地震数据炮域规则化方法研究及应用

叠前深度逆时偏移成像技术是目前处理复杂高陡构造成像的有效方法之一,作为一种高精度的炮域波动方程偏移方法,需要规则采集的高质量炮集数据作为输入。受复杂地质条件的限制,实际采集到的地震数据在空间方向往往是稀疏不规则采样的,存在严重的空间假频和噪声干扰,不满足炮域偏移算法对数据的要求。为了提高逆时偏移成像精度,笔者开展了叠前地震数据炮域规则化方法研究,依据偏移距和方位角将炮集数据分选为OVT(offset vector tile)道集,在OVT域进行地震数据全波数带的迭代加权反假频插值,再基于几何观测系统中炮检点坐标映射关系,从OVT域插值结果中提取规则化后的炮集数据并应用于逆时偏移成像。实际资料的应用结果表明对地震数据进行叠前炮域规则化处理可以有效提高逆时偏移的成像精度。     

对比抛物Radon正变换几种矩阵求解方法

抛物Radon变换法(Parabolic Radon Transform)在地震资料处理中有广泛的应用。PRT可对不同频率的地震数据解耦处理,这一特点使得抛物Radon变换的计算效率比双曲Radon变换有数量级上的提高。在频率域求解时,需要对每一个频率成份求解同样大小的线性方程组。求解抛物Radon正变换的计算方法主要有Levinson递推法、共轭梯度法、Cholesky分解法和直接矩阵求逆法。最小平方抛物Radon正变换所形成的矩阵具有Toeplitz结构,可采用Levinson递推法进行计算。高分辨率抛物Radon正变换所形成矩阵的Toeplitz结构被破坏,一般采用共轭梯度法或Cholesky分解法进行求解。这里详细推导了复Toeplitz矩阵的Levinson递推算法,并分别对求解方程的四种方法进行了讨论,最后给出抛物Radon正变换求解的数值算例,并对所给出的四种方程求解方法的计算效率及计算精度进行了对比。     

抗噪性加权抛物线Radon变换的地震道重建

叠前CMP道集中,走时为双曲线的地震反射同相轴经过部分动校正(NMO)之后变为近似抛物线,当道集中缺失某些地震道时,可利用抛物线Radon变换通过迭代计算进行地震道的重建和恢复。笔者基于抛物线Radon变换的基本原理,利用加权抛物线Radon变换的计算方法,进行叠前地震道的恢复和重建,并且在数据域对其加权系数进行改进和优化,模型数据和实际资料的试算结果表明,改进后的计算方法即使在较强的随机噪声下依然可以稳建同相轴,且避免了常规方法在重建过程中产生虚假同相轴的缺点,与原始的加权抛物线Radon变换的计算方法相比,新方法具有压制随机噪声的优点,即具有较好的抗噪性,计算精度也有所提高,且算法稳健、高效,具有良好的应用前景。     

Radon变换多次波压制方法及应用研究

多次波在地震资料中是普遍存在的。Radon变换是现行商业地震资料多次波压制处理软件应用最多的模块之一。这里在详细阐述Radon变换基本原理和离散采样计算的基础上,给出了理论模拟地震数据的多次波压制算法和计算结果。进而将Radon变换多次波压制方法应用于松辽盆地地震资料处理中,在对实际的CRP道集合理设计滤波切除函数后,应用本文的Radon变换算法,得到多次波压制的地震剖面。对比多次波压制前、后的叠前时间偏移地震剖面,压制多次波后地震剖面的信噪比很高,地质构造特征清晰,可应用于后续的地质构造解释,地震属性提取和油气储层预测。该方法的计算效率较高,算法易于实现。理论和实际地震数据的多次波压制结果表明,该算法具有高精度和实用性强的特点。     

