低频缺失情况下的弹性波包络反演（英文）

多分量地震数据中低频缺失是弹性波全波形反演中的一大难题,低频的缺失导致全波形反演无法有效恢复介质的长波长成分进而使反演陷入局部极值。为此,本文提出了反演介质纵横波速度长波长分量的弹性波包络反演方法。该方法利用包络算子具有的解调多分量数据中隐含的低频信息的能力,构造多分量地震数据的包络目标函数进行反演,用以恢复地下介质纵横波速度的长波长成分。一系列数值试验表明,即使在多分量地震数据中缺失低频信息、并且初始模型缺少先验信息的情况下,这种弹性波包络反演方法能够有效降低波形反演的非线性,可以为后续的常规弹性波全波形反演或者深度偏移提供足够精确的初始模型,且该方法对横波速度长波长分量的重建尤为有效。Mamousi-2模型的高精度纵横波速度的反演结果表明,利用该方法反演的纵横波速度作为常规弹性波全波形反演的初始模型,可以显著提高反演结果的精度。此外,本文对弹性波包络反演方法的适用性也进行了初步的研究与讨论。     

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演方法

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演是一种通过地震数据多尺度分解的迭代反演方法.与此同时,在快速匹配追踪算法中引入低频模型约束,有效提高了收敛精度,使反演结果具有丰富的高低频信息.首先通过对大尺度地震资料进行反演得到低频背景.在此基础上,采用中尺度与小尺度地震数据进行逐级迭代用以获得高频数据,因而有效缓解了常规反演方法对于初始模型精度的依赖.最后利用理论模型与实际地震数据进行测试,通过与常规时间域反演方法的反演结果进行对比可以看出,本文方法在地层连续变化处依然可以对变化地层进行精确刻画,且在纵向分辨率提升的同时保持了较好的横向连续性.     

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演方法

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演是一种通过地震数据多尺度分解的迭代反演方法.与此同时,在快速匹配追踪算法中引入低频模型约束,有效提高了收敛精度,使反演结果具有丰富的高低频信息.首先通过对大尺度地震资料进行反演得到低频背景.在此基础上,采用中尺度与小尺度地震数据进行逐级迭代用以获得高频数据,因而有效缓解了常规反演方法对于初始模型精度的依赖.最后利用理论模型与实际地震数据进行测试,通过与常规时间域反演方法的反演结果进行对比可以看出,本文方法在地层连续变化处依然可以对变化地层进行精确刻画,且在纵向分辨率提升的同时保持了较好的横向连续性.     

不同地质条件下反演低频模型构建方法分析

地震波阻抗反演是油气勘探开发过程中基于地震数据刻画地下储层特征及分布范围的重要工具,但受地震采集条件限制,地震数据往往是带限的,缺乏低频成分.低频成分蕴含地质构造的基本信息,缺失低频成分在一定程度上会降低基于反演数据开展储层预测的精度.因此,如何构建低频模型补偿地震低频成分就成为地震波阻抗反演的关键.首先,以均匀介质背景下的楔状模型为例,分析了低频成分对反演精度的影响;其次,结合不同学者研究成果,从碎屑岩沉积、碳酸盐岩沉积、火成岩等角度系统总结了不同地质条件下低频模型构建方法及其应用效果,对地震反演阶段根据地质条件构建精确低频模型具有一定的指导意义.分析认为:(1)碎屑岩沉积,勘探阶段钻井数量少,可采用常数低频模型、立体层析法构建低频模型;开发阶段,井资料丰富,为避免井插值引起的"牛眼"问题,视情况可分别采用井插值与地震速度和地震属性、井插值与波形反演、井插值与多重积分联合构建低频模型的方法;(2)碳酸盐岩沉积,岩性复杂、储层非均质性强,沉积相带约束构建低频模型的方法更为合适;(3)砂泥岩地层中发育的火成岩、煤层、钙层等特殊沉积体与砂泥岩地层在岩石物理特征上差异较大,可采用反演迭代法构建低频模型.依据不同沉积条件选取合适方式构建低频模型补偿低频成分,有助于提高低频模型精度,降低反演的不确定性.     

