物理、数据先验认识融合的叠前解耦分步反演

AVA三参数反演在地层弹性参数预测中发挥着重要作用。由于AVA理论公式(即物理先验认识)中的角度不易确定,加之大型稀疏矩阵的病态性,导致常规叠前反演过程不稳定。为此,提出物理、数据先验认识融合的叠前解耦分步反演方法。首先,基于物理先验认识构建非稀疏正演框架,以增加参数反演的稳定性,为解耦分步反演奠定基础;然后,以井资料为数据先验认识,将物理、数据先验认识融合,对叠前地震数据进行解耦,以得到更准确的叠前地震属性数据;最后,对解耦后的叠前地震属性进行反演得到地层弹性参数。该方法通过井数据先验认识修正反演过程,可以避免因物理先验认识中角度不准带来的误差。实际数据测试结果表明,相比于业界三参数AVA反演方法,本方法的反演结果具有更高的精度,其中拉梅参数、剪切模量和密度的精度分别提高14.1%、13.6%和11.9%。

基于无监督神经网络匹配算法的叠前表面多次波压制方法

为了有效地压制海上地震勘探数据中的表面多次波,实现勘探目标的正确成像,提出一种基于无监督神经网络的叠前表面多次波匹配算法,将神经网络方法与表面相关多次波压制方法相结合,通过设定学习率不断下降,用无监督神经网络取代匹配滤波算子,对叠前地震数据进行表面多次波的压制,既不需要传统的匹配算法,也不需要在标签数据集上进行训练。在简单合成数据、Sigsbee模型数据和实际数据上的应用结果验证了该方法对表面多次波压制的有效性。

复杂地表窄方位地震数据叠前多维度重构技术应用研究——以准噶尔南缘呼图壁背斜三维为例

叠前数据重构是改善偏前地震数据“规则、均匀、对称”特征,提升叠前偏移成像质量的有效方法。准噶尔盆地南缘地表复杂,障碍较多,地震采集激发和接收的炮、检点位置不规则导致地震面元分布不均匀,叠前偏移成像效果不佳。针对复杂地表非规则采集的窄方位三维数据,在偏前进行了基于傅里叶变换的多维度插值重构技术适应性应用研究。重点开展了窄方位三维叠前地震数据分选和与之对应的叠前数据重构维度选择两方面的研究,运用数据重构关键参数进行试验,建立了复杂地表非规则采集窄方位三维地震数据重构技术流程,大幅改善和提升了中、浅层资料叠前深度偏移成像质量,有效弥补了叠前偏移成像时浅层地震资料覆盖次数低的不足。该技术思路对于类似复杂探区具有较好的借鉴作用和推广价值。

基于L_(1)范数正则化约束的叠前数据衰减补偿方法

由于地下介质的吸收作用,地震波在传播过程中经历了能量衰减、波形畸变及频带变窄的过程,严重降低了地震资料的分辨率。对于叠前地震数据而言,地层吸收衰减效应会随着传播路径发生变化,进而扭曲地震数据的AVA反射曲线特征。为此,提出一种针对叠前数据的衰减补偿方法。该方法考虑了射线路径对于衰减补偿的影响,首先在水平层状介质假设下推导出衰减介质中的叠前道集正演公式;然后将衰减补偿简化为一个反问题,并通过L_(1)范数进行正则化约束;最后采用交替方向乘子算法(ADMM)求取最优解,进而实现叠前数据的衰减补偿。数值测试结果表明,所提方法不仅能对振幅和相位进行补偿,而且还能恢复叠前道集的AVA反射特征。通过与叠后补偿、常规叠前反Q滤波方法对比分析,所提方法的精度更高、稳定性及抗噪能力更强。同时,Q值敏感度分析实验说明所提方法对Q值模型不敏感,仅借助低频Q值模型也能保持较高的补偿精度。实际资料处理结果也表明,该方法能够提高叠前道集的分辨率,有效还原数据的AVA反射特征,为高精度叠前地震反演奠定了基础。

