海上地震资料零相位化处理技术研究

在海洋地震资料采集中,气枪震源子波接近最小相位子波,反射信号的峰值点并不代表地下反射界面,需要进行相位处理。传统的最小相位化处理技术不能彻底消除相位对资料的影响,传统反褶积方法从地震资料中提取零相位化算子并对资料进行零相位化处理技术,由于提取算子的不稳定性,很难得到满意的处理效果。为此,探讨了采用震源模拟子波、远场实测子波和海底提取子波求取零相位化算子并对地震资料进行零相位化处理的技术。首先分析了非零相位处理对后续高分辨率处理和解释标定的影响;然后讨论了海洋地震资料子波的获取方式,阐明了在深水、浅水两种条件下如何利用不同子波进行零相位化算子求取和应用;最后以海洋资料处理为例,证实了深、浅水资料零相位化处理技术的可靠性。     

统计法同态反褶积

同态反褶积在地震资料处理中已得到了广泛应用。这种非线性系统,对地震子波不做最小相位假设,只需能分离出地震子波和反射系数,在分离出的地震子波中,选取最合适的地震子波需要花费大量的人工时间,并需要一定的经验。本文采用统计法在许多反子波中按一定的准则选取最佳反子波用于同态反褶积。判断准则是采用最小熵反褶积中的MED准则和PARSIMONY准则,从而解决了人工选取的费时和由于没有统一的选择标准出现的因人而异等问题。通过大量的地震测线试验,按MED准则和PARSIMONY准则求得的最佳反子波相同。求得的地震子波不仅能用于同态反褶积还可用于地震子波的最小相位和零相位转换,转换后的最小相位地震子波能满足对地震子波做最小相位假设反褶积的要求,转换后的零相位地震子波可用于地震剖面的最终输出,符合解释要求。     

利用Ricker子波相移特性估计地震资料剩余相位

零相位地震资料具有分辨率高、易于解释等优点,然而最小相位假设下的反褶积处理很难保证地震资料为零相位,需通过后续技术手段估计剩余相位并做零相位校正。通过研究Ricker子波的相移特性,发现主频不同的Ricker子波在相同相位旋转下,峰值时刻存在时差,该时差与相位旋转量具有线性关系。在常相位假设下,对相位未知的地震数据做两次滤波处理,基于滤波后的数据求出同一反射界面的峰值时差,再通过峰值时差与相位的线性关系实现剩余相位的估计。该方法不受判别准则的约束,模拟合成记录和实际资料的应用结果证实了该方法的可行性和有效性。     

频率域地表一致性反褶积方法及应用效果分析

提高地震资料分辨率的重要手段是采用反褶积技术。反褶积方法很多，如子波反褶积、脉冲反褶积和预测反褶积等。这些方法各有优缺点，在高分辨率资料处理中应用受到许多条件制约，不能有效地提高资料的分辨率，其效果不能满足解释人员的要求。作频率域地表一致性反褶积需要对记录进行频谱分析和频谱分解，同时要设计反褶积算子，然后在共炮点域和共接收点域分两步对资料进行褶积。这种方法能够展宽频谱，压缩地震子波，并能校正地震信号的相位谱，输出零相位子波，较大程度地提高地震资料的分辨率。该方法在胜利油田车22地区三维等资料处理中应用，取得了较好的效果。     

零相位改进型最小熵反褶积方法

本文对常规最小熵反褶积方法中存在的一些问题进行了探讨和改进：（１）为克服最小熵反褶积对弱反射的压制作用，本文采用对数型规范方差模准则；（２）为了减少最小熵反褶积对输入记录相位的改造，本文对反褶积算子加入了零相位约束；（３）为了克服局部极值问题并加速收敛，本文按输入记录傅氏谱的特征给出了确定迭代初始滤波器的方法，理论和实际资料处理表明，该方法是一种较理想，较实用的反褶积方法。     

零相位合成记录约束下利用匹配滤波实现频变剩余相位校正

在相同振幅谱、不同相位特征子波中,零相位子波分辨率最高,且主峰值对应反射界面,因此在地震资料处理中,需要通过相位校正技术消除子波剩余相位的影响。常相位校正技术未考虑子波相位随频率发生变化从而导致相位校正结果不理想。为此,提出零相位合成记录约束下利用匹配滤波实现分频相位校正的方法。该方法将井旁地震道作为输入,零相位合成记录作为输出,利用匹配滤波算法求出二者间的相位匹配因子,然后将相位匹配因子与地震数据褶积得到零相位化地震数据。该方法考虑了实际地震数据剩余相位的频变特性,充分利用测井合成记录进行高精度相位校正。理论模型和实际数据处理结果表明,所提方法可以有效消除频变剩余相位影响、显著提高地震数据分辨率,且抗噪性强,具有较高的实用价值。     

