τ-p域水体模型驱动压制浅水区水层多次波

在近海油气地震勘探中,压制在海面及海底之间的短周期水层多次波一直是海洋地震资料处理的难点,传统上采用预测反褶积或SRME压制此类多次波存在很大局限性。因此,本文提出了一种τ-p域水体模型驱动压制浅水区水层多次波方法,该方法在τ-p域用已知水层参数(水速和水深)构建初始模型,并利用波场延拓方法来预测水层多次波模型,然后采用自适应相减从原始数据消除多次波。通过理论模型试算和实际数据应用,表明此法能有效压制浅水区水层多次波。     

基于变水速模型驱动的深水水层多次波压制技术研究与应用

深水地震资料处理中,水层多次波因深水水层为变速体的特性,无法应用浅水水层多次波压制技术(Shallow Water Multiple Attenuation,SWMA)进行压制,而传统的自由界面多次波压制技术(Surface-Related Multiple Elimination,SRME)压制水层多次波则不具有针对性。为此,开展了基于变水速模型驱动的深水水层多次波压制技术(Deepwater Water-layer Multiple Elimination,DWME)研究。该技术通过构建海底和变水速模型计算出水层多次波准确旅行时,在τ-p域根据水层多次波旅行时将地震数据进行延拓,得到水层多次波模型,然后应用自适应匹配相减方法完成水层多次波压制。理论模型验证及海外某工区实际地震资料应用结果表明,DWME对深水水层多次波压制效果较好,且针对性强。     

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。     

倾角分解多次波自适应相减方法研究

自适应相减是波动方程预测减去法多次波压制中的一个重要步骤。常用的基于能量最小的L2范数自适应相减算法在多次波和一次波相交时,求取的滤波算子在匹配时会影响一次波信号,因此,相减时会损害一次波的能量。将τ-p变换与L2范数自适应相减算法相结合,利用τ-p变换对数据进行倾角分解,使多次波和一次波尽可能地分离;对倾角分解后的数据进行自适应相减,再将相减结果组合输出,从而减少甚至避免了相减时对一次波的损害。模拟数据和实测数据的应用结果验证了该方法的有效性。     

预测自适应相减面波压制方法

鉴于频率域滤波方法在压制面波的同时会损伤低频信号,本文设计了一种预测自适应相减的面波压制方法。首先利用干涉度量分析理论,通过数据互相关预测面波模型;然后在复曲波域设计和求解一个最优化问题,对预测的面波模型进行振幅和相位的校正;在原始数据中减去校正后的面波,最终获得压制面波后的地震数据。模型和实际资料处理结果表明,该方法能在压制面波的同时最大程度地保护低频有效信号。     

编码与解码框架下的局部平面波域浅水多次波压制方法

多次波压制是提高地震数据品质与成像结果分辨率的重要手段之一,浅海环境给多次波压制引入了额外的难点。浅海环境中主要的多次波是水体相关多次波,由于海底-海面路径短,且海面、海底都是强反射界面,因此该类多次波周期短、能量强,对有效波的干扰严重,采用常规多次波压制方法不能将其很好地压制。提出了针对浅水多次波的有效压制方法:将多次波的产生与压制用线性编码-解码系统进行描述,即将上行波在水层震荡产生多次波的过程视为编码过程,将剥离多次波的过程视为解码过程,并从线性系统求解角度给出了平面波域多次波压制算法。首先将水体相关多次波的预测转移到局部平面波域,利用稀疏τ-p变换减弱了采样不规则、近偏移距缺失造成的影响;然后利用射线理论描述水体介质中的地震波传播,高效生成多次波模型;最后在τ-p域进行匹配相减,并利用一次波与多次波的视速度差异,提高匹配精度。利用浅海OBC数据和拖缆数据验证了方法的有效性和实用性,通过对比压制浅水多次波前后的地震剖面和自相关结果,展示了方法压制浅水多次波的效果和应用前景。     

基于多窗口联合优化的多次波自适应相减方法

自适应相减是预测减去法压制多次波的重要环节。基于匹配滤波器的多次波自适应相减方法通常采用逐个数据窗口进行匹配来估计滤波器。逐个大数据窗口求解长滤波器进行多次波自适应相减会导致较低的计算效率,另一方面在复杂地质构造中,逐个小窗口匹配估计的短滤波器不足以表征预测多次波与真实多次波之间的复杂差异。为进一步有效均衡一次波保护和多次波压制并且提高计算效率,引入多个窗口联合优化来求解滤波器,同时利用多个小窗口的预测多次波信息来匹配原始数据。引入快速迭代收缩阈值算法(FISTA)求解多个小窗口估计一次波的L₁范数最小化约束问题,从而有效分离一次波与多次波。模型数据和实际数据处理结果表明,与传统的逐个大数据窗口进行多次波自适应相减的方法相比,基于多窗口联合优化的多次波自适应相减方法在保持计算精度的同时提高了计算效率;与传统的逐个小数据窗口进行多次波自适应相减的方法相比,基于多窗口联合优化的多次波自适应相减方法可以更有效地平衡多次波去除和一次波保护。     