低信噪比叠前数据定量分析软件研发与应用

在野外地震采集项目中,地震数据的信噪比分析对激发井深、激发药量等施工参数的确定至关重要,并可指导后续野外生产。以往将信噪比定性分析作为地震资料数据的评价依据存在一定误差,故信噪比分析逐步由定性分析向定量分析方向发展。目前常用的地震采集商业软件信噪比定量分析功能欠缺,部分商业采集软件的信噪比分析模块可满足地形平缓、信噪比较高工区的使用需求,但对于复杂地区、低信噪比地区适应性较差。因此,为解决复杂地区、低信噪比地区的信噪比定量分析问题,本文对常用的信噪比分析方法原理及其适应性进行深入研究,根据不同方法原理研发了相应的算法模块。通过模型试算以及实际资料应用表明,该软件模块完善了针对低信噪比地区叠前数据的信噪比定量计算方法,针对不同地形地貌可优选适用的算法,弥补了采集软件相应功能的空白。

基于GeoEast的叠前去噪技术应用效果分析

在地震叠前资料处理中,各种噪音的衰减和压制是十分重要的步骤,直接决定了后续地震剖面的质量,因此采用各种噪音衰减技术对面波、线性干扰等进行压制十分必要。GeoEast是一款十分成熟的地震资料处理解释软件,针对GeoEast的叠前去噪技术,首先研究了该软件的几种叠前去噪技术,包括异常振幅压制技术(WildAmpAtten模块)、叠前线性干扰压制技术(LinNoiRemv模块)、叠前相干噪音压制技术(CohNoiAtten模块)、局域滤波去面波技术(ZoneFilt模块)等;然后应用上述4种技术对陆上二维地震资料进行去噪处理,对每种技术的去噪效果进行比较分析,优化了一套叠前去噪技术组合方案:首先,利用异常振幅压制技术(WildAmpAtten模块)将炮集中的强振幅的面波噪音进行衰减;然后,在压制了强振幅噪音的基础上对线性干扰进行衰减,即采用叠前线性干扰压制技术(LinNoiRemv模块)和叠前相干噪音压制技术(CohNoiAtten模块);最后,采用局域滤波去面波技术(ZoneFilt模块)将残余的面波进行压制。将上述叠前去噪技术组合方案应用到实际地震资料处理中,通过对比去噪前、后的二维叠加地震剖面,结果证明该组合方案能够使面波、线性干扰等噪音得到较好的压制。

库车坳陷复杂高陡构造地震成像研究

复杂构造地震成像主要取决于叠前地震数据品质、偏移速度可靠性和偏移算子成像精度.库车坳陷异常复杂的近地表条件导致极低信噪比的地震采集数据.该区逆冲推覆高陡构造刺穿盐体大面积分布,盐层厚度变化大、顶底面形态复杂,盐下断裂带破碎、小断块发育,形成异常复杂的地震成像问题.本文重点研究三个关键环节:(1)精细的叠前地震预处理研究:根据该区地震地质复杂性和地震资料特征,采用一些新的方法技术和技术组合从振幅与时移的大、中、小尺度变化三个层次来解决资料信噪比问题,重建深部反射信号;(2)三级偏移速度分析研究:利用库车坳陷盐刺穿逆冲推覆构造建模理论及变速成图配套技术解决叠前时间偏移速度场时深转换问题,利用井约束低频速度地震迭代反演技术解决连井层速度场与偏移速度场的融合问题,实现从DMO速度分析、叠前时间偏移速度分析到叠前深度偏移速度分析的有机衔接,建立拓扑结构相对保持的叠前深度偏移速度模型;(3)基于退化Fourier偏移算子的半解析波动方程叠前时间和深度偏移研究,极大地改善了地震偏移过程中高波数波的成像问题.通过对库车坳陷大北、博孜、却勒、西秋4和西秋10等复杂高陡构造的叠前时间和深度偏移地震成像处理,取得了较好的应用效果.

基于Curvelet域的叠前地震资料去噪方法

本文论述了基于Curvelet域的叠前地震资料去除随机噪声的方法思路,在Curvelet域通过多尺度分解,在曲线变化特征良好逼近的基础上采用非线性阈值方法,对叠前地震资料进行处理。通过本文的数值计算以及对实际资料的处理表明,基于Curvelet域的去噪方法可以有效压制地震剖面中的随机噪声,数值计算结果均方误差最小,信噪比最高,实际地震处理剖面视觉效果好,反射波同相轴清晰、连续性好,可为叠前偏移、AVO分析等后续处理解释提供高信噪比的地震资料。

叠前地震资料噪声衰减的小波域方法研究

讨论了叠前地震记录中随机噪声的模拟方法,采用定性分析与Monte Carlo仿真相结合的方法,研究了在物理小波为基本小波的变换域该类随机噪声局部小波功率谱的统计特性,得出:其局部小波功率谱服从χ22分布.在此基础上,利用假设检验给出了在给定置信度下确定有效信号在小波变换域内能量分布空间的方法,通过在有效信号能量分布空间重建信号来压制噪声.给出了模型及实际地震资料算例,证明了本文提出的方法的有效性.

