地表多次波应用研究

在地震资料处理中，多次波通常作为噪声被压制和消除。但和一次波类似，多次波是地下反射层的多次反射，因此也蕴含了地层结构信息。如果把一次反射波当作震源（准震源），把多次反射波当作接收点波场，就可以像处理一次波一样对多次波进行偏移成像。首先通过互相关技术将多次波转化成准一次波；然后以一次反射波地表接收点作为准震源，对准一次波进行偏移成像。准一次波的运动学特征与一次波的相似，因此可以用准一次波来弥补一次波记录中缺失的近炮检距数据，以及在有陡倾角构造的情况下，有可能弥补缺失的远炮检距数据。数值模拟表明，多次波偏移能得到和一次波相似的成像结果。     

地表多次波应用研究

在地震资料处理中，多次波通常作为噪声被压制和消除。但和一次波类似，多次波是地下反射层的多次反射，因此也蕴含了地层结构信息。如果把一次反射波当作震源（准震源），把多次反射波当作接收点波场，就可以像处理一次波一样对多次波进行偏移成像。首先通过互相关技术将多次波转化成准一次波；然后以一次反射波地表接收点作为准震源，对准一次波进行偏移成像。准一次波的运动学特征与一次波的相似，因此可以用准一次波来弥补一次波记录中缺失的近炮检距数据，以及在有陡倾角构造的情况下，有可能弥补缺失的远炮检距数据。数值模拟表明，多次波偏移能得到和一次波相似的成像结果。     

合成垂直地震剖面的计算及应用

为了用声波测井资料(或可能得到的密度测井资料)计算合成垂直地震剖面(SVSP),本文设计了一种时间域模型。这种SVSP在地震资料解释中是非常有用的,它可以帮助解释人员从深度及时间上分析震源脉冲通过地层的传播情况。以前的合成地震记录技术分析的仅仅是在地表检测到的地层对震源脉冲的响应;而SVSP计算显示了在地下任意深度点上检测到的地层对震源脉冲的响应,使我们可以深入了解全部波的传播情况。例如,合成地震记录可用于辨别地震剖面上的多次波同相辅,而SVSP不仅可用来识别多次波,而且能表明震源脉冲通过地层产生多次波的路径。 SVSP也可以用来分析由于地层成层作用的效应(如薄层层序效应)而产生的震源脉冲的特征变化;研究由于透射损耗带来的振幅变化;检查最终的地面地震记录上不同震源脉冲带宽的影响等等。根据解释人员的实践经验,本文还提出了SVSP的更多的用途。     

深水多次波成像

用海底水听器对近水面震源激发的信号进行数据采集有可能将水中柱状多次波处理成有用的信号。建立在基尔霍夫深度偏移基础上的射线方程可对海底水听器(OBH)记录的一次反射波和深水多次波进行成像。业已证明,这种包括深水多次波成像在内的处理可以改善基底沉积的成像。野外数据是由伍兹霍尔海洋研究院和德克萨斯大学澳斯汀地球物理研究所联合采集的,用10800立方英寸的气枪组合激发,在水下2300米处用OBH进行记录。这些数据证明了该法的可行性。根据一次反射波和经水柱附加通道传播的能量获得了图像。这些图像比较结果表明,反射层与所预测的极性反转有极好的相关性;极性相反可在多次波图像中观测到,在识别水柱多次波真正通道有困难时,可用人工数据进行检查。在水平层状介质中存在两条不同的多次渡路径:一条是震源下方的反射路径;另一条是接收点上方的反射路径。这两条路径都有相同的旅行时。然而,其振幅是不同的,因而,其振幅差别之大足以从接收点上方的反射的能量中获得可靠的图像。最后,从多次波中得到的图像需用一个自由界面的n相移校正,并与一次反射图像叠加。此法只限于在水的深度能使一次反射波稳定地从水柱多次波中分离出来的地区使用。用这种方法,可利用相关的深水多次波,在最终的图像中既能增加横向覆盖面,也可提高图像的信噪比。     

一种基于单程波方程的转换波模拟方法

 采用脉冲或子波作为震源，利用单程波方程分别将炮点和检波点向下延拓，每延拓一个深度步长对两波场进行零延迟相关，进而采用相关值乘以相关点处的反射系数即得反射波场值。与此同时计算出两波场的时间之和，再根据等时叠加原理，将前面计算的反射波场值在对应的时间和空间位置处进行叠加，即可实现P-S转换波资料的共炮记录正演模拟。若将炮点和检波点位置互换，则可以实现S-P转换波资料的共炮记录模拟。由于该模拟方法在处理过程中无需估算转换点位置，因此模拟资料更客观真实。通过该方法模拟的转换波具有无直达波、多次反射干扰等特点，且具有一定的动力学特征，是复杂构造模拟、多波多分量模拟等的一种简单实用方法。     