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。     

基于贝叶斯理论的Shearlet域一次波与多次波分离

多次波的去除效果很大程度上决定了地震成像的质量,尽管表面相关多次波的压制(SRME)研究方法取得了很大进步,但预测出来的多次波在相位和振幅上的混乱仍然是一个难题,因此减去的效果好坏尤为关键。常规的最小平方匹配方法并不能很好地处理这种预测的误差,利用Shearlet变换的多尺度、多方向特性,可以使预测的信号在Shearlet域变得稀疏、圆滑。以此为前提,结合贝叶斯概率最大化理论,建立了一个有效的一次波与多次波分离算法。以SRME预测的多次波为例,从贝叶斯预测角度出发,通过精确求解最优化问题就可以达到一次波与多次波分离的目的,该算法能够更好地控制预测信号和实际信号的误差。理论和实际数据的实验表明,相比最小平方匹配减去方法,该方法可以有效地提高减去效果,更好地压制多次波以及高频混叠,并且可以更好地估计一次波。     

基于扩展伪多道匹配的保幅型多次波压制方法

波动方程预测减去法压制多次波主要分为两步:多次波模型预测和多次波匹配相减。两步骤同时决定着最终多次波压制效果的好坏。本文在现有SRME方法基础上进行了改进。为了实现保幅条件下的多次波压制,除在匹配过程中采用扩展伪多道匹配方法之外,提出了三点改进:①按多次波阶次进行预测和匹配;②匹配前有效能量保持;③匹配过程中迭代应用短滤波器。通过Sigsbee2B模型及实际资料试算,表明本文方法能够在较好保持有效能量的前提下得到更为理想的多次波压制剖面。     

浅水区海底电缆地震数据水层多次波压制技术及应用

水层多次波是海底电缆(OBC)地震数据中发育最多、能量最强的多次波,尤其是在水深小于100m的浅水区,其对数据品质影响很大。提出了一种浅水区OBC地震数据水层多次波压制技术,该技术使用水体模型驱动,在τ-p域进行波场延拓,模拟出OBC地震数据的水层多次波模型,然后采用多道均衡匹配滤波技术对多次波模型和地震数据进行匹配,最后从地震数据中减掉多次波。分别使用理论模型和实际OBC地震数据进行验证,结果证明该技术能有效压制浅水区OBC地震数据水层多次波,提高OBC地震数据的品质。     

利用局部τ-p变换增强叠后地震信号

τ-p变换在地震数字处理中有广泛的应用。τ-p域中的τ为直线方程t=τ+px在x=0时的时间轴上的截距,这种形式的τ-p变换称为全τ-p变换。若将时间轴平移至x=x_m时,则此种形式的π-p变换称为局部τ-p变换。局部τ-p变换并不改变全τ-p变换所具有的特点,但可以节省计算工作量。局部τ-p变换可以用于增强叠后地震信号,和通常的相干加强作用十分相似。局部τ-p变换和相干加强在计算中都要计算相似系数,所不同的是计算权系数的方法,前者使用相似系数加一个门槛值,后者采用对相似系数作平滑处理。实践表明,局部τ-p变换增强信号的效果要好于相干加强处理的效果。     

白云凹陷陆架—陆坡区多次波压制技术

白云凹陷位于中国南海北部陆架—陆坡区,由于水深变化剧烈,目标区地震资料中发育的表面多次波周期变化大,较难压制。传统的预测反褶积、SRME、Radon技术及其组合,压制这种水深变化剧烈的多次波效果不佳。为此,对近年发展的一种浅水表面多次波压制技术即确定性水层多次波压制技术DWD进行了研究,提出将其与SRME和Radon传统方法联合的多次波压制思路。DWD方法是先从水速动校后的最小炮检距的自相关剖面上拾取水底双程反射时间,然后在近道外推后将t-x域地震数据变换到τ-p域,再在τ-p域通过波场外推预测出多次波模型,最后与原始数据进行自适应匹配相减压制多次波。处理结果表明,DWD+SRME+Radon方法组合能有效地压制白云凹陷目标区多次波。与原处理剖面相比,此次处理后的成果剖面品质明显提高,降低了解释风险;同时,用此次处理得到的偏移道集进行叠前波阻抗反演,结果较好地刻画了目标砂体的特征和边界。     