二维地震资料波动方程非线性反演

针对反演的要求和实际问题的需要，提出利用地震资料叠前数据进行二维波动方程反演，采用最小平方拟合修正模型参数的非线性反演方法，构造了问题的加速迭代算法．反演算法充分利用了冗余的叠前数据和多道相关性，可以分离噪声和信号，使噪声不参与或很少参与反演，算法抗噪能力强．数值模拟例子表明算法有效和稳定，得到了令人满意的结果．

改进的方位各向异性裂缝预测方法及其应用

现今广泛应用的纵波方位各向异性裂缝预测技术存在明显缺陷,即在对含有方位角信息的多个叠加数据体进行叠后偏移时,往往使用同一偏移速度,这种未顾及速度方位各向异性的做法会导致预测结果的不准确。本文采用在方位角道集上进行速度分析、在偏移过程中保留地震资料的速度方位各向异性信息的改进措施,提高了裂缝预测的精度。对实际工区叠前地震资料分别采用常规法和改进法进行裂缝预测,并与地层微电阻率成像测井得到的裂缝信息对比,展现了本文改进方法的优越性。

双曲Radon-ASVD方法压制叠前地震数据随机噪声

针对地震数据中的噪声强弱分布不均匀时,奇异值分解(SVD)压制噪声的效果欠佳等问题,提出了将双曲变换和自适应奇异值分解相结合的算法。首先对叠前地震数据做双曲Radon变换,确定有效反射波的顶点和速度参数;据此将叠前地震数据分窗口无拉伸动校正后做自适应奇异值分解(ASVD);最后重建数据,达到压制随机噪声的目的。模型及实际资料处理结果对比表明,该算法可以较好地压制非均匀分布噪声。

叠前AVA广义非线性纵、横波速度反演

利用叠前 AVA地震资料反演地下介质的纵、横波速度 ,可以为地层岩性、储层物性及含油气性解释提供丰富的弹性参数信息。本文以 Aki和 Richards近似公式为基础 ,将最小平方问题转化为大型稀疏矩阵的求解问题 ,直接反演出纵、横波速度 ;根据建立的反演目标函数导出了广义非线性矩阵反演方程 ;噪声协方差矩阵和模型协方差矩阵的加入 ,使叠前反演稳定性增强 ;通过 AVA合成记录标定、AVA反演子波估算以及测井、构造层位信息的共同约束 ,有效地降低了反演的多解性问题。理论模型试算和实际资料处理结果均表明 ,该方法处理效果良好。

双平方根算子模型的 f—k 方法

本文根据波动方程理论,利用双平方根算子方程构造了一种叠前的正演模型算法。在常速背景下,该算法可以利用 FFT 方法实现。文中依据 Fourier 积分理论分析了单个绕射点的合成记录的时距曲面,并计算了单个绕射点和倾斜反射层的简单地质模型,验证了此算法的正确性。

基于叠前地震道集的FVO分析方法

本文首先讨论了地层吸收和薄层滤波对地震波频率的影响,分析表明地层吸收和薄层时间厚度的变化都会引起中心频率向低频方向移动。然后从叠前地震资料出发,采用S变换时频分析法提出了FVO相对梯度属性的概念,推导了地震波在吸收介质中中心频率与炮检距的近似关系式;通过分析不同吸收分布模型可知,所有吸收模型的中心频率随着炮检距增大向低频方向移动;最后建立四种理论模型,基于单程波动方程数值模拟的方法得到相应的叠前CMP道集,利用频率随炮检距的变化关系提取FVO梯度属性。数值算例分析结果表明了该法能有效区分较厚的吸收介质与薄互层介质。

