结合曲波变换的焦点变换在地震数据去噪和插值中的应用

为了更好地衰减地震数据中的随机噪声,以及更加精确地对缺失地震数据进行重构,在自由表面多次波的反馈迭代方法中,用多维加权互相关替换多维加权褶积,即焦点变换方法.该方法为全数据驱动过程,不需要任何地下信息,尤其当地下地质体比较复杂并且需要考虑的各种信息较多时.为了改善传统基于最小平方计算的焦点变换有效信号聚焦不够集中地效果,笔者提出将三维曲波变换与焦点变换结合,并采用L1范数最优化求解.模型及实测资料试验证明,联合三维曲波变换与焦点变换在地震数据随机噪声衰减中聚焦点有效信号更加集中,切除噪声后有效信号保存更完整;对缺失地震数据的重构更加完整和精细,并且有效保存了高频信息.     

Radon域下的K-SVD字典的混采分离

基于地震反演来分离混采数据的方法,笔者提出用K次迭代奇异值分解(K-SVD)来更新Radon域下混叠信号中的字典原子的方法:在同步源采集和地震稀疏反演的背景下,将混合地震信号的分离视为稀疏反演问题,将共检波点域的数据表示在Radon域内,此时有效信号同相轴收敛;对数据阈值滤波后进行分块字典学习,进一步稀疏地表示地震数据;最后,固定字典,更新恢复信号和稀疏系数完成分离。模拟和实际资料处理结果表明:该方法对于混采数据的分离相对中值滤波、小波变换等更有效、分离质量明显提升,可应用于实际混叠数据中。     

基于双曲Radon变换的混采地震数据重建

采用多级中值滤波分离混采数据,可以很好地保持单炮的有效信息;对分离后的单炮数据,采用双曲Radon变换进行地震数据道重建,可以在Radon域获得极高的分辨率从而准确地重建地震数据。单炮道重建时,通过稀疏约束控制Radon变换来提高地震数据的重建精度。双曲Radon变换计算耗时较长,在算子求解时,本文采用快速迭代收缩阈值算法(FISTA),明显加快收敛速度,提高计算效率。模拟数据和实际数据表明,采用多级中值滤波和双曲Radon变换的方法重建混采地震数据可以获得较高的重建精度。     

基于样条插值与曲波变换压缩感知的井下微地震监测数据重建

对于非常规油气开发水力压裂井下微地震监测,由于井中布设的检波器数量有限而导致空间采样不够,致使在进行偏移成像时产生空间假频。为消除假频现象,需要对空间欠采样的数据进行内插。目前基于曲波变换(Curvelet)稀疏约束的地震道插值方法(即压缩感知)已经逐渐被广泛应用,但是对于井下微地震监测数据,由于检波器数量过少,其在时间上的采样点数要远远大于检波器数。在这种情况下,曲波基函数在一定尺度下所能取到的方向信息是有限的,致使其基函数各向异性特征不能很好地发挥,因此插值效果不好。为解决该问题,我们提出了结合样条插值的基于曲波变换稀疏约束地震道插值方法。对于井下微地震监测数据,首先利用样条插值方法对每道数据的特定震相到达时间进行插值,在达到曲波基函数可以取到的方向后(如水平方向),此时曲波基函数可以更稀疏地表示微地震数据体,然后再进行基于曲波变换稀疏约束的道间插值,并进行方向滤波,即可以达到较好的插值效果。我们基于一个井下微地震监测合成数据进行了测试,与数据加密前的地震偏移成像结果对比,内插之后数据偏移成像中的假频得到了压制。     

L1-L2范数联合约束稀疏脉冲反演的应用

稀疏脉冲反演实际上就是利用反褶积原理, 从带有噪声的地震道中计算出具有稀疏分布特征的反射系数的振幅和时间.稀疏脉冲反演是非线性优化问题, 通常都是把非线性优化问题转化为线性优化问题, 然后用线性优化算法求解.以范数约束为基础, 提出L1-L2范数联合约束求解的方法.该算法采用了目前国际流行的内点算法, 与传统的优化算法相比, 这种算法具有精度高, 速度快的优点.通过研究人工模型和南海某油田实际数据, 表明该算法的计算结果和测井记录吻合好, 提高了地震分辨率, 目的层段分辨率优于8m.利用反射系数剖面预测的储层厚度和开发井吻合很好, 大大地降低了资源量计算的风险和油田开发的不确定性.      

