水平缆地震数据的鬼波压制方法及其应用

在海洋地震勘探中,鬼波不仅对一次反射波的波形产生干涉现象,而且使地震记录的频带变窄.虽然近几年发展起来的斜缆、上下缆地震采集系统和相应的鬼波压制方法已取得较好的效果.然而对于老数据的重处理以及目前依然广泛采用的水平缆,需要一种更适合的鬼波压制方法.本文开展了τ-p域压制水平缆鬼波的方法研究.首先,本文分析了水平缆数据鬼波特征,推导了时间域和τ-p域的鬼波延时估算公式,在τ-p域内构建了上、下行波的算子,提出了基于τ-p域平面波分解的水平缆鬼波压制算法,并通过引入Cauchy范数能量约束算子提高算法的稳定性.应用数值模型及海上实际地震数据进行了检波点端的鬼波压制试验.结果表明,该方法在不需要射线垂直入射的假设和介质速度模型的前提下,能有效分离出一次反射波,并拓宽地震数据的有效频带.     

海上地震资料子波提取鬼波压制技术

海洋地震勘探由于受到海面强反射界面的影响,记录数据中存在鬼波,致使数据频谱中产生陷波效应,限制数据的频带宽度,影响数据的分辨率,干扰地层反射的识别.近年来发展的鬼波压制方法,能够较好的压制地震数据中的鬼波,然而现有鬼波压制技术容易产生延续相位,且计算效率较低.为进一步提高鬼波压制效果和工作效率,本文对海上地震资料特性进行分析,研究认为,海上地震资料中的海底反射信号真实记录了海底有效反射、震源鬼波和检波点鬼波的形态,可以利用提取的海底反射子波对数据进行确定性子波反褶积处理,能够有效的压制震源鬼波和检波点鬼波.模型海上实际数据测试结果表明,该方法具有鬼波压制效果好、计算效率高的优势,处理之后的数据频带得到有效拓宽,低频和高频信息均得到加强.     

基于逆散射级数法的鬼波压制方法

鬼波问题是影响海上地震资料分辨率和保真度提高的最重要因素之一.详细论述了逆散射级数理论和逆散射级数法鬼波压制原理,说明了逆散射级数方法进行鬼波压制理论的完善性和对鬼波描述的精确性.实现了基于逆散射级数理论的鬼波压制方法,方法以波动方程和Lippmann-Schwinger方程为基础,在频率-波数-波数域内构造与鬼波相关的压制算子,在不需要对地下介质作任何假设条件下实现地震数据驱动鬼波压制,并通过改善消除鬼波的压制算子,提高算法的稳定性.资料处理试验与处理结果分析表明,基于逆散射级数鬼波压制方法能在实现鬼波压制的同时较好保留有效反射波的信息,从而补偿地震资料低频损失和提高地震数据的保真度.数据处理试验还表明,研究方法能对低信噪比的地震资料进行有效的鬼波压制处理.建立了基于逆散射级数鬼波压制处理流程.     

基于编码解码思想的鬼波预测与压制方法

高分辨率的宽带地震勘探技术是最近几年海上油气地震勘探的热点问题,鬼波压制是其中的核心议题.石油工业界,除了提出各种压制鬼波的采集方式外,资料处理过程中压制鬼波的方法也在不断地推陈出新.源、检鬼波的存在使得反射子波的有效频带变窄,成像分辨率降低,且干扰后续的自由表面多次波压制、FWI等.不同于常规的鬼波压制模型,本文基于编码与解码理论框架,用编码建立起鬼波预测模型,在Bayes反演框架下建立起解码估计一次波、从而压制鬼波的方法.基于此鬼波预测模型及相应反演理论的鬼波压制方法对鬼波的压制更为彻底.理论模型数据与实际资料测试结果验证了本文提出的理论框架和方法技术的有效性与优越性.     

基于波动方程的上下缆地震数据鬼波压制方法研究

本文发展基于波动方程的上下缆鬼波压制方法,推导了上下缆地震波场频率波数域波动方程延拓合并公式.基于Fourier变换的波场解析延拓确保上下缆资料振幅相位的一致性,消除了长拖缆远偏移距信号的计算误差,同时具有较高的计算效率;上下缆地震波场的波动方程法合并有效解偶鬼波干涉,实现综合利用上下缆地震数据压制鬼波.理论模型数据和实际采集地震数据的测试表明了方法的有效性.     