多次波分阶模拟及最小二乘偏移成像

地震正演模拟是地震数据反演及成像中极其重要的部分。基于波动方程的有限差分法是目前应用最广泛的正演模拟方法,该方法虽然精度高,但不能模拟某一特定成分的波场,缺乏灵活性。基于频率空间域单程传播算符的波场模拟方法（波场分阶模拟算符）不同于有限差分法,该方法可以分别模拟一次波与多次波（包含表面多次波和层间多次波）。在常规地震处理中,多次波往往被视为干扰信息,但多次波中包含着丰富且重要的地下结构信息,利用好这些信息将极大地提高地下结构的成像质量。通过分析多次波在常规偏移成像中的影响,利用波场分阶模拟得到一阶表面多次波以及一次波,并进行表面多次波最小二乘偏移成像研究,提高一次波的成像效果,压制表面多次波成像中的串扰,提高地下结构的成像质量。     

利用实际数据反演预测地震多次波

地震多次波衰减分为多次波模拟和多次波减法两个阶段,两阶段相互关联,且都需要优化,以得到最终的理想结果。"通过反演预测多次波(MPI)"对多次波模型进行迭代更新,就像通常我们在处理线性反演问题中做的那样。我们不必清楚地知道地表和地下构造或震源信号等因素的影响就可以模拟多次波波场。在地震勘探中,这些因素的影响通常是不知道的。然而,与常规的地表多次波衰减方法相比,从运动学和动力学上多次波模型的精度得到了提高,因为MPI方法考虑到了地表反射率的空间变化、震源信号、检波器组合和接收点虚反射,也就是所谓的地表算子。当在第一阶段使用MPI法时,还有效地减少了包括没有去除和改变一次波来衰减多次波的第二阶段的非线性问题。通过海上地震的实际数据实例证明了MPI方法的效果。     

从海洋地震资料直达波提取震源子波

震源信号在地震偏移成像、正演模拟、全波形反演、多次波压制等处理中起重要作用,其关键是获取震源信号子波。本文通过推导直达波时距曲线,考虑了震源和接收系统组合效应,结合气泡振荡理论,得到直达波与震源信号之间的关系式,并给出了频率域利用直达波计算震源信号远场子波的解析解。当地震数据接收位置满足震源组合阵列远场条件时,可利用直达波计算震源信号远场子波。即避开地层反射信息对地震子波提取的影响,先从地震数据中分离出直达波,再利用直达波以精确的解析解公式计算震源信号远场子波。合成数据计算和实际地震处理的结果均表明,本文方法经济实用、精度高。     

三维层状介质中基于走时梯度的多次波射线追踪

本文结合分区多步思想改进初至波走时梯度射线追踪算法(MTG),使之能适用于三维层状介质中多次波射线追踪计算。在计算过程中按照射线类型和速度分界面将三维模型分为不同的计算区域,根据多次波的传播顺序从震源开始在对应的区域内采用网格剖分线性插值法计算波前走时场。然后从检波点开始根据多次波的类型在对应的计算区域内沿走时梯度方向分步追踪多次波射线路径。在计算多次波波前走时场的过程中,为提高计算效率加入了逐次网格剖分技术,使分界面上波前新的震源位置更加精确;在多次波射线追踪的过程中根据走时梯度方向追踪射线路径,在速度分界面区域内采用局部追踪策略求取下一个追踪点以提高多次波的射线精度。本文在多层层状介质模型及扩展到三维的Marmousi模型中进行试验,计算结果表明,改进的MTG算法结合分区多步技术计算多次波时具有常规MTG法计算初至波时的优点,计算精度高、算法简单、计算效率高,验证了MTG算法在复杂的三维模型中计算多次波的有效性。     

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。     

反射波自动检测的一种方法

本文依据反射波理论双曲线方程,提出了一种通过判别检测到的均方根速度的方法来鉴别全程多次波,并自动检测一次反射波。由于多次波包含了一次反射波的速度信息,因此,凡提取到相同均方根速度时,其时间滞后的反射波必是多次反射波。该方法不需要事先提供任何速度资料,且能提供工区的均方根速度的分布情况,文中采用理论模型试算,初步验证了这种检测方法的可行性。     