基于IR—ADMM组合技术对地震随机噪声的压制

稀疏表示是一种现行有效的随机噪声压制方法,常采用交替方向乘子法逐道分解地震信号,但实际应用中交替方向乘子法计算效率高但精度不足,难以满足高保真地震数据处理的要求。通过结合迭代重加权和交替方向乘子法2种算法,提出了一种新的基于迭代重加权交替方向乘子法的联合稀疏表示方法,兼具收敛速度快和重建精度高的优点。共偏移距道集地震数据具有水平同相轴结构,满足共稀疏性条件,将联合稀疏表示算法应用于共偏移距道集就能够利用信号的空间相干性,提高去噪算法性能。理论和实际资料试算结果表明,所提算法具有较好的应用效果。     

基于双曲Radon变换的混采地震数据重建

采用多级中值滤波分离混采数据,可以很好地保持单炮的有效信息;对分离后的单炮数据,采用双曲Radon变换进行地震数据道重建,可以在Radon域获得极高的分辨率从而准确地重建地震数据。单炮道重建时,通过稀疏约束控制Radon变换来提高地震数据的重建精度。双曲Radon变换计算耗时较长,在算子求解时,本文采用快速迭代收缩阈值算法(FISTA),明显加快收敛速度,提高计算效率。模拟数据和实际数据表明,采用多级中值滤波和双曲Radon变换的方法重建混采地震数据可以获得较高的重建精度。     

各向异性Radon变换在深水地震多次波压制中的应用

在深海多缆、长拖缆地震勘探的各种噪音影响中,多次波对深层的有效反射影响难以消除。笔者介绍了一种高分辨率各向异性Radon变换方法,在Radon变换积分路径中增加非椭圆率eta参数,将传统Radon变换积分曲线由慢度、偏移距两参数改为慢度、偏移距及非椭圆率三参数,更好地刻画了长偏移距下反射非双曲时差。通过对某海域实际采集的多缆长偏移距地震数据进行压制多次波处理,与传统方法相比取得了较为理想的效果,为后续深层构造成像提供了基础数据。     

地震波场叠前零偏移距化算法研究

在能源地震勘探中,为了更好地实现叠前倾斜地层的时差校正,提高速度分析和叠加的精度,提出了一种快速实现叠前部分偏移的算法,即零偏移距化（MZO）算法。该算法应用波场外推的技术及波动方程偏移的有限差分算法,可在共偏移道集上实现,对于3D资料须应用同方位角共偏移距道集。经实际资料测试,其计算速度比同类的DMO方法快一倍,且处理效果相当。      

VTI介质隐式有限差分平面波偏移

这里研究了VTI（Vertical Transverse Isotropy）介质隐式有限差分（IFD）波场外推算子和VTI介质平面波偏移。在文中设计了VTI介质IFD波场外推算子,将Taylor分析法求得的差分系数,作为初始解,用非线性优化方法迭代求得算子系数。将设计的外推算子频散曲线和偏移脉冲响应与理论解进行了对比分析,验证出外推算子有较高的精度。从各向同性介质平面波偏移理论出发,结合VTI介质IFD波场外推算子,将平面波偏移推广到VTI介质中。对Hess VTI标准模型拟合数据进行偏移,偏移结果验证了平面波偏移在VTI介质中的有效性,以及在加强特定陡倾界面成像方面的优势。并且,与常规VTI介质叠前深度偏移相比,VTI介质平面波偏移在保证成像质量的前提下,大大减少了计算量,为各向异性偏移成像研究提供了新的技术思路。     

小波变换与地震奇异性属性

地震属性是由地震数据提取的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征等组成。这里主要讨论了一种新的地震属性(奇异性属性)计算方法。由于地震数据携带着大量的奇异性信息,因此,这一新的地震属性是在偏移地震数据的小波变换和奇异性分析的基础上形成的。小波变换使检测数据中的局部奇异程度成为可能。为能够估计出偏移地震数据每一采样点的局部奇异规律,从小波变换系数的角度来提取地震信号的奇异指数。这种新属性实行单道处理,不需要子波和速度信息,它给出了地下分层情况和断层位置。在地震数据奇异性属性的基础上,用小波变换来划分地层旋回,从而提高了小波变换在地震解释中的应用。     

