逆散射级数法去除自由表面多次波

压制多次波是地震资料处理过程中的重要环节之一,多次波去除的效果直接影响到最后成像的质量．本文研究的逆散射级数法以波动方程和Born级数为基础,构造一个与自由表面多次波相关的子序列来预测并消除多次波,该方法不需要知道地下的速度结构信息,适用于各种复杂的地下情况．在逆散射级数法的实现过程中,地震子波和近道波场是必不可少的信息,本文采用能量最低法则和带限抛物Radon变换法来弥补原始地震资料中所缺失的这些信息．合成资料和实际地震资料的处理结果表明,逆散射级数法能够在去除自由表面多次波的同时保留有效波的信息,对于地下复杂结构的情况同样有效．     

预测多次波的逆散射级数方法与SRME方法及比较

逆散射级数方法和SRME方法是典型的两类基于波动方程的无需地下结构信息的自由表面多次波预测方法,本文详细讨论了这两类方法的基本思想、方法原理和实现思路,并对2维逆散射级数方法进行了降维简化,推导给出了1.5维逆散射级数衰减自由表面多次波的方法,减少了计算量,并降低了对3维规则观测系统的要求.利用经典SMAART模型数据测试比较了2维逆散射级数方法、1.5维逆散射级数方法及2维SRME方法预测自由表面多次波的效果及优缺点,比较了三者在方法实现、并行计算效率及对数据要求上的异同,并结合分析比较结果,给出了实际应用中方法选择的建议.     

基于构建虚同相轴压制地震层间多次波

基于构建虚同相轴来估计层间多次波的方法是克希霍夫积分表示定理的一个延伸发展.本文通过构建虚地震同相轴巧妙地将散射点从地下移到了表面,利用表面的散射点来预测层间多次波.由于预测与实际地震记录中的层间多次波振幅存在偏差,采用了多道的L1范数匹配算法来实现真振幅的多次波压制.对简单模型和南黄海地质模型的数据处理实例验证了本文研究方法的正确性和有效性.     

自适应虚同相轴方法压制地震层间多次波

地震数据中发育的层间多次波是影响速度分析和偏移成像的精度和可靠性的关键.通常情况下,层间多次波的动校正量、叠加速度和频率与一次波并无明显差异,从而对识别、预测和压制多次波带来了极大挑战.传统虚同相轴方法基于物理图像和定性公式,其预测的层间多次波振幅和相位精度难以满足实际需求,造成了其对匹配算法的过度依赖.本文针对传统虚同相轴方法的理论缺陷和计算精度问题,通过理论推导得到了新的自适应虚同相轴方法.相比于传统方法,自适应虚同相轴方法能够显著提高压制多次波能力,同时减少对匹配算法的依赖.本文给出了自适应虚同相轴方法的推导过程,并运用一维和二维模型算例验证了方法相较于传统虚同相轴方法的多次波预测精度优势.通过在PLUTO模型和实际陆地地震数据上的应用实例,证明了本文新研究的自适应虚同相轴方法对去除层间多次波,恢复并突出目标储层同相轴,提高地震成像分辨率的显著作用.

     

最短路径算法下二维层状介质中多次波追踪

在改进后的最短路径算法（MSPM）中引入分区多步计算技术实现了二维层状起伏介质中的多次透射、反射及转换波波前传播的数值模拟,以及相应的走时和射线路径的跟踪计算.其原理是将二维复杂层状模型按速度界面分成若干个独立的计算区域,采用分步计算技术进行多次波的跟踪计算.基于多次波是通过速度界面的简单入射、透射、反射及转换波按一定规律的不同组合,因此可实施分区多步计算技术.通过某一上、下层界面的透射（或透射转换）波实际上是由上层得到的下行波加上由该界面透射的下行波组成,若为转换波则使用不同的速度模型;而经过某一界面的反射（或反射转换）波实际上是由某层内计算得到的下行（或上行）波再加上由该界面反射的上行（或下行）波组成.这样即可得到分区独立计算,并通过速度界面分步连接达到跟踪多次波的目的.计算结果表明MSPM算法下的分区多步计算技术具有单步SPM算法中的诸多优点,即:算法简单、数值计算稳键、计算精度高、速度快及全球解等,因而是解决多次波跟踪计算行之有效的方法.     

