局部倾角滤波和预测反演联合分离绕射波

地震绕射波源于介质非连续性,从地震记录中将绕射波分离出来并进行成像,其结果对研究诸如碳酸盐岩缝洞储层这类复杂非均质储层具有重要意义.对炮集记录进行平面波分解,在地层倾角不大的假设下,反射波和绕射波同相轴在平面波分解剖面上存在较大的倾角差异.基于此,我们提出分步进行绕射波分离的方法:(1)利用局部倾角滤波方法将绕射波的较大倾角信息成分分离出来,此时,余下的部分包含有反射波和残留的低倾角绕射波信息;(2)利用频率-空间域预测反演方法从上述含有反射波和残留的低倾角绕射波信息中分离出残留绕射波成分;(3)将两次分离的绕射波信息相加得到最终的绕射波估计.用该方法能够得到相对完整的绕射波信息,有效地克服了靠单一的倾角差异进行绕射波分离时明显损失低倾角信息,从而影响绕射波成像结果横向分辨率这一问题.理论与实际资料试算验证了该方法的有效性.     

基于斜率分析的倾角域绕射波分离及成像研究（英文）

碳酸盐岩缝洞型储层所含缝、洞尺度差异大、岩性和速度变化剧烈,造成复杂的绕射响应特征。部分缝洞体尺度小产生的绕射能量较弱,在成像剖面上被连续反射层掩盖,而难以识别。基于此,本文发展了一种倾角域道集的绕射波成像方法,提高对成像剖面上小尺度绕射构造的分辨能力。借助高斯束偏移技术抽取倾角域成像点道集,根据在倾角域道集上绕射同相轴拟线性、反射能量拟抛物的几何形态差异,基于斜率分析方法实现波场分离,并采用汉宁窗函数提高绕射波分离效果,将分离后的绕射波倾角域道集水平叠加得到绕射波成像结果。理论分析和数值模型测试结果表明:在窗函数的基础上,应用基于斜率分析的波场分离方法得到的绕射波倾角域道集能够更好的压制噪声,叠加后的绕射波成像剖面中绕射构造更加清晰。     

基于倾角-偏移距域道集的绕射波成像

地震绕射波是地下非连续性地质体的地震响应,绕射波成像对地下断层、尖灭和小尺度绕射体的识别具有重要的意义.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴表现为一条下凸曲线,能量主要集中在菲涅耳带内,绕射波能量则比较发散.由于倾角域菲涅耳带随偏移距变化而存在差异,因此本文提出一种在倾角-偏移距域道集中精确估计菲涅耳带的方法,在各偏移距的倾角域共成像点道集中实现菲涅耳带的精确切除,从而压制反射波.在倾角-偏移距域道集中还可以分别实现绕射波增强,绕射波同相轴相位校正,因此能量弱的绕射波可以清晰地成像.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴的最低点对应于菲涅耳带估计所用的倾角,因此本文提出一种在倾角域共成像点道集中直接自动拾取倾角场的方法.理论与实际资料试算验证了本文绕射波成像方法的有效性.     

基于PWD的绕射波波场分离成像方法综述

绕射波成像方法能有效地对地下小尺度不连续地质体如断层、裂缝、粗糙岩丘边缘、河道等高精度成像,成像优劣的关键在于如何有效地从原始波场记录中分离反射波和绕射波波场.目前,绕射波分离及绕射波成像方法已逐步成为研究热点.本文系统地回顾了绕射波分离及成像方法的发展历程,分析了反射波和绕射波波场特征,并着重介绍了PWD(平面波分解)解构滤波器及其在叠前、叠后分离并成像绕射波的方法原理,探讨了绕射波成像方法的应用前景.     

地震绕射波弱信号U-net网络提取方法

绕射波携带大量小尺度非均匀地质体信息,对于提高地震勘探分辨率具有重要意义.绕射波能量远小于反射波,在地震记录中常被强反射波掩盖,因此分离并单独成像绕射波,为探测小尺度非均匀地质体的关键问题.传统绕射波分离方法受限于理论模型假设,对陡倾角反射波去除效果不佳,且易对绕射波造成损伤.基于经典编码-解码框架下的U-net网络和注意力机制,本文提出了一种绕射波智能分离方法,通过编码器自动提取地震数据中的绕射波特征,再由解码器恢复绕射波,从而隐性去除反射波.该方法作为端到端的机器学习,训练后的U-net网络可自适应地分离绕射波.本文通过数值模拟数据与实际数据构建训练数据集,利用训练后的U-net网络分离绕射波,并将结果偏移成像.数值模型测试和实际资料应用表明,融合了注意力机制的U-net网络能够有效压制反射波能量,保留绕射波动力学特征,克服了传统绕射波分离方法难以去除陡倾角反射的局限性,其提取的绕射波弱信号特征较为完整,能够进一步提高地震成像分辨率,在小尺度断裂刻画上具有优势.     

