基于扩展伪多道匹配的保幅型多次波压制方法

波动方程预测减去法压制多次波主要分为两步:多次波模型预测和多次波匹配相减。两步骤同时决定着最终多次波压制效果的好坏。本文在现有SRME方法基础上进行了改进。为了实现保幅条件下的多次波压制,除在匹配过程中采用扩展伪多道匹配方法之外,提出了三点改进:①按多次波阶次进行预测和匹配;②匹配前有效能量保持;③匹配过程中迭代应用短滤波器。通过Sigsbee2B模型及实际资料试算,表明本文方法能够在较好保持有效能量的前提下得到更为理想的多次波压制剖面。     

基于多窗口联合优化的多次波自适应相减方法

自适应相减是预测减去法压制多次波的重要环节。基于匹配滤波器的多次波自适应相减方法通常采用逐个数据窗口进行匹配来估计滤波器。逐个大数据窗口求解长滤波器进行多次波自适应相减会导致较低的计算效率,另一方面在复杂地质构造中,逐个小窗口匹配估计的短滤波器不足以表征预测多次波与真实多次波之间的复杂差异。为进一步有效均衡一次波保护和多次波压制并且提高计算效率,引入多个窗口联合优化来求解滤波器,同时利用多个小窗口的预测多次波信息来匹配原始数据。引入快速迭代收缩阈值算法(FISTA)求解多个小窗口估计一次波的L₁范数最小化约束问题,从而有效分离一次波与多次波。模型数据和实际数据处理结果表明,与传统的逐个大数据窗口进行多次波自适应相减的方法相比,基于多窗口联合优化的多次波自适应相减方法在保持计算精度的同时提高了计算效率;与传统的逐个小数据窗口进行多次波自适应相减的方法相比,基于多窗口联合优化的多次波自适应相减方法可以更有效地平衡多次波去除和一次波保护。     

应用逆散射级数波场预测和2D卷积盲分离压制层间多次波

多次波压制是地震数据处理的重要环节。基于波动方程的预测相减法是压制层间多次波的常用方法,它包括层间多次波预测以及自适应相减两个步骤。文中提出了一种改进的层间多次波压制方法,通过引入阶跃函数、有限积分区间等假设条件简化逆散射级数公式,实现层间多次波的预测;然后引入2D卷积盲分离方法实现层间多次波的自适应匹配相减。理论模型试算及实际资料应用效果表明,该方法能在不依赖速度模型前提下高效实现层间多次波预测;采用的多道卷积盲分离自适应相减方法,比传统L₂范数最小化自适应相减方法和单道卷积盲分离自适应相减方法,能在有效压制层间多次波的同时,更好地保护一次波。     

基于3D匹配滤波器和伪地震数据算法的多次波自适应相减方法

多次波自适应相减是预测减去法压制多次波的关键步骤。为进一步去除残余多次波,基于常规2D匹配滤波方法,文中引入3D匹配滤波器,同时利用多个预测多次波道集以匹配原始数据。针对3D匹配滤波器可能造成的一次波损伤现象,利用相同的3D匹配滤波器同时拟合多个原始数据道集;同时,引入伪地震数据算法求解对一次波施加Huber范数最小化约束的优化问题,不需满足一次波与多次波正交的假设,能有效分离一次波与多次波。另外,在整个迭代过程中,伪地震数据算法只需利用Cholesky分解算法进行一次矩阵分解,计算效率较高。模型和实际数据的处理结果表明,与基于一次波能量最小化的3D匹配滤波器方法和基于伪地震数据算法的2D匹配滤波器方法相比,所提方法能更好地均衡一次波保护与多次波分离。     

复杂海底自由表面多次波预测方法

针对崎岖海底多次波路径复杂、绕射波及绕射多次波发育等情形,自由表面多次波压制技术（SRME）预测多次波模型存在数据信噪比低、动力学和运动学信息欠准确等不利因素,提出了基于单程波及双程波波动方程延拓的多次波预测方法。即基于波动方程并联合SRME技术,利用岩石物理模型对地震记录进行波场延拓,得到预测的多次波模型;同时采用自适应匹配相减方法提高复杂海底多次波压制效果。理论模型及实际数据试验表明：相对于单一的SRME多次波预测法,所提方法预测的多次波模型具有更高信噪比、与实际多次波在大多情况下的运动学和动力学特征吻合度更高。该方法理论上需已知准确岩石物理模型,由于海洋地震资料多次波主要是自由表面相关多次波,因此在仅已知海水及海底岩石物理参数情况下,该方法也能预测大部分与自由表面相关的多次波。     

