本文關(guān)鍵詞： 多震源地震采集技術(shù) 直接成像 串?dāng)_噪聲 稀疏約束 全變分 最小二乘偏移 正則化偏移　出處：《吉林大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：多震源地震采集技術(shù)(Multisource seismic acquisition technology)是一種高效的地震采集新技術(shù),是對傳統(tǒng)單炮地震采集技術(shù)的重大革新,多震源混采數(shù)據(jù)(Blended data)直接成像是支撐該技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。然而混采數(shù)據(jù)直接成像會在成像剖面中引入嚴(yán)重的串?dāng)_噪聲(Crosstalk),導(dǎo)致成像質(zhì)量效果差。針對這一問題,本文在前人研究的基礎(chǔ)上,提出了兩種新型多震源混采數(shù)據(jù)正則化偏移方法,該方法能滿足混采數(shù)據(jù)直接成像的處理要求,有效壓制串?dāng)_噪聲,提高成像質(zhì)量。多震源地震采集即不同空間位置的多個震源同時(Simultaneous)或者隨機(jī)短時間延遲(Random shorter delay)激發(fā),檢波器連續(xù)接收激發(fā)信號的響應(yīng),獲得波場重疊的混合地震記錄。和傳統(tǒng)單炮地震采集技術(shù)相比,這種采集策略不受震源激發(fā)時間間隔的限制,能大幅度提高采集效率,減少野外作業(yè)時間,節(jié)約勘探成本。在多震源地震采集資料中,多個震源的響應(yīng)在時域上連續(xù)重疊,波場復(fù)雜性大大增加,導(dǎo)致資料后續(xù)偏移成像的處理難度加大�，F(xiàn)階段,多震源地震采集數(shù)據(jù)的成像方法可分為兩類:一是對混采數(shù)據(jù)直接進(jìn)行偏移成像,即直接成像;二是先將相互重疊的波場記錄分離為與常規(guī)采集記錄相當(dāng)?shù)膯卧吹卣饠?shù)據(jù),即炮分離(Deblending)處理,然后進(jìn)行偏移成像。上述兩種成像方案各有利弊:第一種直接成像方法具有較高的處理效率,但是由于波場混疊,成像剖面中會出現(xiàn)嚴(yán)重的串?dāng)_噪聲干擾,降低成像質(zhì)量;采用第二種方法,炮分離后的混采數(shù)據(jù)可完全按照現(xiàn)有的偏移流程處理,但是由于存在預(yù)處理,導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理效率比較低,并且炮分離效果對最終成像結(jié)果有很大影響。綜合比較,直接成像比較符合地震數(shù)據(jù)處理思維,能進(jìn)一步提高室內(nèi)資料處理效率,具有更好的應(yīng)用前景,如何有效地壓制串?dāng)_噪聲是該技術(shù)的關(guān)鍵。地震偏移可以視作形如Ax?y的線性反演問題,在最小二乘意義下求解,就能夠得到精度更高,保幅性更好的成像結(jié)果。這種基于反演思想的偏移方法就是最小二乘偏移(LSM)。LSM是現(xiàn)階段混采數(shù)據(jù)直接成像的主流方法,它可以使用多種偏移算子,具有較高的靈活性,能夠很好地適應(yīng)多震源激發(fā)技術(shù)以及混采數(shù)據(jù)的處理要求。LSM通常采用迭代優(yōu)化算法求解,每次迭代都至少要進(jìn)行一次正演模擬(反偏移)和偏移成像,計算量為常規(guī)正演模擬和偏移成像計算量總和的N倍(N為偏移迭代次數(shù))。混采數(shù)據(jù)由于總體噪聲水平較高,LSM往往需要迭代多次才能得到較好的成像效果。隨著迭代次數(shù)的增加,LSM計算量成倍增長,計算成本巨大。在LSM中,若選用計算效率較高的偏移算法,減少迭代過程中正演和偏移的計算時長,就能有效節(jié)約計算成本。在常用的偏移算法中,相移偏移并不是成像精度最高的方法,但它運(yùn)算速度較快、內(nèi)存占用小、對任何垂向速度v(z)地層模型均易處理、沒有傾角限制。因此,本文將相移偏移算子和LSM相結(jié)合,提出了最小二乘相移偏移,旨在通過提高所選迭代偏移算子的計算效率,降低LSM的計算成本,同時利用偏移迭代彌補(bǔ)常規(guī)相移偏移的不足,提高成像精度。數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證了最小二乘相移偏移具有較好的成像質(zhì)量和計算效率。LSM和多數(shù)地球物理反問題一樣,是典型的不適定問題,在使用中通常采用正則化方法來確保求解過程的穩(wěn)定。從最小二乘估計的角度來考慮,研究者一般選擇在LSM的誤差函數(shù)上附加二次泛函作為罰項(xiàng),這就是L2范數(shù)正則化偏移,即常規(guī)的最小二乘偏移。由于采用二次罰項(xiàng)作為約束條件,L2范數(shù)正則化對解具有平滑濾波效應(yīng),容易導(dǎo)致模型過度光滑,抑制圖像的不連續(xù)特征。另一方面,L2范數(shù)正則化偏移的去噪能力較為普通,當(dāng)混采數(shù)據(jù)串?dāng)_噪聲過大時不能有效地壓制。為了減弱L2范數(shù)正則化的平滑濾波效應(yīng),增強(qiáng)去噪能力,本文提出了兩種新的混采數(shù)據(jù)正則化偏移方法——基于稀疏約束的L1范數(shù)正則化偏移和基于全變分(Total variation)原理的TV范數(shù)正則化偏移,并研究了相應(yīng)的快速求解算法:快速迭代收縮閾值法(FISTA)以及快速迭代收縮閾值和快速梯度投影(FGP)組合算法(FISTA/FGP)。L1范數(shù)正則化偏移對于稀疏度較高的地下介質(zhì)模型具有良好的成像效果,能夠精確重構(gòu)稀疏的地震圖像。TV范數(shù)正則化偏移能有效處理解的不連續(xù)性,保留圖像的邊緣信息,兼顧圖像平滑去噪與邊緣保留。多種理論模型數(shù)值模擬的結(jié)果均表明,本文所提的兩種正則化偏移方法具有較高的計算效率,能夠有效壓制串?dāng)_噪聲,改善混采數(shù)據(jù)直接成像質(zhì)量。
[Abstract]:Multi - source seismic acquisition technology is a new technique for seismic acquisition , which is one of the main development directions of seismic acquisition . LSM is the mainstream method for the direct imaging of mixed - mining data . In LSM , it can be used to reduce the computational cost of LSM . improve that direct imaging quality of the mixed production data .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.4

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