一种利用低频反鬼波滤波器提升深部地震信号能量的方法

海洋地震勘探中鬼波的存在压制了信号中的低频能量,而地球深部结构主要对应低频信号成分,提升受到鬼波压制的低频成分对深部结构探测具有重要意义。鬼波压制过程的关键参数之一是鬼波与一次反射波的到时差,其精度直接影响鬼波压制的效果。受起伏海面、崎岖海底、反射层深度变化和不均匀体分布等因素的影响,鬼波与一次反射波的到时差常无法准确估计,导致鬼波压制无法取得较好的效果。本文在鬼波与一次反射波到时差估计不准的情况下,从反鬼波滤波器的特性出发,设计不扰动高频、仅提升低频的滤波器,绕开对鬼波的压制,仅致力于对低频信号的能量提升。模型测试结果表明:利用本文方法处理后的波形,在形态上接近于无鬼波干扰的一次反射波形,且地震信号主频越低、拖缆的沉放深度越小,本方法对低频信号的能量提升作用越强。在南海实测深反射地震剖面上的测试应用也取得了较好的效果。

鬼波的受控因素及其对单道地震勘探的影响

鬼波影响地震勘探效果,其中较为典型的是震源鬼波。震源鬼波的变化主要由其相对一次有效反射地震波的延时决定。从鬼波的形成机理出发,借助二维海平面及水平海底模型建立海底反射震源鬼波延时、震源沉放深度、作业水深与炮检距间的数学公式,将确定的震源沉放深度和作业水深带入公式并实现可视化,分析炮检距及震源沉放深度对震源鬼波的影响。结合作业中震源沉放深度的变化状态,分析震源鬼波的间接控制因素的影响,并通过实测数据进行验证。研究表明:小炮检距作业有利于降低鬼波对地震勘探效果的破坏作用,但是炮检距对深部数据影响较小,在平面上大致限于作业水深小于炮检距的海域,在纵向上的影响深度约为炮检距与作业水深的差值;震源鬼波受震源沉放深度的影响要大大超过炮检距的影响,当作业水深<15 m时,震源鬼波延时变动范围对震源沉放深度变化响应约为对同尺度炮检距变化响应的5倍;海水面的起伏是导致震源鬼波变化的重要因素,选择较好的海况条件作业有利于提高海底及地层反射同相轴波形的一致性及地震波能量的均衡性。

频率—慢度域延拓关键参数优化的鬼波压制方法

鬼波的陷波特性限制了海洋地震资料的有效带宽,因此鬼波压制是海洋资料宽频处理的重要步骤之一。鬼波与一次波的延迟时间和振幅差异系数是鬼波压制的关键参数,两者的精度直接影响处理效果。受崎岖海底、起伏海面及反射层深度变化等因素的影响,实际鬼波参数随空间和时间而变化,导致鬼波压制算子出现误差,无法取得较好的处理效果。为此,以频率—慢度域鬼波压制方法为基础,构建频率—慢度域波场延拓算子,并利用滑动时间窗口降低鬼波参数时变的影响,在滑动时间窗口内用原始地震数据分别加上和减去延拓一次的记录,以运算所得的两个新记录乘积的绝对值之和最小作为度量,交替迭代寻找最优平均鬼波延迟时间和振幅差异系数,进而压制鬼波。斜缆的合成数据和实际资料试算表明,该方法能较好地压制鬼波、拓宽频带,提高地震资料的分辨率。

频率—慢度域鬼波压制技术在海底电缆资料中的应用

鬼波压制是海底电缆资料处理中至关重要的一个步骤,业内常采用水陆检合并方法压制电缆鬼波。传统方法在进行水陆检资料匹配处理时,对陆检资料品质要求较高。受仪器设备的影响,陆检资料往往信噪比低,水陆检资料标定系数计算精度低,制约了鬼波压制的精度,同时降低了资料信噪比。为了提高海底电缆资料鬼波压制精度,同时避免合并处理对资料信噪比的降低,本文提出了一种频率—慢度域(f-p)鬼波压制技术,通过在频率—慢度域计算鬼波延迟时间,建立一次波求取的线性方程组,利用最小二乘求解,实现鬼波压制。与传统双检合并方法不同,本方法仅需单个分量数据参与计算,完全数据驱动。通过模型和实际数据测试验证,本方法能够对海底电缆资料单一水检数据或陆检数据实现鬼波压制,达到消除陷波,拓宽地震频带的目的,同时较好地保持了地震资料信噪比。