地震子波零相位化改造的应用

地震资料准确标定是地震资料精细解释工作的基础。从声波时差、密度资料的环境校正入手，利用合成地震记录求取准确的时间〖CD1.8mm〗深度关系，获得与井旁地震资料最佳匹配的非零相位实际地震子波；利用子波反褶积完成地震子波的零相位化改造，消除地震子波非零相位化引起的干涉假象和相邻地震工区间的闭合差，提高地震资料的分辨率。清晰的地震反射结构突出了特定的地质现象，为地震资料的准确标定提供了依据。     

基于模型的地震子波处理技术

地震记录从激发到接收经过多次滤波过程，使地震子波的相位发生了变化。本文认为影响地震子波相位变化的主要原因是大地的滤波作用，检波器响应和仪器响应。为了克服或减轻上述影响，可通过设计震波子波，并建造以上三种滤波器，从而构造地震子波模型和噪声子波模型；分析反褶积所要求的理想地震子波和实际地震子波的误差，求出相位校正滤波器，对实际地震记录反褶积后的数据进行相位校正，使输出的地震子波为零相位子波，改善了地震     

因式分解串联反褶积

当前使用较多的最小相位反褶积方法均假设子波为最小相位，所以不适应非最小相位的实际地震子波，限制了地震数据处理中分辨率的提高。即使是实际地震子波为最小相位，采用最小相位反褶积方法，也会导致较多的高频噪声，使信噪比降低。本文提出的因式分解串联反褶积方法避开子波的最小相位假设，通过对自相关进行因式分解，得到子波的可能因式，然后对分解所得到的子波因式逐个求反褶积算子，并进行最大、最小相位筛选，再将各个因式串联进行试探和判别，最后实现非最小相位子波的反褶积。对理论数据和实际数据的应用表明，因式分解串联反褶积方法能显著提高分辨率，且在一定程度上提高了信噪比，即使是在最小相位子波情况下，其效果也优于当前使用的最小相位反褶积方法。     

多尺度时变地震信号反褶积

针对石油地震勘探中信号的时变性，提出了一个新的时变地震信号反褶积方法。在分析地层时变滤波特性的基础上，构造多尺度地震子波，分别用每一尺度的地震子波作确定反褶积，并基于信息最小熵准则设计检测函数，综合多尺度反褶积结果。理论数据和实际处理表明本文提出的方法具有较好的效果。     

基于高阶统计约束实现同态盲地震反褶积

本文通过引入高阶统计学的独立变量分析算法(ICA),利用双谱估计出的地震子波作为约束条件来实现同态盲地震反褶积。首先在无噪声的条件下,将地震记录由时间域变换到同态域,利用相邻两道地震道作为组合,将地震褶积模型转换为线性混合ICA模型;然后,利用高阶统计学中的双谱估计地震子波,利用估计出的地震子波信息作为约束条件应用于快速独立变量分析算法(FastICA)中,实现地震子波和反射系数在同态域的分离;最后将分离的地震子波和反射系数再反变换到时间域,即可得到反射系数和地震子波。模拟和实际地震数据的数值算例均表明,在不对反射系数作高斯白噪假设及子波最小相位假设的条件下,基于高阶统计约束的同态盲反褶积方法能够取得较好的反褶积效果。     

可控震源自适应地表一致性反褶积

随着地震勘探资料处理技术的发展，用于地震勘探数据处理的反褶积方法也不断完善。但是，多年来对可控震源地震数据处理主要采用纯相位滤波方法来进行零相位至小相位的子波转换。这种方法对于有Ｑ吸收的实际地震数据存在一定问题，它使可控震源相关波不再是零相位，而是混反褶积方法。该方法能自动提取地表一致Ｑ吸收量，并模拟出地表一致性Ｑ吸收可控震源相关子波，用子波反褶积方法。该方法能自动提取地表一致性Ｑ吸收量，并模拟出     

频域约束条件下的最小熵反褶积

频域约束最小熵反褶积是一种新的最小熵反褶积方法。该方法是在原有信号频谱特征的约束下，运用最小熵准则来重建反射系数谱，从而实现由反褶积将反射振幅转变为反射系数。在考虑原有信号频谱特征的约束之后，便可实现对有限频带数据进行的反褶积。     