基于L1范数的波阻抗反演

提出了一种新的波阻抗反演方法,首先根据地下反射系数序列是一个稀疏脉冲序列这一假设,将地震波阻抗反演中的目标函数表示为L1范数约束下的L1范数优化问题,并将L1范数用一个平滑函数来近似,从而使得目标函数函数可微。然后将L1范数约束下的基追踪问题转化为无约束最优化问题,并利用基于导数的局部优化方法求解无约束优化问题,求得反射系数,进而计算得到波阻抗。模型和实际资料计算结果均表明该方法可行。     

基于稀疏反演算法的高分辨率Radon变换及其在多次波压制中的应用

针对目前双曲Radon变换Radon域能量团能量泄漏的问题,提出一种基于稀疏约束反演算法的高分辨率Radon变换进行多次波的压制。该方法在常规双曲Radon变换的基础上加入稀疏约束条件,应用共轭导向梯度(CGG)反演算法进行求解,能有效地提高Radon域速度谱的聚焦效果,有利于分离一次波和多次波。模型和实际资料试算证明了该方法的有效性和实用性。     

一种基于压缩感知的随机噪声压制方法

随着高精度地震勘探技术的发展,利用高保真的方法提高地震资料信噪比成为了去噪处理的关键。曲波域阈值法能够有效地压制随机噪声,但易产生伪吉布斯震荡现象,造成信号局部畸变,从而影响处理效果。针对这一问题,提出一种基于压缩感知理论（Compressing Sensing,简称CS）的地震信号去噪方法,该方法利用随机噪声和有效信号在曲波稀疏域稀疏表征的差异来分离随机噪声。其实现步骤为:将地震数据变换到曲波域;利用压缩感知理论和全变差正则化算法重构曲波系数;曲波逆变换得到压制噪声后的重构地震数据。理论模型和实际资料应用表明,该方法能够很好规避伪吉布斯现象带来的信号失真问题,进一步提高了资料的信噪比。      

三维稀疏反演多次波预测及曲波域匹配相减技术

传统的自由表面多次波压制(SRME)方法研究是基于二维假设的,这种算法对多次波贡献考虑过于局限,难以应对复杂地质构造的情况。3DSRME算法过于笨拙,对数据要求过于苛刻,很难有效推广和应用。三维稀疏反演多次波预测方法利用柯西概率密度函数,将垂直测线方向上稀疏的多次波能量贡献道集转换到模型空间,有效重构同相轴能量顶点——菲涅尔带,从而有效拾取多次波能量,准确预测多次波。采用曲波域匹配相减技术对多次波进行去除,相较于传统的最小平方匹配相减方法,Curvelet域具有多方向、多尺度的特性,能够更有效地压制多次波。建立三维倾斜层状速度模型,对模拟三维地震数据进行试算,并与常规2D SRME的处理结果进行对比,验证了本文所述方法的有效性。     

基于组合震源编码的多尺度全波形反演方法

全波形反演(full waveform inversion, FWI)是目前精度最高的一种速度反演工具,通过迭代反演得到高精度的地下构造,为叠前成像技术提供更准确的速度场,满足目前勘探开发日益复杂的需求。但FWI需要估计精确的震源子波,而从野外采集的地震数据提取子波是非常困难的,此外,反演过程中,模型参数与观测数据存在强的非线性关系,容易产生周波跳跃现象。针对中低波数反演过程中存在周波跳跃现象与地震子波难提取的问题,本文构建了一种基于组合震源的多尺度波形反演方法。首先对子波和地震数据进行时移组合叠加,再进行互相关梯度求取,只需要一次逆时偏移的计算量,就可以完成梯度的求取,实现多尺度反演的目标。通过模型试算,基于组合震源的FWI方法,可以达到多尺度反演的目的,使得反演结果更稳定;与不依赖子波的方法相结合,反演结果相对准确。     

