逆散射级数层间多次波压制方法及其应用

逆散射级数法在有效预测层间多次波的同时,面临着一次波和多次波叠加的干扰,为解决压制多次波时保护有效信号不被损伤的问题,开展了逆散射级数层间多次波压制方法的研究。首先从理论上推导并阐述了逆散射级数层间多次波压制方法的物理机制,然后改进常规层间多次波压制处理流程,在逆散射级数法预测层间多次波前、后去除和补偿子波来提高层间多次波预测的准确性,从而降低对自适应相减的依赖度。该方法完全由数据驱动,无需人工干预和先验信息,适用于复杂地形和地质情况的层间多次波压制。模型数据和实际数据应用结果证明了方法的有效性和适用性。     

应用逆散射级数波场预测和2D卷积盲分离压制层间多次波

多次波压制是地震数据处理的重要环节。基于波动方程的预测相减法是压制层间多次波的常用方法,它包括层间多次波预测以及自适应相减两个步骤。文中提出了一种改进的层间多次波压制方法,通过引入阶跃函数、有限积分区间等假设条件简化逆散射级数公式,实现层间多次波的预测;然后引入2D卷积盲分离方法实现层间多次波的自适应匹配相减。理论模型试算及实际资料应用效果表明,该方法能在不依赖速度模型前提下高效实现层间多次波预测;采用的多道卷积盲分离自适应相减方法,比传统L₂范数最小化自适应相减方法和单道卷积盲分离自适应相减方法,能在有效压制层间多次波的同时,更好地保护一次波。     

分级组合多次波压制技术——以玛湖地区为例

在准噶尔盆地玛湖地区,地震资料中存在的多次波给层位和断裂解释带来了较大的困难,制约了该区油气的勘探与开发。为此,为有效压制多次波,分级组合使用GeoEast处理系统的τ-p域预测反褶积技术、高精度Radon变换多次波压制技术、叠后逆散射层间多次波预测技术和多次波多道自适应减去技术,集成各种多次波压制方法的优点,逐步压制多次波。实际地震资料处理结果表明,分级组合多次波压制方法可有效地压制白垩系、侏罗系和三叠系存在的多个强反射波界面产生的层间多次波。     

基于贪婪—快速迭代收缩阈值的Radon变换及其在多次波压制中的应用

多次波的存在严重影响了地震资料的解释精度，有效压制多次波是地震资料处理过程中的重要环节。目前，抛物线Radon变换是压制多次波的常用方法。针对抛物线Radon变换这一逆问题的求解，目前行业内应用最多的是迭代收缩阈值算法(Iterative Shrinkage Thresholding Algorithm，ISTA)。该方法在计算精度和计算效率方面优势明显，但对庞大的地震数据而言，处理效率仍需进一步提高。为提高抛物线Radon变换收敛速率，将贪婪的快速迭代收缩阈值算法(Greedy Fast ISTA，Greedy FISTA) 引入到Radon变换压制多次波的逆问题求解中，构建了一种基于贪婪的快速迭代收缩的混合域快速稀疏时不变Radon变换。与ISTA相比，该方法将前两次的迭代结果加权求和作为当前的迭代起点，通过引入重启条件和收敛条件，使迭代过程中振荡周期减小、计算速度提高。合成数据和实际数据的多次波压制实验表明，相比于ISTA与快速迭代收缩阈值算法(FISTA)，该算法收敛效率有很大提高、精度也略有提升。     

GeoEast多次波压制技术在陆上地震资料处理中的应用

多次波使目的层的反射波形态发生畸变,干扰了地震成像,如果不有效压制和消除,则最终会使勘探成果受到较大影响。因此正确认识和有效压制多次波成为地震勘探中的一个重要课题。现今GeoEast系统中针对多次波开发了一系列模块,如共中心点叠加、内切除、聚束滤波、Radon变换、高精度Radon变换、预测反褶积、自由表面多次波压制以及波场延拓多次波压制等,几乎涵盖了所有压制多次波的方法。本文着重介绍高精度Radon变换以及基于波场延拓的多次波预测减去法在陆上地震资料处理中的应用以及取得的效果,并首次将波场延拓多次波预测模块应用于叠后数据,取得了较好的效果。     

虚同相轴方法及其在陆上地震层间多次波压制中的应用

油气目标勘探对地震勘探技术的要求越来越高,多次波压制已经成为一个不可回避的技术瓶颈。在陆上地震数据中,多次波通常是层间多次波,其动校正量、叠加速度和频率成分与一次波十分相似,导致了多次波预测和压制的困难。基于虚同相轴原理预测层间多次波,并通过自适应相减技术衰减层间多次波。针对虚同相轴在陆上地震数据应用中的诸多实际问题,提出了虚同相轴陆上近似应用方法。相比于其他方法,虚同相轴方法不需要任何地下信息,具有较强的适用性。合成数据和实际陆上地震资料处理结果表明,虚同相轴陆上近似应用方法适用于实际叠前地震数据,显著衰减陆上层间多次波,突出一次波能量。     