基于整形正则化非平稳回归技术的匹配滤波压制单道地震鬼波方法及应用

受海平面及水下观测方式的影响,海洋地震资料中普遍发育鬼波.作为一种虚假干扰信号,鬼波的存在会给地震解释造成一定的困难,因此在数据处理环节需要将其消除.目前,虽然鬼波压制方法多种多样,但大部分是针对多道地震发展起来的,并不适用于单道地震鬼波处理.预测反褶积一直是压制单道地震鬼波的主要方法,然而由于野外资料通常不能满足该方法的假设条件,导致应用效果不佳.针对单道地震资料鬼波压制问题,本文结合预测反褶积鬼波压制思路和整形正则化非平稳回归技术在自适应匹配滤波方面的优势,提出了一种基于整形正则化非平稳回归技术的匹配滤波压制单道地震鬼波方法,通过模型试验和实际数据处理分析表明该方法能够有效地压制鬼波,并且在计算过程中不会产生虚假延续相位,应用效果良好.     

一种基于射线追踪的鬼波衰减方法研究与应用

在海洋地震资料采集中,与海水面有关的地震鬼波与有效信号干涉会压缩地震有效频带、降低地震分辨率,降低地震资料对较厚地层及薄层的分辨能力.常规的鬼波衰减方法为通过一个鬼波衰减反褶积算法提取出检波点的上行波场,该方法有二个关键参数分别为鬼波与上行波场之间的延时时间、海水面反射系数,其可在参数空间内搜索得到.但由于参数空间较为...     

利用最小平方基准面延拓压制自由表面多次波II:海洋拖缆观测数据

压制自由表面多次波一直是海洋拖缆地震数据处理中非常关键的环节.浅水等复杂条件下的多次波压制给现有方法构成了严峻的挑战.本文姊妹篇基于卷积型互易定理建立了地下基准面上的虚拟观测信号与实际观测地震数据之间的转化方程,进而借助约束优化反演理论提出最小平方基准面延拓(LSR)方法,用于消除海底观测地震数据中的表面多次波.本文遵循相同的原理,分别针对双检波器同时记录声压场和质点垂直速度信号、单检波器仅记录声压场信号两种拖缆采集方式,探讨基于LSR的表面多次波压制方法及其影响因素.理论模型合成数据实验展示了方法特点与有效性,南黄海浅水拖缆双检地震数据处理结果表明方法具有良好的应用前景.     

基于海域地震资料的多次波及其鬼波的时距解释

当前陆域活动断层研究的相关理论方法已比较成熟,但针对海域的活动断层探测和研究还很缺乏。由于海域中水表和海底等强反射面的存在,多次波及其鬼波将对海域地震记录造成干扰,有效模拟多次波及其鬼波是进行多次波识别和压制的前提。近海及构造复杂区往往存在倾斜界面,基于水平界面假设的传统多次波压制方法难以准确地去除多次波的影响。文中结合海域地震记录及其采集方式,基于倾斜界面多次波的时距解析,针对近海等构造复杂区的实际记录利用简化模型预测多次波,给出了来自不同界面(包括倾斜界面)的多次波及其鬼波的时距特征,且与实际记录相吻合,其结果可提高地震资料的观测解释能力;在此基础上,利用时距信息人工合成理论地震记录,进行常规地震数据处理,进一步认识不同界面的多次波时距、速度及其造成的层面假象等特征。本研究结果有利于有效识别和预测海域地震记录中的多次波,为多次波的压制提供理论依据,进而为海域地震活动构造探测研究提供一定的帮助。     

海上变深度缆地震采集宽频机理分析

常规海上拖缆采集数据存在受海水面的虚反射(鬼波)引起的陷波特性,而近年发展的变深度缆采集技术,通过专门的去鬼波处理方法可获得宽频数据.基于变深度缆沉放深度特点以及缆深鬼波滤波算子,推导出变深度缆陷波频率关于炮检距变化公式,阐述了变深度缆数据的陷波频率具有明显的多样性分布特征.同时,基于斜缆采集的鬼波滤波算子的平均叠加脉冲响应谱分析以及炮集记录的平均叠加谱分析,验证了变深度缆具有宽频采集特点.通过与等深度缆平均叠加谱特征比较,进一步验证了斜缆更能在一定程度上抑制海面虚反射,扩宽频带.     

