海洋地震资料相位控制处理——东海研究实例

为了满足定量解释的需要,地震资料处理必须是高分辨率、振幅保持和相位控制的.面向海洋地震资料的相位控制处理技术包括利用远场信号进行确定性零相位化、Q补偿、预测反褶积及剩余相位校正等.利用模拟远场信号求取确定性去气泡及零相位化算子.此文基于相位控制处理,讨论了海洋地震资料的相位和极性判别方法,探讨了大于24 ms算子长度的预测反褶积对于保持信号形状的必要性,介绍了东海三维地震资料相位控制流程.     

基于倒双谱的地震子波估计方法

根据倒双谱兼有倒谱和双谱优势的特点,利用地震记录的倒双谱估计地震子波。首先采用基于二维傅里叶变换的倒双谱计算方法,求取地震记录的倒双谱系数,再利用倒双谱系数分别得到地震子波的最大和最小相位分量,进而重构出地震子波。该方法避免了双谱法提取地震子波过程中的相位计算。合成数据实验和实际地震资料处理结果表明倒双谱法能较准确的估计地震子波,效果优于双谱法。     

基于地震波相似性的非局部均值滤波压制异常振幅噪音

非局部均值滤波是根据图像中各像素点间的相似性对图像进行去噪处理,但该方法不能有效压制图像中的异常振幅噪音。共偏移距道集(按炮点坐标排序的等炮检距道集)中同时刻的地震信号具有相似性高且分布范围集中的特征,因此可根据非局部均值滤波的权函数判断信号中的异常振幅噪音。基于上述理论,提出了基于地震波相似性的非局部均值滤波异常噪音压制方法,以有效地压制地震信号中的随机噪音与异常振幅噪音。该方法是在共偏移距道集中根据非局部均值滤波权函数来判断信号中的异常振幅噪音,并采用局部振幅统计估算对异常振幅噪音进行压制,从而达到去除地震信号中随机噪音和异常振幅噪音的目的。理论与实际地震数据试算结果表明,笔者所提出的方法可以有效地压制地震信号中的随机噪音和异常振幅噪音,可以让地震资料的信噪比得到进一步提高。     

海洋低信噪比单道地震资料特点及处理策略

海洋单道地震是海洋地球物理调查的常用手段之一,具有广阔的应用前景。但单道地震单一的覆盖次数及非等间距采集模式导致剖面信噪比低、多次波发育、垂向振幅能量差异大等特点。从单道地震的采集原理出发,阐述了单道地震资料处理中的3个难点:海底同相轴抖动、强振幅海底多次、严重背景随机噪音。针对涌浪引起的海底同相轴抖动问题,借用陆地资料静校正原理,将海底抖动分为高频和低频两个分量;采用互相关技术逐步消除高低频静校正分量。针对单道资料强振幅海底多次波,根据一维SRME算法原理,对单道数据运用一维SRME算法公式,预测的多次波模型与实际的多次波模型较为接近;针对单道资料低信噪比问题,将RNA去噪技术与LIFT去噪思想相结合,达到增强有效信号的同时压制空间随机干扰的目的。实际资料处理后的剖面信噪比与分辨率均显著提升,波组特征更加突出,成果资料满足用户解释需求。     

基于HHT方法的地层Q值补偿方法研究

常规的基于叠后地震资料的地层Q值补偿方法受数据平均效应的影响,Q值估算精度较低,导致保真性差,而HHT时频分析可以反映出信号的局部信息,基于以上原因,提出一种基于HHT方法的地层Q值补偿方法。首先应用HHT分频技术将浅层、中深层地震数据分成不同的频率范围,得到不同目标层频率尺度的地震数据;然后在HHT时频域内通过谱比法提取Q值;最后分别进行地层Q值振幅补偿和相位补偿。该方法针对不同的目标地层将地震数据分解成不同的频率尺度,避免了不同频率成分之间的干扰,而且可针对性处理目标层的频率信息,提高了地层Q值提取的稳定性。模型试算和实际资料应用表明,该方法能够有效地对振幅和相位进行补偿,使中深层反射波形得到恢复,主频提高,频带展宽,地震资料的品质得到提升。     

一种非平稳噪声背景下的线谱相干检测方法

舰艇目标航行时往往向水中辐射大量线状谱结构的声波信号,线谱信号检测对舰艇目标的被动探测至关重要。实际水下环境噪声常表现为时域非平稳噪声,常规离散傅里叶变换类线谱检测方法时域积分时,不可避免会引入非平稳噪声背景中出现的短时强干扰噪声,使积分结果中线谱信噪比大幅降低,线谱检测性能急剧恶化。为解决上述问题,对分段离散傅里叶变换结果进行幅度归一化,补偿分段线谱信号间相位差,提出了一种非平稳噪声背景下的线谱相干检测方法。仿真结果表明,相比常规 DFT 类线谱检测方法,所提方法能够降低时域非平稳背景噪声起伏影响,具有更优的非平稳噪声背景下线谱检测性能,并能获得对线谱信号的相干处理增益。     

