不同阶次自由表面相关多次波预测与成像方法

海水与空气间的强波阻抗界面使得海洋地震数据普遍发育自由表面相关多次波,多次波信息的利用是提高海洋地震资料成像品质的新突破点.近年来发展了一系列多次波成像方法,干涉假象是制约其应用推广的关键问题之一.为了避免假象影响,本文提出了不同阶次自由表面相关多次波预测与成像方法,首先,修改了传统SRME（表面相关多次波衰减）方法中的边界条件,通过多次波升阶次与匹配相减的方法预测出不同阶次自由表面相关多次波;其次,基于单程波偏移算子和"面炮"偏移策略,以一次反射波或第（N-1）阶自由表面相关多次波为下行波场正向延拓,以第1阶多次或第N阶多次波为上行波场逆向延拓,并在每一层互相关成像得到第1阶或N阶多次波单独成像.本方法避免了低阶多次波和高阶多次波产生的相关假象,且相对于全波算子的偏移方法具有较高的计算效率,增强了多次波成像方法的实用性.单层模型和三层模型测试验证了本方法的正确性,并在我国某深海探区实际资料处理中得到了成功应用.相对于传统一次波成像,分阶次多次波成像具有更高的照明均衡度、垂向分辨率和信噪比.本研究表明,海洋多次波成像是一次波成像的有力补充,对于稳定海底沉积的深海地区,具有一定的应用前景.     

基于广义的炮偏移方法实现地表多次波和一次波联合成像

多次波是地下反射层的多次波反射,也蕴含了地下反射界面的信息,因此并不是绝对地只能被当做噪音来处理.为实现对地下构造的准确成像,本文基于广义概念上的炮偏移成像算法,对常规一次波偏移方法从用于向下延拓的上、下行场以及成像条件方面进行了改进,将同时含有表层多次波的炮记录与脉冲震源之和作为下行延拓的震源波场,将同时含有表层多次波和一次波的炮记录作为接收波场,并应用2D反褶积成像条件进行成像,实现了表层多次波和一次波联合成像.在数值试验部分,通过对相对简单的五层模型和Sigsbee2b模型数据的数值测试表明,该方法可以很大程度上压制常规成像方法中由多次波带来的成像噪音.     

在成像空间中衰减多次波方法研究

在偏移后成像空间中的共成像点道集中可以对多次波进行衰减,对于给定的偏移速度模型,一次波与多次波在叠前偏移后的共成像点道集中具有不同的动校时差,这样我们就可以使用类似于偏移前衰减多次波的方法将一次波和多次波进行分离.本文在成像空间中应用抛物Radon变换分离多次波和有效波,由于每个共成像点道集都包含了复杂三维波场传播效应,所以本文方法具有处理三维数据和复杂地下构造的能力.相比于SRME以及传统Radon变换衰减多次波方法,本文方法能够在保持较小的计算量的同时,保证了衰减多次波的准确性.通过对模型数据试算和对实际数据的处理验证了本文方法在叠前时间偏移后衰减多次波的能力,并取得了很好的成像效果.     

单程波角度域内压制多次波偏移假象

多次波偏移中的假象主要来自于不同地震事件之间的互相关,由于这种互相关满足成像条件,很难直接在偏移过程中去除.但是对于准确的速度模型,真实的成像结果在角度域内应该是平直的.根据这个判断准则,可以在角度域内移除多次波偏移中的假象.本文以数据自相关偏移为例,提出了在单程波多次波偏移中移除假象的主要流程：首先在在单程波偏移过程中高效地提取角度域共成像点道集,然后对角度域共成像点道集应用高分辨率的抛物线型Radon变换,用合适的切除函数处理后,反变换回到角度域,最后叠加各个角度成分,得到偏移结果.Marmousi模型的合成数据测试表明,这种方法可以很好地压制多次波偏移过程中产生的假象,有效地提高成像结果的信噪比.     

基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像

在常规地震资料处理中,多次反射波被视为噪声并从地震数据中去除,以免在之后的地震资料解释中造成误解.而事实上,多次波也是地震信号,是照明波场的一部分,能够对地下构造成像的精度做出贡献.本文分析了多次波在传统单程波叠前深度偏移中产生构造假象的机制和表现,为实现基于单程波偏移算子的多次波成像,修改了单程波叠前深度偏移的边界条件,即将输入的震源波场用包含多次波的记录来替代,输入的记录波场用预测出的表层相关多次波来替代,实现了基于单程波偏移算子的地表相关多次波成像,并从理论上给出了其成像依据.通过基于二范式最小能量差原则求取的匹配因子,将多次波成像结果与一次波成像结果进行匹配叠加,应用多次波成像来弥补一次波成像的不足.简单模型验证了基于单程波偏移算子的多次波成像方法的有效性,最后对Sigsbee2B模型进行了一次波与多次波联合成像试算,盐边界高陡构造成像质量得到了明显改善.     