基于压缩感知和宽带俞式低通整形滤波器的地震低频信息特征分析与补偿

碳酸盐岩储集层已成为世界石油新发现储量的重要组成部分,识别该类储层对地震数据的信噪比、分辨率以及成像精度提出了更高的要求.本文从地震低频信号缺失的问题出发,首先研究了低频信号缺失对子波、合成地震记录和波阻抗反演的影响,其次分析了深层碳酸盐岩裂缝储层中弱信号低频缺失的特征.针对低频信号缺失问题,本文利用压缩感知理论,并结合反射系数的稀疏特性,提出了自适应计算L1范数权重因子的方法,同时构建了改进的宽带俞式低通整形滤波器,在不影响地震高频信号的同时对地震弱信号进行低频补偿.结果表明,缺失低频信号,会使子波旁瓣变大,合成记录出现假同相轴,厚层波阻抗反演畸变,深层碳酸盐岩裂缝储层弱信号难以识别;而本文方法有效地补偿了深层碳酸盐岩裂缝储层弱信号10Hz以下的频率成分,使得波组反射特征更加清晰,深层弱信号成像质量得到改善,为进一步有效识别深层碳酸盐岩裂缝储层建立了基础.     

地震数据低频信号保护与拓频方法研究

地震数据低频信号在地震勘探中有重要意义,低频信号能够提高分辨率与成像精度、改善反演质量,甚至用于油气检测,需对其进行有效保护与拓展.本文从地震数据中已存在低频的保护和缺失低频的拓展两方面出发,提出了基于图像特征转换的SVD自适应面波减去方法和基于压缩感知理论的低频拓展方法.经理论分析及实际资料验证,基于图像特征转换的SVD自适应面波减去方法能在降低对数据中低频信号损伤情况下有效压制面波,实现对有效低频信号的保护;基于压缩感知理论的低频拓展方法能够对损失掉的低频信号进行有效拓展,提高地震数据品质.在地震资料处理过程中应用低频信号的保护与拓展方法,能够为后续的全波形反演、叠前反演及精细解释工作提供包含丰富低频信号的数据体.     

基于频率-结构双重加权阈值的地震数据插值

地震数据的插值是地震数据处理的关键环节,插值效果的优劣关系到后续反演、去噪、反褶积、偏移等工作的进行.基于稀疏反演的常规频率-波数(FK)域插值方法往往使用广义阈值,而由于缺失地震数据仅沿波数方向呈稀疏态,在沿频率方向呈类子波频谱形态分布的非稀疏态,直接应用基于Lp范数的广义阈值会难以补全缺失数据的高低频信息,不利于后续依赖低频信息的反演及依赖高频的高分辨率处理工作的开展;基于该问题,本文设计沿频率方向类子波频谱形态变化的频率加权阈值,同时考虑完整地震数据在波数域的聚集分布,引入沿波数方向的结构加权阈值,提出基于频率-结构的双重加权阈值,在补全缺失地震道的同时,保证其高低频信息的有效恢复.模型和实际数据表明,相比于广义阈值,基于频率-结构的双重加权阈值可以减少插值误差,最大限度保证缺失地震道位置插值结果高低频信息的完整性.     

基于贝叶斯理论的多尺度地震反演方法

典型沉积旋回的模型分析表明,薄层调谐作用的影响抑制了地震相对高频的反射能量,降低了地震资料的分辨率.基于该资料的常规地震反演难以识别较薄的储层.为了提高地震反演的分辨率,本文利用小波变换分频技术,将地震资料分解为大、中、小三个尺度的数据体,有效减弱了调谐作用,增强了地震资料的相对高频和相对低频,提高了分辨率.在贝叶斯理论框架下,依据地震资料与沉积层序体的多尺度对应关系,逐级进行地震反演,把大尺度地震反演结果作为中尺度地震反演的模型约束,中尺度反演结果又作为小尺度地震反演的模型约束,最终完成整个反演.理论模型试算展示了该方法的逐级寻优特性,实际地震资料的多尺度反演表明,同常规稀疏脉冲反演方法相比,基于贝叶斯理论的多尺度反演对较薄储层的识别能力有实质性提升.     

