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.     

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.     

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...     

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。     

波路径偏移压制层间多次波的理论与应用

消除层间多次波是地震勘探资料处理研究领域的难题,尤其对于实际资料的处理,到目前为止还很难找到一种完全有效的方法. 本文给出了仅对一次波成像既波路径偏移方法压制层间多次波方法,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,由此计算的角度作为射线追踪的初始角度,计算地震波射线的传播路径. 结合由程函方程计算的走时表,判断偏移范围是反射波还是多次波. 在前期偏移过程压制多次波的理论研究基础上,本文主要研究波路径偏移消除多次波的应用部分. 为了进一步说明效果的有效性,计算了在单炮和共成像点道集压制层间多次波,给出了实际资料的压制多次波的偏移结果.     

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.     

基于稀疏反演三维表面多次波压制方法

三维表面多次波压制是海洋地震资料预处理中的重要研究课题,基于波动理论的三维表面多次波压制方法(3D SRME)是数据驱动的方法,理论上来说,可有效压制复杂构造地震数据表面多次波.但该方法因对原始地震数据采集要求高而很难在实际资料处理中广泛应用.本文基于贡献道集的概念,将稀疏反演方法引入到表面多次波压制中,应用稀疏反演代替横测线积分求和,无需对横测线进行大规模重建,进而完成三维表面多次波预测,这样可有效解决实际三维地震数据横测线方向稀疏的问题.基于纵测线多次波积分道集为抛物线的假设,为保证预测后三维表面多次波和全三维数据预测的多次波在运动学和动力学特征上基本一致,文中对预测数据实施基于稳相原理的相位校正.理论模型和实际数据的测试结果表明,本文基于稀疏反演三维表面多次波压制方法可在横测线稀疏的情况下,有效压制三维复杂介质地震资料中的表面多次波,从而更好地提高海洋地震资料的信噪比,为高分辨率地震成像提供可靠的预处理数据保障.     

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....     

多次波压制方法及优化组合压制技术研究

讨论了4种重要多次波压制方法,即预测反褶积、T-P域预测反褶积、高分辨率Radon滤波以及SRME方法。在Pluto模型数据处理基础上,多角度研究了每一方法压制多次波的适用条件及参数选择问题,以指导资料处理中有针对性组合压制方法。研究表明将SRME、高分辨率Radon滤波和近道内切相结合可有效压制各种类型的多次波。     

海底电缆多次波压制方法研究

多次波一直是影响地震处理与解释的主要因素之一.本文基于表层相关多次波衰减(Surface Related Multiple Elimination,SRME)理论,对其进行一定的改造,使其可以预测出海底电缆(Ocean Bottom Cable,OBC)数据中所有与表层相关的多次波,而后将预测出的多次波自适应减去.本文对OBC波场,OBC多次波的压制方法给出了介绍,对SRME方法压制OBC多次波理论给出了详尽的阐述.利用SRME理论预测OBC多次波完全数据驱动,不需要地下介质的任何信息,理论数据验证了方法的有效性.     

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.     

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.     

稀疏反演多次波去除策略与效果分析

多次波去除是海上勘探中的一项关键技术,在一定程度上决定着最终成像结果的质量.表面相关多次波去除方法（Surface-Related Multiple Elimination,SRME）是一种基于反馈迭代模型的数据驱动类方法,该方法利用地震数据本身预测多次波,进一步对其进行匹配相减获得一次波结果,这往往导致与多次波重叠的一次波被错误地去除.稀疏反演一次波估计方法（Estimation of Primaries by Sparsity Inversion,EPSI）在原理上同样基于反馈迭代模型,通过求解一次波和表面相关多次波总残差最小化问题直接获得一次波.该方法无多次波的匹配相减过程,可减少与多次波发生重叠的一次波产生损失.另外,EPSI可以很好地解决SRME无法解决的近道缺失问题.理论数据和实际资料处理对比表明SRME对数据完整性以及一次波和多次波的分布情况有较强的依赖性,而EPSI几乎不受这两个因素的影响.EPSI相比SRME方法计算成本高,尚未在工业界广泛应用,但随着高性能计算的普及,该方法的实用性有望得到突破.

     

改进的多道预测算子压制浅水多次波方法

在浅水情况下,由于观测数据中缺少近偏移距信息,水层多次波的压制面临挑战.利用多道预测算子压制水层多次波是浅水环境下压制多次波的重要方法之一,这种方法先从输入数据中估计出多道预测算子,再将预测算子和输入数据做褶积预测出水层相关多次波.然而,估计的多道预测算子很容易受噪声污染,从而影响多次波模型的精度.所以,我们提出了改进的多道预测算子压制浅水多次波方法.该方法先从数据中估计出多道预测算子,并利用估计的算子构建出精确的水层模型;然后,通过计算算子的走时信息、估计振幅信息、合成新算子三个步骤来修正原始的多道预测算子.修正的算子不仅不受噪声影响,还含有精确的走时信息、可靠的振幅信息;最后,该方法用修正的算子来预测多次波,并结合自适应相减,将预测的多次波从输入数据中去除.通过合成数据和实际资料的验证表明,相比于原始的多道预测算子压制多次波方法,改进的方法能够取得更好的压制效果.