井中震源SVSP的频域快速算法

文章对Canley计算井中震源SVSP的算法作了改进和推广,使之可以包含吸收和频散的影响,从而能有效地压制时域折速效应,并提高了用复杂介质模型制作SVSP的运算速度。改进后的SVSP算法是在频域内计算,然后变换到时域,它具有所占内存夕、运算速度快的特点。     

振幅谱比法求取吸收参数的误差

本文分析了当吸收系数与频率不成线性关系时,品质因素Q随频率f变化的情况,并考察了用振幅频比法求取吸收参数的误差。分析结果表明,当吸收系数α=Kf而r≠1(即吸收系数与频率不成线性关系)时,用振幅谱比法求取的Q_m随f的变化比较大,因此而引入的误差也比较大。在这方面,作者对振幅谱比法提出了改进,并在合成地震记录上进行了试算,所得Q_m的质量得到明显改善。     

多道联合约束的匹配追踪强反射轴压制方法

针对强反射轴中及其附近有效信号难以识别和区分的问题,利用匹配追踪算法的稀疏分解表示能力,提出一种多道联合约束的匹配追踪(TC-MMP)强反射轴压制方法.对于多道匹配追踪算法分解信号过程中迭代终止条件难以确定的问题,引入残差比阈值,与固定迭代次数或固定残差门限相比,在一定程度上提高了信号分解的效率,由此形成了迭代条件约束...     

频域制作零偏移距VSP的快速算法

本文给出了一种适于用测井曲线为模型制作合成垂直地震剖面(SVSP)的算法。运种算法以波动方程为基础,在频域里进行递推求解波场,此波场含有一次波和所有多次波。文中讨论了有效地压制由离散傅氏变换产生的时域折叠效应的方法。由实例说明,这种算法运算速度快,所用的内存较少,可直接用于生产。在PDP 11⁄45小型计算机上计算一个具有生产规模的 SVSP 所用时间不会超过5min。     

品质因数与频率无关的介质中的合成垂直地震剖面

本文讨论了“传播介质的品质因数与地震波频率无关”这一理论的适应性,回顾了水平层状介质中任意两层面上的上行波和下行波之间的传输关系,给出了计算品质因素Q与频率无关的层状介质中的合成垂直地震剖面(SVSP)的算法.同时对介质中地震波的衰减、几何扩散、频散也作了适当的讨论.     

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。     

用有限单元法作井间地震观测数据的模拟和偏移

由有限单元法导出声波、变速度波动方程初边值问题的近似解方法,可用于地面地震、非零井源距垂直地震剖面和井间观测地震资料的模拟及偏移。解正演问题时,以时间函数形式给出震源位置上的位移边界条件来模拟震源,偏移算法与有限差分法相同。新设计了消除计算模型人工边界反射的吸收边界条件。用载荷向量积分使吸收边界条件很容易与有限单元方程结合。这是一个适合于有限元计算的算法。合成数据表明,增加地震观测方式,例如联合采用地面地震数据与井间地震观测数据, 可以明显地改进地震偏移图像的完整性和分辨率。     

生物礁地震响应特征的数值模拟

为了有效地识别生物礁的地震响应特征,采用频率-波数域的波动方程数值模拟方法,对时间剖面上生物礁的各种典型特征进行了数值模拟,提出了将地震正演与深度偏移相结合的地震数值模拟流程,有效地检验了生物礁解释成果的正确性。在二维模拟的基础上,采用三维波动方程延拓方法实现了三维环礁模型的地震数值模拟,得到了时间剖面上环礁的各种地震反射特征。理论和实际生物礁的模拟记录仅包含地震波的反射和绕射特征,信噪比高,有助于消除实际生物礁地震解释的多解性。     

基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别与分离方法

当目标储层上、下存在高阻层时,在地震剖面上形成的强反射会屏蔽目标储层有效反射信息。为此,提出了基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别与分离方法。考虑到瞬时频率计算结果存在"负频率"现象,故引进局部频率计算模式用于约束动态匹配追踪算法最优原子的搜索范围,该算法计算结果合理,可以确定最佳匹配强反射的地震子波。利用强反射位置处的局部频率和瞬时相位作为先验信息,构建动态反射特征波形库,以此搜索最佳匹配强反射子波;通过单道测试确定强反射压制系数,以保证剥离强反射后的均衡能量与背景能量一致,有助于拾取目标储层的反射信息,最终实现储层的精细描述。通过构建含高阻层的模型数据验证了基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别和分离方法的可行性,并将该方法应用于实际地震数据,削弱了强反射干扰影响,突显了弱反射信息。