基于优化的解缠绕算法的瞬时相位反演（英文）

全波形反演是一种基于数据匹配的高精度反演方法,但该方法易受时间域的周波跳跃或频率域的相位缠绕影响,其主要原因是初始速度不准确和缺少低频信息。此外反演的目标体尺度受观测系统和子波带宽影响,针对大尺度强反射体构造的反演是一个强非线性问题,更难以通过普通的全波形反演方法解决。对解决上述问题,瞬时相位反演为一有效方法,但是瞬时相位是以2π的模数进行测量和计算的,会丢失真实的相位信息。虽然路径积分算法可以对具有一维时间信号特征的地震数据瞬时相位进行解缠绕,但是由于它受到数值模拟和相位计算的影响,反演结果的分辨率降低甚至错误。为了提高抗噪性能并保证反演结果的准确性,我们对路径积分解缠绕算法进行了优化:通过在路径积分算法中加入包络约束,从而实现对相位突变点的限制,得到准确的瞬时相位。地震数据的解缠绕瞬时相位包含地下大尺度强反射体构造的丰富信息。同时,解缠绕瞬时相位构造的目标函数受局部极值的影响较小,适用于全波形反演。本文提出的基于优化解缠绕算法瞬时相位反演方法可以反演地下大尺度强反射体构造,并保证反演结果的准确性。Marmousi模型的数值试验验证了该方法的准确性,SEG/EAGE盐丘切片模型测试表明该算法可以恢复大尺度的低波数构造。     

基于精确震源函数的解调包络多尺度全波形反演

本文提出解调包络方法来重构地震记录中缺失的低频信号,同时该方法能够降低全波形反演的非线性程度;提出伴随状态震源函数反演方法来得到精确的震源函数,并推导了梯度计算公式;解调包络方法结合低通滤波技术,实现了从低频到高频的多尺度反演策略,有效缓解了全波形反演的周波跳跃问题.数值算例证明了解调包络、伴随状态震源函数反演方法和低通滤波多尺度反演策略的可行性及优越性.震源函数反演精度测试结果表明:即使观测记录在缺失低频信息的情况下,也能反演得到精确的震源函数.缺失低频测试和抗噪能力测试结果表明:即使地震数据中缺失9Hz以下的低频信号或者信噪比极低的情况下,利用反演得到的精确震源函数进行解调包络多尺度全波形反演,同样可以得到高精度的全波形反演结果.与Hilbert包络全波形反演对比结果表明:解调包络在重构低频和降低伴随震源主频方面具有一定优势.     

基于反射地震数据的时频域包络反演

包络信号含有丰富的低频分量,即使在地震数据缺失低频条件下,包络目标函数也能有效缓解全波形反演的周期跳跃现象.但是,当初始速度模型较为平滑时,观测数据中的反射地震事件在模拟数据中没有与之相对应的波形,导致包络反演初期无法很好地利用反射波信号进行速度建模.本文提出基于反射地震数据的时频域包络反演方法,通过结合反射波全波形反演理论,构建反射波时频域包络目标函数,来提高包络反演的速度建模精度.本文首先利用Gabor变换获取时频域地震数据,并提取振幅信息,即为时频域包络信号.然后,推导反射波时频域包络反演的伴随震源和梯度算子.Marmousi模型数据测试结果表明,基于反射地震数据的时频域包络反演方法可以为全波形反演提供一个较好的初始速度模型.     

基于反射地震数据的时频域包络反演

包络信号含有丰富的低频分量,即使在地震数据缺失低频条件下,包络目标函数也能有效缓解全波形反演的周期跳跃现象.但是,当初始速度模型较为平滑时,观测数据中的反射地震事件在模拟数据中没有与之相对应的波形,导致包络反演初期无法很好地利用反射波信号进行速度建模.本文提出基于反射地震数据的时频域包络反演方法,通过结合反射波全波形反演理论,构建反射波时频域包络目标函数,来提高包络反演的速度建模精度.本文首先利用Gabor变换获取时频域地震数据,并提取振幅信息,即为时频域包络信号.然后,推导反射波时频域包络反演的伴随震源和梯度算子.Marmousi模型数据测试结果表明,基于反射地震数据的时频域包络反演方法可以为全波形反演提供一个较好的初始速度模型.     

