基于L1范数正则化的三维多震源最小二乘逆时偏移

与常规偏移相比,最小二乘偏移在振幅保真性、提高分辨率、压制偏移噪音等方面具有较大优势。交错网格下基于一阶波动方程的最小二乘逆时偏移能够考虑介质密度的影响,且在压制数值频散方面有一定的优势,但该方法目前主要应用于二维介质中。为了拓展方法的适用范围,将该算法推广到三维情形下。同时,考虑到多震源方法会引入串扰噪声,在目标泛函中引入L1范数的稀疏正则化约束,并给出一种快速有效的解法。结果表明,相位编码算法可显著降低计算量,提高计算效率,但会引入高频的串扰噪音,而L1范数正则化由于加入稀疏约束,可有效地压制成像结果中的低频和高频噪音,显著提升成像分辨率,较大程度地改善成像质量,且线性Bergman解法降低反演结果对参数的依赖度,适用于实际资料的处理。     

各向异性介质一阶速度-应力方程平面波最小二乘逆时偏移

为满足各向异性储层精细勘探的需求,基于各向异性介质拟声波一阶速度-应力方程,首先推导适用于反演成像的偏移成像算子及线性正演算子,进而构建出泛函梯度及散射波场;其次从最小二乘反演框架出发,发展各向异性介质拟声波最小二乘逆时偏移成像方法;为了提高反演效率,进一步引入平面波编码技术,并结合预条件、正则化及GPU加速等措施,最终发展一种稳定高效的各向异性介质平面波最小二乘反演成像多级优化策略,并进行典型模型反演成像测试。结果表明:该方法能够对逆掩断层、高陡倾构造、崎岖浅表层等复杂构造进行相对保幅成像,成像效率较高,且迭代过程中自动压制交叉干扰和偏移噪音,进而提升剖面的整体成像质量。     

基于正交子集的叠前噪音压制技术

三维地震数据中一条检波线和与之垂直的炮线的所有地震道组成了三维地震数据的一个正交子集.一个正交子集就是一个三维单次覆盖数据体.在正交子集中,各种规则干扰,如面波、声波、折射以及由地面不均匀体产生的散射,在三维空间上,形成以震源或散射点为顶点的锥形体,线性噪音为从圆锥顶点辐射出的直线,具有恒定的视速度.三维F - Kx - Ky锥形滤波器的频率响应特征呈圆锥形,与线性噪音在正交子集道集上的分布形状吻合,三维F - Kx - Ky锥形滤波可以很好压制线性噪音和次生干扰.在正交子集里,共中心点距离缩减为炮点距和检波点距的一半,将三维叠后随机噪音压制技术应用到正交子集上,可有效缓解基于传统道集的叠前噪音压制因空间采样不足而引起的假频问题.实际资料的应用表明,正交子集压制噪音,比传统的炮检域有更好的去噪效果.     

基于归一化互相关成像条件的GPR逆时偏移成像

针对基于零时刻成像条件的探地雷达(GPR)逆时偏移精度低、难以对复杂结构进行高精度成像的缺点,将归一化互相关成像条件应用于GPR叠前逆时偏移成像。从二维GPR电磁波方程出发,采用基于完全匹配层(PML)边界条件的时域有限单元法(FETD)模拟电磁波正向和逆向传播,采用归一化互相关成像条件获取叠前逆时偏移的偏移结果,将空间高通滤波用于压制互相关过程中产生的低频噪声,然后编制相应的GPR叠前逆时偏移程序。在此基础上,建立2个复杂的GPR模型,利用基于归一化互相关成像条件的GPR逆时偏移程序进行计算,并与基于零时刻成像条件的GPR逆时偏移剖面进行对比。研究结果表明:与基于零时刻成像条件的GPR逆时偏移剖面相比,基于归一化互相关成像条件的GPR叠前逆时偏移剖面能更清晰地反映异常体空间形态和内部结构信息,其分辨率和成像精度更高。     

