基于稀疏反演的多震源地震混合采集数据分离技术

多震源地震混合采集数据(混叠数据)目前还不能直接采用传统的地震资料处理流程处理,必须先进行分离。基于滤波思想的分离算法可以初步实现对混叠数据的分离,但是当有效信号完全淹没在强噪声中时,该算法的分离效果较差,有效信号会受到损害。提出了一种基于稀疏反演的多震源数据分离算法,实现步骤是:首先输入野外采集的混叠数据,将其从炮集抽取为共检波点域或共炮检距域道集,使得来自邻炮的记录数据变成非相干噪声;然后通过稀疏反演,采用L1模的阈值噪声压制算法估计出混叠数据的噪声;最后从混叠数据中减去估计得到的噪声,从而分离出有效信号。模拟和实际数据测试结果表明,该方法能对混叠数据进行有效分离,很好地压制混叠噪声和保护有效信号。     

基于稀疏反演的同步震源地震数据分离方法

同步震源混合地震数据的有效分离方法是同步震源采集技术得到广泛应用的关键之一。为此,在时间随机抖动的混合采集框架下,提出了一种同步震源混合地震记录分离方法。首先将未混合的共炮点记录作为训练样本,基于字典学习,得到学习型字典;然后基于稀疏反演构造分离混合地震记录的反问题表达式,并将待分离记录基于学习型字典的稀疏表示作为约束项,利用交替迭代策略进行求解。复杂模型数据和实际资料算例表明,与基于局部离散余弦变换的稀疏反演结果相比,利用字典学习能够有效提高分离结果的精度,为后续的地震信号处理提供高质量的数据。     

非抽样离散小波变换叠前地震数据重建方法

叠前地震数据包含了丰富的地层信息,但在实际勘探中由于受采集条件等影响,叠前地震数据地震道缺失现象严重。针对规则采样不规则道缺失的插值恢复问题,一些传统的插值方法无能为力或者插值效果不佳,而近年来发展起来的非抽样离散小波变换（UDWT）,具有很好的稀疏表示能力,比傅里叶变换能更加稀疏地表示地震数据;根据压缩感知理论,即使不满足Nyquist采样定理的要求,利用极少的观测数据,也可能较好地恢复缺失的地震数据。本文提出一种基于UDWT的地震数据插值方法,对地震数据做插值和规则化处理,可以提高叠前地震数据的完整性,理论模型和实际资料的重建效果验证了方法的有效性和实用性。     

FK和Shearlet域联合压缩感知数据重构技术

由于稀疏炮检点采集或野外采集因素造成地震数据的不规则,影响地震资料成像质量。基于压缩感知理论的重构方法,能够在有限采样的情况下有效重构地震数据。由于地震道的空间随机缺失在波数域表现为空间假频,文中将时空域的地震道重构转化为频率波数（FK）域的随机噪声压制问题。对FK域数据做多尺度、多方向性的剪切（Shearlet）变换,通过反演迭代消除FK域的空间假频,从而实现地震道的空间重构。该方法是在FK变换后进行Shearlet变换,可以看作一种新的稀疏基变换。由于全局随机采样因子频谱呈白噪特征,分段随机采样因子频谱呈蓝谱特征,因此分段采样数据有效信号与假频的混叠相对减少,更有利于数据重构。实验结果表明,分段随机采样FK+Shearlet域重构精度高于全局随机采样Shearlet域重构、分段随机采样Shearlet域重构和全局随机采样FK+Shearlet域重构。     

同时震源数据的直接反演分离

近年来同时震源混合采集技术在高密度、宽方位勘探方面显示出广阔的应用前景。根据地震数据空间带宽有限的特点,讨论了直接反演分离方法。与常规的约束迭代反演分离算法不同,此方法无需迭代,只需在时间延迟算子的伪逆中加入基础点扩散矩阵,即可实现频率域混合数据的直接分离。通过改变基础点扩散矩阵,可将直接反演分离方法推广到检波点和炮点不规则排列的情形。理论模型数据测试结果表明,在满足分离条件下,该方法可以取得良好的分离效果,体现了准确、高效的特点。     

基于压缩感知的Dreamlet域数据重构方法及应用

随着压缩感知(CS)理论的完善, 逐步发展形成了基于该理论的新的信号处理技术。近年来, 在石油地震勘探领域, 基于该理论的随机稀疏数据采样、数据重构及规则化和稀疏采样观测系统优化设计等方面的研究取得了重要进展。本文在Ru-Shan Wu博士等提出的Dreamlet域数据重构技术基础上, 针对实际地震数据在时间和空间上剧烈变化以及存在较强干扰背景情况, 通过优化重构参数和流程, 对随机稀疏采样的模拟和真实地震数据进行了重构和对比分析。模拟和实际数据应用显示, 该技术是一种高效和高质量的地震数据重构方法。     

