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.     

表面多次波压制的研究进展:回顾与展望

在绝大多数的地震资料处理中,将多次波视为相干噪音进行压制.表面多次波的压制方法主要分为两大类:基于波动方程预测的预测减去法和基于信号处理的滤波法.本文系统地回顾了两类多次波压制方法,分析了各种方法处理各类介质的优势及存在问题.本文也阐述了基于波动方程预测的自适应相减方法的发展.分析了多次波压制方法的发展趋势,随着GPU...     

基于波动方程三维表面多次波预测方法研究

与传统的二维表面多次波预测算法相比,基于波动方程的全三维表面多次波预测方法无需对地下介质做简单近似,其更符合地震波在地下介质中传播的真实状况,是地震资料处理中解决多次波预测问题的强有力工具.本文从三维多次波预测的基本理论出发,给出了全三维多次波预测算法的预测矩阵表示、计算方法以及实现条件,采用GPU(图形处理器)加速全三维表面多次波预测,较传统的CPU串行计算,GPU并行预测表面多次波的计算效率约提高165倍.文中分别利用二维和三维表面多次波预测算法对理论模拟的含表面多次波的三维地震数据进行多次波预测计算,对比分析结果表明,相比于二维算法,文中所述的基于波动方程的全三维表面多次波预测效果明显改善,其计算精度更高,辅以合理有效的自适应相减算法,可获得高精度的地震勘探资料表面多次波压制数据.     

波动方程多次波压制技术的进展

多次波问题是海洋地震勘探中最突出的问题之一，如何有效地压制多次波是数据处理中的一个关键问题，多次波压制技术分为两大类：基于有效波和多次波之间差异的滤波方法和基于波动方程的多次波预测减去法。针对有代表性的波动方程方法－－基于反馈模型的迭代反演多次波压制技术做了较深入的讨论，目前在解决多次波问题时，基于波动理论的方法应得到重视。     

基于波动方程表面多次波预测与 自适应相减方法研究

多次波预测与自适应相减是基于波动方程表面多次波压制的两个重要环节.文中利用具有并行计算优势的GPU加速表面多次波预测,使得预测效率大为提高.在自适应相减算法中,文中将预测的多次波道、预测多次波道的Hilbert变换道、预测多次波道的高频重建道、以及它们的平移道用作自适应相减中的多次波模型道.Hilbert变换道用以补偿预测多次波的相位信息,高频重建道用以改善预测多次波的高频信息,补偿频带能量差异.文中在预测和相减过程中均采用迭代算法,迭代预测,可较好地获得多次波的运动学特性,迭代相减,可较好地获得多次波的动力学特性,迭代预测与相减使预测的多次波与地震数据中实际的多次波更好地匹配.将该方法应用于理论模拟的SMAART模型和实际海洋数据中,测试结果表明,该方法预测多次波效率较高,在保持有效波振幅条件下可有效地压制地震数据中的表面多次波.     

各向异性Radon变换及其在多次波压制中的应用

即使采用分辨率很高的双曲Radon变换,对速度各向异性发育介质及长偏移距情况下的地震数据,其Radon域内能量仍不收敛.为了克服此难题,我们在Radon变换的积分路径中考虑了非双曲走时的影响,通过引入非双曲时差公式中的各向异性非椭圆率η参数,可以准确描述出长偏移距条件下来自同一层位的时距曲线,并推导了由偏移距、慢度、非椭圆率三参数控制的积分曲线正反变换公式,我们称之为各向异性Radon变换.离散化求解时,各向异性Radon变换是时变的,频率域快速算法已不适用,本文采用了最优相似系数加权Gauss-Seidel迭代算法,保持其计算精度的同时也有较高的计算效率.将此方法应用在模型数据以及实际长偏移距海上地震数据的多次波压制处理中,收到了较好的处理效果.     

