地震信号衰减特性分析及鲁棒Q值估计多道补偿方法研究

The attenuation effects decrease the vertical resolution of seismic data, which decreases the accuracy of high resolution seismic exploration. Seismic data attenuation compensation is an effective tool to improve the vertical resolution. This project concentrates on the attenuation analysis of seismic data, and the robust Q estimation for subsequent multi-channel attenuation compensation based on the attributes variation of the attenuated signal. Firstly, the attenuation analysis of seismic data and its effects on seismic attributes is studied. Secondly, based on the spectrum variation of the attenuated signal, we study the adaptive selection of the fitting weight to adaptively estimate the Q value; Based on the non-gaussianity variation caused by the attenuation effects, we obtain the Q estimation by using the non-gaussianity maximization criteria of compensated data and the Q value scanning strategy; Based on the time-frequency variation caused by the attenuation effects, we use the amplitude-preserving and frequency-preserving S transform and the theoretical attenuation fitting strategy to robustly estimate the Q value. Finally, the multi-channel attenuation compensation method is proposed based on the sparse transform and the sparse constraint, which can simultaneously guarantee the horizontal continuity and the vertical high resolution, beneficial to subsequent fine reservoir description. This project can clear the attenuation property of seismic data and provide a series of Q estimation algorithms and compensation methods, which can provide seismic data with higher vertical resolution and better horizontal continuity for subsequent inversion and migration. This research has important theoretical significance and extensively practical applications.

衰减效应的存在降低了地震信号的纵向分辨率，影响高分辨率地震勘探的精度。地震信号衰减补偿是提高纵向分辨率的重要手段。本项目拟开展地震信号衰减特性分析，基于衰减地震信号属性变化规律，研发鲁棒的Q值估计技术及多道衰减补偿方法。首先，研究地震信号衰减特性及其对地震信号属性的影响。其次，依据衰减效应对信号频谱的影响规律，研究拟合权重自适应选择的Q值估计；依据衰减信号非高斯性的变化规律，利用Q值扫描衰减补偿及非高斯性最大化准则确定Q值信息；依据衰减信号时频谱的变化趋势，基于保幅保频S变换，利用理论衰减函数拟合鲁棒估计Q值。最后，基于稀疏变换及稀疏约束，研究多道衰减补偿方法，在保证横向连续性的同时，提高纵向分辨率，有利于精细储层描述。通过本项目研究，明确地震信号衰减特性，并形成一套Q值估计技术及衰减补偿方法，为后续反演、偏移等提供纵向分辨率高、横向连续性好的数据体，具有重要的理论意义和实际应用价值。

针对吸收衰减导致的观测地震信号纵向分辨率低等问题，本项目开展了衰减特性分析、鲁棒的Q值估计方法及衰减补偿高分辨率处理方法等方面的研究工作。常规的时频分析方法在子波频率保持方面具有局限性，本项目分析导致不保频的原因，设计新的解析窗函数，并结合单位分割原理设计综合窗函数，提出保幅保频S变换，并构建了快速实现方法。基于衰减效应降低了观测数据的非高斯性，利用Q值扫描对观测数据进行相位校正，当非高斯性最大化时得到合理的Q值估计，建立非高斯性最大化Q值估计方法。为了提高常规Q值估计方法的抗噪性，根据地震数据优势频带范围设计自适应拟合权重，形成自适应广义对数谱比Q值估计方法；并利用衰减函数的低秩属性，提出低秩约束对数谱比Q值估计方法。针对单道衰减补偿方法振幅补偿不稳定或欠补偿的弊端，且补偿后信号横向连续性难以保持，基于Curvelet稀疏约束，建立了多道衰减补偿方法，在提高地震数据纵向分辨率的同时保持横向连续性，且多道衰减补偿方法具有较好的抗噪性。为了提高地震数据的表征精度并克服衰减补偿方法对Q值的依赖性，基于深度学习方法开展了Q值估计及衰减补偿的闭环网络高分辨率处理方法研究，利用测井标签进行监督学习、利用地震无标签进行自监督学习，有效提高地震数据的纵向分辨率。项目研究充分考虑实际因素，利用不同的实际资料对研究方法进行论证，处理效果一定程度上验证了研究方法的可行性。通过本项目研究，明确了地震信号衰减特性，形成了基于衰减属性差异的鲁棒Q值估计方法以及有效的衰减补偿高分辨率处理技术，相关研究成果对高分辨率地震勘探具有重要的实际应用价值。项目负责人以第一/通讯作者发表SCI期刊论文19篇（14篇第一标注），授权国家发明专利6项，获傅承义青年科技奖，入选万人计划青年拔尖人才。按照项目研究计划，完成了项目研究内容，获得了预期的研究成果，并将深度学习方法拓展应用于地震数据插值重建及混叠分离中。