基于射线路径的叠前高精度Q值估计方法

为了克服传统Q值估计的两步拟合法所带来的统计性误差,提出了一种叠前高精度Q值估计方法。通过在τ-p域对同一水平慢度的叠前数据进行处理,并引入走时各向异性参数,克服了Q值提取中地层各向异性和走时时差计算不准确的问题;利用广义S变换的变化时窗对地层上、下界面对应的瞬时频谱进行分析,避免了传统方法中时窗长度和宽度选择对计算结果的影响,最大限度地减少了相邻层位的干扰效应。模拟数据测试和实际资料试处理结果证明了叠前高精度Q值估计方法的精确性和有效性。

基于偏移/反偏移的地震数据映射方法

基于宏观速度场的数据映射理论在地震数据处理中得到了广泛应用,其中叠前偏移/反偏移是最适宜于提高叠前成像质量的数据映射手段。面对低信噪比地震资料,本文采用叠前时间偏移/反偏移作为数据映射工具,将常规预处理后的地震数据通过初始的偏移速度场进行叠前时间偏移映射到成像空间,然后在该空间内实施合理的相干加强处理之后再用同一个速度场将其反偏移回到叠前数据空间。数值计算和实际资料应用结果表明:由于叠前时间偏移/反偏移这一对算子具有良好的共轭性质,采用叠加速度作为偏移速度场也不会造成地震数据的畸变。文中提出两种处理流程A和B,两种流程均要做相干加强处理,均可得到可靠的速度分析和成像结果。

叠前时间偏移的偏移孔径与采集孔径关系分析

叠前时间偏移是复杂构造成像有效的偏移方法之一,它能适应纵横向速度变化较大、倾角较大的偏移成像。影响偏移成像效果的主要因素是偏移孔径和偏移速度。偏移孔径过小,偏移剖面将损失陡倾角的同相轴;偏移孔径过大,会降低资料的偏移质量。虽然偏移孔径同野外采集孔径是完全不同的概念,但偏移孔径是受采集孔径约束的,采集孔径不够时,给再大的偏移孔径也不能使不同目的层的高角度数据很好地成像,因此合理设计野外采集孔径是决定最终成像质量的关键。对于一个工区的最深目的层而言,偏移孔径对采集的最大炮检距有很强的依赖性,偏移孔径只需略大于采集的最大炮检距的2倍即可,如果采集孔径不能满足目的层的需求,室内处理时给再大的偏移孔径也不会提高目的层高角度资料的成像质量。

中值在地震资料处理中的应用

如何提高地震资料的信噪比,一直是地震资料处理的关键。分析中值在统计意义上的“稳定性”,利用这一特性以保留处于“中间位置的数值”,去除数学信号中的极值,使输出信号的信噪比得以提高。地震资料处理时,在炮集记录时间方向上使用中值滤波,可以剔除采集过程中产生的野值,提高单炮的信噪比。叠加时使用中值叠加,可以在空间方向上去除噪音,有效地提高叠加剖面的质量。所给出的实例说明了该方法的效果明显,且保真度较高。

大规模三维地震数据Kirchhoff叠前深度偏移及其并行实现

本文提出了基于共炮检距数据体的适用于大规模三维地震数据体的Kirchhoff叠前深度偏移(PSDM)并行实现方案。其基本思路为:①利用任意介质中的动态规划法三维旅行时计算方法提供旅行时场;②按照炮检距组织数据;③根据机器物理内存大小分配成像深度段;④对共炮检距数据分深度段进行基于消息传递接口(MPI)的进程并行处理;⑤对单进程作业进一步利用OpenMp并行同时实现多个单道的成像处理。此方案可充分利用节点内存,减少数据输入/输出(I/O)量。该方案是将单个炮检距的某个深度段的成像空间和需要的所有炮的对应深度段的旅行时场调入内存中,每一深度层的成像均在内存中进行,而且Inline和Crossline方向的偏移孔径可以自适应地根据偏移速度和成像深度进行选择,并采用空变反假频技术,可较大地提高成像精度。成像结果按体偏移形式输出,同时也可以输出成像道集。该方案在内存利用、数据I/O量和计算效率上达到最佳平衡。并行方式充分采用MPI+OpenMp混合编程模式,可高效、高精度地处理大规模三维地震数据。理论和实际数据的偏移成像结果均证明了本文方案的正确性和高效性。