自适应加权混合L1/L2范数匹配相减多次波压制方法

基于波动方程的自由表面多次波和层间多次波压制时,自适应匹配相减方法的选取是关键的环节。L2范数自适应匹配相减方法适用于多次波强而有效波弱的情况,L1范数自适应匹配相减方法则适用于多次波弱而有效波强的情况,L2范数自适应匹配相减方法的运算速度明显较L1范数自适应匹配相减方法更快。自适应加权混合L1/L2范数匹配相减方法需要构建联合L1范数和L2范数的目标函数,再根据地震数据中有效波与多次波的能量比自适应地调整目标函数中L1范数和L2范数所占权值。该方法充分利用了L1范数和L2范数压制多次波时对地震数据不同的要求,既不需要L2范数自适应匹配相减方法的有效信号与噪声正交的假设,又克服了L1范数自适应匹配相减方法运算效率较低的缺点,在保证压制效果的同时提高了计算效率。多层水平层状模型及SEG/EAGE Pluto模型的测试结果表明,相较于常规方法,该方法明显提升了多次波的压制效果。     

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。     

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。     

基于GPU的表面多次波预测技术

 SRME方法预测表面多次波需要进行大量的空间褶积运算,具体表现为每个频率分量上的矩阵乘法运算。对此,本文充分利用GPU的计算优势,在每个频率分量上,将密集型运算矩阵乘法转移到GPU上完成,以提高预测表面多次波的效率,而其他运算由CPU顺序完成,进而由GPU/CPU协同并行计算完成表面多次波的压制,并分别利用GPU和CPU预测SMAART模型的表面多次波。两种方法计算时间对比表明,GPU通用计算技术的应用加速了多次波预测速度。通过最小能量自适应减去法对GPU和CPU预测的表面多次波进行了压制,结果表明GPU上的运算精度完全保持了CPU上的运算精度。     

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。     

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。     

三维广义SRME方法及其应用

随着深水地震勘探的进展,压制坡折带和深水崎岖海底等复杂地质构造的自由表面多次波逐渐变为海洋地震资料处理中的难题,而传统的三维自由表面多次波衰减(SRME)技术在数据重构问题上存在很明显的不足。因此,在三维SRME技术的基础上,提出了三维广义SRME技术来压制自由表面多次波。该方法借鉴贡献道思想和稀疏反演方法,结合focal变换和三维曲波变换,优化构建全局自由表面多次波数据,最后通过自适应匹配相减来压制多次波。实际资料应用表明,该方法能有效压制陡倾角复杂地质构造情况下的自由表面多次波,提高成像品质,取得了重大突破。     

一种基于相似系数谱约束的多次波自适应减去方法

多次波压制主要分预测和减去两个环节,提出了一种基于相似系数谱约束的多次波自适应减去方法,可以有效地实现多次波的自适应减去。首先通过Radon谱约束的最小二乘反演来实现局部τ-p变换,以获得更高的分辨率,同时压制随机噪声;在局部τ-p域,利用预测多次波模型的相似系数谱来指示原始记录中多次波存在的位置;根据预测多次波模型相似系数谱的约束设计滤波器,将多次波模型和原始记录中的多次波进行振幅、相位和旅行时匹配,实现多次波的自适应减去。与常规基于L2范数的多次波减去方法相比,当一次波和多次波非正交时,局部τ-p域多次波减去方法可以在减去多次波的同时,更有效地保存一次波。相似系数谱的约束为振幅匹配提供了一种更有效、更稳定的方式,在振幅匹配的同时进行相位和旅行时匹配,可以弱化子波对匹配过程的影响。模型数据和实际地震资料的试验结果证明了这种多次波自适应减去方法的有效性。     

基于L1范数多项式拟合的多次波消除方法

如何在不损伤一次波的情况下压制多次波是地震信号处理的难点之一。在CDP道集中,一次波和多次波的运动学特征可以由叠加速度和零炮检距时间确定。利用AVO特性可以表示一次波(多次波)的振幅随炮检距的变化。假设在速度谱上,多次波和一次波一般是分开的,从而可以进行多次波和一次波的识别。本文提出一种沿着多次波的双曲线轨迹,利用基于L1范数的多项式拟合技术估计多次波的方法,可以有效地消除一次波和随机噪声对预测多次波的影响。人工合成和实际地震数据处理结果表明,与基于L2范数多项式拟合技术的方法相比,本文算法在有效压制多次波的同时,能更好地保护一次波。     

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。     

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。     

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。     

复杂海底自由表面多次波预测方法

针对崎岖海底多次波路径复杂、绕射波及绕射多次波发育等情形,自由表面多次波压制技术（SRME）预测多次波模型存在数据信噪比低、动力学和运动学信息欠准确等不利因素,提出了基于单程波及双程波波动方程延拓的多次波预测方法。即基于波动方程并联合SRME技术,利用岩石物理模型对地震记录进行波场延拓,得到预测的多次波模型;同时采用自适应匹配相减方法提高复杂海底多次波压制效果。理论模型及实际数据试验表明：相对于单一的SRME多次波预测法,所提方法预测的多次波模型具有更高信噪比、与实际多次波在大多情况下的运动学和动力学特征吻合度更高。该方法理论上需已知准确岩石物理模型,由于海洋地震资料多次波主要是自由表面相关多次波,因此在仅已知海水及海底岩石物理参数情况下,该方法也能预测大部分与自由表面相关的多次波。     

自适应相减和Curvelet变换组合压制面波

面波是原始地震资料中主要的噪声之一,其强能量特性严重影响了地震资料的品质。为了提高地震资料的品质,又不损伤有效信号,提出了一种基于自适应相减滤波和Curvelet变换组合压制面波的方法。首先利用自适应相减滤波的保真保幅特性,最大限度保护有效信号的同时压制大部分面波,然后通过Curvelet变换的多方向特征压制残留面波。实际地震数据处理后,面波得到有效压制,资料信噪比明显提高,振幅时间切片更加光滑,分频扫描记录中低频信息保护较好,是一种相对保真保幅的面波压制方法。     

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。     

多次波压制的自适应方法

多次波压制的自适应方法以预测相减的思路进行与地表相关的多次波压制，它需要根据能量最小准则反演子波。本文详细介绍了该方法的原理，并提出了一种快速有效的实现算法。由于子波长度远小于地震记录长度，利用SINC插值在频率域以稀疏的谱点确定子波形态。在此基础上进行计算，大大减少了反演参数的个数，并大大提高了方法的精度和速度。     

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。     

基于多卡GPU集群的多次波逆时偏移成像技术

相对于常规逆时偏移,多次波逆时偏移成像技术具有更高的成像精度。在分析多次波逆时偏移成像原理和条件的基础上,对多次波逆时偏移成像中的多次波预测、波场延拓等步骤的实现过程进行了研究。在此基础上,利用Sigsbee2B地质模型,应用基于反馈环理论的自由界面多次波衰减方法预测得到纯多次波炮集,实现了基于多卡GPU集群的多次波逆时偏移成像处理。处理结果显示,多次波逆时偏移的中浅层成像清晰,构造的成像精度明显高于常规逆时偏移。多卡GPU集群的应用可显著提高多次波逆时偏移的计算速度和效率,使得基于地震大数据体进行多次波逆时偏移成像处理成为可能。     

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。