基于密集采样波场重建的三维地震数据鬼波压制

海上三维地震数据采集中,地震数据的欠采样问题使得目前大多数的鬼波压制方法的效果受到限制。针对欠采样三维海上地震数据,通过波场外推原稀疏采集的地震波场来重建指定位置的密集地震波场,利用不同位置密集波场,通过回响分离方法求解水面密集鬼波波场,进而求解原始位置的稀疏鬼波波场来解决鬼波压制问题。该方法能够兼顾三维数据欠采样问题和鬼波压制问题,从三维意义上遵循地震波的传播规律,目标是最小化实际数据与模拟波场之间的差异,解决密集采样波场稀疏外推问题的不确定性,最终达到压制鬼波、改善地震资料品质的目的。理论数据试算和实际数据处理结果表明,基于密集采样波场重建的三维地震数据鬼波压制方法可以很好地解决三维海上地震数据的欠采样问题对鬼波压制效果的影响,从而很好地压制鬼波,改善地震资料波场品质,提高地震资料分辨率。

基于编码解码思想的鬼波预测与压制方法

高分辨率的宽带地震勘探技术是最近几年海上油气地震勘探的热点问题,鬼波压制是其中的核心议题.石油工业界,除了提出各种压制鬼波的采集方式外,资料处理过程中压制鬼波的方法也在不断地推陈出新.源、检鬼波的存在使得反射子波的有效频带变窄,成像分辨率降低,且干扰后续的自由表面多次波压制、FWI等.不同于常规的鬼波压制模型,本文基于编码与解码理论框架,用编码建立起鬼波预测模型,在Bayes反演框架下建立起解码估计一次波、从而压制鬼波的方法.基于此鬼波预测模型及相应反演理论的鬼波压制方法对鬼波的压制更为彻底.理论模型数据与实际资料测试结果验证了本文提出的理论框架和方法技术的有效性与优越性.

基于非高斯性的莺歌海盆地鬼波压制方法研究

鬼波包括震源鬼波和接收电缆鬼波,电缆鬼波的干扰使子波长度加长,在频率域对子波的频宽有限制作用(陷波)。为了提高地震资料解释结果的可信度,通过设置目标函数、搜索范围和度量非高斯性最大化的准则,然后使用枚举搜索的算法找到最优解。最优解对应的一次波是在搜索范围之内具有最大非高斯性的一次波信号,这个时候最优的海面反射系数a和鬼波时延t0将对应最好的一次波,最后用这一对参数逆滤波求出鬼波压制之后的一次波,这样就可以将鬼波压制这个问题转化成为一个完整的最优化的问题。结果表明,非高斯性最大化目标函数鬼波压制法在模型数据和实际数据中取得了较好的鬼波压制效果,可见该方法对于莺歌海盆地地震资料鬼波压制处理问题有着较好的应用价值。

子波法去鬼波在墨西哥湾的应用

海洋深水地震资料鬼波发育,造成地质假象,严重影响油田的勘探开发。分析地震资料采集环境及采集特征,采用子波法压制鬼波,在Echos(地震资料处理软件)处理平台上,利用采集设计子波,计算反褶积算子,再将压制鬼波算子应用于实际地震资料。鬼波压制后频率域陷波点得到有效补偿,单炮及叠加剖面上鬼波被有效压制,资料品质得到明显改善,利于构造解释及储层研究。

基于确定性子波处理的鬼波压制方法

鬼波干扰是海洋地震勘探中始终存在的难题,长期没有得到根本的解决,严重制约了地震勘探技术的进步。目前多数压制方法一般仅针对电缆鬼波,无法很好地压制震源鬼波。本文提出了一种基于确定性子波处理的鬼波压制方法,先获取远场子波,再由远场子波获得3种类型的地震子波,并求取子波之间的匹配算子,然后将算子应用于实际地震数据,最终获得压制鬼波的结果。该方法要求地震采集过程中气枪震源子波相对稳定,通过各种方法获得的子波与实际子波基本接近。理论模型测试结果表明,本文方法能够同时压制电缆鬼波和震源鬼波,即使受地层吸收衰减的影响,依然能够获得较为准确的结果。实际资料应用效果表明,使用本文方法进行鬼波压制处理后,地震资料剖面波组特征清晰,反射同相轴单一,有利于构造解释工作;地震资料频谱频带宽,高低频能量丰富,无明显陷频点,有利于储层反演工作。