海上地震资料处理中的组合压制多次波技术

本文针对澳大利亚海上地震资料中全程多次波和层间多次波发育的特点,分析了各类多次波压制方法的优缺点,提出了针对该区海上地震资料多次波压制策略:①在第一次速度分析后应用Radon变换压制大部分全程多次波;②应用预测反褶积压制大部分层间多次波;③在第二次速度分析后,应用高精度Radon变换压制剩余多次波;④在叠前偏移CRP道集上应用Radon变换和内切除压制小时差层间多次波。应用上述组合方式可以有效地压制多次波,突出一次有效反射波。     

基于-次波逆时理论的层间多次波衰减方法

针对层间多次波与-次波的动校正速度差异较小,应用基于动校速度差异的常规方法无法将层间多次波彻底去除的难题,本文对基于波动理论的层间多次波预测相减方法进行了研究。通过对地震数据进行-定的前期处理,选定某-地层,并沿该层面进行褶积运算,预测与其相关的所有层间多次波;然后应用传统的最小二乘自适应相减算法,压制层间多次波。模拟数据的测试结果验证了方法的有效性。     

Radon变换压制层间多次波技术在高石梯-磨溪地区的应用

陆上地震资料中,层间多次波与一次波的速度差异较小,一次波的速度拾取困难,利用Radon变换压制多次波往往难以取得好的应用效果。在四川盆地高石梯-磨溪地区的地震资料中,震旦系-寒武系存在多次波的干扰,致使有效反射的振幅畸变,弱的有效反射被掩盖,造成测井合成地震记录与实际地震资料匹配差。该多次波具有干扰能量强、与有效波速度差异小的特点。基于处理和解释一体化的研究思路,在速度谱上利用时间域的构造层位来约束一次波速度的拾取过程,以减小多次波干扰对速度拾取的影响,提高平面上和纵向上速度拾取的精度;利用不同权系数的叠加速度进行扫描处理和Radon变换压制多次波,确定最佳匹配权系数,实现更高精度的多次波压制。在高石梯-磨溪地区,三维地震资料经压制多次波处理后,地震剖面上多次波的能量得到有效衰减,波组特征更为清楚,测井合成地震记录和井旁地震道相关性大幅提高。应用效果表明,这一技术在压制多次波的同时,能够有效地保护一次波能量,减少压制多次波的不确定性,提高地震资料的信噪比和成像效果,是压制陆上层间多次波的有效技术。     

频率域拉东变换加权约束反演压制层间多次波

松辽盆地拗陷期地层的多个强反射界面产生大量层间多次波,降低了地震成像的振幅保真度和垂向分辨率,影响中深层目标储层的预测精度。有效压制多次波是提高地震成像品质的重要环节,本文研究应用频率域拉东变换加权约束反演方法,实现层间多次波的叠前压制。“两宽一高”地震数据和测井资料的多次波分析表明,研究区多次波的数量多、阶次高、周期不同、能量各异,且多次波之间以及多次波与一次波干涉叠加,致使多次波的叠前时距特征不明显,有效压制难度大。在动校正后的CDP道集上,采用频率域抛物线拉东变换实现多次波与一次波快速分离;加权约束反演重构多次波,解决小炮检距多次波重构及有限炮检距引起的拉东域能量模糊现象;由实际地震道自适应减去重构的多次波,避免损伤有效信号。叠前压制层间多次波提高了研究区地震成像的振幅保真度和垂向分辨率,有利于薄层砂体预测。     

迭代抛物Radon变换法分离一次波与多次波

Radon变换法是进行一次波与多次波分离的常用手段,最小平方约束下的频率域抛物Radon变换将t-x域数据转换到Radon域后,因存在剪刀状发散的截断效应,用传统方法难以彻底分离一次波和多次波。针对这一缺陷,提出了迭代抛物Radon变换法,即在Radon域截取一次波聚焦点附近很小区域内的数据为初始数据,经过Radon反变换和正变换后得到新的Radon域数据,然后用初始数据覆盖对应的小区域,经过迭代,最终得到保幅效果较好的一次波,且几乎不含多次波。利用相同的方法,也可以得到几乎不含一次波的多次波。最后通过理论模型和实际资料的处理,验证了本文方法的正确性和有效性。     

陆上多次波识别与压制

陆上多次波与海上多次波均会干扰有效波信号,使地震资料信噪比降低,不同的是海上多次波覆盖了整条地震测线,而陆上地震数据中仅有部分共中心点道集（CMP）受到多次波干扰。 根据陆上多次波的特点,分析多次波在速度谱、常速扫描叠加剖面和动校正道集上所表现的地震特征,利用多次波识别方法,确定地震数据中多次波的分布范围,并在含有多次波的 CMP 动校正道集上,采用抛物线拉东变换方法压制多次波。 模型算例和实际地震数据应用结果表明,抛物线拉东变换方法不仅能压制陆上多次波,而且不伤害一次波反射信号,达到了保真去噪的目的。     

