【摘要】：地球物理勘探領(lǐng)域中新方法新技術(shù)推陳出新的步伐日益加快,而常規(guī)反射波地震勘探手段依然保持熱度,相關(guān)的資料處理解釋新技術(shù)開(kāi)發(fā)從未停滯。更為準(zhǔn)確的反射波地震數(shù)據(jù)及復(fù)雜油氣藏的精確成像,是對(duì)特殊地區(qū)地震勘探目標(biāo)達(dá)成的基本支持。而高分辨率處理技術(shù)作為地震資料處理流程中不可或缺的步驟,其先進(jìn)性及實(shí)施的準(zhǔn)確性直接影響最終疊后地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)。因此現(xiàn)階段通過(guò)地震資料識(shí)別地下薄層及弱反射體的工作需要更穩(wěn)定更先進(jìn)的方法獲取地下地層的反射信息。而疊后地震數(shù)據(jù)體中包含地下反射界面的物理參數(shù)信息,即反射系數(shù)位置及幅值。準(zhǔn)確地提取該參數(shù)是協(xié)助地震資料解釋及反演流程的重要步驟。從信號(hào)處理角度出發(fā),接收的地震記錄是地下地層反射系數(shù)剖面經(jīng)過(guò)帶通濾波的輸出結(jié)果。反射系數(shù)反演或反褶積作為恢復(fù)地下真正反射體位置及參數(shù)的重要處理方法,其研究及改進(jìn)從未中斷。由于地震子波的帶限特征及地層的吸收衰減特征,該反演問(wèn)題病態(tài)及多解性較為嚴(yán)重。因此,如何利用已知的資料和合理的假設(shè)獲取更加真實(shí)的反射體物性信息、提高地震剖面分辨率依然是當(dāng)今復(fù)雜油氣田勘探開(kāi)發(fā)的重要研究環(huán)節(jié)。本文對(duì)現(xiàn)階段疊后地震數(shù)據(jù)的反射系數(shù)反演和反褶積技術(shù)進(jìn)行深入研究,提出了針對(duì)穩(wěn)態(tài)地震資料的多道空間相關(guān)性反射系數(shù)反演方法和針對(duì)非穩(wěn)態(tài)地震數(shù)據(jù)的同時(shí)估計(jì)品質(zhì)因子與反射系數(shù)技術(shù),并通過(guò)相應(yīng)的合成模型及實(shí)際資料論證新技術(shù)的綜合特性及優(yōu)勢(shì)所在。首先針對(duì)穩(wěn)態(tài)地震資料的數(shù)學(xué)表征及反演問(wèn)題給出了新的多道反射系數(shù)概率模型,通過(guò)貝葉斯框架引入反射系數(shù)稀疏特征的假設(shè)并將估計(jì)反射系數(shù)模型的反演目標(biāo)轉(zhuǎn)化為對(duì)概率模型參數(shù)求取問(wèn)題。新模型包含對(duì)多道反射系數(shù)模型橫向空間關(guān)系刻畫(huà)的超參數(shù),并通過(guò)最大期望算法(EM)對(duì)反射系數(shù)模型參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì),最終輸出具有更高分辨率的多道反射系數(shù)剖面。區(qū)別于現(xiàn)階段存在的多道反射系數(shù)反演方法,新方法采用包含協(xié)方差矩陣的概率模型參數(shù),該矩陣同時(shí)描述反射系數(shù)在時(shí)間方向上的稀疏性和空間上的相關(guān)性,并且其是通過(guò)輸入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì)得到。在捕獲多道反射系數(shù)模型的過(guò)程中也對(duì)噪聲環(huán)境加以刻畫(huà),同樣的自適應(yīng)估計(jì)策略使得新方法在抗噪性方面表現(xiàn)出色�；趬K稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)(bSBL)的多道空間相關(guān)性反射系數(shù)反演方法避免了常規(guī)反演方法中向目標(biāo)函數(shù)中加入約束項(xiàng)及正則化參數(shù)的調(diào)節(jié)對(duì)反演結(jié)果的影響。對(duì)于增加數(shù)據(jù)維度產(chǎn)生的先驗(yàn)信息,新方法具備能夠自適應(yīng)評(píng)價(jià)反射系數(shù)空間相關(guān)性的機(jī)制并加以利用,并不強(qiáng)制假設(shè)反射界面的空間連續(xù)性,因此對(duì)地震數(shù)據(jù)中斷層裂縫及傾斜地層等原始構(gòu)造特征得以最大限度的保持。本文同時(shí)考慮多道空間相關(guān)性反射系數(shù)反演方法的使用范疇,將新方法拓展至非穩(wěn)態(tài)地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域,并借助反演結(jié)果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)一步消除了品質(zhì)因子Q已知的假設(shè)要求,從全新的角度給出了針對(duì)地震數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的Q模型估計(jì)技術(shù)。唯一的先驗(yàn)信息即反射系數(shù)模型的稀疏性條件抽象成為對(duì)反演結(jié)果的評(píng)價(jià),通過(guò)l_p(0p1)范數(shù)準(zhǔn)則函數(shù)的極值確定Q值。方法最終輸出高分辨率反射系數(shù)剖面及描述衰減特性的Q模型。相對(duì)于現(xiàn)階段非穩(wěn)態(tài)地震數(shù)據(jù)反射系數(shù)反演或反褶積方法,改進(jìn)的技術(shù)避免了時(shí)變地震子波或Q模型已知的假設(shè)條件,同時(shí)基于bSBL的反演方法依然能夠在一定程度上克服衰減地震反演的病態(tài)性和多解性問(wèn)題。另一方面嘗試將l_p范數(shù)約束加入非穩(wěn)態(tài)地震數(shù)據(jù)絕對(duì)波阻抗反演,進(jìn)一步拓展了反演問(wèn)題的適用范圍。
【圖文】：