同态反褶积的改进与应用

在地震记录的褶积模型中,当假设地震子波为最小相位、反射系数为白噪声时,反褶积的不定解问题便变成了可解。由于判定实际地震记录中地震子波的相位特性很难,因此出现了几种混合相位子波的反褶积,如同态反褶积、最小熵反褶积、L_1模反褶积等,这些方法各有优、缺点。统计法同态反褶积使混合相位反褶积达到了实用化的程度,但应用中要人工选定地震子波和反子波。本文将统计法同态反褶积与其他几种混合相位反褶积方法结合起来,即对统计出的多个子波,采用MED准则、L_1模准则和PARSIMONY准则选定最佳子波和反子波,使混合相位反褶积在实用化方面又向前推进了一步。     

基于负熵的地震盲反褶积方法及其应用

讨论了基于负熵的地震盲反褶积方法。盲反褶积方法不需要以最小相位子波和高斯白噪反射系数为基本假设,通过高斯混合模型模拟反射系数序列中的强反射信息（地质目标体）和弱反射信息（隐蔽性油气藏）,基于负熵的非高斯性判据定义盲反褶积目标函数,应用期望最大化算法求解模型参数的最优估计,最终得到与原始反射系数相似程度很高的非高斯反射系数。选用不同相位子波和非高斯反射系数模型对方法进行了验证,并与维纳脉冲反褶积进行了比较,结果表明,算法适应非最小相位、非高斯系统。将方法应用于实际地震数据处理,地震记录的频带被有效拓宽,地震资料的分辨率得到提高。     

零相位同态反褶积

同态反褶积是一种利用复赛谱技术提取子波和进行子波反褶积的方法，它要求在频率域将子波相位正确地展开计算。在实际中做到这一点是十分困难的，为此本文提出零相位同态反褶积方法。在无井条件下，对于一般批量处理来说，提高数据的分辨率要比获得精确相位更为重要．在求取零相位子波时，除采用原有同态技术外，还采用了分形理论和自组织神经元方法进行聚类、提取子波，并获得了满意的结果。     

多尺度时变地震信号反褶积

针对石油地震勘探中信号的时变性，提出了一个新的时变地震信号反褶积方法．在分析地层时变滤波特性的基础上，构造多尺度地震子波，分别用每一尺度的地震子波作确定反褶积，并基于信息最小熵准则设计检测函数，综合多尺度反褶积结果。理论数据和实际资料处理表明本文提出的方法具有较好的效果。     

有限熵反褶积

本文从传统的最小熵反褶积方法入手，探讨了熵的概念及其在地震勘探中的具体涵义，指出了现行的最小熵反褶积方法存在的一些问题。针对规范方差模压制弱反射的不足，提出了利用对数变换熵模替代规范方差模的方法，并将最小熵改为有限熵，使地震记录的熵模向给定的熵模靠近，而不是一味减小熵。此法可有效地减小对弱反射的压制。实际资料的处理结果证明了该方法的正确性，在减小压制弱反射的前提下，能有效地提高地震资料的分辨率，较好地保持地震资料的整体能量平衡。此法是经典的最小熵反褶积方法的进一步发展。     

基于纯相位滤波器的子波相位校正方法研究

针对子波相位提取不准确影响反褶积后地震剖面分辨率的问题,提出了一种基于纯相位滤波器的子波相位校正方法来校正子波残余相位,以提高反褶积后地震剖面的分辨率。该方法采用自回归滑动平均(Autoregressive moving average,ARMA)模型和单位化振幅谱的方式构造纯相位滤波器,以描述任意特性的子波残余相位;在最大方差模准则约束下,采用改进的粒子群算法对子波残余相位进行寻优,最终实现反褶积结果中子波残余相位的校正。正演模拟数据和实际地震资料处理结果表明了该方法的有效性和实用性。     

用VSP资料提取子波对地面地震记录作整形反褶积

选择与地面地震记录接近的 VSP 资料提取子波 b(t),经快速傅氏变换求得 B(f),将|B(f)|平滑滤波成|(f)|后作为滤波因子对 B(f)进行滤波,再经反傅氏变换,即可得到与地面地震记录子波最为接近的子波 d(t)。然后求取零相位整形因子,再对地震记录作整形反褶积及一些保持高信噪比的处理,便可输出高分辨率的零相位地震剖面。