     

自适应虚同相轴方法压制地震层间多次波

地震数据中发育的层间多次波是影响速度分析和偏移成像的精度和可靠性的关键.通常情况下,层间多次波的动校正量、叠加速度和频率与一次波并无明显差异,从而对识别、预测和压制多次波带来了极大挑战.传统虚同相轴方法基于物理图像和定性公式,其预测的层间多次波振幅和相位精度难以满足实际需求,造成了其对匹配算法的过度依赖.本文针对传统虚同相轴方法的理论缺陷和计算精度问题,通过理论推导得到了新的自适应虚同相轴方法.相比于传统方法,自适应虚同相轴方法能够显著提高压制多次波能力,同时减少对匹配算法的依赖.本文给出了自适应虚同相轴方法的推导过程,并运用一维和二维模型算例验证了方法相较于传统虚同相轴方法的多次波预测精度优势.通过在PLUTO模型和实际陆地地震数据上的应用实例,证明了本文新研究的自适应虚同相轴方法对去除层间多次波,恢复并突出目标储层同相轴,提高地震成像分辨率的显著作用.

     

宽频高分辨率处理与多次波衰减新方法在南海珠江口盆地X工区的应用

南海珠江口盆地是我国重要的油气资源产区,该产区的浅海区域内多次波发育严重。文中以信号预处理得到的高信噪比数据为基础,测试了一套宽频提高分辨率及多次波衰减的处理思路。在宽频高分辨率处理方面,通过应用自适应鬼波压制技术结合成像域保幅性BWXT拓频技术得到高分辨率数据体。针对浅海自由表面多次波,在数据域采用确定性水层多次波预测技术与广义表层多次波预测技术进行联合压制,结果显示该两种方法的组合使用能有效压制该区域内的水面相关多次波。通过对各技术方法处理前后的道集、频谱、叠前时间偏移剖面的质控分析可以发现,该处理流程在珠江口盆地X工区的地震资料处理中有很好的应用效果,多次波得到有效衰减。最终生成的宽频高分辨率地震数据为后期高精度储层预测及地质研究工作奠定了坚实的基础。且文中提出的处理思路对浅海海洋资料高分辨率处理具有很强的适用性,可推广应用于类似海洋环境的数据处理中。     

基于波场外推压制水层多次波

重点讨论了基于克希霍夫积分的波场外推方法预测水层多次波的方法原理及具体的数值实现.自适应减法是波动方程方法压制多次波的另一个重要方面,考虑到Monk提出的带约束的互均衡化算法在复杂模型情况下压制效果不是很理想,本文对其算法进行了改进,提出了基于矩形窗和海宁(hanning)窗的分段匹配算法,模型算例的处理结果表明,改进后的算法具有一定的优越性.     

多方向正交多项式变换压制多次波

提出一种基于Radon 变换和正交多项式变换的多方向正交多项式变换压制多次波方法.抛物Radon变换对不同曲率方向的同相轴叠加,根据速度差异区分一次波和多次波,但Radon反变换会损伤振幅特性,不利于AVO分析.多方向正交多项式变换在Radon变换(某一曲率方向的零阶特性)的基础上,利用正交多项式变换进一步分析同相轴的高阶多项式分布特性,用正交多项式谱表征同相轴AVO特性;根据一次波和多次波速度差异和同相轴能量分布特征实现多次波压制.该方法的优点是仅用一个曲率参数就可描述同相轴剩余时差参数,提高了一次波和多次波的剩余时差分辨率.实验结果表明,该方法可以有效压制多次波并保留一次波AVO特性.     

基于构建虚同相轴压制地震层间多次波

基于构建虚同相轴来估计层间多次波的方法是克希霍夫积分表示定理的一个延伸发展.本文通过构建虚地震同相轴巧妙地将散射点从地下移到了表面,利用表面的散射点来预测层间多次波.由于预测与实际地震记录中的层间多次波振幅存在偏差,采用了多道的L1范数匹配算法来实现真振幅的多次波压制.对简单模型和南黄海地质模型的数据处理实例验证了本文研究方法的正确性和有效性.     

基于稀疏反演的OBS数据多次波压制方法

自由表面多次波压制是海底地震仪（Ocean Bottom Seismometer,OBS）数据处理和成像中的难点,OBS数据多次波能量强,周期长,严重影响深层一次反射波的处理和成像.不同于常规拖缆观测系统,OBS数据站点一般相隔较远,仅仅利用检波点稀疏的波场信息难以压制OBS数据中的自由表面多次波.本文采用拖缆数据与OBS数据联合,利用稀疏反演估计（Estimation of Primaries and Multiples by Sparse Inversion,EPSI）方法,研究了OBS数据自由表面多次波压制理论,分析了OBS多次波产生的机理,详细推导了拖缆数据与OBS数据联合预测OBS多次波的EPSI方法基本原理.通过利用拖缆数据的信息,实现了OBS检波点稀疏数据多次波的压制问题.EPSI方法通过稀疏反演直接估计一次反射波,避免了SRME（Surface Related Multiple Elimination）方法中自适应相减对有效信号的损害,保真了一次反射有效信号,理论模拟OBS数据验证了方法的有效性.