不同时频分析方法的精度比较及应用

在传统的地震资料分析、处理和属性分析提取等研究中,基于平稳信号分析处理理论的傅里叶变换是核心技术之一。地震信号往往是非线性、非平稳信号,传统傅里叶变换是一种整体变换,难于反映非平稳信号的局部特征,而时频分析技术能同时展示信号在时间域和频率域的局部化特征。在介绍几种地震常用的时频分析方法基础上,进一步深入研究自适应时频分析方法。理论分析和试验表明,自适应最优核时频分布在抑制交叉项的同时,时频聚集性也较好,因此,更有利于地震勘探信号的分析和地震属性的提取、频谱分解等。     

海上单道地震勘探中船舶等背景噪声的影响分析及压制

单道反射地震以其配置灵活、操作简单、高效经济的优势,在海洋区域地质调查、近海工程物探等领域得到了广泛的应用.利用海上作业前期对单道地震系统试验的数据进行分析,获得船舶等背景噪声的频率特征,为室内资料处理提供可靠依据,旨在最大限度地保留有效信号并压制船舶等背景干扰,提高地震资料处理的效率和剖面的质量.根据实际处理结果,得到2点认识:(1)通常情况下,海洋地震勘探中船舶等背景干扰信号的频率低于200 Hz,而电火花震源的主频在200 Hz以上,二者在频域可分开;(2)地震记录的高低频信号各有用处,野外作业时应尽可能采集背景噪声数据,为室内资料处理提供依据,以免去除噪声的同时滤除了有效信号.最后基于分析处理过程中遇到的问题,进一步提出海洋勘探过程中船舶等背景噪声的调查设计,旨在研究船型、航速、水听器拖曳长度等对背景噪声在地震记录中的特征有何影响以及如何控制船速及水听器拖曳长度来使得野外原始记录的信噪比达到最大.     

海域天然气水合物地球物理勘探进展

进入21世纪后,海域天然气水合物地球物理勘探取得了较大的进步。主要表现为,在勘探技术上已由单一的地震勘探发展到以地震勘探为主,重力、磁力勘探综合应用的格局;在地震勘探方法上,已由常规的单道、多道地震发展到多频地震、高分辨率二维、三维地震和海底多分量地震;在地震资料的处理上,已由常规处理发展到突出BSR特征的“三高”和叠前时间偏移处理;在天然气水合物的地震识别上,已由速度、振幅结构研究发展到多属性判别、多弹性参数和多物性参数反演。这些新技术、新方法的应用,加快了海域天然气水合物调查进度,提高了天然气水合物地球物理识别的可靠性。     

参量阵浅地层剖面的处理方法及在识别浅层天然气水合物中的应用

近年来，参量阵浅地层剖面以其简便的野外采集方式、高分辨率的浅部地层成像能力，迅速发展为海底浅层天然气水合物探测的有效方法。为了更好地获取东海浅层天然气水合物赋存区的地质信息，针对参量阵浅地层剖面数据开展了精细化处理。首先将异常振幅压制和空间振幅均衡等方法有机结合，解决了数据中的各种噪音和能量不均衡等问题，然后利用Hilbert变换提高地层分辨率，最后利用信号增强技术进一步提高同相轴连续性，获得了波组特征更清晰的地震剖面。处理后的参量阵浅地层剖面具有信噪比较高、连续性好、地层结构清晰等特点，可以更好地揭示空白带、气烟囱、亮点和火焰状异常等地震反射特征，为识别浅层天然气水合物赋存区地质信息奠定基础。对精细处理后的数据进一步开展曲率属性、瞬时振幅属性、相干属性等地震属性分析，结果显示，与浅层天然气水合物渗漏相关的声学异常能够被清晰地识别出来。此项研究一方面验证了参量阵浅地层剖面数据处理方法的可行性，另一方面也探索了属性分析技术在海底浅层天然气水合物识别方面的应用。     

基于HHT的C-BOOM浅剖信号分析

通过分析C-BOOM浅剖信号的时域和频域特点,观察到其信号频带较宽,和环境噪声频带重叠,而且信号重复性较差,使得无法使用傅立叶变换等传统方法对C BOOM浅剖信号进行准确的频域参数估计和滤波.基于HHT(Hilbert-Huang Transform)方法对C-BOOM浅剖信号进行分析,通过分析筛选由EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition)分解得到的信号分量确定了信号频带和中心频率等频域参数,在未知信号频带的情况下完成了对信号的滤波,分离得到了C-BOOM浅剖的信号部分和环境噪声部分.通过比较分离得到的环境噪声成分和真实环境噪声的频谱,验证了信号分离方法是有效的.     

