混合相位未知脉冲反褶积的一种改进方法

在地震资料处理中,反褶积是用来提高分辨率的必不可少的手段。当地震资料不满足最小相位和白噪声约束条件时,常规的反褶积方法就不再适用了。目前已有许多现代的反褶积方法力图解除这些约束条件,其中一种方法就是混合相位未知脉冲的最小平方反褶积。本文提出了一种改进的反褶积方法。这是一种多次迭代方法,它把混合相位未知脉冲的最小平方反褶积和一种最小熵类型的脉冲成形技术结合在一起,用来改进有限长度混合相位未知子波的反褶积效果。文中给出了这种改进方法的原理和算法。合成数据的试验结果表明,与混合相位未知脉冲的最小平方反褶积相比,该方法能使地震子波得到更大的压缩,接近一个冲激脉冲。     

一种适用于有限长度混合相位未知脉冲的最小平方反褶积新方法

普通的最小平方反褶积只有在子波为最小相位脉冲和反射序列为白噪声的假设下才是成立的,而对于混合相位未知脉冲来说,这种最小平方反褶积就不再适用了。本文提出一种适合于有限长度混合相位未知脉冲的最小平方反褶积方法。运用此法只需预先估计一个混合相位子波的长度。合成数据的试验结果表明,该方法有较好的效果,且对预先估计出的子波长度不敏感。文中还证明混合相位未知脉冲最小平方反褶积等效于一种有间隙的平滑误差滤波器的作用,而这种有间隙的平滑误差滤波又可分解为一个前向多步预测误差滤波与一个后向多步预测误差滤波之和。可以预计这种新的反滤积方法将在地震数据处理中得到有效的应用。     

改进的统计子波反褶积

地震子波的小相位性，反射系数的白噪声以及理想的期望子波是地震资料反褶积处理需要考虑的三个主要因素。当地震子波为非最小相位时，可利用指数加权方法使之相位化；对于反射系数非白噪声问题，本文提出了利用对数功率谱来估算地震子波的以及反褶积算子的方法；对于理想的期望子波，本文采用“宽带雷克子波”作为期望输出子波。     

用神经网络进行自适应反褶积

提高地震资料的分辨率是物探资料处理的一个重要目标，借助神经网络的误差修改算法对地震资料进行反褶积。可在误差平方最小意义下最佳地确定反射系数序列和地震子波，且对子波，反射系数序列及噪声不需作任何假设，对理论合成记录进行试算，得出了较好的结果。     

L_1预测反褶积及其在地震勘探中的应用

程丰,李衍达,常迥:L_1预测反褶积及其在地震勘探中的应用,《石油地球物理勘探》,23(1)1988:21～33常规的最小平方反褶积仅仅利用了随机过程中子波的自相关信息,而丢失了相位信息,因此,只有在假设子波为最小相位的条件下,才能得到正确结果。本文将 Scargle 提出的利用最小 L_1范数准则提取非高斯随机过程相位信息的原理,运用于混合相位条件下地震记录的反褶积问题,提出了在随机过程为超高斯分布的情况下,采用最小 L_1范数误差准则恢复子波相位特性的最小L_1范数预测反褶积方法。在理论分析的基础上,给出了方法的适用条件、实现方法以及选择反褶积算子阶次和预测点位置的判定准则,并在算法上作了简化。对理论和实际地震数据试算的结果表明,在一定条件下,L_1预测反褶积的效果要优于最小平方反褶积。     

伯格反褶积的实现

伯格反褶积又称最大熵反褶积,它是一种高分辨率反褶积方法。其特点是假设时窗外的数据具有最大的随机性。它与预测反褶积方法的主要区别在于不是根据输入信号的自相关函数求出预测误差算子的全部项,而是通过第m阶预测误差求出第m+1阶预测误差。当预测步长为1时,预测反褶积的输出相当于最小平方脉冲反褶积的输出。     

格型有间隙平滑误差反褶积

为了解除最小平方反褶积的最小相位约束,本文讨论了有间隙平滑误差反褶积方法。利用Levison关系式,给出了格型结构的有间隙平滑误差滤波器的计算公式,并证明了混合相位的反褶积可归结为求有间隙平滑误差。文中给出的一系列理论试算结果表明,该方法适用于混合相位未知脉冲的最小平方反褶积。     