基于稀疏离散τ—P变换的叠后地震道内插

τ-p变换是一种有效的地震数据插值方法,但在实际应用中,由于存在着地震数据信息量不足及有限的孔径和离散等因素,往往导致在τ-p域的地震数据插值结果存在假象、不准确。研究表明:在τ-p域对地震数据进行稀疏,即正确选择离散参数的采样对于重建缺失的地震信息非常重要。为此本文提出了一种基于稀疏离散τ-p变换的地震道内插方法。该法根据叠后零炮检距剖面在局部时窗内可以看作是一系列线性同相轴的组合,使用稀疏离散τ-p变换和预条件双共轭梯度算法进行地震道内插。理论数据试算和实际资料处理结果证实该法能使地震数据空间方向的采样得到加密,有效去除了空间假频。     

利用自适应迭代多级中值滤波法分离海上多震源混合波场

多震源激发技术可提高海上地震勘探作业效率,但其混合波场的分离是影响成像的关键因素。伪分离记录中次震源波场在共炮集域之外的其他时域中呈现与主震源波场不同的随机分布特征。本文采用自适应迭代多级中值滤波去噪法以实现海上多震源混合波场的分离,迭代过程中通过自适应减小中值滤波窗口逐步提取波场细节信息。海上实际多震源采集混合炮集记录的波场分离结果表明,分离后的各震源单炮记录清晰,频谱特征相近,证实本文方法具有很好的实际应用价值。     

基于改进匹配追踪傅里叶插值的地震数据规则化重构

由于地表条件的限制，野外采集的地震数据难以做到规则采样，不规则采样地震数据影响了地震数据处理与解释。针对这一问题，采用匹配追踪傅里叶插值算法对不规则地震数据进行重构，并在该插值算法中的迭代部分作出改进，使其只在频率-波数域中计算傅里叶系数谱，减少了迭代中大量的正反傅里叶变换，以降低匹配追踪傅里叶插值算法的计算时间，并将改进后的方法应用到随机欠采样凹陷正演地震记录、Marmousi正演地震记录以及实际CMP地震资料中进行规则化重构。结果表明：改进后的匹配追踪傅里叶插值算法可以将随机欠采样地震数据规则化，重构后其同相轴变得连续，频波谱能量收敛，有效信号得以恢复，且改进后该算法的重构时间明显降低，其加速比在30倍以上，表明了该方法的正确性与可行性。改进后的匹配追踪算法为不规则地震数据的重构提供了新的理论依据。     

CSI:基于压缩感知的高精度高效率地震资料采集技术

介绍了CSI(Compressive Seismic Imaging)技术。该技术是基于压缩感知理论所开发出的一整套地震资料采集和处理综合技术,主要包括非规则最优化采样设计、地震信号的稀疏化处理、基于稀疏反演的数据重构及同时震源分离等内容。CSI利用非规则最优化设计和独立同时震源作业,极大地提高了采集效率,缩短了采集周期,从而以较低成本完成高品质、高密度的三维地震资料采集。在地震资料处理过程中,通过信号分离与数据重建来高保真地恢复叠前地震信号。海底节点、海上拖缆和陆地可控震源等生产项目中的应用结果表明,与宽频带处理以及叠前深度偏移技术相结合,CSI提供了高质量、高精度的地下成像结果。     

海底节点高效混采海量数据分离技术

与陆上混采数据混叠干扰类型单一相比,由于海底节点（OBN）高效混采施工的特殊性,OBN高效混采数据中存在多种混叠干扰类型,其中非生产炮数量过多造成逻辑坐标系统下的重炮以及复杂海域导致的严重变观现象,是OBN高效混采资料中产生多种类型混叠干扰的两种主要原因。为此,通过分析OBN高效混采数据中混叠干扰类型,研究了迭代动态映射技术以及炮点逻辑坐标预处理、稀疏反演法的技术方案。选择基于FKK变换的稀疏反演法预测噪声的分离方法,同时以迭代的方式对所有重炮的逻辑位置进行全局动态映射预处理,高效识别多种混叠干扰,从而精准、快速地分离高混叠度的OBN海量地震数据。对A区OBN高效混采数据的分离结果表明,分离的单炮数据保真度高,在优化分离效率的前提下,取得了较理想的分离效果。     