基于伪地震数据模式学习的多次波自适应相减方法

相比于传统匹配相减方法,模式学习方法将多次波衰减分成多次波模式学习和自适应相减的两个独立过程,因而能够更好地保护一次波。然而,由于多次褶积的影响,预测多次波模型存在相位、频带、振幅误差。为了在不损伤一次波的基础上,尽可能减少多次波残留,提出了基于伪地震数据的模式学习方法。利用预测地震道,得到其Hilbert变换道以及预测道和Hilbert变换道的一阶导数,作为伪地震数据的4个分量,补充预测多次波模型中相位和高频信息。模式学习阶段利用主成分分析法分别学习伪地震数据4个分量的多次波字典矩阵,然后按列拼接得到联合字典矩阵;自适应相减阶段基于学习到的联合字典矩阵,利用裂步Bregman算法从原始地震数据中重构多次波,实现一次波和多次波的分离。模拟数据和实际资料处理结果表明,该方法在保护一次波的同时,能有效压制多次波,模型数据的一次波信噪比提升了1 dB。     

利用格林函数的多次迭代鬼波压制方法

在海洋宽频地震处理技术中,鬼波压制是拓宽地震资料频带、提高地震资料分辨率的关键,常用方法是在预测鬼波的基础上,将其从全波场中消除。显然精确地预测鬼波是鬼波压制技术的难点。依据格林函数理论,提出了基于鬼波传播的射线路径预测鬼波波场的多次迭代技术及流程,结合研发的曲波域匹配相减技术,有效压制了鬼波。由于预测鬼波波场较为复杂,导致在匹配相减时会出现损伤一次波或鬼波未彻底压制等情形。为此,进一步引入多次迭代思想,将匹配相减后得到的一次波的波场作为输入,再次通过格林函数预测鬼波并相减,得到更干净的一次波场;历经多次迭代可逐步提高鬼波预测的精度。模型数据和实际资料的处理结果表明,该方法在压制鬼波的同时能更好地保护一次波。     

倾角分解多次波自适应相减方法研究

自适应相减是波动方程预测减去法多次波压制中的一个重要步骤。常用的基于能量最小的L2范数自适应相减算法在多次波和一次波相交时,求取的滤波算子在匹配时会影响一次波信号,因此,相减时会损害一次波的能量。将τ-p变换与L2范数自适应相减算法相结合,利用τ-p变换对数据进行倾角分解,使多次波和一次波尽可能地分离;对倾角分解后的数据进行自适应相减,再将相减结果组合输出,从而减少甚至避免了相减时对一次波的损害。模拟数据和实测数据的应用结果验证了该方法的有效性。     

利用曲波变换预测多次波模型

针对SRME方法在多次波模型预测阶段存在的缺陷,利用曲波变换多方向的特性,自动选取遵循斯奈尔定律(即走时平稳区域)的多次波贡献道集,对多次波模型道进行构建。该策略减小了非平稳走时区域多次波贡献道集可能产生的假频对多次波模型的影响。对于原始含有空间假频的数据,借助曲波变换多尺度的特性,利用地震数据中不含假频的低频分量对假频分量进行约束,构建了一个抑制假频滤波器,可以减小空间假频对多次波模型的影响,提高多次波模型的预测精度,为后续的相减阶段提供更好的模型数据,有利于最终多次波压制。模型数据和实际资料验证了本文方法的有效性。     

三维表面多次波压制方法

地震数据处理中二维情况下的表面多次波压制(SRME)算法已很成熟;但在三维情况下,当地下地层在横测线方向存在一定倾角时,利用二维SRME算法进行多次波预测存在一定误差,且通过自适应相减无法弥补所预测多次波模型的误差,因此开发了三维SRME算法。由于地震数据采集的限制,三维情形下震源和检波器在横测线方向分布过于稀疏,直接将二维SRME算法拓展到三维无法准确预测多次波。本文假定三维情况下每道记录对应的多次波贡献道集是一个双曲线形态,通过对对应多次波贡献道集进行稀疏反演,实现了三维情况下多次波的预测。模拟三维数据的处理结果验证了方法的可行性与有效性。     

