地震资料表面多次波成像方法研究

So far in almost all seismic data imaging, mutiples have been regarded as regular noises which are suppressed in prestack preprocessing. Strong reflection energy is carried by surface-related mutiples in seismic data, especially in offshore seismic data, and almost every kind of algorithm of surface-related multiple suppression has so many assumed conditons which means it is very difficult to get satisfied multiple suppression result for fielddata. It is well known that surface-related mutiples carry high-energy efficient information of the subsurface, based on the theory of physical seismology of surface-related mutiple and prestack reverse time migration(RTM), the least-squares RTM of multiples imaging algorithm is propoed in this project, and further study on separation of surface-related multiple from the field dagta,imaging condition, velocity model precision, CPU/GPU parallel speed up algorithms, suppression of crosstalk artifact,imaging precision and imaging effect of least-squares RTM of multiple imaging, and the high precisional,pratical surface-related multiple imaging algorithm is given when this project finishes.Imgaing of surface-related mutiples can improving the imaging quality,and increasing the extend of imaging and illumination.The research of surface-related multiple imaging aproach, is the richness and development of the true amplitude seismic processing algorithm which is required for complex structural hydrocarbon reservoirs and lithologic reservoirs exploration, and more important, this project explore the research direction for effective application of surface-related multiple which exists in offshore seismic data.

当前地震数据成像处理中，多次波被视为规则噪音而进行压制。表面多次波是海洋地震资料中能量很强的波现象，目前各种表面多次波压制方法几乎都有诸多的假设条件，致使实际资料难以取得满意的表面多次波压制效果。表面多次波携带着能量很强的地下反射界面的有效信息，本项目基于多次波形成的物理原理、双程声波方程的逆时偏移方法，研究基于最小二乘逆时偏移的表面多次波成像方法。对表面多次波高精度分离方法、成像条件、速度模型精度、CPU/GPU并行加速算法、串声干扰压制、成像精度和效果进行深入研究，以形成高精度、优化的最小二乘逆时偏移的表面多次波成像算法。表面多次波成像可有效增强地下介质的成像范围、覆盖次数和照明的均匀程度。表面多次波成像方法的研究，是当前复杂构造油气藏和岩性油气藏勘探所要求的保幅处理技术的丰富和发展，更为重要的是为海洋地震资料中普遍存在的表面多次波的有效应用探索了研究方向。

课题完成了项目计划内容。利用双程波动方程有限差分实现了复杂构造模型多次波数据的正演模拟，其具有计算速度快，算法精度高的特点；依据WRW模型进行了表面多次波预测，在初步去除子波效应后，优选时窗进行了SRME多次波压制计算，经过确定性反褶积后，得到了最终可以应用于多次波成像的表面多次波数据体；将CPU/GPU异构并行技术应用到表面多次波预测中，研究表明，与传统方法相比并行计算效率提高约70倍，在保证了预测精度的同时，极大地提高了程序的运算效率；通过研究双程波动方程的有限差分解数值法、成像条件、低频噪音产生机理及压制方法、成像条件和最小二乘方程求解方法等，实现了最小二乘逆时偏移方法；完成了多次波全波场逆时偏移成像，对成像条件和结果进行分析，得出了多次波成像中串声干扰形成的机理，将多次波分阶逆时偏移成像以及多次波最小二乘逆时偏移成像应用于水平层状介质、复杂模型和Sigsbee2b模型，对三种方法的计算精度和计算效率等问题进行了讨论研究；将CPU/GPU协同并行算法应用于算法的各个步骤中，主要包括多次波预测、波场正传、波场反传、成像条件和最小二乘的迭代过程中，在保证精度的同时，最大限度地提高了算法的计算效率。.在课题计划外，研究了基于GPU加速策略的稀疏反演表面多次波压制方法。基于稀疏反演的表面多次波压制方法能够避免传统表面多次波压制方法对有效波的损伤，但是计算成本较高。研究基于新GPU加速策略的稀疏反演表面多次波压制方法，将所有频率成分整体导入设备端，并将中间结果存储于设备端，实现所有频率成分的同步运算，并减少主机端和设备端的数据传输时间。SMAART模型测试结果表明：基于新GPU加速策略的稀疏反演表面多次波压制方法的计算效率较常规方法的提升11倍，较基于传统GPU加速策略的该方法的提升4倍。基于新的GPU加速策略的稀疏反演表面多次波压制方法正确有效，计算效率更高。.在课题组研究期间，共发表相关科技论文13篇，其中SCI收录3篇，核心期刊10篇；授权国家发明专利两项。