基于窄带技术的旅行时快速推进算法在迭代计算过程中需要频繁更新窄带点,通过优化窄带点排序方案,可有效提升该算法的计算精度和效率。传统快速推进算法在选取排序方法时仅考虑方法的排序能力强弱,认为排序能力强的堆排序方法能更好地处理窄带点的排序任务,忽略了作为排序目标的旅行时场所具有的有序性。分析程函方程的因果关系条件可知,旅行时场隐含了由小到大的分布规律。基于这一规律,采用简单的插入排序方法即可很好地完成窄带点的排序任务。插入排序方法属于稳定类排序方法,较堆排序方法具有更低的实现成本和更高的稳定性,更加符合程函方程因果关系条件的要求。通过引入插入排序方法,设计了一种适合快速推进算法的排序流程,用于替换常规算法所采用的堆排序方法,后经不断改进,提出了基于插入排序方法的快速推进算法。通过数值模拟,测试和比较了插入排序快速推进算法、三叉树堆排序快速推进算法和快速扫描算法,数值模拟结果表明,对于压制了源点奇异性问题的快速推进算法,插入排序快速推进算法的精度和计算效率均优于传统的三叉树堆排序快速推进算法。
针对利用表面相关多次波压制方法(EPSI)人工拾取一次波同相轴来估计初始震源子波及其迭代更新可能存在的识别错误和拾取参数设置误差问题,提出了自适应稀疏反演多次波压制方法(AEPSI),解决了初始震源子波及震源子波迭代更新问题。该方法将EPSI过程表示为双线性算子一次波脉冲响应和震源子波的约束优化问题,用理论震源子波作为优化问题的初始点求取一次波脉冲响应。根据输入数据、一次波、多次波的期望能量关系,确定震源子波的初始振幅,并将求取地震子波问题转化为无约束非线性优化问题,采用置信域(trust region)优化算法进行迭代求解。在迭代过程中,震源子波的主频、振幅、相位等特性自适应地逐步逼近实际地震子波。模型和实际数据算例表明,自适应稀疏反演多次波压制方法正确有效、稳定收敛,对初始震源子波误差具有较高的容忍度,处理过程完全由数据驱动,不需要通过输入记录的多维互相关来估计初始震源子波,避免了求取一次波脉冲响应时的人工拾取和时窗设置。
海底节点(OBN)采集技术具有灵活、高效、宽频和宽方位等优势,但后续地震资料处理面临诸多难题,其中,水检P分量和陆检Z分量经双检合并后所得上、下行波中水层相关多次波压制就是亟待解决的难题之一。为此,根据OBN炮点密集、检波点稀疏以及在海底较平缓情况下水层相关多次波在平面波域近似呈周期性分布的特点,利用平面波域波场延拓的方式实现共检波点道集上、下行波水层相关多次波预测。该方法首先将OBN共检波点道集资料利用双检合并技术进行上、下行波分离;然后根据检波点处水深信息在平面波域进行波场延拓预测水层相关多次波;最后利用自适应匹配相减技术实现水层相关多次波压制。三维理论模型和实际资料测试结果表明,该方法能有效预测水层相关多次波,实现OBN资料真三维水层相关多次波的压制。
随机噪声的存在会降低地震资料信噪比(signal-to-noise ratio,SNR),影响后续资料的处理与分析。基于低秩先验的地震数据随机噪声压制方法将去噪问题通过建模转化为求解秩最小化问题,通过矩阵降秩实现随机噪声的去除。考虑到地震数据具有较强的相似特性,提出了基于自相似性先验(self-similarity prior,SP)和截断核范数正则化(truncated nuclear norm regularization,TNNR)的地震数据去噪方法,即SP-TNNR方法,以自相似块组为单元,用截断核范数代替传统的核范数在地震数据“组域”进行低秩约束去噪。首先搜索地震数据的自相似块,构成自相似块组;然后在自相似块组添加TNNR最小化约束;最后采用加速近端梯度法(accelerated proximal gradient line,APGL)对优化问题进行求解。仿真数据和实际地震数据实验结果均表明,SP-TNNR方法能够在保持边缘信息和有效信息的前提下压制随机噪声,去噪后的地震数据具有更高的信噪比。
为了充分利用地下小尺度不连续地质体如断层、裂缝、河道、粗糙岩丘边缘等携带的高分辨率信息,利用倾角域共成像点道集(CIGs)中反射波同相轴表现为具有稳相顶点的凹形曲线,绕射波同相轴表现为拟线性的明显差异,发展了一种基于稀疏约束预条件共轭梯度法的混合域高分辨率Radon变换绕射波分离成像方法。该方法首先在传统混合域Radon变换算法中引入预条件算子,然后构造了新的时变稀疏模型权,最后实现了倾角域CIGs绕射波分离与成像。与最小二乘Radon变换方法、频率域高分辨率Radon变换方法相比,该方法的分辨率和精度都明显提高。模型数据和实际地震资料的测试结果表明,基于混合域高分辨率Radon变换的绕射波分离成像方法去除反射波更为干净彻底,并且与常规反射波成像方法相比,该方法能有效改善断层等小尺度地质体的成像质量。