尺度自适应三维Shearlet变换地震随机噪声压制

应用尺度自适应三维Shearlet变换压制多炮地震数据随机噪声,通过将多炮数据变换到三维Shearlet域,充分考虑单炮记录及其间的相关性,在三维Shearlet域更稀疏地表示地震数据。由于有效信号主要分布在低尺度,随机噪声分布在各个尺度,因此在硬阈值的基础上,结合尺度自适应因子压制随机噪声。再通过三维Shearlet反变换,得到去噪地震数据。数值模拟和实际多炮地震数据去噪结果表明：尺度自适应三维Shearlet变换的去噪效果优于二维Shearlet变换、不结合尺度自适应因子的三维Shearlet变换;尺度自适应三维Shearlet变换去噪方法对服务器内存要求较高,且可能对幅值相对较小的有效信号产生损害。     

F—K域等道距道内插

Ｆ－Ｋ域道内插是沿用Ｆ－Ｘ域道内插原理，在Ｆ－Ｋ域计算道内插算子，并在Ｆ－Ｋ域实现道内插。该方法具有速度快，精度高，内插出的地震道形波自然，背景好，断点清楚，不怕空间假频等优点。文中给出的实际资料计算结果表明，该方法具有理想的内插效果。     

F-K域抗假频道内插

地震数据空间假频会对地震数据的处理和成象造成不利的影响。为了消除其影响,需要进行道内插,特别是VSP和井间地震反射波具有陡斜率的特点,因此,道内插去假频显得尤为重要。我们采用了F-K域抗假频道内插。F-K域道内插具有速度快、效率高的特点。本文给出了假频线性同相轴F-K域道内插方法的理论推导,并用理论数据和实际进行了验证,结果表明该方法是实用有效的。     

用地震资料提高储层参数插值精度的新方法——3-D协克里格与主成分下沉法

本文运用 3- D协克里格方法将地震资料和井孔数据结合 ,从而提高了油藏参数插值精度。 3- D协克里格技术适用于远离井区的油藏参数模拟 ,通过加入地震特征信息 ,使得油藏参数的插值精度比单纯使用从井孔获得的硬数据高 ,从而成功地实现了采样密度高、分布范围广的地震特征数据 (软数据 )和从井孔获得的硬数据的融合。在选取地震特征时通过主成分分析法降低地震特征数据的维数 ,并提出利用主成分下沉法获得采样点的协变量来避免采用平均井点参数值的方法 ,因此提高了参数模拟精度。同时也为地震数据 (软数据 )和井孔数据 (硬数据 )的结合提供了一条新途径。本文采用胜利油田埕岛南区的实际数据对该方法进行了验证 ,效果明显。     

波阻抗反演中的一种建模方法

初始模型是波阻抗反演寻优算法的初始解．其准确与否直接影响反演寻优过程的搜索方向与收敛速度。初始模型的构建要作好测井曲线与地震记录的层位标定，要求以地质理论为指导，正确解释层位及确定井控制范围。提出了以正常层位、断层、尖灭点及其组合来描述各种复杂的地下构造。在测井资料少或分布不均的地方，借助虚拟井技术作为插值控制，然后用层位文件和断层文件来生成层位场，为插值建模创造良好的数学基础及实现条件。插值过程由层位场和井控制文件控制，通过层位间的距离采用拉伸压缩方便地实现包括逆断层在内的初始模型的建立。     

频域插值问题

频域运算中往往需要插值。文中指出了三种情况:一种是不插值就不能运算;第二种是为了使频域运算结果变换到时域时能有正确的结果;再一种就是频域中样点移动(例如偏移)时为了保证精度需要频域插值。本文用数值例子说明了插值的必要性。频域插值有三种方法:第一种在傅氏变换之前进行,即时域补充零值样点;第二种在傅氏变换中进行,即离散傅氏变换中加密频域间隔;第三种在傅氏变换之后进行。前两种方法已得到广泛采用。本文主要讨论第三种方法,导出了频域插值函数,它的形式与时域插值函数有所不同。     

f-x域地震道内插理论及实现

f-x域道内插技术是基于道间时差固定的信号在f-x域可预测的理论而提出的。文中讨论了在f-x域具有固定道间时差信号的广义预测算子(即插值算子)及存在条件,并给出了道内括实现方法。在一个小的时、空窗内,地震数据(如叠后)可以近似地认为是由为数不多的若干组道间时差固定的反射波所组成,因此利用此种f-x域道内插技术,可以实现地震数据的道内插,并减少空间假频。