虚同相轴法预测地震层间多次波在实际应用中的可行性分析

发布时间：2019-11-24 11:24

【摘要】：针对虚同相轴法在实际应用中存在多次波的高效匹配、其他噪声的干扰以及观测系统的影响等问题,通过对模型数据的研究,提出一种基于高阶高分辨率Radon变换的高效匹配方法,在匹配时间和效率两方面有很大提高。对传统范数匹配方法中的滤波矩阵、时窗长度进行定量分析和优化选取,对虚同相轴方法的抗噪能力以及观测系统的影响进行定量分析,并讨论其适用范围。研究结果对该方法的实际应用有一定的参考意义。
【图文】：

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刘璐等虚同相轴法预测地震层间多次波在实际应用中的可行性分析27图1虚同相轴方法原理示意图Fig.1Schematicdiagramofvirtualeventsmethod方程分别构造对应于表面多次波和层间多次波的子级数来计算多次波。这是一种基于波动方程的数据驱动方法,不需要先验的速度结构模型,对于复杂构造有较好的适应能力,但是计算量非常大。另一种是Berkhout[1617]提出的基于共聚焦点技术的层间多次波预测方法,是在常规SRME方法的基础上发展而来,其基本原理是利用共聚焦点算子,将地震数据向下延拓至产生多次波的界面,从而层间多次波的预测就可以用类似于SRME的褶积计算来实现,用共聚焦点道集记录代替炮集记录。该方法的优势是容易适应复杂的地质条件,实现起来比较简单,但需要依赖于初始的速度模型,以便产生较精确的聚焦算子。Ikelle[1819]基于克希霍夫积分表示定理,提出通过构建虚同相轴来预测层间多次波的方法。虚同相轴是通过形成一个虚的向下散射点,巧妙地将反射点从地下层界面移到表面,利用两个形式上类似反射波的同相轴褶积来预测层间多次波。在分层情况比较好的条件下,可以有效地实现层间多次波的预测。虚同相轴方法能够较准确地预测层间多次波的到达时间,但与实际数据中的层间多次波在相位和振幅上有差异,直接相减会带来误差,因而需要做匹配。Guitton等[20]提出L1范数匹配法,主要思想是求取原始地震道与匹配道的L1范数最小来计算滤波器,通过迭代加权最小二乘法求取最小化目标函数,有效地避免了L2范数中最小能量的假设,同时利用了L1范数对于大异常值保持稳健性的特点。Guo等[21]提出一种利用预测多次波特性来进行匹配的方法,避免了自适应滤波器的求取,并且充分利用了预测数据的信息。李学聪等[22]

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刘璐等虚同相轴法预测地震层间多次波在实际应用中的可行性分析29图3斜层模型单炮记录及预测匹配效果Fig.3Syntheticrecordofobliquelayermodelanditspredictingandmatchingresult图2产生层间多次波的斜层地层模型Fig.2Obliquemodelforproducinginternalmultiple2阶、空间4阶的有限差分法,表面设为吸收边界,合成地震记录中不包含表面多次波。地震记录共200炮,每炮200道,道间距和炮间距均为3m,采样间隔为0.00025s,记录长度为1s。单炮记录如图3(a)所示,箭头指向一次波。图3(b)和(c)分别为预测多次波和匹配相减之后的结果。图4表示模拟的南黄海地质模型,密度均为2g/cm3。模型大小为5000m×2000m,声波正演,采用时间2阶、空间4阶的有限差分法,表面设为吸收边界。地震记录共480炮,每炮480道,道间距和炮间距均为4m,采样间隔为0.00005s,记录长度为3.5s。因层位较多,若直接用虚同相轴方法,会在底层产生很多假象,所以需要计算易产生层间多次波的层位。数据的分割线是与一次波曲率相近的双曲线,这样可以一次性地将该层的相关层间多次波全部预测出来,然后进行匹配和消除,接着再预测其他层位的相关多次波,避免残留而造成混淆。图5(a)为单炮记录,箭头指向一次波。图中显示为AGC(automaticgaincontrol)增益,不可避免地将一次波的边界反射信号加强。图5(b)为用本文方法进行多次波匹配消除的结果。图3和图5表明,在有效波与多次波正交情况下,相对于范数匹配法,基于变换域匹配的方法不需要进行大型病态方程求解运算,计算速度较快,且匹配结果非常精确。2.2层间多次波的匹配对预测的层间多次波进行反褶积,从图6可以看出,反褶积不仅压缩了地震子波的长度,还将预测多次波记录中无效的微小旁瓣去除掉,这对之后的匹配处理非常重要。从图7

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