基于拉普拉斯算子的叠前逆时噪声压制方法

低频噪声是叠前逆时偏移成像的主要问题。分析了叠前逆时噪声的产生机制和基于拉普拉斯算 子的图像去噪机理,采用拉普拉斯算子分别在叠加成像域、共成像点域和共炮点域分别进行了叠前逆时 噪声的压制处理试验,并与高通滤波压噪方法进行对比。数值实例研究表明,偏移速度的不准确是造成 叠前低频逆时噪声的主要原因,此外正演子波波形与数值模拟记录波形的不匹配和应用相关逆时成像条 件是引入低频成像噪声的次级成因。另外,在不同域的基于拉普拉斯算子的低频噪声压制效果均较为明 显,其中在共炮点域的去噪效果最佳,且其去噪效果要优于常规滤波方法,去噪后的剖面上地层细节特征 更加清晰,共成像点道集上的水平同相轴能准确地凸显出来。     

非局部平均滤波噪声压制方法及其在VSP资料逆时偏移中的应用

基于双程波的逆时偏移会产生低频成像噪声,在成像后运用拉普拉斯滤波法可以取得较好的压噪效果,但是,该方法严重依赖于角度参数,使得滤波后的成像剖面上常常存在同相轴不光滑和噪声压制不完全的情况。基于叠后地震资料同相轴结构的特点,为进一步提高逆时偏移叠加数据的信噪比,引入了非局部平均滤波法,针对拉普拉斯滤波后的成像数据进行进一步的压噪处理。非局部平均滤波法将输入的地震数据分解为不含噪声的地震数据和噪声数据两部分,利用不同成像点与其它成像点间的相似系数,实现滤波处理。二维复杂模型VSP正演模拟数据逆时偏移结果的试算表明,应用非局部平均滤波后的剖面信噪比得到进一步提高,同相轴的连续性明显增强。实际VSP资料逆时偏移低频噪声压制试处理也表明非局部平均滤波方法具有计算精度高、算法稳定性好和易于实现的特点。     

VTI介质角度叠加逆时偏移

常规各向同性逆时偏移方法在处理各向异性问题时会导致层位成像不准确、同相轴能量不聚焦等问题,并且利用拉普拉斯滤波算子等简单滤波方法不能彻底去除成像结果中的强振幅低频噪声。针对这些问题,首先应用声波近似方程模拟qP波在各向异性VTI介质中的传播,在震源激发位置设定平滑的各向同性或椭圆各向异性震源环以压制qSV波的影响;在此基础上提出了VTI介质逆时偏移的角度叠加实现策略,利用角度域共成像点道集中不同角度成像结果的叠加压制低频噪声,提高成像精度。模型试算和应用实例偏移结果表明,该方法能够对高陡复杂构造准确成像,且能量均衡、低频噪声压制效果较好。     

逆时偏移拉普拉斯算子滤波改进算法

本文在分析拉普拉斯滤波方法的基本原理及其存在问题的基础上,提出了四阶拉普拉斯滤波算法,有效地解决了逆时偏移去噪中遇到的压制噪声不彻底及子波振幅和相位发生明显变化的问题,也就是说,此法可以在更好地消除成像噪声的同时,保持有效信号的振幅和相位特性。简单和复杂模型数据的测试表明,改进的拉普拉斯算子滤波算法效果明显。     

TTI介质弹性波随机边界逆时偏移的实现

从TTI介质弹性波波动方程出发,推导出逆时偏移高阶有限差分算子,应用完全匹配层(PML)吸收边界条件压制边界反射,通过高阶有限差分与通量传输校正(flux-corrected transport,FCT)方法压制网格频散,建立起常规的TTI介质弹性波有限差分逆时偏移流程。在此基础上针对逆时偏移存储量大的问题,采用计算换存储的思路,引入随机边界条件有效减少存储空间,给出了便于实际应用的TTI介质弹性波随机边界逆时偏移方法实现流程。最后采用传统的拉普拉斯滤波方法压制低频成像噪声。多层模型和逆掩断层模型试算结果表明,随机边界逆时偏移流程与常规有限差分逆时偏移流程成像界面位置一致,只是存在少量可以忽略的随机噪声,证明了该方法的正确性与有效性。     

一种相对保幅的低频逆时噪声压制方法及其应用

针对逆时偏移低频背景噪声压制问题,开展了相对保幅性去噪方法研究。从热力学传导方程出发,构建了三维扩散滤波数值计算公式并进行了简化,详细探讨了所提方法低频噪声的压制机理。以实际三维地震资料叠前逆时偏移数据为例,对比了邻点加权平滑滤波法、扩散滤波法和高通滤波法三种低频噪声压制方法的去噪效果及其频谱,同时对去噪前和去噪后的水平切片振幅曲线和深度域波形曲线进行相对保幅性分析。结果表明:扩散滤波方法可通过调节迭代次数实现不同压制程度的低频去噪效果,具有最佳的相对保幅性,同时频带更宽,频谱能量更均匀,这对实际资料逆时偏移处理具有重要的借鉴意义。     