基于共散射点道集的多次波压制方法研究

多次波压制是地震数据处理中的重要环节。一种常用的多次波压制方法是根据一次波和多次波在成像空间的曲率差异并借助Radon变换进行分离和压制。成像空间既可以是叠前时间域也可以是叠前深度域。考虑到对复杂介质的适应性以及叠前处理对计算效率的要求,提出基于共散射点(CSP)道集的高分辨率Radon变换多次波压制方法。该方法只需要一个简单的初始速度场,就可将常规共中心点道集(CMP)映射到覆盖次数更高、炮检距覆盖范围更广的共散射点道集,然后在该道集上应用高分辨率双曲Radon变换,可较好地分离一次波和多次波。相对于以水平层状介质为假设条件的CMP道集,CSP道集更适应复杂地质构造,且时距关系满足双曲规律。模型和实际资料测试结果表明,该方法可以较好地实现速度谱能量团的聚焦,有利于较复杂地质条件下的多次波压制。     

CPU-GPU异构平台的抛物线Radon变换并行算法

抛物线Radon变换被广泛应用于压制和去除叠前地震数据中的多次波。混合域抛物线Radon变换虽具有良好的多次波压制效果，但面对体量日益庞大的地震道集数据，仍需很长处理周期。为此，首先利用GPU对抛物线Radon变换算法做并行优化，将计算过程中最耗时的傅里叶变换和代数运算用CUDA库等优化技巧进行加速，加速比达13以上；然后基于CPU-GPU异构平台，提出一种CPU-GPU并行方案，充分利用计算机硬件资源，通过CPU多线程与多个GPU协同并行实现抛物线Radon变换并行算法，加速比约达30。     

川中深层—超深层多次波识别和压制技术——以高石梯—磨溪连片三维区为例

川中地区前震旦系勘探程度不高,远远满足不了深层地质研究的需求。现今主要依据地震资料研究前震旦系,但由于地层年代久、地层压力大、波阻抗差异小,导致地震波能量衰减大、有效信号能量弱,中、浅层存在的强反射界面容易掩盖深层有效的弱反射能量,大大降低了深层地震资料的信噪比,影响地震成像的真实性和可靠性,从而造成构造或地层假象,误导地质解释。为此,在详细分析川中深层地震资料特点的基础上,分析了深层的地震反射特征,认为深层寒武系和震旦系地震资料存在强多次波,超深层前震旦系的连续层状反射结构主要源于中、浅层强反射层产生的多次波,致使深层和超深层信噪比很低。基于多次波的认识和压制难点,确定了叠前和叠后联合、组合压制多次波的思路,应用层控速度分析、高分辨率抛物线Radon变换、优势炮检距叠加和叠后F-X域滤波压制残余多次波等关键技术压制多次波。高石梯—磨溪三维地震资料处理结果表明,提高了深层地震数据和测井合成记录相关性,超深层低角度席状多次波强反射能量得到有效压制,地层结构特征更为清楚,地震成像质量显著改善。     

双曲Radon变换法多次波衰减

多次波是相干干扰,在地球物理勘探中普遍存在。作部分动校正后的共中心点道集,多次波剩余时差更接近于双曲线。研究给出时不变双曲Radon变换空间频率域衰减多次波的基本原理,同时给出了计算公式和离散采样算法。时不变双曲Radon变换在频率域是解耦的,所以该方法在计算效率上和抛物Radon变换一样,但是在分离多次波上比抛物Radon变换法更精确。水平层状介质的多次波衰减结果表明,时不变双曲Radon变换法在叠前能有效地衰减多次波,复杂SMAART模型的叠前多次波衰减实例显示了该算法的有效性和实用性。     

λ-f域三维抛物Radon变换多次波压制方法

通常情况下,应用Radon变换压制多次波,一般是对正变换的模型空间进行处理,再反变换回时空域,而Radon域能量团的收敛性直接影响多次波去除效果,且求解过程中需反复进行矩阵的逆运算,计算成本偏高。为此,基于二维抛物Radon变换,借鉴Abbad等的方法,首次提出λ-f(λ为曲率q与频率f的乘积)域三维抛物Radon变换多次波压制方法,将常规三维抛物Radon变换的f-q_x-q_y(q_x、q_y分别为横、纵向离散曲率)域转换到一个全新的λ_x-λ_y-f(λ_x=q_xf、λ_y=q_yf)域,继承了二维λ-f域Radon变换思路。通过引入新的变量λ_x和λ_y,消除常规Radon算子对频率的依赖,减少了矩阵运算次数,显著提高了计算效率;根据一次波和多次波能量在λ-f域空间分布特征,设计三维椎体滤波器,更有效地分离一次波和多次波,降低空间截断效应引起的误差。理论模型及实际数据测试表明：1所提方法降低了空间截断效应的影响,消除了变换算子对频率的依赖,有效减少了矩阵求逆运算次数,较常规三维Radon变换方法的计算效率提高了约8倍以上;2所提方法仍然存在Radon类方法的弊端,即当一次波和多次波速度差异较小时,在近炮检距位置无法得到较理想的多次波压制效果。