二阶声波方程逆时偏移中,常规分裂完全匹配层(SPML)吸收边界条件是目前比较常用的吸收边界条件,但是常规SPML吸收边界条件存在变量个数多、计算存储量大、计算效率低下等缺点,影响了三维逆时偏移的实际应用。为此引进一种新的卷积完全匹配层(NCPML)吸收边界条件,将其拓展应用于三维声波方程正演模拟,然后应用于三维逆时偏移。该方法基于SPML吸收边界条件,忽略复数频率域中衰减因子的空变特性,反变换至时间域即得到二阶系统下声波方程的NCPML吸收边界条件。均匀介质模型实验表明,NCPML吸收边界条件在数值模拟中计算效率和内存占用上较常规SPML吸收边界条件更优。SEG/EAGE推覆体模型和实际资料的三维逆时偏移实验结果表明,NCPML吸收边界条件具有更好的稳定性。
常规随机稀疏反射系数反演方法采用单道反演策略,实现过程中需要依据经验预设非零反射系数个数,不恰当的预设参数会引起诸多问题,另外,方法的收敛准则从本质上放大了以振幅较大为特征的异常值的影响。为此,引入相邻地震道数据作为约束条件,提出了一种多道的随机稀疏反射系数反演方法。通过对目标地震道数据的非零反射系数的位置和倾角进行同时非线性搜索,有效提升了反演预设参数的选择稳定性,同时减轻了异常值对反演结果的影响。作为单道随机稀疏反射系数反演方法的拓展,该方法保留了可以对反演结果进行不确定性分析的优势,可以提高地震数据高分辨率处理结果的可信性。利用该方法获得的高分辨率反射系数和地震剖面能够得到更多的构造和界面信息,有利于后续的解释工作。
琼东南盆地深水区松南宝岛凹陷晚中新世受区域张扭应力影响,发育NWW向走滑断裂带,断裂发育复杂,规模差异大,常规相干切片难以准确识别断裂的平面连接关系和延展情况,因而降低了资料的解释效率和准确度,影响了圈闭刻画和油气运聚规律研究。针对研究区断裂特征,基于构造滤波、构造平滑、频谱分解和RGB融合的单一技术优势,采用叠后地震分频倾角相干融合技术刻画断裂特征及展布规律,指导断裂解释。应用结果表明:基于保留断裂构造滤波和平滑处理的分频倾角相干融合技术,能够有效去除地震数据体中的随机噪声,提高断裂的分辨能力,弄清断裂的平面连接关系和延展情况,提高复杂断裂精细解释的效率和准确性,为勘探阶段构造精细解释提供一种识别多尺度断裂的有效方法。
线性化叠前地震反演方法由于具有高效率、低成本的特点,在叠前地震油气储层预测中得到广泛应用。为进一步提高线性化叠前地震反演方法的精度、稳定性及资料适应性,提出了模型驱动的高精度叠前地震反演方法。根据地震残差分布特点,采用最小二乘法构建目标函数,同时增加了L2范数正则化项确保反演解适定性,基于泰勒公式展开推导构建了反演迭代公式。反演计算中采用的雅克比矩阵是直接通过佐普里兹方程矩阵形式推导构建的,避免了小角度和弱反射界面假设,确保了雅克比矩阵的构建精度,从而提高了反演精度。在正则化参数选取方面,利用地震噪声和反演参数扰动量的高斯统计方差自动选取正则化参数。模型实验数据表明,模型驱动的高精度叠前地震反演方法在实现正则化参数自动化选取的同时确保了反演精度。胜利油田东部地区实际资料应用结果表明,该方法稳定性强,对复杂地震资料具有较强的适应能力,反演结果精度高,能够较好利用部分角度叠加数据体中的叠前地震振幅变化信息,提高了储层岩性和流体预测能力。
鄂尔多斯盆地东缘LX地区二叠系石盒子组发育河流相致密砂岩储层,具有低孔、低渗且非均质性强的特点,优选“甜点”是取得产能突破的关键。勘探结果表明,基于叠后振幅属性预测气层存在多解性。对比分析井旁地震道集发现,气层和干层的叠前AVO响应特征存在差异,且与储层参数具有一定相关性。为此,从研究区沉积模式入手,建立泥砂泥3层介质模型,通过开展变参数AVO正演模拟,分析孔隙度、厚度以及含气饱和度变化对截距属性(P)和梯度属性(G)的影响。模拟结果表明,孔隙度和厚度是决定AVO响应特征的主控因素。通过构建AVO定量解释模版,并拟合截距和梯度属性与孔隙度和厚度之间的数学函数关系,实现孔隙度和厚度的半定量定量预测。应用结果表明,“甜点”预测结果与已钻井吻合率较高,孔隙度和厚度定量预测误差控制在20%以内,依据预测结果部署的新钻井L6井获得了高产天然气,取得了良好的应用效果。