利用最小二乘自适应滤波实现绕射波分离

尺度目标体的绕射波能量较弱,常被能量较强的反射波淹没,与反射波一起成像难度较大.因而,实现绕射波成像的核心问题之一为绕射波与反射波分离.通常建立反射波模型的方法有Radon变换等域变换类方法,但该类方法在减去反射波能量上存在问题.为更彻底实现压制反射波目的,本文引入自适应滤波方法,该方法较简单的减去法能更好预测反射波能量.实际资料应用效果表明,最小二乘自适应滤波方法能更好突显单炮记录上绕射波特征,得到的叠加剖面中反射波去除更为彻底干净,偏移剖面中小断层、断点、尖灭点等小尺度地质体成像清晰.     

绕射波逆时偏移成像方法研究

地震剖面中的绕射点反应地下断层、尖灭、溶洞等不连续体的位置信息,因此绕射波对于实现小尺度构造的精细成像具有重要意义.基于逆时偏移的绕射波成像方案包括乘法成像条件法和倾角域拾取法.乘法成像条件利用正\负倾角构造剖面相乘实现绕射点的定位,倾角域拾取法则根据绕射波能量在角度域的特征进行拾取.其中,通过Hilbert变换和伴随...     

不同参数对地震干涉实现VSP向SWP波场重构的影响

地震干涉是近几年勘探地球物理领域研究的一个热点方向,它是波场重构的有力工具.然而,地震干涉往往引入虚假同相轴,影响波场重构的质量.为进一步分析虚假同相轴产生的原因并改善波场重构的质量,本文基于稳相分析,详细探讨子波主频、激发炮数、检波器埋深、检波器间距和地层倾角五个因素对波场重构的影响.模型结果表明,震检排列方式和地层倾角等因素通过改变有限震检范围内稳相点的位置来影响波场重构的质量.将垂直地震剖面VSP中的下行直达波与下行反射波进行地震干涉处理,可有效重构来自高陡反射面的下行反射波,将传统的VSP转化为单井地震剖面SWP.直接利用重构SWP波场进行成像,不仅扩大传统VSP的成像范围,而且避免常规勘探面临的静校正和近地表速度建模问题,为高陡构造成像提供一种新方法.     

一种基于KPCA的绕射信息分离方法

在油气勘探的过程中,需要对叠后地震数据中的绕射波信息进行提取,从而得到地下小尺度地质体的信息.本文在前人提出的使用主成分分析法(PCA)提取绕射波信息的基础上,进一步发展使用了基于核的主成分分析技术(KPCA)的提取绕射波信息方法,即通过构建数据模型,选取核函数进行KPCA运算,并利用不同的主分量进行信号重构,从而达到将绕射波和反射波分离的目的.相对于传统PCA,这种方法对于地震数据中弯曲的同相轴,以及倾斜的界面或者倾斜的同相轴有着更好的识别能力,在提取过程中能够提供更加精细的绕射波信息.     

井间透射-反射波场分离方法及应用

近十几年来,井间地震在石油勘探领域发挥着重要作用.然而井间地震波极其复杂,给同相轴拾取、层析成像、偏移成像等工作带来了困难.因此,波场分离成为井间地震数据处理的一项重要内容.目前,不少学者研究了井间上下行波分离,纵横波分离等多种方法,但尚未出现相关文献研究透射波和反射波的分离方法.本文根据井间透射波和反射波在不同道集(共炮点集或共接收点集)中视速度极性的差异,首次提出了一种"透射.反射"波场分离方法.该方法首先在不同道集中利用τ-p变换进行视速度分离,得到反射上行波、反射下行波、透射上行波、透射下行波四个波场,然后选择对应的波场叠加,从而得到透射波和反射波.其中,透射波为井间层析成像提供了相对清晰的初至同相轴,尤其是横渡初至同相轴,以便进行到时提取;所得反射波为井中偏移成像提供了可靠的反射波数据,比人工切除透射波方法更为准确有效.本文通过理论模型试验和实际数据处理,证明了该方法的有效性和实用性.此外,在本文基础上,再进行纵横波分离处理可以得到更多的波场分量,为井间成像提供更有效的数据.     

