基于稀疏表示的增维叠前地震反演方法

常规的叠前和叠后反演技术难以满足刻画薄储层的需求。由于道集叠加而产生的干涉效应对地震信号所蕴含的真实信息造成不同程度的弱化、畸变甚至湮灭，因此为有效地保存真实信息，应尽量避免叠加。另外，叠前道集的地震属性在随炮检距变化之外还受频率因素的影响，而以高分辨率谱分解为基础展开的FAVO反演方法能够提升流体识别能力。为此，以不叠加为核心思想，提出基于稀疏表示的增维叠前地震反演方法。首先，从叠前道集出发，对包含目的层段的角度内道集进行筛选和提取，依托信号的稀疏表示理论对抽选的单角度地震数据开展高分辨率时频分解；其次，基于贝叶斯理论直接建立波阻抗与地震数据的映射关系，利用非线性最优化算法对初始模型进行扰动；最后，以前一个频率反演的结果作为后一个频率反演的约束，逐级进行反演，最终得到不同角度的高分辨率增维反演结果。以A研究区为例，在有效角度范围内对单角度地震数据分频约束反演，拓宽了数据维度，提升了反演精度，增强了对薄储层的描述能力。     

地面微地震有源噪声自动识别与匹配压制方法

微地震监测技术通过对非常规储层压裂改造引发的震源点进行成像，实时提供压裂施工过程中产生的裂隙高度、长度、宽度和方位角等信息，为致密储层压裂提供指导，以提高油气采收率。在地面布设站点进行监测时，因微地震信号传播距离较远、近地表吸收衰减严重、地面有源噪声较多，微地震数据具有信号能量弱、噪声干扰强和信噪比低等特点，严重制约微地震事件的定位精度。噪声源多分布于地表，根据有源噪声与由储层向上传播的微地震事件在能量、频率、传播速度和源位置等方面的差异，本文提出微地震有源噪声自动识别与匹配方法。综合长短时窗能量比与微地震量板方法，自动识别有源噪声干扰，并进行噪声源位置和传播速度的三维最优并行搜索；利用同时确定的最优噪声源位置和传播速度对微地震数据进行动校正处理，得到噪声标准道，通过能量自适应匹配处理压制有源噪声。正演模拟数据和实际微地震数据去噪效果证明，本文方法能有效压制有源噪声，显著提高微地震数据品质，为后续微地震事件精确定位奠定了基础。     

基于散射矩阵分解的反射系数二阶近似

常规AVO反演利用精确Zoeppritz方程的一阶近似式，更加适用于弱介质变化的反射界面、小角度或小炮检距反射问题，其假设条件导致计算误差，不利于准确提取密度参数，不能很好地预测复杂储层或中深部储层，且无法充分利用近临界角数据；基于反射/透射系数精确表达式进行高阶近似过于繁琐，利用上、下行波特征向量矩阵及矩阵对称性对反射/透射系数进行泰勒二阶展开，其过程物理意义不够明确，且得到的二阶近似式亦不够完善。为此，直接从P-SV平面波入射/散射矩阵出发，给出了一种求取散射矩阵高阶近似的方法，即利用扰动思想将散射矩阵分解为背景矩阵与一阶、二阶扰动矩阵，求取纵波反射系数背景项与一阶、二阶扰动项，推得纵波反射系数的二阶近似公式。模型对比分析表明，所推公式在中高角度乃至近临界角入射情况下具有较高的精度，对密度参数的敏感性更高，为充分利用大炮检距地震数据准确地反演物性参数提供了基础。     

非抽样离散小波变换叠前地震数据重建方法

叠前地震数据包含了丰富的地层信息,但在实际勘探中由于受采集条件等影响,叠前地震数据地震道缺失现象严重。针对规则采样不规则道缺失的插值恢复问题,一些传统的插值方法无能为力或者插值效果不佳,而近年来发展起来的非抽样离散小波变换(UDWT),具有很好的稀疏表示能力,比傅里叶变换能更加稀疏地表示地震数据;根据压缩感知理论,即使不满足Nyquist采样定理的要求,利用极少的观测数据,也可能较好地恢复缺失的地震数据。本文提出一种基于UDWT的地震数据插值方法,对地震数据做插值和规则化处理,可以提高叠前地震数据的完整性,理论模型和实际资料的重建效果验证了方法的有效性和实用性。     