基于波动方程预测和双曲Radon变换联合压制表面多次波

基于波动方程预测的表面多次波压制方法可处理复杂地下介质的地震资料,但计算成本较高.基于滤波的多次波压制方法计算效率较高,但其成功应用仅局限于一次波和多次波有明显时差差别的地震数据,对来自速度逆转等复杂介质数据则较难获得满意的压制效果.本文将波动方程预测的反馈迭代法和滤波法有效结合,采用GPU(图形处理器)和CPU协同并行加速计算粗略预测表面多次波,随后在双曲Radon域比较分析原始数据和预测的多次波,设计合理有效的Butterworth型自适应滤波器,滤出原始数据Radon域中的多次波能量,进行Radon反变换后,在时空域将多次波从原始数据中减去,得多次波压制结果.文中对理论模拟的单炮数据、复杂的SMAART模型以及实际地震数据进行了计算,结果表明,结合基于波动方程预测和双曲Radon变换的方法有效突破了两种方法各自的局限性,可高效高精度地压制复杂地下介质的表面多次波.     

基于Marchenko理论的成像域与数据域层间多次波消除方法对比

Marchenko成像可以理解为一种基于Marchenko理论的成像域层间多次波消除方法. 该方法利用Marchenko方程组将地表观测的地震数据准确的延拓到地下的成像点, 得到震源位于地下成像点、检波点位于地表的上下行格林函数, 进而采用多维反褶积获得该成像点不含多次波假象的像. 基于Marchenko方程组所推导出的数据域多次波消除方法可以准确的预测并消除所有阶数的层间多次波. 该方法不需要任何速度信息和匹配相减, 避免了传统多次波消除方法对一次波造成的损害. 基于数据域多次波消除之后的数据, 可以获得地下结构不含多次波假象的像. 本文对基于Marchenko理论的成像域及数据域层间多次波消除方法进行了对比分析, 给出了详细的理论及数值模型试算结果, 并对两种方法的优缺点进行了讨论.

     

基于迭代反演的层间多次波压制方法

层间多次波与有效波在走时、频率和叠加速度上差异较小,因此层间多次波压制常难以获得理想效果.本文提出一种基于迭代反演的层间多次波压制方法（MSI,Multiple Suppression Inversion）,该方法以共聚焦点（CFP,Common Focus Point）层间多次波压制理论为基础,通过构建卷积因子,将层间多次波压制转变为迭代反演的问题,直接利用观测的地震数据进行迭代反演计算,进而完成多次波压制.MSI方法避免了共聚焦点方法中构建CFP道集的聚焦运算,大幅降低层间多次波预测的计算成本;同时该方法为全数据驱动方法,无需地下介质任何先验信息,算法容易实现.模型数据测试表明,本文提出的方法可有效压制层间多次波,而且对有效波也具有很好的保幅性.

     

地表数据驱动的与层相关的层间多次波消除方法及应用

基于反馈模型的地表相关多次波消除方法SRME（Surface-Related Multiple Elimination）近年来已得到了广泛的应用.利用共聚焦点CFP（Common Focus Point）道集代替炮集,可以将该方法扩展至层间多次波的消除.地表数据驱动的层间多次波消除方法直接利用地表观测数据进行层间多次波预测,避免了构建CFP道集所需的聚焦运算,特别是与层相关的层间多次波消除方法有效提高了多次波预测的计算效率.但地表数据驱动的与层相关的层间多次波消除方法并没有从理论上被严格地推导证明,其与CFP方法之间的关系亦未被讨论.本文在CFP方法的理论基础上推导了地表数据驱动的与层相关的层间多次波消除方法,阐明了CFP方法与地表数据驱动方法之间的内在联系.并将该方法应用于模型数据和野外实际数据,应用实例表明了所提方法的有效性.