基于伪地震数据模式学习的多次波自适应相减方法

相比于传统匹配相减方法,模式学习方法将多次波衰减分成多次波模式学习和自适应相减的两个独立过程,因而能够更好地保护一次波。然而,由于多次褶积的影响,预测多次波模型存在相位、频带、振幅误差。为了在不损伤一次波的基础上,尽可能减少多次波残留,提出了基于伪地震数据的模式学习方法。利用预测地震道,得到其Hilbert变换道以及预测道和Hilbert变换道的一阶导数,作为伪地震数据的4个分量,补充预测多次波模型中相位和高频信息。模式学习阶段利用主成分分析法分别学习伪地震数据4个分量的多次波字典矩阵,然后按列拼接得到联合字典矩阵;自适应相减阶段基于学习到的联合字典矩阵,利用裂步Bregman算法从原始地震数据中重构多次波,实现一次波和多次波的分离。模拟数据和实际资料处理结果表明,该方法在保护一次波的同时,能有效压制多次波,模型数据的一次波信噪比提升了1 dB。     

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。     

基于3D匹配滤波器和伪地震数据算法的多次波自适应相减方法

多次波自适应相减是预测减去法压制多次波的关键步骤。为进一步去除残余多次波,基于常规2D匹配滤波方法,文中引入3D匹配滤波器,同时利用多个预测多次波道集以匹配原始数据。针对3D匹配滤波器可能造成的一次波损伤现象,利用相同的3D匹配滤波器同时拟合多个原始数据道集;同时,引入伪地震数据算法求解对一次波施加Huber范数最小化约束的优化问题,不需满足一次波与多次波正交的假设,能有效分离一次波与多次波。另外,在整个迭代过程中,伪地震数据算法只需利用Cholesky分解算法进行一次矩阵分解,计算效率较高。模型和实际数据的处理结果表明,与基于一次波能量最小化的3D匹配滤波器方法和基于伪地震数据算法的2D匹配滤波器方法相比,所提方法能更好地均衡一次波保护与多次波分离。     

基于数据一致性原理预测与压制自由表面多次波的效果分析

 本文基于数据一致性预测与压制自由表面多次波方法原理,研制了迭代自适应压制多次波方法,用于模型数据和海洋实际地震数据的多次波压制处理。模型试算和实际海洋地震数据处理结果表明,与现有的常规多次波消除方法相比,此方法收敛速度快,并能很好地保持有效波能量。在应用此法时,要特别注意以下几点：①基于数据一致性原理,通过时间—空间域褶积预测自由表面多次波,多次波预测算子可以是含多次波的原始数据,也可利用已部分消除多次波的数据（如抛物线拉东变换滤波方法压制多次波后的数据）,这样能更快地获得较好的多次波压制效果;②在一定简化条件下,预测与压制自由表面多次波可表达为一个线性最小平方反演的过程,实现过程是一个迭代自适应过程,只需要很少的几次迭代就能获得较好的多次波压制效果;③对于地下地层结构非常复杂时的多次波压制,文中方法在更有效地压制各种自由表面相关多次波的同时,还可以压制部分层间多次波,同时也能更好地保持一次波有效能量。     

渤海海域水平拖缆数据宽频处理关键技术

近年来海上浅水区宽频地震勘探技术进展缓慢,尤其像渤海这样平均水深不超过30m的浅水海域,宽频采集难以实施,只能通过常规采集、宽频处理才有可能实现这一目的,其中鬼波及浅水多次波是制约浅水资料宽频处理的两个主要因素。针对浅水海域水平拖缆鬼波时空变剧烈难以压制的问题,研究了τ-p域自适应参数估计的水平缆鬼波压制技术;针对渤海海域海底模型难以建立、浅水多次波压制困难的问题,研究了τ-p域自适应海底模型估计的浅水多次波压制技术。渤海M工区实际数据的应用结果表明,这两项关键技术能有效拓宽地震资料的频带宽度,实现渤海海域常规水平拖缆地震资料的宽频处理。     

基于Curvelet变换的多次波去除技术

本文基于波动方程的自由表面多次波压制预测减去法,采用近期迅速发展的多尺度变换系统中的Curvelet变换替代减去法,收到了较好的效果。该变换具有最优稀疏约束条件,能使一次波在一组基函数上的投影能量尽可能小。其主要实现过程为:对地震记录数据进行Curvelet变换,以预测多次波的Curvelet域的系数为阈值,采用类似去噪的手段去除多次波。该方法能满足去除多次波过程的能量最小准则。文中在Curvelet算法数值实验中尝试了先把地震记录做Radon变换,并用Curvelet阈值法减去Radon域的多次波,再把去除了多次波的数据做反Radon变换即为多次波去除结果。数值实验结果表明,在Radon域进行Curvelet变换去除多次波的效果更好,并能更好地保留一次波的能量。     

拉冬变换去噪模块的开发与应用

本文从拉冬变换的基本概念入手,简单介绍了拉冬变换去噪技术、即将t-x域的数据沿线性、抛物线或双曲线的轨迹转换到τ-p 域。然后在τ-p域中分离相干噪声(包括多次波、线性噪声等),冉将它们转换到t-x域,并从原始地震信号中减去相干噪声(主要是一个减法的去噪过程),即可达到去除噪声、提高信噪比的目的。本文利用拉冬变换去噪技术对多次波比较发育的A工区进行了测试,结果表明利用该方法去除多次波是较理想的。