基于优化反演的绕射波提取成像技术及其应用

绕射波独立成像数据为资料精确解释提供了一种新的有用信息,绕射波分离提取的质量与绕射波成像处理资料品质密切相关。探讨了基于优化反演的绕射波提取技术,利用基于余量极小化倾角估计技术实现了反射波倾角的精确估计,利用非线性搜索的极小化优化技术和可行域投影迭代技术实现了绕射波的提取。基于正则化约束优化反演算法的绕射波提取成像方法,能够很好地去除反射波信息,提取出隐藏在偏移剖面中能量很弱的绕射波信息,突显出断层、洞穴、风化壳等异常地质信息。针对塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层特点建立了地质模型,数值模拟了正演记录,采用基于优化反演的绕射波成像方法对其进行绕射波分离及成像,验证了方法的实用性。针对塔河油田实际三维地震资料开展了该方法的应用处理研究,对比分析了绕射波成像与常规反射波成像效果。结果表明:绕射波成像在特殊地质体勘探中具有明显的优势,能够精细刻画古风化壳破碎带、小断层、小尺度岩溶洞穴等地质信息,为储层预测提供了更加可靠的信息。     

奇异值谱分析在绕射波分离及成像中的应用

地层中的断层、裂隙(缝)和孔洞等小尺度地质目标体是常见的油气运移通道和储集体,对油气勘探具有重要意义。这些地质目标体的地震响应为弱能量的绕射波,在偏移成像前进行反射波和绕射波的分离,然后实现绕射波成像,有利于识别这些目标体。常规绕射波分离方法主要基于反射波与绕射波的运动学特征差异。频率-空间域的奇异值谱分析方法同时利用反射波与绕射波的运动学和动力学特征差异,压制共偏移距道集中具有强能量和线性特征的反射波场,突出并分离绕射波场,进而实现绕射体的目标成像。模型数据和实际地震资料的测试结果表明,奇异值谱分析绕射波分离方法可有效改善断层及其它小尺度地质体的成像质量。     

奇异值分解技术在绕射波分离成像中的应用研究

实现绕射波分离成像,要利用反射波和绕射波的特征差异,不同方法所利用的特征差异不尽相同。在地下反射层位水平连续的假设条件下,基于反射波和绕射波在相干性方面的差异,提出一种基于奇异值分解的绕射波分离成像方法。首先通过炮域动校正拉平反射波,使其相干性增强,而绕射波呈现非线性形态,相干性较弱,两者在相干性方面差异明显。基于此,再利用奇异值分解重构出反射波,并将其从地震数据中减去,从而分离出绕射波。为了在有效压制反射波的同时,尽可能地保护绕射波能量,在重构反射波时采用了一种迭代的方式。最后对数据进行反动校,得到绕射波单炮记录,继而实现绕射波成像。数值模型和实际资料应用结果表明,该方法能够有效压制强反射,提高小尺度非均质体的识别精度,有良好的应用价值。     

地震不连续点成像

地震不连续点成像类似于反射波勘探中的共中心点叠加技术.它是根据绕射波的运动学和运力学两方面特征,在共炮间距道集上,将绕射波聚焦成像,形成绕射点剖面。该绕射点在其剖面上以亮点的形式显示出来,它有可能与断点相对应。应用该绕射点剖面与原地震剖面进行叠合,有助于解释人员对断点进行定位解释。     

基于行波分解的绕射波成像方法研究

地震勘探中的绕射体如断层、裂缝、地层尖灭、孔洞、盐体等地质异常体是常见的油气运移通道和(或)储集体,对它们的刻画和描述在油气资源勘探中具有重要意义。在常规地震数据处理中,绕射体往往被能量更强的反射体所掩盖,为更好地识别这些小尺度地质异常体,可对绕射体进行单独成像。为此,发展了基于行波分解的绕射波逆时偏移成像方法,得到了高分辨率的绕射体成像结果。其关键在于利用绕射波和反射波传播方向的差异,单独提取绕射体成像结果。主要步骤如下:构建解析波场,对源检端地震波场分别进行分解得到下左和下右行波;修改逆时偏移成像条件,利用分解得到的下左行波和下右行波对所有入射角度的绕射体和满足Snell定律的正、负倾角的反射层分别进行成像;得到“正倾角反射层+绕射体”和“负倾角反射层+绕射体”两种成像结果,并将两种成像结果进行相关,从而达到了压制反射波,提取绕射波的目的。模拟数据和实际数据应用结果表明:该方法得到的绕射波成像结果可以有效压制反射层能量,精准定位地下介质中存在的绕射体。     