基于数据驱动和反演策略的时空域随机噪声衰减方法（英文）

常规的时间-空间域和频率-空间域预测滤波方法假设地震记录由地震信号和随机噪声两部分构成,即所谓的加噪声模型,但是,在对随机噪声进行估算时,又假设随机噪声可以通过预测误差滤波器由地震记录中进行预测,即所谓的源噪声模型。这种前后不一致的噪声模型降低了该类方法的去噪能力和保幅性能。为此,本文提出了一种基于反演的时空域随机噪声衰减方法。它首先从地震数据中估算预测滤波算子,该算子表征了地震信号的可预测性,自适应地描述了地震信号的空间结构。在得到预测误差算子之后,将该算子作为正则化约束引入到地震信号反演系统,由含有随机噪声的地震数据直接反演地震信号。不同于常规随机噪声衰减方法,该方法将随机噪声衰减问题归结为正则化约束下的地震信号反演问题,克服了常规方法噪声模型的不一致性问题。我们采用模型数据和实际数据进行了实验分析,并与常规方法进行了效果对比。实验结果表明:与常规方法相比,本文方法在噪声压制的同时,没有对有效信号产生明显伤害,具有更好的振幅保持能力。     

一种非白噪反射系数序列的预测反褶积方法（英文）

常规预测反褶积方法需要假设反射系数是不相关的白噪声序列,利用维纳-霍夫(WH,Wiener-Hopf)方程求解滤波器,消除地震记录中的相关成分,从而实现衰减多次波和提高分辨率的目的。实际上,一次波反射系数序列存在一定的相关成分,不满足白噪声假设,处理后反射系数序列的相关成分也被消除掉,导致有效信号失真。针对这一问题,本文提出了一种改进方法。首先,利用谱模拟方法直接从地震记录中估计子波自相关;其次,利用估引计的子波自相关构建包含多次波相关信息并避免一次波反射系数相关信息的自相关函数;最后,将构建的自相关函数带入WH方程,计算预测滤波算子进行预测反褶积处理。文中对该方法进行了模型试算和实际资料处理,并于与传统预测反褶积进行对比,结果表明:本文方法能够适应非白噪的反射系数序列,处理后不改变反射系数序列的统计特性,与传统预测反褶积相比,本方法在不降低多次波衰减能力和数据分辨率提升水平的前提下,大大降低了处理噪声,提高了处理的保真性。     

改进的1范数匹配滤波法及在南海深水盆地的应用

地震勘探中多次波的存在会影响速度模型的建立、地震成像效果、反演和解释过程中的介质属性提取等,因此多次波的压制成为至关重要的研究课题.本文采用改进的1范数匹配滤波法,基于1范数对大值条件的开放性,利用预测出的多次波模型Hilbert变换道及求导道,从理论上克服2范数的大值条件,并改善常规1范数下的正交性条件,在一次波和多次波叠合之处及能量差异大的情况下有效压制多次波.模型及南海深水盆地实际海洋地震数据的处理结果显示了改进的1范数匹配方法在压制多次波方面相对于常规2范数、1范数的优越性.     

针对海洋水层反射的处理方法研究

在海洋地震勘探过程中,逐步发展到可以利用反射地震法研究海洋水体运动现象及海水温盐结构,而处理好水体反射信号则是地震海洋学研究的关键.目前地震海洋学正处在起步阶段,鲜有专门针对水层反射的处理方法研究,本文根据水体反射特征,形成了专门针对水体反射的处理技术.首先,与海底地层反射不同,因水介质间差异较小,水层反射信号相对较弱,常规地震处理技术直接应用到水层反射难以取得预期处理效果.针对这一特点,本文提出了水层弱信号保护技术,通过有效分离水层反射信号达到保真效果;其次,常规海洋地震勘探中使用的空气枪震源位于水下一定深度,激发过程中产生强烈的气泡效应,对水层有效弱信号干扰极强,本文在单子波气泡效应压制的基础上,利用分段提取多子波的方式,对气泡效应进行分段压制,避免因子波发生变化影响处理结果;针对水层噪声强、信噪比低的特点,利用高精度LIFT技术去噪得到高品质道集;最后,利用鬼波压制技术消除鬼波调谐效应,提高地震资料的分辨率.在这些处理技术应用的基础上,本文总结了一套针对水层弱反射的处理流程,并且在海洋地震资料水体反射处理中取得了较好的应用效果.     

基于格林函数理论的波场预测和鬼波压制方法

作为一种特殊的噪声,鬼波对一次波的波形及频带宽度产生极大的影响,鬼波压制是提高海上地震资料分辨率及保真度的重要因素.以格林公式为基础,详细论述了基于格林函数理论的鬼波压制方法,在不需要地下介质信息的条件下,进行地震数据驱动鬼波压制,并根据"Double Dirichlet"(双狄利克雷)边界条件,预测压力波场和垂直速度波场.建立了基于格林函数理论鬼波压制的处理流程,数值模拟和实际资料处理结果表明,基于格林函数理论鬼波压制方法在很好地去除鬼波的同时极大地拓宽了地震资料的频带,尤其提升了低频端能量,有利于后续资料的处理解释.     

