抗噪、抗假频叠前地震数据插值方法研究

Seismic data interpolation can provide complete seismic data for surface related multiple elimination (SRME), AVO analysis, migration and inversion to improve the processing accuracy, and is useful for fine reservoir description, which makes itself a significant issue of seismic data processing. Because of the existence of the obstacles and forbidden areas, the acquired seismic data is irregular along spatial direction, which decreases the horizontal continuity. Besides, the existence of random noise, spatial aliasing can decrease the interpolation accuracy, then affect the performance of the subsequent multichannel processing and the fine description of the reservoir, therefore it is necessary to study prestack seismic data interpolation with anti-noise and anti-aliasing property. This study is based on compressive sensing theory to study the similarity and difference of the random noise, irregularity and signal in sparse transform domain, and proposes a simultaneous interpolation and denoising method. When spatial aliasing exists, the property of the signal in sparse transform domain is analyzed and the mask matrix is designed to constrain the energy distribution, then the anti-noise and anti-aliasing interpolation is achieved using the designed mask matrix. This research can provide complete data with high SNR for SRME, migration and inversion, then improve the accuracy of fine reservoir description, which has a significant theoretical meaning and a high value of practical applications.

地震数据插值可为自由表面多次波去除、AVO分析、偏移和反演等提供完整数据体，可提高其处理精度，为精细油气藏描述服务，是地震数据处理的重要课题。由于障碍物、禁采区的存在，采集的数据在空间方向不规则，降低了地震数据横向连续性；另外，随机噪声、空间假频的存在将会降低插值重建的精度，继而影响后续多道处理的效果，最终影响精细油气藏描述，因此有必要开展抗噪、抗假频叠前地震数据插值方法研究。本项目基于压缩感知理论，研究噪声（不规则性）和信号在稀疏变换域中的异同，提出插值去噪一体化方法；在含有空间假频时，分析信号在变换域中的形态，建立蒙板矩阵约束能量分布，实现抗噪、抗假频插值重建。本项目研究可以为自由表面多次波的去除、偏移和反演提供高信噪比的完整数据体，继而提高精细油气藏描述的精度，具有重要的理论意义和实际应用价值。

针对叠前地震数据横向连续性差、信噪比低等特点，本项目开展了叠前地震数据抗噪、抗假频插值重建方法研究。传统的插值重建方法没有合理地处理存在的噪声，且针对随机缺失情况，具有较低的计算效率，因此在处理复杂实际数据时具有一定的局限性。本项目从插值去噪一体化方法、合理的质量控制准则、高效高精度插值重建方法及抗假频插值重建方法等方面开展了相关研究，实现了相关算法，并对比分析了本项目研究方法相对其他方法的优势。针对含噪的缺失地震数据，设计了新的加权POCS方法，并交换投影算子及阈值算子的顺序，提出了自适应插值重建一体化方法；针对插值重建计算效率低的问题，提出了合理的质量控制准则，适时地结束插值迭代，并设计在有效频率波数域内的插值重建算法，提出了高效高精度插值重建方法；针对含空间假频的规则缺失数据，利用深度学习策略对数据进行高精度非线性表征，实现了地震数据的抗假频重建，克服了常规插值重建方法对地震数据线性、低秩、稀疏性等假设，具有更好的适用性及应用前景。项目研究与实际情况相结合，对实际资料进行了处理，处理效果验证了本项目研究方法的可行性。通过本项目研究，形成了叠前地震数据插值重建的方法理论，相关研究成果对提高地震数据成像质量及解释精度具有重要的实际应用价值。项目组成员共发表（含录用）期刊论文12篇，其中SCI论文10篇（第一作者6篇），授权国家发明专利1项，培养研究生7人（其中已毕业5人）。按照项目研究计划，已完成项目的全部研究内容，获得了预期的研究成果，达到甚至超过了预期的研究目标。