(a) (b)圖 1.1 反演反射系數(shù)結(jié)果橫向不連續(xù)特征：(a) 基于最小二乘方法反演得到的反射系數(shù)剖面；(b) 基于稀疏約束方法反演得到的反射系數(shù)剖面。Fig. 1.1 The discontinuity of the inverted reflectivity profile: (a) the inverted reflectivity via theinversion method of least squares; (b) the inverted reflectivity via the inversion method withsparse constraint.另一方面，對(duì)于非穩(wěn)態(tài)地震數(shù)據(jù)，雖然現(xiàn)階段穩(wěn)定的反 Q 濾波方法和非穩(wěn)態(tài)地震數(shù)據(jù)反射系數(shù)反演方法能夠有效的完成對(duì)衰減資料高分辨率處理。但是只有在 Q 模型已知的假設(shè)條件和干擾較弱的前提下，已有的處理流程才能做到對(duì)大部分地震數(shù)據(jù)的精確處理。當(dāng) Q 模型或者時(shí)變地震子波存在偏差時(shí)，反 Q 濾波方法不僅無(wú)法準(zhǔn)確恢復(fù)地下真實(shí)的反射界面分布情況，甚至導(dǎo)致處理假象的出現(xiàn)。為了更為明確地說(shuō)明該問(wèn)題，圖 1.2 通過(guò)簡(jiǎn)單合成數(shù)據(jù)給出穩(wěn)定的反 Q 濾波技術(shù)在不同 Q 模型偏差下的具體表現(xiàn)。原始反射系數(shù)剖面包含相同極性相同振幅的七組脈沖（圖 1.2a），通過(guò)與主頻為 30Hz 的 Ricker 地震子波進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)地震數(shù)據(jù)正演，五個(gè)地震道分別對(duì)應(yīng)的真實(shí) Q 為 400、200、100、50 和 25。得到的包含振幅衰減

(d) (e)反 Q 濾波方法輸入 Q 模型存在偏差時(shí)的結(jié)果分析：(a) 真實(shí)反射系數(shù)減合成地震記錄；(c) 真實(shí) Q 模型作為輸入得到的反 Q 濾波結(jié)果；(d模型得到的反 Q 濾波結(jié)果；(e) Q=15 作為輸入模型得到的反 Q 濾波e analysis of stable Inverse Q filtering approach with deviation input Qivity model; (b) the synthetic records with various Q models; (c) the resltering with correct input Q models; (d) output of the stable inverse Q odels that is greater than true Q models; (e) output of the stable inverswith input Q models that is less than true Q models.步發(fā)展的地震資料高分辨率處理方法，，文章主旨集中在如剖面上的精細(xì)刻畫(huà)和顯示方面。為識(shí)別調(diào)諧厚度以內(nèi)的地更為準(zhǔn)確的處理技術(shù)保證；為反射波地震資料高分辨率處供選擇的方法；同時(shí)在算法層面進(jìn)行改進(jìn)和探討，提高對(duì)低參數(shù)選擇的依賴性。外研究現(xiàn)狀
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P618.13;P631.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 俞壽朋;寬帶Ricker子波[J];石油地球物理勘探;1996年05期

本文編號(hào)：2636293