表面多次波衰减的研究现状与进展

表面多次波是一种相干干扰,在海洋地球物理勘探中表面多次波尤为明显.本文给出了表面多次波衰减方法的研究现状的系统阐述,并分析了表面多次波衰减研究的发展趋势.表面多次波衰减主要有滤波法和波动理论方法.对于滤波法给出了广泛应用的抛物Radon变换法的实例,指出了抛物Radon 变换法存在滤波时能量泄漏的问题.同时本文分析了基于波动理论的处理优势和存在的问题,该方法可以处理任意介质的情形,但是对于数据的采集要求比较严格,另外在进行表面多次波衰减处理以前,要进行一系列的预处理,这些预处理的误差直接决定着多次波衰减的效果.最后,本文给出了表面多次波衰减的发展趋势——将滤波法和波动理论法结合来实现多次波的衰减.两类方法如何有效地结合是该类方法一个重要的研究方向.     

海洋单阶次表面多次波分离方法研究

海洋地震资料普遍发育强能量表面多次波,传统表面多次波压制技术（SRME）能够预测出所有阶次表面多次波,但是各阶次表面多次波相互混叠。为了能够单独利用不同阶次的表面多次波成像,降低干涉假象对多次波成像的影响,需要将不同阶次的表面多次波分离出来。本文提出一种基于扩展SRME的海洋单阶次表面多次波分离方法。首先,应用SRME技术预测出混叠的所有表面多次波;其次,修改常规SRME技术的边界输入条件,将上一步求得的所有多次波进行升阶次处理;再次,预测出混叠的所有表面多次波与其升阶次后的表面多次波匹配相减求得单阶次多次波。以此类推,能够逐步分离出不同阶次的表面多次波。数值模型和某深海实际资料测试表明本方法的有效性,不同阶次表面多次波被有效分离,为后期多次波的利用奠定了基础。     

一阶多次波聚焦变换成像

将多次波转换成反射波并按传统反射波偏移算法成像, 是多次波成像的一种方法.聚焦变换能准确的将多次波转换为纵向分辨率更高的新波场记录, 其中一阶多次波转换为反射波.本文对聚焦变换提出了两点改进: 1)提出局部聚焦变换, 以减小存储量和计算量, 增强该方法对检波点随炮点移动的采集数据的适应性; 2)引入加权矩阵, 理论上证明原始记录的炮点比检波点稀疏时, 共检波点道集域的局部聚焦变换可以将多次波准确转换成炮点与检波点有相同采样频率的新波场记录.本文在第一个数值实验中对比了对包含反射波与多次波的原始记录做局部聚焦变换和直接对预测的多次波做局部聚焦变换两种方案, 验证了第二种方案转换得到的波场记录信噪比更高且避免了第一个方案中切聚焦点这项比较繁杂的工作.第二个数值实验表明:在炮点采样较为稀疏时, 该方法能有效的将一阶多次波转换成反射波;转换的反射波能提供更丰富的波场信息, 成像结果更均衡、在局部有更高的信噪比, 以及较高的纵向分辨率.     

层间多次波傅里叶有限差分偏移成像

传统地震偏移方法仅利用一次反射波进行偏移成像,多次波对其来说是一种噪声,在成像前需要将多次波去除.然而多次波偏移比一次反射波偏移拥有更高的照明度,可以提高地震成像的精度.通过修改传统傅里叶有限差分偏移方法,将层间多次波作为输入数据,可将层间多次波成像.本文提出的层间多次波傅里叶有限差分偏移方法,通过波场延拓和全波场方法获得上行波场和下行波场,利用层间多次波成像条件对不同阶数的层间多次波分别进行成像,正传波场和反传波场在零时刻进行互相关.数值实例验证了本文方法的正确性和实用性,表明层间多次波成像可以突出盐丘体的同相轴,恢复盐下的构造信息,弥补传统成像方法的不足,提高地震偏移成像分辨率,有效地为地下提供额外照明.

     

表层多次波成像方法技术研究

在处理表层多次波比较发育的地震数据资料时,和常规将多次波作为噪音进行压制和去除的思路不同,本文提出利用表层多次波来进行地震构造成像的方法技术流程.首先基于互相关技术将表层多次波转化为准一次波,在利用准一次波进行偏移成像之前,提出应用局部倾斜叠加变换的方法,压制由于其特殊的构建过程而常常伴随准一次波的背景干涉噪音,提高准一次波数据的信噪比;然后应用扩展的分步傅里叶偏移方法对去噪后的准一次波数据进行成像,此偏移成像方法在实现分步傅里叶方法时选取多个背景参考速度,不仅继承常规分步傅里叶偏移方法稳定高效,没有有限差分计算存在的频散影响的特点,而且可以增强常规分步傅里叶偏移方法处理复杂陡倾构造的能力.通过数值模拟数据测试,说明本文提出的这一套利用表层多次波进行复杂地下构造成像的方法技术的可行性和有效性.     