最小熵反褶积

最小熵反褶积(简称MED)主要是用来从反射地震记录的振幅异常中提取尽可能详细的反射讯息,解释这些反射讯息需要对震源子波及地层滤波的复合效应作精确的补偿。最小熵反褶积实质上就相当于求解这样一个问题,这就是要找出一个线性算子,该算子能使我们所选用的道集中尖脉冲的特性能最大限度地得到加强。与预测反褶积不同,最小熵反褶积不需要对地震子波的相位特性作任何假定,也不需要假定反射序列是白噪序列——事实上,这种假定对于“亮点”占绝对优势的短时窗来说,是没有什么实际意义的。最小熵反褶积主要在于找出与实际资料相符的大尖脉冲的最小数目而不是去寻找白化资料。 合成资料的例子说明,可以根据未叠加道同相轴间非常微小的时差,利用最小熵反褶积的方法,确定出有效的算子。在使输出道尖脉冲得到加强的过程中,最小熵反褶积算子将有选择地对那些相干讯号与随机干扰的比率比较低的频率进行压制。对于存在亮点的反射区域来说,这种压制干扰的性能使未经叠加的输出道特别适合于用来分析与偏移距有关的各种变化。     

谱修整反褶积流程及其效果

反褶积技术提高有效波高频成分，但也放大了高频噪声，降低了信噪比，甚至有时使反褶积提升的高频成分被噪声淹没，达不到提高分辨率的目的。本文利用对地震波有效率功率谱修整的方法进行常规反褶积算子的设计和反褶积处理，在实际资料处理中见到了明显的效果。     

快速横向递推最小平方反褶积方法

快速横向递推最小平方反褶积方法(Fast Recursive Least-SquarseTransversal Decovolution Method)简称为 FRLST 反褶积方法。它与格点(lartice)反褶积方法是在同一向量空间正交分解理论下产生的两种不同算法。格点反褶积方法是在阶数方向上递推,而FRLST反褶积是在时间方向上(横向)递推。     

根据零偏移距野外资料估算反射系数

经典的一维反问题包括用一维波动方程根据地面地震资料估算反射系数在内。几位作者已用最小平方模型拟合法求出这一问题的稳定解。本文指出,应用点震源产生的地震数据的平面波解估算反射系数将会引起误差,这一困难可用最小平方模型拟合法解决。作者描述了点源产生的垂向传播的波。此法大致等效于消除层间多次波和球形扩散补偿的确定性反褶积法。采用特殊设计的地震实验得到了实际零偏移     

因式分解串联反褶积

当前使用较多的最小相位反褶积方法均假设子波为最小相位，所以不适应非最小相位的实际地震子波，限制了地震数据处理中分辨率的提高。即使是实际地震子波为最小相位，采用最小相位反褶积方法，也会导致较多的高频噪声，使信噪比降低。本文提出的因式分解串联反褶积方法避开子波的最小相位假设，通过对自相关进行因式分解，得到子波的可能因式，然后对分解所得到的子波因式逐个求反褶积算子，并进行最大、最小相位筛选，再将各个因式串联进行试探和判别，最后实现非最小相位子波的反褶积。对理论数据和实际数据的应用表明，因式分解串联反褶积方法能显著提高分辨率，且在一定程度上提高了信噪比，即使是在最小相位子波情况下，其效果也优于当前使用的最小相位反褶积方法。     

消除仪器因素影响的反褶积

补偿仪器滤波器所产生的影响是提高地震勘探资料处理质量的一个重要环节。在已知仪器滤波器脉冲响应的条件下,通过给定期望输出波形,以寻求最佳的反褶积算子和反褶积后的时差校正量。应用此算子对地震记录进行反褶积,并进行时移,即可达到提高地震记录的分辨率和时差校正的目的。     

最小平方逆时偏移真振幅成像

针对常规逆时偏移算法具有较强的低频噪声、对观测系统要求较高、较难进行透射损失补偿等问题,本文在构建线性化波动方程算子（反偏移算子）的基础上,详细推导了最小平方逆时偏移迭代算法,在反演的理论框架下解决了上述问题的影响,实现了真振幅成像。通过简单多层介质模型及复杂Marmousi模型试算,验证了最小平方逆时偏移在真振幅成像方面的优势。实验结果表明,此法不仅具有更高的成像分辨率,而且还能有效地压制成像噪声。     