地层衰减对地震波速度逆散射反演的影响研究

在利用地震波数据进行地球物理反演时,地层对地震波的吸收衰减效应会对地层物性参数的准确反演产生较大的影响,因此利用黏弹性声波方程进行反演更符合实际情形.本文在考虑地层衰减效应进行频率空间域正演模拟的基础上,提出基于黏弹性声波方程的频率域逆散射反演算法并对地震波传播速度进行反演重建,在反演过程中分别用地震波传播复速度和实速度来表征是否考虑地层吸收衰减效应.基于反演参数总变差的正则化处理使反演更加稳定,在反演中将低频反演速度模型作为高频反演的背景模型进行逐频反演,由于单频反演过程中背景模型保持不变,故该方法不需要在每次迭代中重新构造正演算子,具有较高的反演效率;此外本文在反演过程中采用了基于MPI的并行计算策略,进一步提高了反演计算的效率.在二维算例中分别对是否考虑地层吸收衰减效应进行了地震波速度反演,反演结果表明考虑衰减效应可以得到与真实模型更加接近的速度分布结果,相反则无法得到正确的地震波速度重建结果.本文算法对复杂地质模型中浅层可以反演得到分辨率较高的速度模型,为其他地震数据处理提供比较准确的速度信息,在地层深部由于地震波能量衰减导致反演分辨率不太理想.     

多主频波场的时间阻尼全波形反演

低频成分缺失和地下速度强烈变化会导致严重的周期跳现象,是地震数据全波形反演的难题.通过对地震数据加时间阻尼和时间积分降主频处理,提出了一种可有效去除周期跳现象的多主频波场时间阻尼全波形反演方法.由浅到深的速度不准确会造成波形走时失配和走时失配的累积.浅部速度的准确反演可有效地减小深部波形走时失配与周期跳现象.对地震数据施加时间阻尼得到时间阻尼数据,利用不同阻尼值的时间阻尼地震数据实现由浅到深的全波形反演.低主频波场的周期跳现象相对高主频波场的要弱.对地震波场进行不同阶的时间积分以得到不同主频的波场,把低主频波场的全波形反演结果作为高主频波场全波形反演的初始模型.应用缺失4 Hz以下频谱成分的二维盐丘模型合成数据验证所提出的全波形反演方法的正确性和有效性,数值试验结果显示多主频波场的时间阻尼全波形反演方法对缺失低频成分地震数据和地下速度强烈变化具有很好的适应性.     

基于弹性波全波形反演的主被动源多分量混采地震数据速度建模

在常规地震采集中,被动源地震波场往往被视为噪声而去除,这就造成了部分有用信息的丢失.在目标区进行主动源和被动源弹性波地震数据的多分量混合采集,并对两种数据进行联合应用,使其在照明和频带上优势互补,能显著提高成像和反演的质量.本文针对两种不同类型的主被动源混采地震数据,分别提出了相应的联合全波形反演方法.首先,针对主动源与瞬态被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源对深部照明的优势,同时有效压制被动震源点附近的成像异常值,提出了基于动态随机组合的弹性波被动源照明补偿反演策略.然后,针对低频缺失主动源与背景噪声型被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源波场携带的低频信息,并避免对被动源的定位和子波估计,提出了基于地震干涉与不依赖子波算法的弹性波主被动源串联反演策略.最后,分别将两种方法在Marmousi模型上进行反演测试.结果说明,综合利用主动源和被动源弹性波混采地震数据,不仅能增强深部弹性参数反演效果,还能更好地构建弹性参数模型的宏观结构,并有助于缓解常规弹性波全波形反演的跳周问题.     

