到的检波点鬼波陷波频率即是可以恢复的最大频率。为了使得整个频率更高，拖缆必须固定在尽量浅的一个深度上，但是浅层的噪音会影响数据的低频段有效信息。将拖缆放置在一定深度进行采集可以减少记录的噪声，但是会引入检波点鬼波，使得地震频段内的振幅谱存在陷波现象。因此传统采集中，需要将拖缆放置的尽量与海平面接近，使得第一个鬼波陷波点位于成像所需要的频段之外。
为了克服陷波的缺陷，目前已经提出了各种不同的采集方法，包括上、下缆采集方法、双检采集方法和变深度缆采集方法。变深度缆采集是将电缆放置在一条非零倾角的斜线中，以使得鬼波的陷波点分散化。Soubaras等人对变深度缆采集技术重新进行研究，并对其加入了两个特点：1)将拖缆优化为一个变深度的剖面，以使得对所有深度的反射层，陷波点都是分散的，针对浅层部分，拖缆的斜率在前部较大，从而使陷波点足够分散。2)针对变深度拖缆采集提出了一种检波点鬼波压制方法。变深度缆采集可以为地震数据提供更宽的带宽，它的目的是通过将拖缆放置的尽量深来在低频段得到最大可能的信噪比数据，和传统采集的固定深度不同，拖缆的深度随着偏移距而变化，目的是为了打破高频陷波点对数据带宽的限制。变深度的目的是使得陷波点分散，每个检波器都有一个不同的陷波频率，从而使得最终综合了不同检波器的叠加结果没有明显的陷波点，变深度缆采集技术作为最近出现的一种新兴技术，在世界各地采集了几个数据体之后，可以看出变深度缆数据可以提供更高质量的数据：具有更高的分辨率，成像更加清晰，低频穿透性更好。
目前对于变深度缆采集数据处理的研究，主要集中在检波点鬼波的压制上，Soubaras(2010,2012)认为，各个检波点深度是变化的，因此变深度采集技术在不同偏移距处使得检波点鬼波分散化了。这种分散的特性可以应用一种联合反褶积技术，来完全压制检波点鬼波。Dechun Lin,Sablon,Yan Gao等(2011)对变深度缆数据处理的流程进行了优化分析，指出变深度缆数据的宽频特性，以及该数据所特有的检波点鬼波现象，使得在处理过程中需要时时考虑对频带及检波点鬼波的处理，他们在文章中给出了一个与传统数据处理相比，略有不同的一个变深度缆处理的流程。Rebert,Sablon,Vidal等(2012)指出在变深度缆处理过程中，需要注意保持数据频率段两端的频率，并指出在变深度缆处理过程中面临的，如噪声压制，多次波压制，速度建模及成像方面的一些挑战。现有的鬼波压制技术虽然能压制鬼波的一些影响，但并不能完全消除鬼波的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种不仅能够消除鬼波影响，而且能够拓宽地震数据频带，提高地震资料分辨率的海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，其包括以下步骤：1)对变深度缆接收的地震数据进行抽道集，形成共中心点道集；2)将共中心点地震数据进行动校正，并将动校正后的共中心点地震数据进行傅里叶变换，得到含有鬼波的原始地震数据的频谱；3)根据检波点的不同深度，将得到的含有鬼波的原始地震数据的频谱进行简化，得到H；4)采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱；5)将压制鬼波后的地震数据的频谱进行傅里叶逆变换，得到压制鬼波后的地震数据。
所述步骤3)中的H(f)＝1-e-i2πfτ，其中，τ为地震波从检波器到水表的旅行时。
所述步骤4)采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱具体过程为：
鬼波压制相当于求解如下公式的极小值；
||HSr-S*||   (1)
其中，S*是已知的变深度缆实际采集到的地震数据的矩阵表示，Sr是地下反射回来的地震信号的矩阵表示；
在公式(1)基础上加入体现不同道数据相互补充的约束项，则公式(1)变为：
||HSr-S*||+α||MSr||   (2)
其中，||MSr||为横向约束条件，α为约束因子；