基于双平方根算子的保幅角度域成像

建立基于双平方根算子的保幅叠前深度偏移与地下人射角度的关系,应用单程波双平方根方程的保幅波动方程叠前深度偏移输出角度域共成像点道集及相应的成像结果,为后续的偏移速度分析和振幅分析提供可靠的数据.取代相对耗时的倾斜叠加法,应用基于精确投影的快速插值映射法抽取保幅角度域共成像道集.结果表明:基于双平方根求取偏移距域道集比基于单平方根方程更为方便直观,也更适合于角度域成像;保幅角度域偏移采用的成像条件不仅可以有效地补偿振幅和改善成像结果,而且克服传统炮域单程波保幅偏移中反褶积型成像条件的不稳定性.理论模型数据和实际资料试算结果进一步证明了所提角度域保幅偏移理论和算法的正确性和有效性.     

基于循环对抗神经网络的快速最小二乘逆时偏移成像方法

最小二乘逆时偏移成像方法因计算量巨大,限制了其大规模的工业应用。基于此,建立循环对抗神经网络表征Hessian矩阵的逆,构建逆时偏移结果和反射系数之间的映射关系。通过建立的神经网络对逆时偏移成像结果进行去模糊化处理,提高成像质量,同时大幅减少计算时间。将训练好的网络应用于Marmousi模型和Sigsbee2A模型的逆时偏移结果。结果表明,本文方法在不显著增加计算量的情况下较好地提高了逆时偏移成像质量。     

基于源波场照明的逆时偏移振幅补偿方法

逆时偏移作为一种先进的地震成像方法,能够适应横向变速和高陡倾角等复杂地质构造成像。但在对逆掩断层等复杂地质构造进行逆时偏移成像时,由于断层对地震波场的屏蔽效应,导致其下盘地质构造成像振幅很弱。一般采用单炮源波场照明除互相关成像来对深层构造弱振幅成像进行补偿,这种单炮源波场照明补偿方法虽然简单,但在地质构造特别复杂时会导致波场照明空间变化剧烈,从而影响成像振幅的补偿效果,加重了背景假像和噪音。为了克服这一问题,提出均炮源波场照明补偿方法,即用均炮源波场照明除互相关成像来进行弱振幅补偿,均炮源波场照明是指利用某一炮附近邻域内所有单炮源波场照明的均值来代替该炮源波场照明。对于复杂构造,由于均炮源波场照明空间变化较平缓,在进行逆时偏移成像振幅补偿时,背景假像和噪音也能得到很好的压制。根据实际地质构造设计了一个逆掩断层理论模型来验证均炮源波场照明振幅补偿的效果,并和单炮源波场照明振幅补偿进行了对比。     

基于源波场照明的逆时偏移振幅补偿方法研究

逆时偏移作为一种先进的地震成像方法,能够适应横向变速和高陡倾角等复杂地质构造成像。但在对逆掩断层等复杂地质构造进行逆时偏移成像时,由于断层对地震波场的屏蔽效应,导致其下盘地质构造成像振幅很弱。一般采用单炮源波场照明除互相关成像来对深层构造弱振幅成像进行补偿,这种单炮源波场照明补偿方法虽然简单,但在地质构造特别复杂时会导致波场照明空间变化剧烈,从而影响成像振幅的补偿效果,加重了背景假像和噪音。为了克服这一问题,本文提出均炮源波场照明补偿方法,即用均炮源波场照明除互相关成像来进行弱振幅补偿,均炮源波场照明是指利用某一炮附近邻域内所有单炮源波场照明的均值来代替该炮源波场照明。对于复杂构造,由于均炮源波场照明空间变化较平缓,在进行逆时偏移成像振幅补偿时,背景假像和噪音也能得到很好地压制。根据实际地质构造设计了一个逆掩断层理论模型来验证均炮源波场照明振幅补偿的效果,并和单炮源波场照明振幅补偿进行了对比。     

时空分数阶扩散方程的最小二乘混合型有限元方法

本文考虑时空分数阶扩散问题的数值模拟.通过引入通量u=-Dp作为中间变量,将分数阶扩散方程化为一阶微分方程组,构造了相应的最小二乘泛函与变分问题,证明了最小二乘问题与变分问题的等价性.据此,对时空分数阶扩散方程建立了最小二乘混合型有限元离散格式,利用双线性形式满足■不等式,证明了离散格式解的存在唯一性与收敛性估计,并进行了数值实验.     