基于平面波记录的绕射目标成像方法研究

断层、盐丘、溶洞、裂缝等非均质构造已成为现阶段碳酸盐岩高精度成像、构造及岩性解释的主要目标。然而,常规地震数据处理通常将这些非均质地质体引起的绕射波作为噪声而进行压制,即使偏移成像可以收敛归位绕射波,也因绕射波的弱振幅值和能量的快速衰减而湮没在反射能量中,因而未被有效地利用。本文根据绕射波和反射波在平面波记录上的时距曲线差异,利用平面波解构滤波方法压制平滑连续的拟线性反射波,保护和突出曲率较大、连续性较差的拟双曲绕射波,从而提高非均质绕射目标体的成像分辨率。通过对断陷模型和2DSEG/EAGE盐丘模型的试算,表明该方法可以有效改善盐丘、断层及其他小尺度非均质构造的成像质量,提高地震资料解释的精度。     

绕射波成像技术在河道砂体储层预测中的应用

河道砂体是东部油田主要油气储集体类型。提高河道、岩性尖灭体等小尺度储集体的预测与识别精度,是东部油田进一步挖掘潜在储量的关键所在。地震勘探中接收到的记录中除了反射波还蕴含小尺度不连续地质体产生的丰富的绕射波信息,通过对绕射波进行分离和成像,能提高地下小尺度不连续地质体的地震识别能力。通过应用平面波域反射波与绕射波波场分离技术,从地震记录中将绕射波分离出来,再通过基于共散射点道集的等效偏移距叠前时间偏移完成绕射波成像。该技术在胜利油田的实际应用,显著提高了河道砂体的识别精度和浅层河道含气检测能力。     

倾角域逆时偏移绕射波成像方法

地下缝洞型储层及非规则矿体的地震响应表现为绕射波,在成像域倾角道集中进行反射波压制,有利于这些目标体绕射波成像。利用逆时偏移（Reverse Time Migration,RTM）和Kirchhoff积分偏移分别进行倾角道集的提取,在倾角域分析两种典型成像方法对绕射波的成像能力。研究表明,在倾角域RTM比Kirchhoff积分偏移算子具有更强的反射波聚焦能力,有利于成像过程中对反射波的压制。具体而言,采用波印廷矢量方法在RTM过程中进行倾角道集输出;在RTM提取的倾角道集中反射波能量聚焦为孤立的“噪点”,绕射波则表现为一条拉平的直线。基于两者形态的差异,在倾角域进行中值滤波能有效分离绕射波与反射波,进而实现RTM绕射波成像。数值实验结果验证了文中方法的正确性和有效性。     

井间地震POSTMAP偏移成像研究及应用

VSP-CDP成像是常用的井间地震反射波成像方法，因其成像不能使绕射波收敛，降低了资料的横向分辨率，所以,提出了对反射波进行两步成像的POSTMAP偏移成像：首先利用改进的VSP-CDP成像方法得到CDP道集，再将VSP-CDP成像后的数据作为输入数据进行偏移。合成记录和实际资料应用表明，该方法使绕射波得到很好的收敛，有助于提高井间地震资料成像的横向分辨率。     

井间地震反射波POSTMAP偏移成像方法研究

VSP-CDP成像是常用的井间地震反射波成像方法,因其成像不能使绕射波很好收敛,降低了资料的横向分辨率。为此,我们提出了对反射波进行两步成像的策略——POSTMAP偏移成像。其先利用改进的VSP-CDP成像方法得到CDP道集,再将VSP-CDP成像后的数据作为输入并提取偏移算子进行偏移。合成记录和实际资料应用表明,该方法能使绕射波很好收敛,可提高井间地震资料的横向分辨率。     

三维高精度保幅Radon变换多次波压制方法

三维地震勘探现已成为地震勘探的主流方式。常规二维Radon变换多次波压制方法只针对二维地震数据,并未考虑地震波场三维传播的特点,即不适用于三维地震数据处理,故亟待探寻针对三维地震数据的处理方法。文中基于对三维Radon变换多次波压制方法的深入研究,针对三维地震数据变换域分辨率低的问题,采用迭代阈值收缩的方法提高变换的分辨率;针对数据中振幅随炮检距变化的特点,引入正交多项式变换,对沿不同曲率方向地震数据振幅的变化进行拟合。模拟数据和实际数据的测试结果表明,通过三维高精度保幅Radon变换可获得高分辨率的模型域数据,能有效分离一次波与多次波,同时多项式拟合可保护有效波的振幅,高保真地实现多次波的压制。     

应用加权迭代软阈值算法的高分辨率Radon变换

Radon变换的分辨率是其进行地震数据处理的关键因素.基于Bayes反演理论的迭代加权方法改善了Radon变换的分辨率,但其收敛速度较慢;由于Radon变换空间的强相关性,常用的迭代软阈值方法(ISTA)应用于Radon变换反演时的收敛速度也较慢,且分辨率较低.为此,将迭代加权最小二乘法嵌入ISTA中,形成了加权IST...     