在公式(2)的基础上加入稳定泛函得：
||HSr-S*||+α||MSr||+β||ISr||   (3)
其中，β表示稳定因子；
求解公式(3)的极小值，对公式(3)关于Sr求导数并令导数等于零，得：
HT(HSr-S*)+αMTMSr+βISr＝0   (4)
整理得：
(HTH+αMTM+βI)Sr＝HTS*   (5)
根据地震数据的特点给定α和β参数，将α和β代入公式(5)得到一个方程组，解这个方程组可以求解得到Sr，得到压制鬼波后的地震数据的频谱。
α和β两个参数的取值至关重要，α和β根据地震资料的信噪比来确定，假如地震资料的信噪比为b，则α取为β取为
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于充分利用了变深度缆数据的特点，在叠前CMP道集(共中心点道集)上通过谱拟合实现了鬼波的压制，在压制过程中根据每个地震道陷波点不同，在CMP道集上互相补充，因此较好得恢复每道数据的陷波频率，拓宽了地震信号频谱，提高了地震资料的分辨率。2、本发明由于在补偿陷波频率的同时，对相位谱进行了校正，因此与变步长反褶积方法相比，不仅在频率域较好的补偿了陷波频带，在时间域也较好的压制了鬼波，且没有变步长反褶积处理后的伴随噪声，同时比变步长反褶积方法的处理结果低频更丰富。3、本发明由于在叠前CMP道集上进行鬼波压制，压制鬼波后得到的还是叠前道集，保留了地震资料的AVO(Amplitude Versus Offset,振幅随偏移距的变化)特征，因此可以在此基础上进行AVO分析及叠前反演，提高油气预测的准确性。4、本发明由于通过对共中心道集进行动校正，然后计算共中心点道集的频谱，利用最小二乘谱拟合方法得到压制鬼波后的地震数据，从而达到压制鬼波的目的，因此可以较好的压制地震记录中的鬼波，达到与无鬼波的CMP道集完全一致的效果。因此，本发明可以广泛应用于能源勘探开发的过程中。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的数值模拟实验结果示意图，其中，图(a)是合成的无鬼波CMP道集，图(b)是合成的含鬼波的CMP道集，图(c)是采用本发明压制鬼波后的CMP道集；
图3是本发明实施例的数值模拟实验频谱对比示意图,其中，图(a)是合成的含鬼波CMP道集的振幅谱，图(b)是采用本发明压制鬼波后CMP道集的振幅谱；
图4是本发明实施例的实际资料处理实验结果示意图，其中，图(a)是原始数据CMP道集，图(b)是采用变步长反褶积处理后的CMP道集，图(c)是采用本发明处理后的CMP道集；
图5是本发明实施例的实际资料处理叠加剖面对比示意图，其中，图(a)是采用变步长反褶积处理后的叠加剖面，图(b)是采用本发明处理后的叠加剖面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明的海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法，包括以下步骤：
1)对变深度缆接收的地震数据进行抽道集，形成共中心点道集；
2)将共中心点地震数据进行动校正，并将动校正后的共中心点地震数据进行傅里叶变换，得到含有鬼波的原始地震数据的频谱；
3)根据检波点的不同深度，将得到的含有鬼波的原始地震数据的频谱进行简化，得到H；
Sr(t)＝w(t)*r(t)   (1)
其中，Sr(t)表示地下反射回来的地震信号，相当于不含鬼波的地震信号；r(t)表示地层的反射系数，w(t)表示地震子波。水表的反射系数为rs＝-1；
由于水表的反射，变深度缆实际接收的地震信号S(t)为：
S(t)＝Sr(t)+rsSr(t-τ)＝Sr(t)-Sr(t-τ)   (2)
其中，τ为地震波从检波器到水表的旅行时，在频率域中：
S(f)＝Sr(f)-Sr(f)e-i2πfτ   (3)
进一步简化为：
S(f)＝Sr(f)(1-e-i2πfτ)＝H(f)Sr(f)   (4)
其中，
H(f)＝1-e-i2πfτ   (5)