海上变深度缆数据最优化压制鬼波方法及其应用

常规海上拖缆采集数据受海水面虚反射(鬼波)影响存在陷波特性,近几年发展起来的变深度缆采集技术则使陷波特征分散,应用专门的去鬼波处理方法可获得宽频数据。在前人研究的基础上,开展了最优化联合反褶积压制鬼波算法及其在变深度缆采集数据中的应用研究。首先在频率-波数域导出了镜像缆记录生成公式,并在时空域实现了镜像记录的生成,然后基于原始炮集记录和镜像炮集记录,利用最优化联合反褶积去鬼波算法从变深度缆数据中提取上行波。合成数据及某海上实际变深度缆数据测试结果表明,最优化联合反褶积压制鬼波算法既能提高浅层的高频反射能量,又能提高深层的低频反射能量,从而拓宽地震反射资料的频带,提高勘探分辨率。

基于格林函数理论的波场预测和鬼波压制方法

作为一种特殊的噪声,鬼波对一次波的波形及频带宽度产生极大的影响,鬼波压制是提高海上地震资料分辨率及保真度的重要因素.以格林公式为基础,详细论述了基于格林函数理论的鬼波压制方法,在不需要地下介质信息的条件下,进行地震数据驱动鬼波压制,并根据"Double Dirichlet"(双狄利克雷)边界条件,预测压力波场和垂直速度波场.建立了基于格林函数理论鬼波压制的处理流程,数值模拟和实际资料处理结果表明,基于格林函数理论鬼波压制方法在很好地去除鬼波的同时极大地拓宽了地震资料的频带,尤其提升了低频端能量,有利于后续资料的处理解释.

基于逆散射级数法的鬼波压制方法

鬼波问题是影响海上地震资料分辨率和保真度提高的最重要因素之一.详细论述了逆散射级数理论和逆散射级数法鬼波压制原理,说明了逆散射级数方法进行鬼波压制理论的完善性和对鬼波描述的精确性.实现了基于逆散射级数理论的鬼波压制方法,方法以波动方程和Lippmann-Schwinger方程为基础,在频率-波数-波数域内构造与鬼波相关的压制算子,在不需要对地下介质作任何假设条件下实现地震数据驱动鬼波压制,并通过改善消除鬼波的压制算子,提高算法的稳定性.资料处理试验与处理结果分析表明,基于逆散射级数鬼波压制方法能在实现鬼波压制的同时较好保留有效反射波的信息,从而补偿地震资料低频损失和提高地震数据的保真度.数据处理试验还表明,研究方法能对低信噪比的地震资料进行有效的鬼波压制处理.建立了基于逆散射级数鬼波压制处理流程.

基于LSMR算法的斜缆数据鬼波压制方法

由于鬼波陷波频率的多样性而使海上地震记录频带变窄、分辨率降低,为此,基于平面波传播理论,推导出τ-p域拖缆观测的总波场与海水表面观测的上行波波场之间新的关系式,建立线性τ-p方程,利用最小平方残差方法(Least Squares Minimal Residual,LSMR)反演求解方程得到海水表面观测的上行波波场,并延拓得到拖缆观测的上行波波场。合成数据及海上实际斜缆数据测试结果表明,本文方法不仅迭代收敛速度快,而且能得到更好、更稳定的解,提高计算效率的同时改善鬼波的压制效果,达到拓宽地震记录频带的目的。

基于起伏海水表面的拖缆鬼波压制方法

基于平坦海水表面假设的鬼波压制方法在起伏海水表面情况下鬼波压制效果不佳。为此,基于最小平方线性拉东反演去鬼波算法,反演得到海水表面处上行波场,正向和反向延拓海水表面处上行波场至检波器处,采用最小平方成像条件成像海水表面,以校正检波器实际沉放深度,消除起伏海水表面的影响,实现了基于起伏海水表面的鬼波压制。该方法考虑了起伏海水表面对鬼波压制的影响,改善了基于平坦海水表面假设的方法压制鬼波不完全的情况。数值模拟数据和海上实际拖缆数据测试结果表明,该方法能更好地压制鬼波,最大程度拓宽地震记录频带。

基于波动方程的上下缆地震数据鬼波压制方法研究

本文发展基于波动方程的上下缆鬼波压制方法,推导了上下缆地震波场频率波数域波动方程延拓合并公式.基于Fourier变换的波场解析延拓确保上下缆资料振幅相位的一致性,消除了长拖缆远偏移距信号的计算误差,同时具有较高的计算效率;上下缆地震波场的波动方程法合并有效解偶鬼波干涉,实现综合利用上下缆地震数据压制鬼波.理论模型数据和实际采集地震数据的测试表明了方法的有效性.

