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海洋寬頻地震勘探方法與應用研究

發(fā)布時間:2018-02-24 00:03

  本文關(guān)鍵詞: 寬頻地震 鬼波壓制 譜元法 格林函數(shù)法 上下纜 雙檢 變深度拖纜 起伏雙纜 出處:《吉林大學》2016年博士論文 論文類型:學位論文


【摘要】:受鬼波、地層衰減、頻散等影響,常規(guī)海洋拖纜采集存在明顯的低頻缺失、陷波現(xiàn)象、高頻衰減等問題,難以準確獲取海底目的層的有效反射信息。為了實現(xiàn)高精度、高分辨率成像,本文對海洋寬頻地震勘探進行了深入研究,從海洋寬頻地震正演模擬、常規(guī)拖纜原始數(shù)據(jù)鬼波壓制、低頻信號重構(gòu)、高頻振幅衰減補償、海洋寬頻地震勘探新方法等方面,相應提出了幾種解決方案,模擬算例和實際數(shù)據(jù)驗證了我們方法的有效性。本文結(jié)合偽譜法精度高和有限元法能靈活處理復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,提出了復雜構(gòu)造網(wǎng)格剖分及其高精度譜元正演模擬方法。在空間上基于Delaunay三角網(wǎng)格剖分方法對模型區(qū)域進行剖分,再分別使用間接法和波前法在邊界處和模型區(qū)域內(nèi)部將三角形網(wǎng)格重組為四邊形單元,進而利用等參變換實現(xiàn)網(wǎng)格規(guī)則化。復雜構(gòu)造網(wǎng)格剖分方法能靈活地適應速度邊界的變化,且網(wǎng)格大小均勻、剖分質(zhì)量較高,譜元法正演模擬有效提高了海洋地球物理數(shù)值模擬精度,為海洋寬頻地震處理與解釋提供正演算子和理論基礎。對于常規(guī)拖纜原始數(shù)據(jù),本文研究了反褶積、逆散射級數(shù)法等鬼波壓制技術(shù),并提出了基于格林函數(shù)理論的鬼波壓制方法。根據(jù)菲涅爾原理,通過求解“Double Dirichlet”格林函數(shù),可對壓力波場和垂直速度波場進行預測,進而壓制檢波點鬼波;诟窳趾瘮(shù)理論的鬼波壓制方法作為一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的鬼波壓制方法,無需地下介質(zhì)的任何信息,可有效拓寬地震資料頻帶,尤其是低頻端;并且,在疊加過程中,隨機噪聲得到有效壓制,提高了信噪比,具有實際意義。由于地下介質(zhì)的吸收作用,地震波在傳播過程中會產(chǎn)生高頻衰減和擴散,降低了資料分辨率,本文研究了反Q濾波、譜白化等振幅補償方法,并提出基于壓縮小波變換(Synchrosqueezing wavelet transform,SWT)的頻率補償方法。壓縮小波變換沿頻率方向?qū)π〔ㄗ儞Q復數(shù)譜進行重排,拓寬了資料的有效頻帶寬度,同時能保持地震剖面同相軸之間的能量關(guān)系不變,提高了時頻分辨率。對于鬼波和地層吸收、衰減導致的低頻能量降低,本文結(jié)合稀疏反演和壓縮感知原理,在頻率域利用有限帶寬恢復全局帶寬能量,對地震資料的低頻信息進行重構(gòu),從而提升低頻端能量。除高精度、高分辨率寬頻處理之外,本文重點研究了上下纜、雙檢、變深度拖纜等寬頻地震勘探方法,從源頭出發(fā),獲得寬頻帶的地震原始資料。上下纜采集技術(shù)綜合利用上纜的頻帶寬,分辨率高和下纜的低頻能量強、信噪比高優(yōu)勢,通過波場分離獲得不含鬼波的上行波場。上下纜采集原始數(shù)據(jù)合并處理中,研究了“dephase and sum”(DPS)、“Optimized deghosting”(ODG)、“Shift and subtract”等合并算法,進行鬼波壓制。利用上下纜不同深度組合的等效陷波頻率特征,本文提出了尋找陷波影響最小的纜深沉放組合方法,優(yōu)化觀測系統(tǒng),有效提高采集效率。雙檢采集技術(shù)綜合利用水檢(壓力檢波器)和陸檢(速度檢波器)輸出信號存在頻率、振幅、相位等方面的差異,進行鬼波壓制,作為唯一一種直接測量原始壓力波場和垂直速度波場的采集方式,雙檢采集對結(jié)果更具有說服力。雙檢采集原始數(shù)據(jù)處理過程中,本文提出了基于格林函數(shù)的雙檢數(shù)據(jù)合并方法,無需地下介質(zhì)信息,即可實現(xiàn)雙檢合并,能夠適應復雜海洋地形和地質(zhì)情況。變深度拖纜采集技術(shù)允許檢波器隨著偏移距增大有不同的沉放深度,這種變化特性在數(shù)據(jù)采集過程中引入了大量多樣化的地震鬼波,鬼波壓制后的地震剖面比常規(guī)拖纜采集有更大的帶寬。變深度拖纜采集技術(shù)低頻信息能量強,構(gòu)造成像好,結(jié)構(gòu)邊界清晰,同相軸更連續(xù)。本文最先提出了頻率域起伏雙纜合并策略,通過合并起伏雙纜地震記錄,能獲得豐富的低頻信息,有效的拓寬頻帶,與傳統(tǒng)的上下纜合并方法相比,可以最小化纜深起伏對合并數(shù)據(jù)的影響,并最大利用檢波點信息以獲得高信噪比和高分辨率,對于實際計算中鬼波算子存在奇異的情況,通過引入白噪因子,提高了計算的穩(wěn)定性。在此基礎上,引出利用常規(guī)淺纜采集約束補償變深度拖纜高頻端能量的采集方法,即變深度拖纜、常規(guī)纜的聯(lián)合勘探模式,在很好保留變深度拖纜豐富低頻信息的同時,有效提高高頻能量。
[Abstract]:鍙楅娉,

本文編號:1528110

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