用STRATA进行地震数据的反演

STRATA为一套交互2D/3D模型和反演软件,其功能是将叠后的地震道转换成波阻抗地震道。除了地震反演外,STRATA软件还包括其它一些功能如地震处理,子波提取和井编辑等。所有任务可在多个连接窗口中完成和显示,可以建立地质模型,分析地震数据和交互研究反演结果。在软件中提供了多种反演方法如基于模型反演,稀疏脉冲反演和人工智能神经网络反演。STRATA还提供了分析分步反演结果的工具。     

有色反演技术在少井区岩性体预测中的应用

阐述了有色反演的基本原理,并给出了反演流程。通过模型试算,明确有色反演关键参数的物理意义及取值范围,并在孤南洼陷实际工区应用,较好地刻画出沙三下早期低位扇体的横向展布范围。与常规地震属性相比,反演结果更加符合沉积规律,与实钻井岩性分布情况吻合程度高。表明有色反演在保留地震数据原始现象的基础上,分辨率明显提高,适合无井或少井区的地层或岩性解释。     

基于地震信息的歧口18-1稀井网区储层预测

针对歧口18-1区块沙河街组扇三角洲储层砂体横向变化快的地质特征和稀井网的资料条件,应用工区的三维地震资料,采用地震属性分析、测井约束反演等方法,分层次开展歧口18-1沙河街组储层砂体空间分布的预测,确定了区块优质储层的分布规律。通过提取各种地震属性,在单井地震属性岩性标定的基础上,优选均方根振幅属性作为参数,确定了歧口18-1区块沙河街组扇三角洲有利相带的空间分布;据此,在扇三角洲内部应用测井约束反演技术预测优质储层的分布规律及其内部结构,为断块有利勘探目标的确定和开发方案的制定提供了地质依据。这种精度逐级提高的层次性储层预测技术,尤其适合稀井网、大井距条件下的海上油田优质储层的确定,可有效地降低开发风险。     

基于Radon域阈值迭代的同时震源波场分离

由于同时震源数据包含串扰很难直接成像,因此需要对混叠的炮记录进行分离,为了将混叠的波场进行分离,笔者建立了基于稀疏域反演的阈值迭代模型,将混合采集数据的共检波点道集转换到Radon域进行稀疏表示,利用阈值算子进行约束,通过迭代反演得到分离结果。实验算例表明通过较少的迭代即可获得信噪比较高的分离结果,验证了反演方法的有效性,并且该算法对随机噪声有很强的压制效果。     

波阻抗约束反演技术预测煤层厚度

用测井资料结合三维地震数据体及其解释成果进行多井约束下的波阻抗反演(稀疏脉冲反演结合地震约束的测井曲线反演)来预测煤层厚度,是通过层位标定确定煤层所对应的波阻抗层,然后提取该波阻抗层的厚度并与钻孔见煤点处的煤层厚度进行拟合匹配,最终得到三维地震测区的煤层厚度分布规律。该法对煤层厚度预测是一种新的尝试。      

地质统计学反演及其在吉林扶余油田储层预测中的应用

地质统计学反演方法将随机建模技术与常规地震反演相结合,有效地综合地质、测井和三维地震数据,可以更加精确地描述储层的变化.在执行地质统计学反演前,首先应用稀疏脉冲约束反演,了解储层的大致分布,以求取子波和水平变差函数.地质统计学反演从井点出发,井间以原始地震数据作为硬数据,通过随机模拟的产生井间波阻抗,然后将波阻抗转换成反射系数,并用确定性反演方法求得的子波褶积产生地震道,通过反复迭代直至合成地震道与原始地震数据达到一定程度的匹配,反演结果是多个等概率的波阻抗数据体实现.反演结果符合输入数据的地质统计学特征并受地质模型的约束,它综合了测井的垂向分辨率高和地震的横向分辨率高的优势,结果的多个实现用于不确定性评价.     