自适应加权混合L1/L2范数匹配相减多次波压制方法

基于波动方程的自由表面多次波和层间多次波压制时,自适应匹配相减方法的选取是关键的环节。L2范数自适应匹配相减方法适用于多次波强而有效波弱的情况,L1范数自适应匹配相减方法则适用于多次波弱而有效波强的情况,L2范数自适应匹配相减方法的运算速度明显较L1范数自适应匹配相减方法更快。自适应加权混合L1/L2范数匹配相减方法需要构建联合L1范数和L2范数的目标函数,再根据地震数据中有效波与多次波的能量比自适应地调整目标函数中L1范数和L2范数所占权值。该方法充分利用了L1范数和L2范数压制多次波时对地震数据不同的要求,既不需要L2范数自适应匹配相减方法的有效信号与噪声正交的假设,又克服了L1范数自适应匹配相减方法运算效率较低的缺点,在保证压制效果的同时提高了计算效率。多层水平层状模型及SEG/EAGE Pluto模型的测试结果表明,相较于常规方法,该方法明显提升了多次波的压制效果。     

多次波压制的自适应方法

多次波压制的自适应方法以预测相减的思路进行与地表相关的多次波压制，它需要根据能量最小准则反演子波。本文详细介绍了该方法的原理，并提出了一种快速有效的实现算法。由于子波长度远小于地震记录长度，利用SINC插值在频率域以稀疏的谱点确定子波形态。在此基础上进行计算，大大减少了反演参数的个数，并大大提高了方法的精度和速度。     

基于成像域的多次波压制

常规多次波压制方法大都是在数据域基于滤波理论或者波动理论实现的,这些方法都不能有效地兼顾多次波压制精度和计算效率。为此,本文将波动理论与滤波理论相结合,基于成像角度域共成像点道集(ADCIGs)实现多次波压制。首先对成像域多次波映射进行了讨论,通过推导可知,成像域ADCIGs中多次波和一次波剩余时差不同,这一结论即为在成像域应用滤波方法压制多次波的理论基础;考虑到基于DSR方程的叠前深度偏移可以获得更多的角度信息,然后基于DSR方程提取ADCIGs,再引入适用于ADCIGs的正切平方估计高分辨率拉东变换分离一次波和多次波,实现多次波压制。由于本文方法将波动理论与滤波理论相结合,因此能同时兼顾多次波压制精度和计算效率,模型试算和实际资料处理验证了方法的有效性。     

基于-次波逆时理论的层间多次波衰减方法

针对层间多次波与-次波的动校正速度差异较小,应用基于动校速度差异的常规方法无法将层间多次波彻底去除的难题,本文对基于波动理论的层间多次波预测相减方法进行了研究。通过对地震数据进行-定的前期处理,选定某-地层,并沿该层面进行褶积运算,预测与其相关的所有层间多次波;然后应用传统的最小二乘自适应相减算法,压制层间多次波。模拟数据的测试结果验证了方法的有效性。     

逆散射级数和抛物线Radon变换联合的层间多次波压制策略

层间多次波给地震成像和解释带来极大挑战,单独使用基于波动方程预测或基于滤波的方法压制层间多次波效果都不理想,前者对数据的品质要求高且运算量大,而后者则很难处理规律性较差的层间多次波。基于此,提出了一种将逆散射级数法与抛物线Radon变换相结合的层间多次波压制新策略。首先在抛物线Radon域采用自适应非线性滤波对CRP数据中的一次波进行保护处理,将未受多次波干扰的一次波和含有部分一次波的多次波能量进行分离,然后在曲波域对滤波分离出的多次波能量和逆散射级数预测的层间多次波模型数据进行匹配相减,最后将相减得到的剩余一次波和滤波分离出的一次波相融合得到层间多次波压制后的结果。实际资料测试表明该策略能高效高精度压制层间多次波,使地层结构特征更为清楚,地震成像质量显著改善,从而为油藏解释提供更可靠的地震数据。     