Data-driven retrieval of primary plane-wave responses

Seismic images provided by reverse time migration can be contaminated by artefacts associated with the migration of multiples. Multiples can corrupt seismic images, producing both false positives, that is by focusing energy at unphysical interfaces, and false negatives, that is by destructively interfering with primaries. Multiple prediction/primary synthesis methods are usually designed to operate on point source gathers and can therefore be computationally demanding when large problems are considered. A computationally attractive scheme that operates on plane-wave datasets is derived by adapting a data-driven point source gathers method, based on convolutions and cross-correlations of the reflection response with itself, to include plane-wave concepts. As a result, the presented algorithm allows fully data-driven synthesis of primary reflections associated with plane-wave source responses. Once primary plane-wave responses are estimated, they are used for multiple-free imaging via plane-wave reverse time migration. Numerical tests of increasing complexity demonstrate the potential of the proposed algorithm to produce multiple-free images from only a small number of plane-wave datasets.     

Seismic characterization of reservoirs with multiple fracture sets using velocity and attenuation anisotropy data

Knowledge about the spatial distribution of the fracture density and the azimuthal fracture orientation can greatly help in optimizing production from fractured reservoirs. Frequency-dependent seismic velocity and attenuation anisotropy data contain information about the fractures present in the reservoir. In this study, we use the measurements of velocity and attenuation anisotropy data corresponding to different seismic frequencies and azimuths to infer information about the multiple fracture sets present in the reservoir. We consider a reservoir model with two sets of vertical fractures characterized by unknown azimuthal fracture orientations and fracture densities. Frequency-dependent seismic velocity and attenuation anisotropy data is computed using the effective viscoelastic stiffness tensor and solving the Christoffel equation. A Bayesian inversion method is then applied to measurements of velocity and attenuation anisotropy data corresponding to different seismic frequencies and azimuth to estimate the azimuthal fracture orientations and the fracture densities, as well as their uncertainties. Our numerical examples suggest that velocity anisotropy data alone cannot recover the unknown fracture parameters. However, an improved estimation of the unknown fracture parameters can be obtained by joint inversion of velocity and attenuation anisotropy data.     

沙漠地区地震勘探随机噪声建模及其在噪声压制中的应用

随机噪声是影响地震勘探有效信号的主要因素,其存在大大降低了地震记录的信噪比.在噪声压制方法不断被改进的同时,对随机噪声特性进行研究,了解噪声的产生机制是对其进行压制的先决条件,目前对噪声的研究主要是特性研究以寻找规律性,对其进行定性定量的分析还比较少.本文根据塔里木沙漠地区实际采集环境,考虑到噪声的连续性给计算带来的不便,假设各类噪声源以点源的形式分布在检波器周围,依据相应理论确定各类噪声源的源函数,其激发的噪声经由波动方程传播,将随机噪声作为各类噪声源共同作用的综合波场,建立随机噪声的理论模型.通过分析不同种噪声对地震记录的影响,选取合适的滤波方法对其进行压制,实验结果表明,通过建立沙漠地区随机噪声的理论模型,为选择有效的滤波方法,提高地震记录信噪比起到理论指导作用.     

含泥质低孔渗各向异性黏弹性介质中的波频散和衰减研究

本文定义了各向异性黏弹性参数修正因子,并将其引入到黏弹性模型中以体现泥质含量对黏弹性机制的影响,同时将波传播过程中孔隙介质骨架黏弹性力学机制与两种孔隙流体流动力学机制（Biot流动和喷射流动机制）有机地统一起来处理,从而给出了描述含泥质低孔渗孔隙各向异性介质中波传播规律的黏弹性Biot/squirt (BISQ)模型.数值计算结果表明,入射波的方位角、各向异性渗透率以及泥质含量等对含流体复杂孔隙介质中波频散和衰减的影响具有显著的方位各向异性特征,在低频范围内（地震波勘探频率）黏弹性力学机制对波传播能量的衰减起主导作用.     

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.     

波动方程地震偏移成像方法的现状与进展

综述了波动方程地震偏移成像方法研究的现状，指出了各种算法的问题和解决方案；给出了相空间小波分析步进算法偏移成像以及保幅保结构李群算法偏移成像的最新进展；对波动方程偏移成像发展趋势进行展望。     

Dam breach simulations with multiple breach locations under wind and wave actions

Multiple breaches of a dam resulting from wind-generated waves and wave overtopping are studied for a hypothetical long non-cohesive earthen dam with an uneven crest. Both wind speed and direction affect breach locations and outflow for a particular reservoir surface geometry. Locations on the dam with longer fetches along the wind direction are more subject to wave overtopping and breaching than other locations. Higher wind speeds lead to wave overtopping and dam breaches under larger freeboards than lower wind speeds. For a specified inflow hydrograph and spillway configuration, there exists a location at which the smallest estimated peak outflow occurs among all possible breach locations and the pool drops too quickly for additional breaches to develop. Using this location for a fuse plug or a pilot channel could minimize downstream impact, perhaps as an interim or emergency measure for a dam with inadequate spillway capacity.