基于叠前地震数据的地层Q值估计

与叠后地震资料相比,叠前地震资料包含了更加丰富的地层信息。传统的基于叠后地震资料的地层Q值估算方法因叠加平均效应的影响,Q值估算精度较低、适用性差。为此,本文提出了基于叠前地震资料利用时频谱分解技术估算地层Q值的方法。该方法借助于S变换对叠前地震数据做时频分析,逐道求取频谱比斜率,经炮检距归零处理得到零炮检距处的地层Q值。模型数据和实际资料的应用表明,该方法不仅充分考虑了因地层吸收而引起的振幅、频率等信息的变化,而且避免了常规品质因子计算中的平均效应,使估算的品质因子更加准确,适用性更强。     

拉梅参数直接反演技术在碳酸盐岩缝洞型储层流体检测中的应用

缝洞是某区碳酸盐岩储层的主要储集类型,非均质性强。为充分利用叠前地震资料的AVO信息,采用基于弹性阻抗反演的LMR技术来求取储层弹性参数信息,进而指导储层流体检测。首先,通过岩石物理和弹性参数流体敏感性分析得到流体敏感参数;其次,基于拉梅参数弹性阻抗方程开展拉梅参数的直接反演,以减少常规弹性阻抗先反演纵、横波速度和密度再计算拉梅参数信息所带来的累积误差;最后,利用反演得到的流体敏感弹性参数进行含气储层预测。实际钻井结果证明,在研究区采用基于叠前弹性阻抗反演的LMR技术能够有效地识别含水与含气储层。     

常速度梯度射线追踪与二维层速度反演

速度问题是勘探地震学的核心 ,可以借助常速度梯度射线追踪方法 ,从反演的角度探讨速度建模问题。在射线追踪方面 ,从程函方程出发 ,将复杂的速度场剖分成小的矩形单元 ,并假设在每个矩形单元内速度具有常速度梯度 ,由此导出的一组常速度梯度射线追踪公式 ,可实现非均匀介质的射线追踪 ,具有适应性强、精度高和快速的优点。在层速度反演方面 ,采用相干速度反演的思想 ,根据各向同性介质中 ,零偏移距射线在界面处是法向入射的原理 ,建立了合成共中心点道集与射线深度偏移的正反演关系 ,由此利用合成共中心点道集与观测的共中心点道集逼近 ,采用层剥离方法进行层速度反演。通过理论推导与模型试算得到如下的认识与结论 :常速度梯度射线追踪具有较高的计算精度与效率 ,公式采用向量形式很容易推广到三维 ;确定层速度采用的是正反演相结合的方法 ,可得到稳定的速度场 ;该方法屏弃了基于双曲时矩关系确定层速度场的假设 ,使其能适应任意的速度分布。     

基于叠前地震道集的FVO分析方法

本文首先讨论了地层吸收和薄层滤波对地震波频率的影响,分析表明地层吸收和薄层时间厚度的变化都会引起中心频率向低频方向移动。然后从叠前地震资料出发,采用S变换时频分析法提出了FVO相对梯度属性的概念,推导了地震波在吸收介质中中心频率与炮检距的近似关系式;通过分析不同吸收分布模型可知,所有吸收模型的中心频率随着炮检距增大向低频方向移动;最后建立四种理论模型,基于单程波动方程数值模拟的方法得到相应的叠前CMP道集,利用频率随炮检距的变化关系提取FVO梯度属性。数值算例分析结果表明了该法能有效区分较厚的吸收介质与薄互层介质。     

利用叠前地震资料提取地层相对吸收系数

本文在衰减介质地震波正演模拟的基础上,依据Gu等推导的峰值频率两侧对称频率处的振幅值与地层吸收参数之间的关系,利用S变换计算表征地层吸收属性的相对吸收系数;根据吸收系数与品质因子Q值之间的关系,建立相对吸收系数与炮检距之间的关系式;采用多道拟合的方法消除炮检距影响,得到了更为可靠的零炮检距地层相对吸收系数表达式;通过建立理论模型,利用衰减介质单程波动方程非零炮检距数值模拟方法得到叠前CMP道集,并由此提取地层相对吸收系数。文中利用小、中、大角度角道集地震资料提取的地层相对吸收系数进行拟合,得到叠前地震资料相对吸收系数剖面,消除了叠后地震资料相对吸收系数剖面中上覆盖层和含水层处出现的相对吸收系数高值,与单角度域地层相对吸收系数剖面相比,进一步压制了上覆盖层的强反射引起的虚假强衰减,得到了更可靠的油气指示信息,提高了储层预测的精度。理论数据和实际资料均验证了文中方法的可行性。