基于匹配滤波的多次波压制方法研究

常规滤波方法对浅海多次波压制不能取得理想效果.通过改变模型表面边界条件,求解波动方程实现多情景地震数值模拟.利用自由边界条件模拟时获得含海平面强反射多次波地震记录,而利用吸收边界条件时得到理想条件下无多次波地震记录.对比分析多次波对有效地震信号的影响得到海平面强反射多次波改变了有效地震信号的振幅、频率和相位.利用归一化方法计算得到压制多次波滤波器算子,并作用于含海平面强反射多次波地震记录.叠加地震剖面对比分析表明,归一化滤波器算子较好的压制了地震记录中的多次波,提高地震资料分辨率.最后,根据多次波产生条件,给出了利用实际区域简化地质模型的地震数值模拟结果计算归一化滤波器算子的方法,从而利用该方法压制实际地震数据中多次波.     

地震资料宽频处理技术在天然气水合物矿体描述中的应用研究

针对天然气水合物钻探难以有效解决的矿体空间展布等难点,提出一套基于自适应鬼波压制技术的地震宽频处理技术,有效改善资料分辨率.首先采用上下行波场分离的鬼波压制技术实现对震源端和电缆端鬼波的压制;然后通过高精度网格层析反演速度建模技术获取高质量速度场,利用叠前深度偏移成像进一步提高水合物层成像精度.实践表明,相对于常规处理...     

基于带状混合矩阵ICA实现地震盲反褶积

基于对地震反褶积本质上是一个盲过程的认识,引入高阶统计学盲源分离技术——独立分量分析（ICA）实现地震盲反褶积.在无噪声假设条件下,利用地震记录时间延迟矩阵和地震子波带状褶积矩阵,将地震褶积模型转化为一般线性混合ICA模型,采用FastICA算法,将带状性质作为先验信息,实现所谓带状ICA算法（B\|ICA）,得到个数与子波算子长度相等的多个估计反射系数序列和估计子波序列,最后利用褶积模型提供的附加信息从中优选出最佳的反射系数序列及相应的地震子波.模型数据和实际二维地震道数值算例表明：对于统计性反褶积,在不对反射系数作高斯白噪假设,不对子波作最小相位假设的所谓“全盲”条件下,基于ICA方法（反射系数非高斯分布,地震子波非最小相位）可以较好解决地震盲反褶积问题,是基于二阶统计特性的地震信号统计性反褶积方法的提升,具有可行性和应用前景.     

稀疏约束反褶积方法实验分析与应用研究(英文)

稀疏条件约束下的反褶积方法突破了地震资料有效频带的限制,能够获得较常规反褶积方法更高的分辨率。但这类反褶积方法存在较强的多解性,且对于弱反射有压制作用。柯西约束、修正柯西约束和Huber约束是稀疏反褶积方法常用的约束准则,本文利用模型数据对不同约束准则条件下稀疏约束反褶积恢复反射系数和保护弱反射的能力进行了实验分析。实验结果表明,稀疏约束反褶积的效果取决于约束准则与反射系数概率分布特征的一致程度,修正柯西约束较其它约束准则能够更好地保护弱反射信号。在模型实验的基础上,利用测井数据对碎屑岩地层和碳酸盐岩地层的反射系数概率分布特征进行了统计分析,采用修正柯西约束反褶积方法对实际地震资料进行了实验处理,较大幅度地提高了地震数据分辨率。     

非稳态地震稀疏约束反褶积研究（英文）

传统Robinson褶积模型主要受缚于三种不合理的假设,即白噪反射系数、最小相位地震子波与稳态假设,而现代反射系数反演方法（如稀疏约束反褶积等）均在前两个假设上寻求突破的同时却忽视了一个重要事实：实际地震信号具有典型的非稳态特征,这直接冲击着反射系数反演中地震子波不随时间变化的这一基础性假设。本文首先通过实际反射系数测试证实,非稳态效应造成重要信息无法得到有效展现,且对深层影响尤为严重。为校正非稳态影响,本文从描述非稳态方面具有普适性的非稳态褶积模型出发,借助对数域的衰减曲线指导检测非稳态影响并以此实现对非稳态均衡与校正。与常规不同,本文利用对数域Gabor反褶积仅移除非稳态影响,而将分离震源子波和反射系数的任务交给具有更符合实际条件的稀疏约束反褶积处理,因此结合两种反褶积技术即可有效解决非稳态特征影响,又能避免反射系数和地震子波理想化假设的不利影响。海上地震资料的应用实际表明,校正非稳态影响有助于恢复更丰富的反射系数信息,使得与地质沉积和构造相关的细节特征得到更加清晰的展现。