高分辨率抛物线拉冬变换多次波压制技术

对于孔径过小,采样不充分的地震数据,抛物线拉冬变换的多次波压制效果不理想,且存在空间假频问题。综合Sacchi、Mauricio、Todd Mojesky等对抛物线拉冬变换压制多次波的分析,阐明了高分辨率抛物线拉冬变换原理。通过理论模型试验和实际地震数据的分析证明,高分辨率抛物线拉冬变换可以突破离散采样和有限孔径的限制,实现对地震数据中的多次波及空间假频的快速、有效压制。     

基于τ-p变换的地震道重构

基于τ-p变换原理,研究一种基于τ-p变换的地震数据重构方法,运用该方法对待重构道用零道替代,通过τ-p正反变换及一定的迭代处理实现地震道数据重构。理论模型与实际资料应用表明,基于τ-p变换的地震道重构方法效果明显,重构数据稳健。     

拉东域基于最小二乘反演的斜缆数据鬼波压制方法

斜缆采集资料中鬼波的陷频特征限制了地震记录的频带宽度和分辨率,给地震资料反演、解释带来困难。通过压制鬼波,可获得高分辨率的宽频数据。基于拉东域的水平拖缆鬼波压制方法,结合斜缆鬼波随偏移距变化的特点,推导出一次波和鬼波在频率-拉东域的逆变换算子,建立检波器处总波场和海表面处上行波场之间新的关系式,利用最小二乘反演精确求解获得海表面处上行波场,并延拓得到拖缆处鬼波压制后的记录。通过考虑鬼波延迟时间受偏移距和出射角的影响,弥补鬼波延迟时间估计中存在的误差,无需进行反演迭代求取最优鬼波延迟时间,提高了计算效率。合成数据及海上实际斜缆数据测试结果表明,研究方法能较好地压制鬼波,达到拓宽地震记录频带的目的。     

抛物 Ｒadon 域地震干涉技术

当地震干涉技术应用在不完整数据体上时,缺失的地震记录会在合成的虚炮集记录上造成大量的假象。为减少假象的产生,笔者将抛物 Ｒadon 变换与地震干涉技术相结合,在抛物 Ｒadon 域中应用地震干涉技术。本文通过数值模拟验证了抛物 Ｒadon 域地震干涉技术的有效性,并将该方法应用在不完整数据体上。结果表明,抛物 Ｒadon 域地震干涉技术可以有效减少假象的产生,并能够压制缺失的地震数据的影响,提高虚炮集记录的质量。     

波动方程角度域共成像道集

针对基于波场深度递推的波动方程叠前深度偏移成像方法难以准确地给出如Kirchhoff积分叠前深度偏移成像方法的偏移距域共成像道集的不足,在分析研究现有的各种波动方程偏移成像共成像道集方法的基础上,利用波场外推的单平方根算子和波场的窗口Fourier框架展开与重构方法,提出一种局部角度域共成像道集方法——成像点处反射角共成像道集方法.把这种角度域共成像道集方法应用于国际标准的Marmousi模型数据和一条实际二维地震数据都取得了理想的结果.提出的波动方程反射角度域共成像道集方法可为进一步的叠前偏移数据振幅随角度变化分析和偏移速度分析工作提供基础.     