     

分层层间多次波预测与自适应压制方法研究

在地震勘探中,层间多次波在地震剖面上形成的虚假界面会严重影响对地质构造的解释.由于层间多次波在走时、频率和形态上与一次波的差异较小,因此较难对层间多次波进行识别和压制.本文使用分层层间多次波预测方法与基于2D卷积信号盲分离的多次波自适应相减方法相结合的策略对层间多次波进行压制处理.首先推导并阐述了分层层间多次波预测方法的理论基础,然后对地下介质中存在的多个多次波产生界面实现了层间多次波的分层预测,最后采用基于2D卷积信号盲分离的多次波自适应相减方法对层间多次波进行压制,以更好的保护有效信号.分层预测的方法通过分离层间多次波产生层位,对目标层位产生的所有层间多次波直接进行预测,该方法避免了共聚焦点方法构建共聚焦点道集的聚焦运算,降低了计算成本,同时该方法是基于数据驱动的,算法容易实现.模型数据和实际地震资料试算结果表明,本文方法能直接利用地表数据对层间多次波进行压制,并有效的保护一次波．     

基于Lorenz规范的空间-波数域大地电磁三维正演

大地电磁勘探方法由于其成本低、施工简单、探测深度广等优点,广泛应用于矿产资源普查、油气勘探和深部构造研究等领域.如何提高大规模三维大地电磁数值模拟的精度和效率一直是研究热点.本文基于空间-波数域方法,实现了基于Lorenz规范的空间-波数域三维大地电磁数值模拟.基于二次场计算原理,引入Lorenz规范,将Maxwell方程组转化为关于二次场矢量位的亥姆霍兹方程;利用水平方向二维傅里叶变换,将空间域三维偏微分方程转换为多个波数下相互独立的常微分方程,方程采用二次插值有限单元法计算,得到定带宽线性方程组,方程计算量小、并行性好,采用追赶法求解,提高了算法效率;引入压缩算子,用迭代法逐次逼近真实解.充分利用了空间-波数域方法数值精度高、内存需求少、效率高的特点.设计棱柱体模型验证了算法的正确性、分析了算法的收敛性,说明算法对不同频率、不同电导率对比度模型均具有很好的适应性.利用Dublin（DTM1）模型进行三维大地电磁数值模拟,结果表明：在满足精度要求的前提下,空间-波数域算法比空间域算法占用内存少、耗时短;相比基于Coulomb规范的空间-波数域算法,基于Lorenz规范的空间-波数域方法耗时更短、占用内存更少,效率提高至少3倍以上,体现了新方法的优势.

     

逆子波域消除多次波方法研究

SRMA（与表面相关多次波的衰减）算法包含预测和相减两步.相减算法中,当多次波与反射波同相轴相交时,如何有效减去多次波、保留反射波,是面临的主要问题.通过分析非正交性对滤波器（逆子波）的影响,可以证明：逆子波因非正交性产生的误差呈近似的高斯分布.在此基础上,本文提出了在逆子波域（单道自适应相减滤波的滤波算子的集合）,利用其误差的概率分布特征,对逆子波进行估计,用逆子波的估计对逆子波进行校正来消除多次波的方法.其步骤为：首先用SRMA方法预测出表面多次波,并对每一单炮进行单道自适应相减,得到逆子波,形成逆子波域;其次,在逆子波域采用中值滤波,提取接近真实逆子波的逆子波估计;第三,在逆子波域用逆子波估计对畸变的逆子波进行校正;最后采用校正后的逆子波来衰减多次波.通过简单模型和SMARRT模型的测试,该方法不仅能够有效减去多次波,而且在相交的区域,能够保持反射波同相轴的连续性并恢复其正确的振幅.     

基于自适应变步长波场延拓的可控层分阶层间多次波模拟

地下低速夹层的存在导致地震数据中包含较强能量的层间多次波,有效识别和预测深部储层上覆地层产生的层间多次波是提高深部储层解释精度的重要环节,而准确模拟层间多次波是辅助识别地震数据中层间多次波的一种非常有效的方法.本文提出了一种基于自适应变步长波场延拓的可控地层分阶层间多次波模拟方法,该方法基于自适应变步长波场延拓,以递归循环的方式实现分阶层间多次波的模拟.通过对模型添加双重层位约束,可以模拟指定地层产生的各阶层间多次波.利用二维反周期延拓方法压制波场延拓的边界反射优于传统方法,例如吸收边界法.提出自适应变步长波场延拓技术,大大提升了波场模拟的效率.理论和数值例子表明,本文方法模拟的一次波和各阶层间多次波与常用的有限差分方法模拟结果具有很好的一致性,且克服了有限差分方法无法分阶模拟波场的不足,显著提升了层间多次波识别的效率.