大地电磁面积性资料和稀疏测线资料的三维反演解释

对理论模型合成的稀疏测线数据和面积性数据以及实测单一测线数据进行了三维反演。通过对比分析合成稀疏测线数据和面积性数据的三维反演结果发现,使用4个张量阻抗元素作为反演数据的稀疏测线数据的三维反演结果可以较好地反映三维目标体,虽然效果可能不如面积性数据的三维反演结果。实测单一测线数据的三维反演结果也较好地揭示测线周围地下基岩界面的三维起伏情况。合成数据和实测资料的三维反演结果表明:可以采用三维反演解释的方法对大地电磁稀疏测线资料进行反演解释。同时,从合成数据的三维反演结果分析可以看出,对大地电磁稀疏测线资料进行三维反演,应尽可能反演所有张量数据;对大地电磁面积性资料进行三维反演,可以只使用两个非对角元素数据,但使用所有张量数据的效果更好。     

Ensemble-based conditioning of reservoir models to seismic data

While 3D seismic has been the basis for geological model building for a long time, time-lapse seismic has primarily been used in a qualitative manner to assist in monitoring reservoir behavior. With the growing acceptance of assisted history matching methods has come an equally rising interest in incorporating 3D or time-lapse seismic data into the history matching process in a more quantitative manner. The common approach in recent studies has been to invert the seismic data to elastic or to dynamic reservoir properties, typically acoustic impedance or saturation changes. Here we consider the use of both 3D and time-lapse seismic amplitude data based on a forward modeling approach that does not require any inversion in the traditional sense. Advantages of such an approach may be better estimation and treatment of model and measurement errors, the combination of two inversion steps into one by removing the explicit inversion to state space variables, and more consistent dependence on the validity of assumptions underlying the inversion process. In this paper, we introduce this approach with the use of an assisted history matching method in mind. Two ensemble-based methods, the ensemble Kalman filter and the ensemble randomized maximum likelihood method, are used to investigate issues arising from the use of seismic amplitude data, and possible solutions are presented. Experiments with a 3D synthetic reservoir model show that additional information on the distribution of reservoir fluids, and on rock properties such as porosity and permeability, can be extracted from the seismic data. The role for localization and iterative methods are discussed in detail.     

基于压缩感知理论的缺失地震数据重构方法

压缩感知是一种新的理论,它打破常规尼奎斯特-香农采样定理的制约,利用信号的稀疏特性或可压缩特性,用较少的数据即可重构恢复完整的信号。建立了基于压缩感知理论的缺失地震数据重构模型。首先在与稀疏变换不相关的测量矩阵基础上引入一种约束矩阵,使地震数据的缺失满足或接近高斯随机分布;随机缺失的地震数据变换到稀疏域会产生很多与有效信号不相干的随机噪声,接着通过一种新的自适应阈值迭代算法可以很好地消除稀疏系数中的随机噪声干扰,经过逆稀疏变换即得到重构后的地震数据。Marmousi 2模型测试及实际地震资料处理均验证了该方法的可行性和有效性。重构缺失地震数据取得了较好的效果。     

Curvelet 域海底电缆多次波压制方法研究

将检波点置于海底的海底电缆( OBC) 地震采集技术面临全体自由表面多次波的困扰。通过采用改进后的SRME 方法进行OBC 数据自由表面多次波的衰减,SRME 方法分为预测和相减过程,在相减过程中采用常规减去法、二维Curvelet 阈值相减法以及三维Curvelet 阈值相减进行多次波相减。通过模型试算对3 种方法进行比较,发现在Curvelet 阈值相减法中,对多次波的减去效果更好,尤其是三维Curvelet 变换阈值相减的效果更为突出。