衰减多次波的剩余时差分析法

多次波的剩余时差分析法是在CMP道集动校正基础上进行的.根据工区多次波的频率范围,要求多次波的剩余正常时差必须遵循下列3个原则:①在最小炮检距处的多次波剩余时差必须超过1/4甚至1/2的低频周期时间;②最大炮检距与最小炮检距之间多次波剩余时差之差必须大于一个低频周期时间;③最大炮检距与最小炮检距之间多次波的剩余时差之差必须小于(n—4)倍的高频周期时间.其中n为CMP道集的覆盖次数.只要遵守上列3条原则,就可使多次波落入多次波叠加方向特性的压制区内.文中应用了精确的多次波剩余时差式,并用双曲线进行非线性最小二乘法拟合,绘制出一套多次波叠加方向特性曲线.平均拟合误差小于十万分之一.根据这一方法,在一个目的层段存在严重多次波干涉的地区进行地震采集试验,获得了压制多次波的很好效果,并在该区找到了一些新含油圈闭.     

SRME技术在澳大利亚Timer Sea地区的应用

表面多次波压制(SRME)技术是目前应用效果较好的多次波衰减技术。在介绍多次波类型和常见压制方法的基础上,引出SRME方法。基于平面波传播模型讨论SRME技术的基本原理,以及针对实际地震数据的迭代预测和减去方法,结合该技术的特点给出实际地震数据应用流程。澳大利亚Timer Sea地区海洋地震资料应用实例表明SRME这种数据驱动的表面多次波压制方法非常实用,尤其对崎岖海底多次波有显著效果。     

基于数据一致性原理预测与压制自由表面多次波的效果分析

 本文基于数据一致性预测与压制自由表面多次波方法原理,研制了迭代自适应压制多次波方法,用于模型数据和海洋实际地震数据的多次波压制处理。模型试算和实际海洋地震数据处理结果表明,与现有的常规多次波消除方法相比,此方法收敛速度快,并能很好地保持有效波能量。在应用此法时,要特别注意以下几点：①基于数据一致性原理,通过时间—空间域褶积预测自由表面多次波,多次波预测算子可以是含多次波的原始数据,也可利用已部分消除多次波的数据（如抛物线拉东变换滤波方法压制多次波后的数据）,这样能更快地获得较好的多次波压制效果;②在一定简化条件下,预测与压制自由表面多次波可表达为一个线性最小平方反演的过程,实现过程是一个迭代自适应过程,只需要很少的几次迭代就能获得较好的多次波压制效果;③对于地下地层结构非常复杂时的多次波压制,文中方法在更有效地压制各种自由表面相关多次波的同时,还可以压制部分层间多次波,同时也能更好地保持一次波有效能量。     

减去法多次波压制技术在松辽盆地北部古龙断陷中的应用

松辽盆地北部古龙断陷的地震地质条件复杂,受上覆地层对地震波反射能量的屏蔽影响,在深部火山岩等强反射界面产生了能量较强的层间多次反射波,导致古龙断陷研究区的地震资料品质较差。为消除由层间多次波引起的断陷期地层的构造假象,提高古龙断陷结构的识别精度,采用减去法进行深层层间多次波压制。方法的基本原理是:应用多次波速度对原始CMP道集进行动校正处理,然后对CMP道集进行叠加,得到多次波能量加强的单道记录,亦称为模型道,将模型道和校正后的CMP道集进行逐道匹配相减运算,再进行反动校正得到多次波压制后的CMP道集。减去法层间多次波压制方法易于编程实现,算法简单。数值算例显示,该方法可有效压制古龙断陷研究区的深层层间多次反射波,为深层地震资料的准确成像奠定了基础。     

预测反褶积去除多次波的几个理论问题的探讨

以模型研究为基础,讨论了预测反褶积去除多次波应注意的几个理论问题,得出了一些有意义的结论:①道集中多次波时差是变化的,要去除整道集的多次波,预测步长应以远道为参照;②预测反褶积去除多次波还不完全等同于一般的提高分辨率处理,步长太小的多次波无法准确预测和去除;③算子长度要大于多次波周期,长度太小会使预测结果混入假能量;④级联反褶积效果不理想,建议慎用此技术;⑤层间多次波衰减很快,小于50m的层间多次波无法分辨、难以去除。