     

基于波动方程预测和双曲Radon变换联合压制表面多次波

基于波动方程预测的表面多次波压制方法可处理复杂地下介质的地震资料,但计算成本较高.基于滤波的多次波压制方法计算效率较高,但其成功应用仅局限于一次波和多次波有明显时差差别的地震数据,对来自速度逆转等复杂介质数据则较难获得满意的压制效果.本文将波动方程预测的反馈迭代法和滤波法有效结合,采用GPU(图形处理器)和CPU协同并行加速计算粗略预测表面多次波,随后在双曲Radon域比较分析原始数据和预测的多次波,设计合理有效的Butterworth型自适应滤波器,滤出原始数据Radon域中的多次波能量,进行Radon反变换后,在时空域将多次波从原始数据中减去,得多次波压制结果.文中对理论模拟的单炮数据、复杂的SMAART模型以及实际地震数据进行了计算,结果表明,结合基于波动方程预测和双曲Radon变换的方法有效突破了两种方法各自的局限性,可高效高精度地压制复杂地下介质的表面多次波.     

Suppressing multiples using an adaptive multichannel filter based on L1-norm

Adaptive subtraction is an important link for removing surface-related multiples in the wave equation-based method. In this paper, we propose an adaptive multichannel subtraction method based on the L1-norm. We achieve enhanced compensation for the mismatch between the input seismogram and the predicted multiples in terms of the amplitude, phase, frequency band, and travel time. Unlike the conventional L2-norm, the proposed method does not rely on the assumption that the primary and the multiples are orthogonal, and also takes advantage of the fact that the L1-norm is more robust when dealing with outliers. In addition, we propose a frequency band extension via modulation to reconstruct the high frequencies to compensate for the frequency misalignment. We present a parallel computing scheme to accelerate the subtraction algorithm on graphic processing units (GPUs), which significantly reduces the computational cost. The synthetic and field seismic data tests show that the proposed method effectively suppresses the multiples.     

混合域高分辨率抛物Radon变换及在衰减多次波中的应用

高分辨率Radon变换存在计算效率和分辨率不能兼得的困境.时间域算法可以获得很高的分辨率,但计算效率非常低;频率域算法具有良好计算效率,但分辨率不理想.为此发展了混合域高分辨率抛物Radon变换,即对频率域抛物Radon变换引入时变的稀疏权.本文给出了一种新的混合域高分辨率抛物Radon变换实现方法,并将该算法应用于叠前数据衰减多次波.文中给出了Radon变换和衰减多次波的流程.理论和实际数据算例表明本文方法既有较高的分辨率又有很高的计算效率.     

Long period multiple suppression by predictive deconvolution in the x–t domainl1

There are two forms of systematic error in conventional deconvolution as applied to the problem of suppressing multiples with periodicities longer than a hundred milliseconds. One of these is the windowing effect due to the assumption that a true autocorrelation function can be computed from a finite portion of data. The second form of error concerns the assumption of periodicity, which is strictly true only at zero offset for a 1D medium. The seriousness of these errors increased with the lengthening of the multiple period. This paper describes and illustrates a rigorous 2D solution to the predictive deconvolution equations that overcomes both of the systematic errors of conventional 1D approaches. This method is applicable to both the simple or trapped system and to the complex or peg-leg system of multiples. It does not require that the design window be six to ten times larger compared to the operator dimensions and it is accurate over a wide range of propagation angles. The formulation is kept strictly in the sense of the classical theory of prediction. The solution of normal equations are obtained by a modified conjugate gradient method of solution developed by Koehler. In this algorithm, the normal equations are not modified by the autocorrelation approximation. As with all linear methods, approximate stationary attitude in the multiple generating process is assumed. This method has not been tested in areas where large changes in the characteristic of the multiple-generating mechanism occur within a seismic spread length.