东海某凹陷中北部大型砂体发育,是油气勘探的重要地区之一。该砂体具有埋藏深、厚度大的特点,由于地震资料在深层频带变窄因而识别砂体厚度困难。同时,多期河道砂体叠置导致储层非均质性强、孔渗关系复杂。因此,有效刻画大型砂体的分布特征并预测优势储层发育区,是勘探开发亟需解决的问题。为此,提出了大型砂体岩性岩相分尺度地震预测技术。首先,在构造沉积研究的基础上,采用基于甚低频补偿的分频迭代反演方法,提高稀疏钻井条件下中深层窄频带的厚储层预测精度;然后,通过储层物性主控因素分析找到优势储层发育的有利岩相及其敏感弹性参数,利用改进的标准抛物线型三参数AVO方程,构建有利岩相敏感地震属性,以此作为约束条件实现相控反演,提高低信噪比条件下优势储层敏感弹性参数反演的分辨能力;最后,利用大型砂体分布特征刻画与有利岩相预测相结合,预测优势储层发育区。采用该技术在有效刻画东海某凹陷Z气田G1砂体厚度的基础上,基于沉积约束的分类岩相控制,结合横波反射率地震敏感属性预测了优势储层展布特征。预测结果表明,Z气田优势储层集中发育于辫状河近源主体部位,与区域沉积规律与认识吻合,证实了方法的有效性。
广泛用于描述地质体几何形态变化的结构曲率属性可通过求取地层视倾角的偏导数获得,因此地层视倾角估计的精度直接影响结构曲率估计的精度。江汉潜江凹陷工区目的层断层发育、高陡构造较多、地震资料信噪比低,常规结构曲率提取方法无法有效提取目的层的结构曲率并用于断层及高陡构造等复杂构造带的解释。为此,采用了一种高精度结构曲率提取方法来提取研究区实际资料的结构曲率。该方法首先利用三维数据的瞬时相位构建梯度结构张量,并在此基础上估计地层视倾角;然后采用多窗估计技术来提高地层视倾角的估计精度;最后以高精度地层视倾角为基础进行地层结构曲率估计(包含最大正曲率和最大负曲率)。将高精度结构曲率提取方法及商业软件曲率模块用于江汉潜江凹陷的实际资料处理,结果表明:高精度结构曲率提取方法所提取的地层结构曲率在抗噪性以及断层结构等的刻画精度方面明显优于商业软件曲率模块所提取的地层结构曲率,同时对高陡倾角构造及大断层等构造复杂带的刻画精度更高,更有利于构造解释。该方法可应用于其它类似地区。
四川盆地Y1井区经历多期构造演化,发育的断裂具有多期次、多尺度、多类型、多走向等特征,在已钻井中发生了严重的井漏。利用常规的地震解释方法,较难达到精细刻画断裂的要求,也难以捋清断裂期次和展布。针对研究区实际情况,提出了用于研究区裂缝预测的优化的蚂蚁追踪技术:首先,对预处理后的叠前道集数据进行部分角度道集叠加,计算得到不同的蚂蚁追踪数据体;然后,对比各蚂蚁追踪结果的沿层切片、剖面和井震对比,优选出最终的部分角道集叠加数据作为蚂蚁追踪的输入数据;最后,综合统计出研究区的断裂产状特征,设置合理的产状参数,进行产状控制下的蚂蚁追踪计算,得到高精度的裂缝数据体。与全叠加的蚂蚁追踪结果和方差数据体相比,该数据体刻画的裂缝更为清晰,在平面及剖面解释上能够体现更多的断裂细节,且与泥浆漏失点吻合。该方法不但提高了裂缝检测精度,也为下一步的构造期次分析提供了可靠的数据基础,并且为未来的水平井部署指明了方向。
流花地区珠江组碳酸盐岩台地广泛发育巨厚的生物礁、滩灰岩。灰岩层和上、下碎屑岩地层之间存在巨大的速度差异,灰岩顶面地震能量屏蔽作用强,灰岩层内幕有效地震信号弱,加之灰岩层非均值性强,横向速度变化快,因而灰岩内幕地震成像效果差,常规方法无法获得灰岩层下伏地层的真实构造形态,这是流花地区灰岩层下砂岩层系油气勘探亟待解决的问题。为落实流花地区A区块灰岩层下伏构造,首先应用井震联合速度建模技术精细落实灰岩层顶面构造;然后基于压缩感知理论对反映灰岩层沉积相差异的地震低频信息进行补偿,并在层序地层格架控制下通过地震属性分析、沉积相研究,揭示多期次灰岩沉积相特征及速度特征;最后,采用相控约束地质统计学反演技术对灰岩层段进行波阻抗反演,基于反演结果构建灰岩层速度场并计算灰岩层厚度,进而落实灰岩层下伏构造形态,形成了一套巨厚灰岩层下伏构造落实方法。该方法可基本落实流花地区灰岩层下伏构造形态,对该地区灰岩层下砂岩地层的构造评价及勘探实践具有一定参考意义。
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