地震波叠前逆时偏移脉冲响应研究与应用

为了更好地应用地震波叠前逆时偏移成像技术,开展了逆时偏移脉冲响应研究.从有偏移距层状介质模型的脉冲响应出发,首先探讨了常规相关法逆时成像条件低频逆时噪声的成因机理,分析了上、下行波分离逆时成像条件在低频噪声压制中的优势,对比了两种逆时成像条件在偏移速度平滑条件下的脉冲响应特征;同时分析了不同偏移网格参数、速度分布等情况下地震波数值频散对逆时偏移脉冲响应精度的影响.计算结果表明,地震波波场延拓过程中相对波阻抗差界面的上行反射波场是逆时背景噪声的主要成因;速度平滑能够有效降低低频背景噪声,但以牺牲成像位置准确性为代价;地震波数值频散是影响逆时成像精度的一个重要因素,逆时偏移参数的选择必须严格依据数值频散关系.与此同时,还通过模型验证了逆时偏移中震源和检波点位置具有可互换性,为共检波点道集的逆时偏移处理提供了方法指导.通过逆时偏移参数的优选,在实际陆上地震资料叠前逆时偏移中取得了较好的成像效果.     

平面波最小二乘逆时偏移方法的优化

基于平面波编码的最小二乘逆时偏移(PLSRTM)具有较高的计算效率,而且能够通过降低超道集之间的相干性压制串扰噪声,但其成像结果中存在偏移假象,影响了最终的成像精度和收敛速度。为此,对平面波最小二乘逆时偏移方法进行了优化,利用局部倾角获取构造信息计算构造导向滤波算子,并将其作为正则化算子引入平面波最小二乘逆时偏移,在不影响构造信息的前提下,压制每次迭代梯度的偏移假象,从而提高观测数据与计算数据的匹配程度,最终达到加快收敛速度和提高成像精度的目的。二维简单模型和HESS模型数据试算结果表明:该方法可以在提高计算效率的同时压制串扰噪声,消除偏移假象,加快收敛速度,提高复杂构造的成像精度。     

逆时偏移数据体低波数噪声相对保幅衰减技术及应用

逆时偏移成像过程中压制低波数噪声后的叠加剖面仍存在较强能量的低波数噪声，其掩盖了有效反射信号对地质目标细节的精细刻画，因此，相对保幅地恢复有效反射信号是实现逆时偏移技术实际应用的重要保障。为此，将热力学领域中三维扩散滤波方法引入到深度域逆时偏移低波数噪声压制中，并对含低波数噪声的三维逆时偏移成像数据体进行体迭代处理。通过优化迭代次数和扩散系数2个关键参数，实现了低波数噪声和有效反射信号的相对保幅分离，同时采用局部化数据体输入和临时输出存储的优化策略，突破了计算节点内存限制，构建了一种高效的、相对保幅的低波数噪声衰减技术。理论模型和实际地震数据应用结果均表明，该技术处理结果的保真保幅性明显优于国际上常用的拉普拉斯算子去噪方法，且对噪声的敏感性弱，可以在深度域数据体上有效恢复掩盖在低波数噪声能量之下的有效反射信号，实现复杂地质目标的地震精细刻画，且其处理效率能够满足实际生产周期的需求，这可为同类深度域含低波数噪声成像资料的地震精细刻画提供方法和技术参考。     

基于复数域波场分解的保幅逆时偏移成像方法

逆时偏移(RTM)采用双程波方程与相关成像条件会产生低频成像噪声,通过叠后Laplace滤波可以压制低频成像噪声,但会损失有效的低频成像信息,在实际资料处理中表现为低频高陡断面波成像受到严重影响。反射角道集切除的方法理论上能有效压制低频噪声,但不能保证低频信号不受损失,而且需要进行逆时偏移角度道集的提取,计算成本和周期大幅增加,同时传播角度的精度对成像效果影响较大,低频噪声残留问题突出。为此,提出一种基于复数域波场(或复数波场)分解的保幅成像方法,通过复数波场运算实现上下行波和左右行波的分解和成像,理论上能够避免低频噪声的产生。针对复数域波场分解在实现过程中需要进行高维希尔伯特变换、计算量和存储量成倍增加的问题,采用复数波场空间域褶积的方法避免了高维傅里叶变换与反变换的运算,在GPU上实现了高效成像,效果与效率得到兼顾。模型和实际数据的应用结果表明,该方法能够在计算量和存储量增加不超过20%的条件下,实现波场分解与逆时偏移,成像剖面保幅性高,噪声剖面无有效反射同相轴,低频高陡构造的成像效果优于传统的RTM成像方法,对于深部断层成像和落实有利圈闭具有实用价值。