基于地震叠前大角度道集的调谐压制提高分辨率方法

地震叠前成像的叠加数据受大角度道集干涉调谐作用影响,子波特征模糊、分辨率降低。对此,利用正演模拟首先明确大角度数据干涉的形成机理,即随着入射角的增大,地层时间厚度减小,导致数据发生干涉调谐效应。在此基础上进一步分析地层顶底干涉的陷频周期条件、正演模拟陷频和假陷频特征,明确了提高分辨率应在资料的原始频带内实施。依据叠前共成像道集的同源性理论,通过构建叠前大角度数据与小角度数据的匹配关系,求解匹配因子用以压制大角度数据的调谐效应,从而提高地震叠前成像的叠加数据的分辨率。在胜利油田CD地区的实际应用表明,该方法能有效提高大角度数据的分辨率,处理的成像道集叠加后分辨率得到了明显提高。     

基于地震叠前大角度道集的调谐压制提高分辨率的方法

地震叠前成像的叠加数据受大角度道集干涉调谐作用影响,子波特征模糊、分辨率降低。对此,利用正演模拟首先明确大角度数据干涉的形成机理,即随着入射角的增大,地层时间厚度减小,导致数据发生干涉调谐效应。在此基础上,进一步分析地层顶底干涉的陷频周期条件、正演模拟陷频和假陷频特征,明确了提高分辨率应在资料的原始频带内实施。依据叠前共成像道集的同源性理论,通过构建叠前大角度数据与小角度数据的匹配关系,求解匹配因子用以压制大角度数据的调谐效应,从而提高地震叠前成像的叠加数据的分辨率。在胜利油田CD地区的实际应用表明,该方法能有效提高大角度数据的分辨率,处理的成像道集叠加后分辨率得到了明显提高。     

基于CPU/GPU协同加速叠前逆时偏移方法研究

为了提高地震资料数据处理的计算效率与成像精度,对于逆时偏移算法,采用一阶速度-应力波动方程,使用交错网络高阶有限差分算法进行求解。利用随机边界条件和PML边界条件进行地震波场正向延拓,既减少波场存储量,又能保证波场数据准确性,同时,使用CPU/GPU协同并行计算技术来提高运算效率。实验结果表明,CPU/GPU协同并行加速计算效果明显,叠前逆时偏移算法可对大地层倾角和偏移孔径清晰成像,能够对复杂构造地质体精确成像。     

利用CRS-OIS实现噪声压制与数据插值

CRS-OIS是一种以输出道成像方式实现的共反射面元叠加成像方法,不仅能够输出一张高质量的叠加剖面,也能够得到高质量的叠前道集.将这一特色用于陆地二维地震数据处理的噪音压制与数据插值计算,理论与实际数据计算证实了该方法的有效性,体现出很好的应用潜力.     

分数阶系统的迭代最小二乘辨识算法

针对等比例阶次的分数阶系统的特点,提出了一种分数阶系统频域辨识的迭代最小二乘算法,并将运算数据的实部和虚部分离计算引入辨识过程,简化了计算的复杂度。此算法是整数阶系统辨识频域最小二乘算法的推广。通过无噪声和有噪声两种情况下的仿真实验,证明了该算法的有效性。     