反馈迭代法压制表面多次波效果分析

地震数据处理通常假定反射数据仅由一次波组成,地震勘探资料中的表面多次波通常被视为相干噪音予以压制.基于波动方程预测的反馈迭代法为数据驱动的方法,可有效压制复杂地下介质的表面多次波,通常可由级数展开法和迭代法两种方法实现.文中分别从理论阐述以及应用效果分析方面对基于波动方程预测的反馈迭代法的两种实现途径进行研究,并采用GPU/CPU协同并行加速计算预测表面多次波,改善以往CPU计算效率低的状况.文中对含表面多次波的炮数据和复杂的SMAART模型进行了计算,并将利用级数展开法与迭代法压制表面多次波的效果进行对比分析,结果表明,迭代形式反馈迭代法压制表面多次波的方法效果更佳.由于实现迭代法和级数展开法需要完成的自适应匹配相减的次数不同,迭代法的计算成本略高于级数展开法.     

基于波射线路径偏移压制多次波

波射线路径压制多次波的反射波成像是在偏移过程去除多次波同时仅对反射波成像.通过在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角计算射线的路径.从炮点入射的射线与从检波点出射的射线的交点形成的走时,若等于观测走时,可以判断此条射线是反射波;反之,若不相等,则是多次波.数值实验表明此方法可以有效地去掉由于多次波能量产生的假成像点和压制多次波,因此界面可以正确归位,同时去掉由于多次波引起的假成像位置.     

地震资料多次波压制方法研究进展及展望

在反射波地震勘探中,发育的多次波会严重降低地震资料处理的精度,进而误导解释人员给出错误的解释结果.因此,多次波压制方法研究一直以来都是地震资料处理中不可忽视的重要环节.目前,将多次波压制方法分为基于特征差异的滤波方法和基于波动理论的预测相减法是一种较为流行的分类方法.前者计算效率较高,但是多次波压制精度有限.后者理论先进,不需要或者极少需要地层先验信息,多次波压制精度较高,但是往往伴随高计算成本.通常,采用单一方法往往难以满足复杂实际资料处理的需求,汇二者所长的综合法则可以针对实际地震资料的特点,通过不同方法组合解决实际应用问题.据上述分类方法,首先详细论述了每一类方法中经典方法的原理、研究进展及发展方向等;然后介绍了目前实际应用中的综合法多次波压制实例;最后,在回顾传统多次波压制方法的研究进程基础上重点介绍了近年来出现的几种新方法,并展望多次波压制的发展前景.     

基于深层神经网络压制多次波

有效压制多次波一直是地震勘探中的难点问题.尽管已发展了多种多次波压制方法,但仍存在多次波压制不全、计算耗时长等缺陷,使得应对复杂地质地震数据多次波压制具有挑战性.为了突破现有多次波压制方法的局限性,本文提出了一种基于深层神经网络的多次波压制方法,采用的深层神经网络是一种改进的具有卷积编码器和卷积解码器的U-net网络....     

基于数据一致性预测与压制自由表面多次波--理论研究与试处理

从声波波场理论出发,首先在不考虑自由表面反射的情况下研究了有效波波场传播及反射规律,继而考虑自由表面反射的情况,并详尽推导了压制自由表面多次波的正演和反演数学模型。从物理本质上对自由表面多次波的产生、预测及压制做了深入的剖析,讨论了基于数据一致性时空域褶积的多次波预测方法原理,实现了自由表面相关多次波自适应压制的迭代方法过程。复杂起伏海底的理论模型试算实例表明：在多次波产生系统非常复杂的情况下,本方法仍能非常有效地压制各种与自由表面相关的多次波,同时还能很好地保持有效波的能量,取得了很好的压制多次波效果。     

带有多道相关的抛物线Radon变换法分离P-P、P-SV波

因为多波多分量地震勘探中P-P波和P-SV波通常混杂在一起,所以较好地分离P-P波和P-SV波能够提高数据处理和解释的质量.抛物线Radon变换法在分离P-P波和P-SV波时取得了一定效果,但是在离散叠加的计算过程中会带来假频,这些假频会干扰波场分离.本文针对这一问题,将多道相关算法引入抛物线Radon变换,发展了带有多道相关的抛物线Radon变换法.该方法利用叠加信号具有相似性的特点,依据多道相关中衡量多道信号相似性的能量比标准,对叠加过程加以控制,压制变换中出现的假频.本文用该方法对合成地震记录进行了波场分离,取得了较好的效果.     