利用多次波和二维匹配滤波的近偏移距数据重构方法

在地震资料采集时,受地表条件、震源等因素的影响,几乎无法采集到近偏移距数据,不利于后续数据的处理。针对这一问题,研究了一种利用多次波和二维匹配滤波的近偏移距数据重构方法。首先给出了由表层多次波构建准一次波的互相关方法;然后在时间-空间滑动窗口内利用准一次波计算二维匹配滤波器,并用该滤波器重构近偏移距数据;最后使用均方根振幅校正方法校正重构数据的振幅。整个数据重构的过程在频率域进行,避免了基于维纳滤波方法求取滤波器的大量计算;同时使用快速傅里叶变换算法,提高了计算效率。与一维匹配滤波的近偏移距重构方法相比,采用二维匹配滤波方法的重构数据在空间上连续性更好。通过对Sigsbee 2B数据的处理及实际资料的测试,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于OC-Seislet变换的海洋涌浪噪声衰减方法

在海上地震资料采集过程中,涌浪噪声是一种常见的噪声干扰,这类噪声一般表现为低频、强能量、长周期,使用一般的方法很难在去噪的同时达到信号保真的效果。笔者针对该噪声的特征,选取了基于波动方程炮检距连续(offset continuation,OC)算子的OC-Seislet变换方法进行消噪处理;该方法应用OC算子来表征复杂波场,对含噪声数据进行压缩,在变换域通过软阈值处理实现信噪分离,再将结果反变换到数据域,从而达到去除涌浪噪声的目的。通过对模型数据和实际数据的处理,验证了OC-Seislet变换方法能够在去除原始数据中涌浪噪声的同时,最大程度地保护复杂构造下的地震波信息。     

波场变换方程的数值计算

对瞬变电磁法 (TEM)测量数据作波场变换,可以实现TEM数据的拟地震成像解释,其中,虚拟波动场波形展宽现象是阻碍这一应用的关键问题。本文采用Tikhonov正则化算法和选取正则因子的L准则,对具有解析结果的波场变换方程进行了数值求解。数值计算表明,由于数值计算引入的展宽是虚拟波动场波形展宽的主要因素,因此,减小数值求解波场变换方程时所引入的波形展宽,应当是波场变换方程应用研究的重要问题之一。      

基于抛物线方程的坐标拉伸τ-p变换的P-P、P-SV波分离

分离P-P波和P-SV波最常用的是τ-p变换法, 但是在τ-p域中, P-P波和P-SV波常有重叠部分, 不能很好分离。地震勘探中, 当炮检距小于界面深度时, P-P波和P-SV波的时距曲线方程都可近似为抛物线方程。针对这种情况, 提出了一种基于抛物线方程的坐标拉伸τ-p变换的P-P、P-SV 波分离方法, 该方法首先对地震记录沿空间方向上进行坐标拉伸, 再进行τ-p正变换, 在τ-p域中分离P-P波和P-SV波, 其次对P-P波和P-SV波分别进行τ-p反变换, 实现P-P波和P-SV波的分离。与常规τ-p变换法对比分析表明, 利用该方法能很好地将合成地震记录中的P-P波和P-SV波分离。     

基于源波场重建与波场分解的逆时偏移

逆时偏移以其高精度、适于强变速地质体和不受反射层倾角限制的特点,已经成为处理盐丘、高陡倾角反射层和推覆构造等复杂地质体的标准成像手段。然而,其成像条件需要具有同一时间上的源波场与检波点波场,这在大规模数据上会导致存储的不足与I /O 时间过长。这种成像条件也会在波场传播路径上产生假象。鉴于此,提出了一套可以有效解决这些问题的逆时偏移方案。对于存储与I / O 问题,用源波场重建技术来使源波场与检波点波场在时间上同步,即在源波场正演过程中,仅需存储成像区域边界的波场和最后两层时间的波场作为源波场重建的边界条件和初始条件,从而大幅度节约存储与I /O。对于假象问题,利用上下左右行波分解成像条件与Laplace 滤波技术结合,以达到去除假象的目的。经测试,该方案取得较好的成像效果。其意义在于改进了逆时偏移去假象的方案,使其可以有效地对复杂地质情况进行高质量的成像,并通过源波场重建技术来减少实现逆时偏移所需要的存储与I /O 时间。