本文選題：自適應(yīng)預(yù)測濾波器　切入點(diǎn)：流預(yù)測濾波器　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：地震勘探一直是探測石油與天然氣等化石能源的重要手段,為了詳細(xì)了解地層的構(gòu)造與分布,對地下構(gòu)造進(jìn)行精細(xì)研究,提高精度和分辨率成為地震勘探發(fā)展的重點(diǎn)和趨勢。隨著勘探程度的逐漸深入,三維寬方位角地震勘探的普遍應(yīng)用,獲取完整地震數(shù)據(jù)體的任務(wù)變得更加困難。由于實(shí)際環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素等條件限制,觀測系統(tǒng)很難記錄完整的地震波場信息。地震數(shù)據(jù)在采集過程中總是表現(xiàn)出空間不連續(xù)性,一方面是由于實(shí)際勘探環(huán)境非常復(fù)雜,如村莊、河流等障礙物的存在造成觀測系統(tǒng)的改變,另一方面是由于經(jīng)濟(jì)因素的制約,造成檢波器和炮點(diǎn)不可能連續(xù)布置,這些因素造成地震數(shù)據(jù)的缺失。但是完整的地震數(shù)據(jù)是許多重要處理方法的前提,如表層相關(guān)多次波消除,波動方程偏移,時(shí)移地震和四維地震勘探等。預(yù)測濾波器可以有效地表征地震數(shù)據(jù)能量譜,為解決地球物理反演問題提供一種有效的近似估計(jì)方法,也為恢復(fù)缺失的地震信息提供了工具。預(yù)測(誤差)濾波器本質(zhì)是信號自回歸,在時(shí)間-空間域和頻率-空間域都具有適用性。地震數(shù)據(jù)本質(zhì)上是非平穩(wěn)的,常規(guī)的地震數(shù)據(jù)處理方法往往對地震數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性要求較高,如地震同相軸為平穩(wěn)平面波假設(shè)。近年來,很多地球物理學(xué)家從不同的角度對多次波的問題進(jìn)行探討和嘗試,一方面,視其為噪聲從地震數(shù)據(jù)中去除,另一方面,如何更好地利用多次波中所包含的地下反射信息,是地震數(shù)據(jù)處理中前沿的方向。本論文以此理論為核心,利用地震數(shù)據(jù)的動力學(xué)可預(yù)測特性,從一次波與多次波的路徑關(guān)系入手,通過自適應(yīng)濾波技術(shù),解決層間多次波干擾下的地震有效信息恢復(fù)問題,以及缺失數(shù)據(jù)情況下的地震有效信息恢復(fù)問題。本論文首先回顧了經(jīng)典的預(yù)測濾波理論,為了更好的表征地震數(shù)據(jù)的非平穩(wěn)特性,由此引出了自適應(yīng)預(yù)測(誤差)濾波和流預(yù)測濾波的理論研究。在對缺失地震數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的過程中,由于缺失地震道造成濾波器估計(jì)不準(zhǔn)確。因此本論文提出利用多次波和一次波的互相關(guān)構(gòu)建虛擬一次波,根據(jù)數(shù)據(jù)本身的波場信息,對缺失的近炮檢距數(shù)據(jù)進(jìn)行插值重建。由于通過多次波構(gòu)建的一次波與真實(shí)的一次波存在振幅和相位等方面的差異,提出通過基于非平穩(wěn)自回歸過程的自適應(yīng)預(yù)測誤差濾波器來表征虛擬一次波的能量譜,利用最小二乘反演方法重建近炮檢距缺失數(shù)據(jù),自適應(yīng)預(yù)測誤差濾波器通過求解正則化約束下的數(shù)學(xué)欠定問題來實(shí)現(xiàn)局部自適應(yīng)特征。該方法具有插值精度高,但計(jì)算速度較慢的特點(diǎn),適用于復(fù)雜地震波場的處理。提出基于流預(yù)測濾波器結(jié)合虛擬一次波的技術(shù)方案對缺失地震數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。在應(yīng)用流預(yù)測濾波器估計(jì)濾波系數(shù)的過程中,將相鄰濾波器系數(shù)具有比例相似性作為約束條件,無需迭代即可快速有效地完成濾波估計(jì),提高計(jì)算效率同時(shí)也降低了計(jì)算內(nèi)存,通過數(shù)據(jù)本身多次波所蘊(yùn)含的動力學(xué)信息預(yù)測缺失的地震數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)插值過程為更合理的濾波估計(jì)提供數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。該方案在損失一定插值精度的條件下,實(shí)現(xiàn)快速的大規(guī)模數(shù)據(jù)重建,適用于地震波場相對復(fù)雜程度較低,但數(shù)據(jù)量龐大的情況。層間多次波問題一直以來是地震勘探領(lǐng)域中的難點(diǎn)。隨著地震勘探開發(fā)程度的深入,巖性勘探與構(gòu)造油氣藏向非常規(guī)、隱蔽和巖性等復(fù)雜油氣藏等過渡,另外,對地震成像精度的要求也在不斷提高。在反射地震數(shù)據(jù)中,多次波通常被視為不需要的噪聲,由于其往往干擾一次反射的有效信號成像,所以在地震數(shù)據(jù)處理中對其進(jìn)行壓制。層間多次波由于能量較弱并且不易于識別一直被人們所忽視,但隨著深層油氣勘探程的發(fā)展,層間多次波問題逐漸被突出。由于傳統(tǒng)去噪方法的局限性,很難對層間多次波進(jìn)行有效的壓制。本論文通過對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分離,利用互相關(guān)技術(shù)構(gòu)建虛同相軸,其作為一個(gè)非因果波的形式存在,為預(yù)測層間多次波提供數(shù)據(jù)依據(jù)。虛同相軸壓制層間多次波方法屬于波動方程的預(yù)測相減技術(shù),在層間多次波的預(yù)測結(jié)果中,往往與原始數(shù)據(jù)在振幅和到達(dá)時(shí)間上出現(xiàn)偏差,所以匹配相減技術(shù)對最終結(jié)果起著重要的作用。非平穩(wěn)自適應(yīng)預(yù)測濾波器擺脫重疊時(shí)窗的假設(shè),更好的表征地震數(shù)據(jù)非平穩(wěn)特性,本論文提出利用基于整形正則化的非平穩(wěn)自適應(yīng)匹配濾波方法,對層間多次波進(jìn)行自適應(yīng)匹配,使匹配的多次波能量與原始數(shù)據(jù)的多次波能量保持一致達(dá)到壓制目的,最終實(shí)現(xiàn)層間多次波干擾下的非平穩(wěn)地震數(shù)據(jù)有效信息恢復(fù)。本論文通過實(shí)際數(shù)據(jù)的處理結(jié)果,驗(yàn)證自適應(yīng)濾波技術(shù)能夠有效地表征地震波場的非平穩(wěn)特征,通過地震波場的動力學(xué)關(guān)系,完善一次波與多次波之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,為解決地震數(shù)據(jù)有效信息恢復(fù)(包括地震數(shù)據(jù)插值、層間多次波壓制)問題,提供了有效的基礎(chǔ)工具,形成了一套完整的技術(shù)思路。
[Abstract]:......
【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】：2017
【分類號】：P631.4

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