零相位改进型最小熵反褶积方法

本文对常规最小熵反褶积方法中存在的一些问题进行了探讨和改进：（１）为克服最小熵反褶积对弱反射的压制作用，本文采用对数型规范方差模准则；（２）为了减少最小熵反褶积对输入记录相位的改造，本文对反褶积算子加入了零相位约束；（３）为了克服局部极值问题并加速收敛，本文按输入记录傅氏谱的特征给出了确定迭代初始滤波器的方法，理论和实际资料处理表明，该方法是一种较理想，较实用的反褶积方法。     

基于零偏移距VSP的时变子波反褶积方法

提高地面地震数据分辨率的一种有效方法是从VSP数据中提取反褶积算子并将其应用于地面地震数据,然而,传统的VSP子波反褶积方法通常是在不考虑地震子波时变特性的情况下,提取固定反褶积算子,且由于地震子波是时变的,从VSP中提取一个子波反褶积算子应用于地面地震记录是不准确的,由此提出一种利用VSP数据提取时变子波反褶积算子的方法。该方法将零偏移距VSP数据的下行直达波作为单程VSP地震子波,利用地下介质的衰减函数将单程地震子波的振幅谱转换为双程地震子波的振幅谱,在最小相位的假设下,从时变子波振幅谱中获得时变反褶积算子,然后将算子应用于叠后地面地震数据。理论合成数据和实际地震数据证明了该方法可有效补偿振幅能量并可提高地震记录的分辨率。     

时变谱模拟反褶积方法研究

随着复杂断块、岩性等隐蔽油气藏勘探的不断深入,保幅型非稳态的提高分辨率地震处理技术受到人们的关注。在传统谱模拟反褶积的基础上,提出了一种基于S变换的时变谱模拟反褶积方法。在S变换域通过最小二乘拟合、低通滤波及多道统计加权来获得适应地震记录非平稳特征的时变子波振幅谱,并在反褶积算子设计时考虑信噪比的影响,进而实现时变谱模拟反褶积处理。模型试算和实际资料处理验证了方法的正确性与有效性。     

一种子波估算与反褶积的方法

常用的反褶积程序是在确定期望输出后直接从输入数据中估算反褶积算子,然后褶积得到输出数据。本文采用的方法是,先在剖面上指定的区段(时空方向定义),由定义的目标函数计算出判别值,用迭代法估算子波,再用子波求反子波,最后得到反褶积输出。子波估算是方法成功的关键。在迭代过程中,每次迭代均输出反褶积数据,计算出判别值,确定下一次迭代参数,同时用来计算子波每次迭代的校正量,修改其子波,最终得到高质量的反褶积剖面。     

同态反褶积的改进与应用

在地震记录的褶积模型中,当假设地震子波为最小相位、反射系数为白噪声时,反褶积的不定解问题便变成了可解。由于判定实际地震记录中地震子波的相位特性很难,因此出现了几种混合相位子波的反褶积,如同态反褶积、最小熵反褶积、L_1模反褶积等,这些方法各有优、缺点。统计法同态反褶积使混合相位反褶积达到了实用化的程度,但应用中要人工选定地震子波和反子波。本文将统计法同态反褶积与其他几种混合相位反褶积方法结合起来,即对统计出的多个子波,采用MED准则、L_1模准则和PARSIMONY准则选定最佳子波和反子波,使混合相位反褶积在实用化方面又向前推进了一步。     

一种新的混合相位反褶积方法

在地震资料处理中,常用预测反褶积方法提高地震资料的分辨率,它具有两个基本的假设条件:①地震子波是最小相位;②反射系数序列是随机过程。上述假设条件与实际地震子波的混合相位存在较大差别。为此,笔者在借鉴前人研究的基础上,提出了一种新的混合相位反褶积方法。其实现过程为:①根据地震记录的自相关和地震子波自相关之间的关系,由最小二乘法拟合出地震子波的振幅谱,进而计算出地震子波的自相关;②利用计算出来的地震子波自相关设计一个最小相位滤波器,然后加一个延迟量于自相关函数的主对角线上,将最小相位反滤波器分解为一个长度很短的滤波器,再与一个长度较长的滤波器进行褶积,可得到一系列的混合相位子波和混合相位滤波器;③将得到的混合相位滤波器和原始地震道进行褶积,选取一定的判别准则,以选出最佳的混合相位滤波器以及相应的混合相位子波。通过模型试算和实际资料处理可知,分时窗反褶积的效果要好于单时窗反褶积,混合相位反褶积效果好于最小相位反褶积。在分时窗求取地震子波时,为了得到更好的反褶积效果,要注意时窗宽度与算子长度之间的关系。