地震绕射波分离方法研究进展

随着油气田勘探和开发的需求,利用地震绕射波成像探测地下不规则地质体边界和小尺度构造已经成为地震偏移成像的一个热点研究方向.从勘探地球物理学家发现地震绕射波开始,学者们致力于研究如何在常规反射地震记录中分离并提取出绕射波.过去半个多世纪,关于绕射波的研究取得了显著进展并成功应用到实际生产.本文总结了以往关于绕射波分离技术的研究成果,介绍绕射波的概念及其运动学和动力学特征,按照技术方法进行总结和分类并通过选择具有代表性的实例来向读者展示不同方法的分离效果.     

VSP上下行反射波联合成像方法研究

VSP资料上下行波场发育丰富.本文在分析VSP直达波、上行反射波、下行反射波传播路径及其照明范围的基础上,指出了常规VSP波动方程偏移方法缺陷,进而通过修改波场延拓方式,提出了上下行反射波联合成像方法,并在高频近似下分析了该方法的成像原理.该方法不需要进行VSP上下行反射波场分离,能够同时对VSP资料中的一次反射波、自由表面多次波、层间多次波进行成像,比常规成像剖面具有更宽的成像范围和更好的成像效果.该方法能够对下行一次反射波进行成像,从而可以实现常规偏移方法难以处理的高陡倾角构造成像.模拟资料和实际资料处理证明了本文方法的正确性.     

深层碳酸盐岩岩溶风化壳溶洞型油气藏地震波场的理论研究

碳酸盐岩洞缝型油气藏是我国乃至世界的重要油气藏类型之一，属典型的复杂非均匀介质。其中，岩溶洞穴型油气藏是最容易发现的。为了解决这类储层的勘探开发及预测问题，需要从理论上对它们的地震波场进行研究。我们利用随机介质模型和非均匀介质弹性波动方程计算了不同高度和宽度的充满流体藏层的合成地震剖面。结果表明当绕射波偏移为珠子状的同相轴时即使远小于四分之一波长的溶洞在常规带宽的地震剖面上也是可分辨的，绕射波是溶洞高度和宽度的函数。我们引入一个宽度-振幅因子。可以用这个宽度-振幅因子从对无限宽溶洞计算的绕射波计算有限宽度的溶洞的绕射振幅。     

基于机器学习的时间反转散射体检测方法

地下小尺度散射体的检测和识别对于提高地震勘探的分辨率具有重要意义,目前业界普遍采用绕射波分离及成像方法检测地下散射体,而绕射波成像的质量主要取决于绕射波和反射波波场分离的程度.本文将被动源震源定位问题中常用的时间反转原理引入到地下散射体检测中,首先通过分析被动源和主动源模型反传波场的聚焦状态,验证了时间反转原理应用于地下散射体检测中的可行性;并引入机器学习中的朴素贝叶斯分类算法,给出适用于时间反转散射体检测的分类算法框架,计算模型中每个点成为散射体的概率,最终检测出地下散射体最有可能存在的位置.散射体模型和Sigsbee2a模型的试算结果证实了本文方法在不需对反射波和绕射波分离的情况下,即可实现对地下散射体的检测和定位,同时由于考虑了多次散射的影响,检测结果能准确反映地下散射体的位置.     

基于反稳相滤波的边缘绕射成像方法研究

绕射波是地下小尺度不连续体的地震响应,是对地下断层、尖灭点、河道边界等高精度成像的关键.为了充分利用绕射波信息,本文通过在传统的Kirchhoff偏移算子中引入反稳相滤波器,使满足Snell定律的镜面反射得到有效压制,从而凸显绕射能量;进一步,针对边缘绕射存在的极性反转现象,在成像过程中引入校正极性算子实现边缘绕射正确成像.在实现方法的基础上,通过理论模型和实际资料边缘绕射成像试处理发现:本文方法能有效改善断点及断层边界成像质量,提高地震解释精度;通过极性校正,能一定程度提高边缘绕射点成像分辨率.     