频率慢度域自适应迭代反演算法压制海上倾斜缆鬼波方法及其应用

海上倾斜缆采集技术具有多样的陷波特征,通过去鬼波处理可获得宽频数据.针对海水面波浪起伏及缆深误差引起的鬼波延迟时间估计误差以及崎岖海底和目的层深度变化使得鬼波和一次反射波的振幅差异系数随偏移距的变化而难以给定一个固定值的问题,本文推导出频率慢度域中鬼波滤波算子以及自适应迭代反演求解上行波算法,该鬼波滤波算子与不同水平慢度对应的鬼波和一次反射波的振幅差异系数以及鬼波延迟时间有关.并基于计算出的理论下行波与实际下行波之间的平方误差最小理论实现自适应反演迭代最优计算该振幅差异系数和鬼波延迟时间.合成的及某海上采集的倾斜缆数据去鬼波处理结果表明,频率慢度域自适应迭代反演算法能较好地去除海上变深度缆鬼波,能达到拓宽地震记录频带目的.

海洋地震勘探中地震波、鬼波综合效应分析与应用

鬼波是影响海洋地震资料采集质量的重要因素之一,经过海水表面反射的鬼波与海底反射波相互叠加。“地震波、鬼波的综合效应”受很多因素的影响,文中从传播路径、传播时间等方面讨论了地震波与鬼波的综合效应。通过计算机模拟了二者的综合效应,与实测资料进行了对比,其幅频特性中陷波点、幅度等特性非常接近。结合水合物勘探的目的,文章探讨了基于识别BSR的勘探频率要求震源和电缆的最佳沉放深度,并通过实际应用验证了理论推算的正确性。

基于粗糙海面的最小二乘残差法变深度缆接收点鬼波压制技术

鬼波压制是提高海上地震勘探精度的重要环节。常规的鬼波压制技术通常假设海面是水平的且反射系数为-1,但真实的海水表面是粗糙界面,因此这种假设条件难以保证鬼波压制的精度。本文提出了一种基于粗糙海面的接收点鬼波压制技术,首先利用蒙特卡洛方法对粗糙海面进行建模,并求取海面反射系数;然后应用粗糙海面反射系数在τ-p域构建拖缆观测总波场与上行到海水表面的反射波场的线性方程组,并利用最小二乘残差迭代算法求解,由此实现上下行波波场分离;最后将分离得到的上行波场从粗糙海面延拓回变深缆处,以消除海面起伏的影响,最终得到基于水平海面的去鬼波记录。合成数据测试结果表明,本文方法能在粗糙海面条件下对接收点鬼波波场实现准确压制,更符合野外采集中的实际情况。

基于F-K域交叉鬼波的双检合成技术研究

笔者提出一种基于F-K域交叉鬼波化的双检合成方法,利用F-K域交叉鬼波化公式,通过匹配滤波,得到刻度因子,从而优化了双检合成技术。通过正演模拟数据和实际资料处理,均实现了压制鬼波和拓宽频带的目的,与传统方法相比取得了更好的结果,信噪比更高。

基于几何级数展开的鬼波压制方法

海上拖缆地震数据采集,检波器位于海平面以下,由于海平面的反射作用,检波器接收到的除了上行的一次波,还包括下行的鬼波,因为一次波和鬼波的干涉作用,导致地震信号的有效频带变窄,分辨率降低。为了恢复信号的有效频带,需要进行鬼波压制的宽频处理。该文提出了一种基于逆鬼波算子几何级数展开的鬼波压制技术。几何级数的每一项都是一个波场传播算子,级数的叠加可以实现鬼波的压制,通过对几何级数的截断,可以得到只含上行波的反射信号。数值算例证明了该文方法的有效性,因为波场延拓算子在频率波数域进行,借助快速傅里叶变换,该文方法的效率很高。