迭代抛物Radon变换法分离一次波与多次波

Radon变换法是进行一次波与多次波分离的常用手段,最小平方约束下的频率域抛物Radon变换将t-x域数据转换到Radon域后,因存在剪刀状发散的截断效应,用传统方法难以彻底分离一次波和多次波。针对这一缺陷,提出了迭代抛物Radon变换法,即在Radon域截取一次波聚焦点附近很小区域内的数据为初始数据,经过Radon反变换和正变换后得到新的Radon域数据,然后用初始数据覆盖对应的小区域,经过迭代,最终得到保幅效果较好的一次波,且几乎不含多次波。利用相同的方法,也可以得到几乎不含一次波的多次波。最后通过理论模型和实际资料的处理,验证了本文方法的正确性和有效性。     

基于贪婪—快速迭代收缩阈值的Radon变换及其在多次波压制中的应用

多次波的存在严重影响了地震资料的解释精度，有效压制多次波是地震资料处理过程中的重要环节。目前，抛物线Radon变换是压制多次波的常用方法。针对抛物线Radon变换这一逆问题的求解，目前行业内应用最多的是迭代收缩阈值算法(Iterative Shrinkage Thresholding Algorithm，ISTA)。该方法在计算精度和计算效率方面优势明显，但对庞大的地震数据而言，处理效率仍需进一步提高。为提高抛物线Radon变换收敛速率，将贪婪的快速迭代收缩阈值算法(Greedy Fast ISTA，Greedy FISTA) 引入到Radon变换压制多次波的逆问题求解中，构建了一种基于贪婪的快速迭代收缩的混合域快速稀疏时不变Radon变换。与ISTA相比，该方法将前两次的迭代结果加权求和作为当前的迭代起点，通过引入重启条件和收敛条件，使迭代过程中振荡周期减小、计算速度提高。合成数据和实际数据的多次波压制实验表明，相比于ISTA与快速迭代收缩阈值算法(FISTA)，该算法收敛效率有很大提高、精度也略有提升。     

高阶高分辨率Radon变换地震数据重建方法

地震数据缺失会影响处理和解释结果。本文基于Radon变换地震数据重建并结合地震波同相轴横向连续性,提出高阶高分辨率Radon变换地震数据重建方法。该方法将正交多项式变换和Radon变换结合,通过正交多项式变换拟合地震波振幅随炮检距变化特性,改进了传统Radon变换只考虑地震道叠加特性的缺陷,增加了振幅变化的斜率和曲率信息,保留了地震波AVO特性,有利于地震波振幅信息在横向变化情况下缺失地震数据的重建。理论模型和实际数据处理结果表明,该方法可以克服空间假频,实现缺失道数据重建,并保留振幅AVO信息。     

压缩感知地震数据重建中的三个关键因素分析

地震数据重建对地震资料处理和成像具有重要意义。基于压缩感知的地震数据重建方法是应用较广泛的一类方法,其中的稀疏变换、迭代算法和阈值模型等的选取将影响最终地震数据重建的效果和计算效率。本文着重分析了Fourier、Curvelet和Seislet这三种稀疏变换对地震数据重建的影响,比较了POCS（Projection onto Convex Sets）、IHT（Iterative Hard Thresholding）、Bregman和JRSI（Joint Reconstruction by Sparsity-promoting Inversion）四种迭代算法各自的优缺点,研究了线性、指数和数据驱动三种不同阈值模型的特性。通过模拟和实际算例对比分析了压缩感知地震数据重建过程中上述三个关键因素的影响,得到了三方面的重要认识和结论,为在实际地震数据重建中选择上述因素提供了可靠依据和现实建议。     

井间地震纵横波分离方法研究及应用

以VSP 和井间地震勘探为主的井孔地震资料采集需采用三分量地震采集技术,该技术能够记录下 信息丰富的地震波场,但是纵波波场和横波波场耦合在一起,成为多分量地震资料处理的重点和难点。通 过对井孔地震资料采集观测系统的分析和研究,结合纵波波场和横波波场在不同分量上的关系,可以得 到纵波和横波的极性与视速度,以及地震波到达检波器接收排列方向之间的关系。据此在基于Cauchy 分布的高分辨率Radon 变换的基础上,得到纵波波场和横波波场的分布关系,并在τ（截距时间）-p（视慢 度或斜率）域中利用极化滤波方法,实现纵波波场与横波波场的有效分离。通过正演模拟数据试算和实 际井间地震资料处理效果分析,认为该方法能够有效地分离纵波波场和横波波场,为后续纵横波的独立 成像奠定了基础。     

道均衡抛物线Radon变换法地震道重建

基于抛物线Radon变换地震道重建（PRT）的基本原理和傅里叶变换频谱的基本性质，本文提出了迭代加道均衡抛物线Radon变换（BPRT）方法，把道均衡技术和带限PRT法有机地结合起来，不仅大大提高了缺失地震道插值重建的计算效率，而且成功运用于叠前地震资料的反假频重采样处理中。此法与传统最小二乘抛物线Radon变换法相比，其计算精度相同，且计算效率大约提高了5倍。理论模型试算与实际地震资料处理证明该方法具有精度高、效率高的特点。