南海深水多次波成像

南海海域水深可达5 km,是我国未来油气勘探最有前景的区域.南海海域地震资料含有各种类型多次波,在地震成像前需将多次波去除.然而与传统的一次反射波偏移比较,多次波携带更多的地下结构信息,多次波偏移可提供更好的地下成像.本文提出了一种修改传统逆时偏移的方法,利用多次波进行成像.该方法用包含一次波和多次波的记录代替震源子波,用预测多次波代替一次反射波作为输入数据.在逆时偏移处理流程中,将地表多次波记录沿时间延拓到各个深度层,通过互相关成像条件将包含一次波和多次波的地震记录沿时间延拓到相同深度层.将多次波偏移结果与一次波偏移结果的差应用目标函数进行匹配,弥补一次波偏移的不足.对Sigsbee2B数据做数值测试的结果表明与传统一次反射波偏移相比,该方法可以得到范围更大、均衡性更好的地下照明度.将该方法应用到南海深水实际资料成像,获得了南海深水地震资料多次波成像剖面.偏移结果表明,多次波成像可以弥补反射波照明的不足,由此说明多次波偏移是未来的一个重要研究方向.     

逆时偏移对棱柱波和回折波的成像效果分析

断层或盐体悬伸侧翼等陡倾角构造可以产生棱柱波,当地震波的速度随着深度线性增加时则会产生回折波,这两类地震特殊波包含了一次反射波所不能反映的地下构造的信息.逆时偏移是一种成像精度高和能够处理强横向速度变化的双程波动方程偏移方法,不对方程进行近似,能够对高陡构造进行准确成像,其应用越来越广泛.本文将逆时偏移和棱柱波、回折波相结合,充分利用棱柱波和回折波的信息,探索了逆时偏移成像特殊波的能力,分析了逆时偏移成像棱柱波时对速度场精度的要求,用棱柱波来描述盐丘侧翼的垂直边界.同时分析了不同成像条件下逆时偏移成像回折波的效果,并用回折波成像盐体内部和盐体遮挡下构造.     

叠前逆时偏移成像及不同去噪方法效果对比研究

逆时偏移成像是基于双程波波动方程,通过对波场正向和反向延拓来实现偏移的高精度成像方法.逆时偏移能有效利用全波场信息,且相对于单程波偏移方法而言,无传播方向限制,不需要对波场进行上、下行波的分离;将波场看作矢量波的叠加,避免了倾角限制,并能较好地实现回转波、多次波成像.在给定速度场足够准确的情况下,逆时偏移理论上能对任意复杂介质精准成像,是现在最为精确的偏移方法之一.但是,低频噪声是制约其发展的因素之一.本文在分析各种成像条件优缺点的基础上,选用归一化互相关成像条件,对多个典型模型进行逆时偏移成像测试,以验证程序的正确性;选取波场分离、Poynting矢量、拉普拉斯算子滤波等三种去噪方法,分别对组合模型和Marmousi2模型进行测试,对比三种去噪方法在叠前逆时偏移成像中的去噪效果,为实际地震资料处理提供方法借鉴.     

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.     

VSP地震干涉成像及应用研究

受井中检波器串级数局限,垂直地震剖面(VSP)反射波成像范围窄,且不能对井中最浅接收点上方区域有效成像.虽然多次波成像能扩大成像范围,但在实际应用中尚有诸多困难和挑战.本文根据Wapenaar的地震干涉理论,基于上下行波场分离技术,研发了VSP地震干涉成像方法.该方法将VSP自由表面多次波重建为在地表震源位置激发(虚震源)接收的拟地面地震反射波,然后偏移成像,以达到对多次波间接成像的目的.通过数值模型实验,测试了VSP干涉成像的极限分辨率,并讨论了主要采集参数的影响,结果表明:该方法的垂向和水平极限分辨率分别达约10m和20m,且能分辨深度达6500m处的50m×100m溶洞;采用12至24道井中检波器串采集的VSP资料,其干涉成像结果显著优于VSP反射波成像,与相应的地面地震成像效果相当.将本文方法应用于新疆地区采集的VSP资料,结果表明:与VSP反射波成像相比,成像同相轴更加连续,成像范围显著扩大;与地面地震成像相比,成像结果相当,尤其在浅中部甚至更好.新方法不仅无需进行井中接收点静校正,且能显著增大成像范围,有利于成像同相轴的追踪对比、地震属性提取和地质解释,尤其对中国新疆地区深部缝洞型储层的成像,具有广泛的实际应用前景.