混合地震反演技术及其在东海南部陆架盆地中的应用

介绍了一种在无井或少井情况下的叠前叠后混合地震反演方法。该方法充分利用了叠前反演分辨率高和叠后反演效率高、抗噪能力强的优点。首先应用遗传算法理论在所选控制点的角道集数据上进行叠前波形反演,求取控制点的虚拟纵波速度曲线;然后利用纵波速度曲线和已知地质信息来建立初始模型,进行叠后约束反演。我国东海南部陆架盆地勘探程度低、探井数量少,适合于混合地震反演技术的应用。利用该地区的实际资料进行了混合地震反演,并对影响混合地震反演效果的关键因素（层速度、角道集数据、迭代次数、已知地质信息）进行了分析。结果表明,为了获取虚拟纵波速度,需要准确的速度谱和角道集数据;为了增强叠前反演的实用性,需要选择恰当的控制点;充分利用已知地质信息,可以减小叠后反演结果的多解性。     

基于时频分析的地震道集校平技术应用

依据现代信号分析理论,对叠前地震道集剩余动校正黾的消除技术进行研究,在模型数据和实际数据的试验基础上,探讨基于时频分析技术的叠前道集校平方法.结果表明:通过对地震信号进行时频分解,并在信号重构时完成高精度的剩余动校正量的消除,处理前后信号振幅不变,道集同相性增强,叠加后信号有效频带变宽;利用近偏移距地震道的叠加道作为模型道,在有效消除剩余时差和校平同相轴的同时,避免了叠前道集动校拉伸畸变对模型道的影响,保证了技术实现的精度;该方法在消除叠前道集中剩余动校正量方面具有较强的实用性.     

基于指数阈值迭代法的高精度地震数据重建

地震勘探数据采集中,地震道缺失是不可能避免的现象。为了满足后续处理和解释的要求,缺失道数据重建是地震勘探数据处理中必不可少的预处理环节。为此,提出一种基于指数阈值迭代法的高精度重建方法进行叠前重建。引入能够刻画地震数据局部化特征的多尺度多方向二维曲波变换,采用阈值迭代法进行数据重建,并在迭代过程中采用软阈值算子去除由欠采样所引起的随机噪声干扰。同时在重建过程中针对传统阈值参数收敛速度较慢的缺点,提出了一种新的指数阈值参数公式,降低计算迭代次数和提高重建精度。理论数据的模拟表明,该方法重建效果显著,计算速度较快,应用于实际地震勘探资料,获得较好的重建效果。     

垂直地震剖面高斯束法偏移成像

为了提高垂直地震剖面（VSP）成像质量,首次将高斯束偏移方法应用于VSP观测系统。给出了基于共炮点道集的VSP叠前高斯束偏移算法,在计算高斯束参数时,若相邻高斯束中心射线超过一定距离,则采用波前重建方法,更好地解决了阴影区问题,计算效率也提高了2倍。模型试算和实际资料处理证明了高斯束偏移应用于VSP成像的可行性和有效性。     

井旁道地震全波形反演技术及应用

地质建模中测井数据的质量与量化程度直接影响到叠前/叠后储层预测精度,为提高地质模型的准确性,有必要利用井旁道集地震数据进行全波形叠前反演,采用地震约束改进测井曲线的准确度。全波形反演(FWI)已越来越成为实用工具来估计地下的参数,通过迭代更新地下弹性模型,并计算相应的合成数据,以减少正演模拟的合成记录和实际地震数据的差异。以H10井为例,利用全波形反演研究表明,地震数据的约束有助于改善井数据的准确性,有效的提高了叠前/叠后储层预测精度。因此,全波型反演是一项值得探索的新技术。     

混合法三维平面波合成叠前深度偏移

针对国际上标准的三维SEG/EAEG盐丘模型,进行了混合法三维平面波合成叠前深度偏移研究.阐述了三维平面波合成叠前深度偏移的实现过程,进行了面向目标体的立体控制照明成像.对SEG/EAEG盐丘模型的一个典型数据集进行了MPI并行计算,取得了较好的成像效果.较多的计算表明了混合法三维平面波合成叠前偏移的正确性和有效性,且具有较好的精度,这为野外实际数据的三维叠前深度偏移提供了另一条切实有效的途径.