反射结构约束的非线性反褶积方法研究及其GEOEAST环境下的软件开发

发布时间：2020-09-24 18:56

　　反褶积处理是提高地震资料时间分辨率最行之有效的技术手段。该方法通过压缩地震子波使相互干涉的地层反射得以分离,从而有效识别潜在目的层。现有反褶积算法分为最小二乘反褶积与稀疏约束反褶积两种。最小二乘反褶积在地震记录有效频带内调整不同频率分量相对振幅,增强高频分量,以此增强资料刻画短波长信号的能力。但该方法不能恢复原始数据有效频带范围之外的频率成分。稀疏约束反褶积将稀疏约束项引入反褶积系统,使反褶积处理转化为非线性目标泛函求解过程。该技术能够显著恢复地震记录有效频带之外的高频成分,但在实际处理中,由于反褶积多解性问题,稀疏约束方法存在处理结果可靠性低、压制弱反射问题。为提高稀疏约束反褶积的工业适用性,论文在单道处理框架下发展了带控稀疏反褶积算法。尝试在稀疏约束反褶积系统中控制输出结果的有效带宽,以此减少解的多解性,增强其可靠性。模型与实际资料结果证实:相较于经典反褶积处理,带控稀疏反褶积结果具有更高分辨率同时稳定性得到保证。然而,单道反褶积算法无法考虑储层结构的空间相干性,无法保证处理结果的横向连续性。论文提出反射结构特征正则化,将其作为横向正则化引入反褶积系统,进一步发展了反射结构约束的多道非线性反褶积算法。利用反射结构特征估计,从原始记录中提取地下储层的空间关联性表征,用以约束多道反褶积处理结果。论文利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)实现了大型非线性目标泛函的数值求解。模型与实际资料结果表明:反射结构约束的多道非线性反褶积在保护弱反射信号及保证地层横向连续性方面明显优于现有稀疏约束反褶积。基于C/C++语言与LINUX开发平台,论文将反射结构约束的多道非线性反褶积算法集成在东方地球物理公司GEOEAST处理、解释系统中,移植为其独立处理模块RSCmulti-traceNonlinearDec。第三方系统性模型测试结果证明:模块运行结果正确,达到预期效果。依托中石油集团公司十三五课题,RSCmulti-traceNonlinearDec模块处理了多个区块的海上、陆上三维资料,均取得了较理想的处理效果,优于GEOEAST现有反褶积模块处理效果。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P631.44
【部分图文】：

地震记录,反射系数,褶积模型,地震子波

逦（２．３）逡逑因此只需要求出反滤波器ｇ尚，令它与地震记录进行褶积运算，就能得到地下反射逡逑系数估计。这种基于反子波的反褶积，其原理如图２．２所示：逡逑反射系数逦滤波器逦地震记录逦反滤波器逦反射系数逡逑Ｉ邋｜邋Ｉ邋｜逦＾邋｜邋歜X1邋｜邋—＾邋．封．＇时逦＾邋｜邋辰■子）皮邋｜＞邋Ｉ邋｜邋Ｉ邋｜逡逑图２．２基于反子波的反褶积逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋ｉｎｖｅｒｓｅ邋ｆｉｌｔｅｒ．逡逑－９－逡逑

反褶积,子波,地震记录

逦（ｂ）逦（ｃ）逡逑图２．１地震记录褶积模型；（ａ）地震子波，（ｂ）反射系数，（Ｃ）地震记录逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｍｏｄｅｌ：邋（ａ）邋ｗａｖｅｌｅｔ，邋（ｂ）邋ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，邋ａｎｄ邋（ｃ）邋ｓｅｉｓｍｏｇｒａｍ．逡逑２．１．２反褶积原理逡逑反褶积处理是褶积处理的反过程，其目的在于：以公式２．１为基础，在地震噪逡逑声背景下将地震子波的低通滤波效应从接收到的地震记录中去除，从而恢复出真逡逑实反映地下构造情况的反射系数序列。具体通过压缩地震子波延续时间，使相互逡逑干涉的地下反射信号彼此分离来实现。逡逑经典反褶积思想通过设计一个反滤波器，使得，其中代逡逑表单位脉冲信号。则在不考虑噪声的前提下，以下公式成立：逡逑ｗ（ｔ）邋＊邋ｄ（ｔ）邋＝邋ｗ（ｔ）邋＊邋ｗ（ｔ）邋＊邋ｒ（ｔ）邋＝邋ｅ（ｔ）邋＊邋ｒ（ｔ）邋＝邋ｒ（ｔ）．逦（２．３）逡逑因此只需要求出反滤波器ｇ尚，令它与地震记录进行褶积运算，就能得到地下反射逡逑系数估计。这种基于反子波的反褶积

振幅谱,地震剖面,谱模拟,子波

该方法假设反射系数为白噪声，首先求取多道地震数据的振幅谱，取该振幅逡逑谱外包络作为地震子波的振幅谱，然后根据地震子波的零相位特征，对所求得的逡逑外包络进行傅里叶反变换，即可得到时间域的零相位地震子波。图２．４描述了利用逡逑谱模拟方法从二维合成地震数据中估算零相位子波的实验：２．４ａ展示了利用逡逑３０Ｈｚ－Ｒｉｃｋｅｒ子波（Ｒｉｃｋｅｒ子波是地球物理研宄中最为常用的零相位子波）与反射逡逑系数模型进行褶积并加入１０％高斯随机噪声得到的地震记录。根据傅里叶变换求逡逑得该地震剖面的振幅谱（图２．４ｂ），对其求取外包络得到近似地震子波振幅谱（图逡逑２．４ｃ），接着对子波振幅谱反变换得到估计的零相位子波（图２．４ｄ）。与真实子波逡逑相比，子波估计结果具有较小误差。逡逑－１２－逡逑

【参考文献】