基于多路径Radon变换的地震数据噪声压制和波型分离方法研究

Radon变换是一种稀疏变换,被广泛应用于地震数据处理,其中线性Radon和抛物Radon最为常用.在实际地震数据中,直达波和面波的同相轴形态为线性,反射波为双曲型,单独使用线性Radon或抛物Radon变换时,不能确保所有同相轴在变换域的系数都是稀疏的,影响地震数据处理效果.本文提出的多路径Radon变换联合了线性Radon变换和抛物Radon变换,每个同相轴都有两种不同的变换参数来与积分路径相适应,能够兼顾不同形态的同相轴;然后利用最小二乘稀疏反演方法对不同形态同相轴匹配最佳积分路径,使其自动分离到两个不同的Radon域剖面且保持系数同时稀疏.从多路径Radon域剖面上,能够很容易地识别不同系数所对应的同相轴形态、时间截距以及速度,这些特征有利于提高利用Radon变换方法进行随机噪声压制、面波压制以及波型分离等技术的处理效果,该变换在模型数据和实际数据中的应用结果证明了本文方法有效性.

     

n—D Radon变换与波动方程偏移

本文把Ｒａｄｏｎ变换公式推广到任意ｎ维的情况。同时结合ｎ维Ｒａｄｏｎ变换和摄动理论提出了一种既能用于地面资料又能用于ＶＳＰ资料的偏移方法。     

基于小振幅波方程的起伏海面构建及其对地震波场传播特性的影响

海面起伏状态对波场传播以及模型空间成像有着非常重要的影响, 在常规海洋地震数据采集和处理中, 都是将海面作为水平界面处理, 实际海洋地震数据采集中, 由于海水受风浪、洋流等的影响, 海面呈现高低起伏状态, 这样来自底层反射界面的反射波经过海水起伏界面反射后会引起波场的强烈散射, 从而造成地震记录反射波同相轴抖动和畸变, 最终影响成像效果.为了更加深入了解起伏海面存在对波场传播以及偏移成像的影响, 本文首先基于流体力学小振幅波方程, 从边界条件出发, 给出包含海浪谱信息的动态边界条件, 并在此基础上构建起伏海面速度模型; 然后在构建的起伏海面速度模型上通过冻结不同时刻海面开展波场传播特征分析, 研究起伏海面在不同冻结时刻下波场传播规律以及对反射地震记录和偏移成像的影响.研究结果表明, 不管是对于简单的层状介质模型还是海底较为复杂的大水深模型, 海面不同形态的起伏变化直接影响着波场记录以及波场快照形态, 同时会对偏移成像结果造成较大影响, 随着海水深度的增加, 该影响对于简单模型影响逐渐变小, 但对于复杂模型, 影响依然很严重.

     

波动方程数值模拟的三种方法及对比

波动方程数值模拟方法是研究地震波场传播的一种重要手段,本文采用交错网格高阶有限差分方法分别对双程声波方程和双程弹性波方程进行了波场数值模拟,并且根据定位原理采用傅立叶有限差分算子进行了单程波方程数值模拟,在分析定位原理的基础上,对其计算过程稍作修改,将延拓到地面的波场直接由每个检波点接收,无需横向叠加过程,得到了单程声波方程共炮记录.基于不同波动方程的数值模拟结果表明,双程波方程结果包含直达波、多次波等干扰波,信噪比低;单程波数值模拟结果只包含了介质分界面的一次反射波,信噪比高,但对于大角度入射波误差较大,并且对于同一个地质模型而言,双程弹性波方程计算速度最慢,双程声波方程次之,单程声波方程计算速度最快.因此对于复杂地质模型,三种模拟方法可以取长补短,综合应用.