苑益军：多道统计宽带子波反褶积提高地震信号分辨率【IEEE TGRS，2021】

发布时间：2021-03-22       阅读：166次

在反射波法地震勘探中，由地面震源产生一个尖脉冲，在地层介质中传播，并经反射界面反射后返回到地面，其理想的地震记录应该是代表地下反射界面的尖脉冲序列。但是由于地层介质具有滤波作用，震源发出的尖脉冲经大地滤波作用后，变成一个具有一定时间延续的波形，即地震子波。随着传播距离的增加，震源尖脉冲经地层作用后的延续时间加大，脉冲频谱变窄，从而导致地震子波相互干涉，难以分开。因此，需要消除大地滤波对地震反射信号的影响，恢复反射脉冲序列，提高地震反射信号对地下岩层的刻画能力。

针对上述科学问题，我校地球物理与信息技术学院苑益军及其合作者从地震记录褶积模型的数学机制入手，开展基于噪声褶积模型的多道统计宽带子波反褶积方法研究，经模型试算和实际数据应用取得了好的效果。研究取得的新认识如下：

1、 基于拓展的Robinson褶积模型，采用提出的偶次多项式拟合和多道统计算法，有效解决了零延迟附近地震记录子波自相关函数的计算问题（图1）。通过子波的自相关计算以及反演子波，克服了噪声和非白噪反射系数的影响；

2、 研究出的地震记录多道统计加权自相关算法，有效拟制了远炮检距噪声对地震记录自相关计算的影响；

3、 将宽带子波作为反褶积期望输出子波，克服了常规脉冲反褶积产生高频噪声而降低资料信噪比的缺点（图2）。

4、 系统研究得到的多道统计宽带子波反褶积方法，与常规反褶积方法相比，能够较大提高资料的分辨率，并保持资料的信噪比（图3）。

该研究通过采用地震信号数学处理算法压缩地震子波，展宽信号频谱，提高地下岩层反射信号的分辨率，从而获得地下地层的准确反射信息，为搞清地球内部结构和进行储层预测研究工作提供可靠数据。

图1：地震理论子波自相关（trace 1）和地震记录拟合自相关（trace 2）

图2：脉冲反褶积（a）、宽带子波反褶积（b）处理后的实际数据单炮地震记录

图3：地表一致性反褶积（a）、宽带子波反褶积（b）处理得到的叠加剖面

上述研究成果发表在地球科学国际权威刊物《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》上：Yuan, Y.*, Li, Y., and Zhou, S. 2021. Multichannel Statistical Broadband Wavelet Deconvolution for Improving Resolution of Seismic Signals. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 59(2): 1772-1783. [IF2019=5.855]

  全文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9119751