CFP层算法及Curvelet变换层间多次波压制方法研究

作     者：党丹 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王德利

授予年度：2012年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：层间多次波 CFP道集 网格点道集 Curvelet匹配 Curvelet阈值法 

摘      要：多次波问题一直是地震勘探领域中的难点。随着地震勘探难度的增加，特别是岩性勘探与油藏描述的深入，我们对地震成像精度的要求也越来越高。多次波作为一种相干噪声，严重的降低了地震资料的信噪比，干扰了一次波等有效信号的识别，使地震剖面出现假的地质现象，影响了地震数据的处理和解释工作。因此，多次波的压制方法的研究具有一定的实际意义和应用价值。 目前，对多次波的研究还是主要局限于表面多次波，对层间多次波的研究比较少。但是在实际地震勘探中，尤其是陆地勘探，由于地层浅部结构的不稳定性，使其表面多次波不像海上数据那样明显，这样，对于陆地勘探来说，层间多次波就显得尤为重要。 我们知道，层间多次波相对于表面多次波来说，没有较为明显的特征，很难判断地震剖面上产生层间多次波的位置，所以很难识别和去除，另外层间多次波的频散较为严重，这样就导致了我们观测的地震数据变得很模糊，特别是在剖面的深度部分。 本文以基于波动方程压制表层多次波的SRME技术为基础，利用近几年出现的CFP技术进行了针对层间多次波的研究。利用全波场重建基准面方法将炮点和检波点向下延拓到产生层间多次波的界面上，这样，地下的界面就相当于新的自由表面，重复利用SRME方法将多次波预测出来再匹配减去。 利用Curvelet匹配取代最小平方匹配，利用Curvelet阈值法取代最小平方减去法。在选用最小平方匹配的情况下，当匹配参数选取不当时，匹配后的多次波与原始数据中的多次波效果不是很好，甚至没有效果，且振幅匹配的过程会引入边界效应和波形畸变，削弱了多次波压制的效果;而将振幅匹配放到Curvelet域进行后，匹配效果比时空域的效果要好的多，这与Curvelet变换的稀疏性和良好的方向特性有关。Curvelet阈值减去法更能适应匹配误差，而且能削弱振幅匹配过程中引入的边界效应和波形畸变，使有效波的同相轴更加连续。我们知道，最小平方减去是样点对样点直接相减，这样会导致相邻样点不够平滑;而Curvelet阈值减去法是在Curvelet域进行的，由Cuevelet的稀疏性可以知道，较少的Curvelet系数就能地震记录中的同相轴，说明Curvelet与地震同相轴的吻合程度较高。本文在前人工作的基础上，主要完成了以下工作： （1）通过资料的查阅和收集，分析了多次波的产生类型及特征识别，并针对常见的多次波压制方法的基本原理及其优缺点进行比较。基于产生多次波的反射界面对其进行分类，可以把多次波分为两类：自由表面多次波和层间多次波。多次波的去除方法可以分为两个主要的类别：一类是基于一次波和多次波在空间上的特性差异来将将他们分离的去噪方法;另一类是基于多次波的周期性和可预测性的去噪方法，它利用了一次波和多次波之间的内在联系。这些技术原则上是属于叠前域;（2）详尽的介绍了CFP技术压制层间多次波的基本原理。在WRW模型的基础上，利用该模型和单分量数据矩阵的表示形式，进一步推导了多次波的产生以及基于CFP技术压制层间多次波的边界算法和层算法的公式，包括模型驱动和数据驱动两种形式。在数据驱动理论公式的基础上，进一步研究了上述算法的实现过程，包括CFP道集和网格点道集的构建;（3）结合近几年发展迅速的Curvelet技术进行多次波的匹配和相减。Curvelet是近几年发展起来的各向异性小波，能对地震记录进行最优化分解，将其应用到多次波的匹配和阈值相减中优于常规的维纳滤波匹配和自适应相减;（4）理论模型试算和实际数据中的效果测试。为了进一步证明本文提出的方法的正确性和有效性，利用本文提到的CFP层技术进行理论模型和实际数据的层间多次波的压制，取得了较好的效果，证明了该方法具有一定的可行性和适应性，对于实际生产有一定的效果，有着很好的发展前景;（5）对上述工作进行总结和归纳。