|H(f)|＝2sin(πfτ)   (6)
由公式(6)可以看出，由于水表的反射造成的陷波效应，陷波点位置与地震波从检波器到水表的旅行时τ有关；在变深度缆数据中，由于检波点深度是变化的，因而地震波从检波器到水表的旅行时τ也不同，陷波点位置也不同；
假设检波点的深度分别为hj(j＝1，2,‖,n)，n表示每个共中心点道集中的道数，则：
Sj(f)=Hj(f)Sjr(f)=(1-e-i2πfτJ)Sjr(f)---(7)]]>
其中，Sj(f)表示含有鬼波的第j道地震数据的频谱，表示压制鬼波后的第j道地震数据的频谱；
将公式(7)写成矩阵的形式，则：
S＝HSr   (8)
4)采用最小二乘谱拟合方法计算得到压制鬼波后的地震数据的频谱；
压制鬼波相当于已知变深度缆实际采集到的地震数据反演地下反射回来的地震信号Sjr(f)，即鬼波压制相当于求解如下问题的极小值；
||HSr-S*||   (9)(9)
其中，||HSr-S*||相当于用合成的地震数据的谱与实际数据的谱进行拟合；
由于变深度缆数据要通过不同的陷波点来互相补充，因而在公式(9)基础上加入体现不同道数据相互补充的约束项，则公式(9)变为：
||HSr-S*||+α||MSr||   (10)
其中，||MSr||为横向约束条件，α为约束因子，α的大小会影响横向约束的强弱；
为了克服公式(10)求极小时反演过程的不稳定性，在公式(10)的基础上加入稳定泛函得：
||HSr-S*||+α||MSr||+β||ISr||   (11)
其中，β表示稳定因子，求解公式(11)的极小值，可以实现变深度缆数据鬼波的压制，具体求解过程为：
为了求解公式(11)的极小值，对公式(11)关于Sr求导数并令导数等于零，得：
HT(HSr-S*)+αMTMSr+βISr＝0   (12)
整理得：
(HTH+αMTM+βI)Sr＝HTS*   (13)
根据地震数据的特点给定参数α和β，将α和β代入公式(13)得到一个方程组，解这个方程组可以求解得到Sr，得到压制鬼波后的地震数据的频谱；
实际操作中，α和β是两个至关重要的参数，选取得不合适可能导致计算结果失败。一般α和β可以根据地震资料的信噪比来确定，假如地震资料的信噪比为b，则α可取为β可取为
5)将压制鬼波后的地震数据的频谱进行傅里叶逆变换，得到压制鬼波后的地震数据。
如图2～5所示，将野外实际采集的变深度缆数据采用本发明的海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法与现有的方法分别进行数值模拟实验，并采用本发明对实际资料进行处理，下面对数值模拟实验和对实际资料进行处理的结果分别进行说明：
如图2所示，数值模拟实验结果显示本发明较好的压制了地震记录中的鬼波，处理结果与无鬼波的CMP道集完全一致。如图3所示，数值模拟实验频谱对比显示本发明较好的恢复了鬼波的陷波效应。如图4所示，实际资料处理实验结果显示变步长反褶积方法在压制鬼波的同时产生了伴随噪声，而本发明却没有产生伴随噪声。如图5所示，从图(a)看出变步长反褶积方法在振幅谱上较好的校正了鬼波的陷波效应，但是在时间域上来看，该方法在压制鬼波的过程中会引入伴随噪声，降低地震数据的信噪比；从图(b)看出本发明不仅在振幅谱上较好的校正了陷波效应，在时间域上也没有出现噪声，而且在处理过程中有压制噪声的作用。
综上所述，现有的镜像偏移联合反褶积方法是一种典型的叠后鬼波压制方法，这种方法对于成像来说可以较好的压制鬼波，校正陷波效应，但是这种方法在处理后不能用于AVO分析或叠前反演的储层预测处理。而采用本发明的方法，在叠前道集上进行鬼波压制，压制鬼波后得到的还是叠前道集，进一步可以进行AVO分析和叠前反演等储层预测处理。因此，通过实际资料处理可以看出本发明可以在叠前道集上有效的压制鬼波，补偿鬼波陷频。相对于常规变步长反褶积鬼波压制方法，无论在鬼波压制上，还是在信噪比上，都有了明显的提高。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。