深水浊积岩储层预测技术研究

深水浊积岩油气藏是油气勘探开发的热点.海上深水浊积岩储层内部多期砂体相互叠置、切割,横向变化快,井少且井网稀疏,常规的构造格架约束井点插值建立的低频模型难以反映深水浊积砂岩的横向变化,降低了叠前同时反演的精度.为此,改进了常规的叠前同时反演技术,形成一种新的低频模型建立方法,首先结合地层格架、地震叠加速度谱、测井曲线及岩石物理关系建立初始低频模型,然后结合地震振幅信息,利用振幅包络对初始低频模型优化迭代,形成低频模型二,最后根据带限反演结果,补充低频模型二中振幅包络面内低频成分,获得最终低频模型.同时对叠前时间偏移道集进行优化处理后再用于反演.海上深水油田实际应用表明,采用改进的低频模型建立技术后,叠前同时反演结果能更好的反映深水浊积岩的沉积特征,提高反演精度.     

浅谈地震剖面的假象识别

假象识别是正确解释地震剖面的前提,也是描述地震成像保真度(精准度)的主要标准之一.本文通过分析反射地震剖面实例,对几种常见的、易被误解的地震成像假象的特征进行了分类阐述,提出基于成因识别地震成像假象的思路.从地震剖面成像过程来看,假象的成因包括信号误判、成像畸变和波速模型误差这三个主要因素.许多不易被识别的假象起源于地震数据处理成像过程中对信号的误判,犹如“张冠李戴”;成像畸变假象的根源包括成像照明度、资料频宽和方法假设等方面的缺陷,造成抹痕等成像结果畸变假象;当地震波速度模型误差较大时,地震成像结果不仅会出现成像位置错误,还可能在波阻抗不连续点出现散射拖尾假象.因此,衡量地震成像精准度的标准应包括成像结果的分辨率、位置准确度和假象识别三个要素.这些要素相互影响,因此应该根据研究目标和实际情况,综合评判地震成像中假象的影响.     

多尺度地震资料联合反演方法研究

常规三维地面地震反演不可避免的存在多解性和分辨率不高的缺陷,而油藏地球物理阶段丰富的多尺度地震资料为减小多解性、提高分辨率提供了可能.基于贝叶斯反演理论,通过联合概率分布建立新的似然函数,将三维地面地震、VSP和井间地震三种多尺度资料有机地融合在一起,完善了多尺度地震资料联合反演框架及反演流程.模型测试及实际资料处理表明,联合反演算法有效地引入了小尺度地震资料中的高频信息对大尺度资料进行约束,反演结果在保留大尺度地震资料特征的基础上提高了分辨率,降低了多解性,同时促进了多种地震资料之间的相互匹配.     

斜缆地震资料的同时叠前反演（英文）

斜缆地震资料包含低、中、高频带信息,特别是丰富的低频信息,可为复杂的地下构造提供高保真度、高分辨率的成像。在本文中,我们探究了斜缆地震资料反演的可行性,基于斜缆地震资料的宽频特点,提出了在不同的偏移距叠加道集上叠前同时反演,以获得纵波阻抗、横波阻抗与密度等目标参数,其次通过模型正演,对斜缆地震资料的叠前同时反演进行验证。最后,对惠州工区采集处理的斜缆地震资料进行了叠前同时反演,反演结果表明,斜缆地震资料记录下来的宽频带高品质数据,不但能够提高叠前同时反演信噪比、保真度,而且在地层连续性、砂体展布、地层厚度刻画等方面表现出了更优的性能。     

曲波域不规则地震数据提高分辨率技术研究

受野外观测条件的限制,采集的地震数据体通常不规则,并缺失一部分数据道。传统的单道提高分辨率方法无法兼顾横向地震信息,处理结果存在空间一致性问题。为此,本文提出在曲波域内进行不规则地震数据,通过曲波变换实现对地震数据的稀疏表征,将提高分辨率问题转化为曲波域1-范数约束的稀疏促进求解,得到规则化的高分辨率地震数据体。该方法避免传统单道提高分辨率方法存在的局限性,在提高分辨率的同时,能够恢复缺失的地震数据、压制随机噪声,进而提高地震数据的完备性,模型和实际资料试算,验证了该方法的正确性、有效性和适用性。