频谱分解技术在南黄海崂山隆起的应用

频谱分解技术是将地震信号从时间域转换到频率域,分析振幅、相位在频率域的变化。频谱分解能够得到高于常规地震剖面分辨率的成像效果,提高不同地质体对信号的响应能力。针对南黄海崂山隆起碳酸盐岩,通过对比短时傅里叶变换、连续小波变换和S变换等不同算法的频谱分解方法,探讨了各自的适用特点,最后优选出S变换对南黄海崂山隆起地震资料进行频谱分解。结果表明,该项技术提高了地震分辨率,为研究区储层和断层识别奠定了基础。     

GeoEast系统在海洋二维拖缆资料处理中的应用

利用GeoEast系统所具有的软件和地球物理功能优势,使其在海洋二维拖缆资料处理中,能够快速地将单炮数据进行解编和观测系统加载.消除低频涌浪噪音及压制多次波是海洋地震资料处理的难点.异常振幅衰减技术对于消除涌浪噪音效果较好.然而,针对本区多次波发育的特征,选取了SRME、Radon变换组合方法压制多次波,实际证明压制效果明显.     

基于同步挤压变换的水合物储层地震信号时频分析

同步挤压变换是一种新的时频分析方法,通过对信号进行小波变换,并重排(挤压)所得到的小波系数谱,得到比小波变换等常用时频变换更高的时频分辨率。使用同步挤压变换对含水合物储集层的合成地震数据以及南海神狐海域的实测地震资料进行了处理,并与小波变换结果进行了对比。结果表明,同步挤压变换对地震数据的处理结果具有更高的时频分辨率,能够反映地震信号频率的精细变化,用于识别和圈定水合物储层。     

基于改进的广义S变换的海洋地震资料随机噪音压制

常规广义S变换采用固定的高斯窗参数,在时频分析时不能够兼顾高低频端的信号,同时标准S逆变换在时频域滤波时会产生滤波噪音。本文提出了基于变频率高斯窗的广义S变换,同时改进了S逆变换公式。该方法不仅提升了信号时频谱的聚焦度,而且还消除了滤波噪音。通过计算包含随机噪声干扰信号的瞬时信噪比阈值,然后根据不同阈值有针对性的选择压制随机噪音的处理策略。合成数据和实际地震数据处理结果表明,该方法能够有效的压制随机噪音,提高地震数据信噪比。     

海洋老地震资料匹配处理技术

根据海洋老地震资料联片处理中存在的振幅、频率等不一致性问题,详细论述了解决振幅、频率匹配的方法技术,提出了消除区块间多种不一致性的实用有效的处理流程.通过采用测井约束下的振幅一致性处理技术和匹配滤波统一子波处理技术,较好地解决了相邻区块不同年度地震资料联片处理中振幅和频率的匹配问题,并且在实际应用中取得了明显的效果.     

基于希尔伯特变换的Chirp信号浅地层剖面数据分析及转换

浅地层剖面系统在海洋工程勘察、海洋矿产资源探测等方面发挥着重要的作用。美国EdgeTech公司生产的3200系列是一种应用较为广泛的Chirp信号浅地层剖面系统,该仪器原始记录的JSF格式数据与传统的SEGY地震数据格式存在很多不同的地方,具体体现在文件头和道头部分,特别是数据记录方式上它同时记录了包络信号和振幅信号两种类型的数据。因此,编写适用的C程序代码将JSF原始数据转换为包络信号和振幅信号两种类型的SEG-Y标准地震数据,并运用该程序读取并转换了南海北部某区域的实测浅剖数据,并分析了浅剖资料解释中采用包络信号数据的原因,为利用振幅信号数据反演海底反射系数等后续工作奠定了基础。     

研究海水温盐结构的反射地震方法

在物理海洋学的研究中,利用CTD(Conductivity, Temperature and Depth sensors)测量方法研究海水温盐结构存在着获取数据时间长、数据横向精度低的缺点,而利用反射地震记录可以获得剖面上连续的水体温盐结构,弥补了传统方法的不足.反射地震方法研究海水温盐结构是个新的交叉学科方法,称为"地震海洋学".由于海水水体的物性变化比地层物性变化小得多,造成海水水体的反射地震资料信噪比很低,各类干扰强烈,因而海水水体的反射地震资料处理也和常规地震资料处理方法有所不同.它处理的重点是振幅补偿,叠前去噪以及叠后处理.笔者通过对"十五"973项目在南海东北部采集的一条高分辨率多道反射地震测线的海水水体部分的地震数据进行处理,压制了强线性干扰波,获得了水体反射图像.地震叠加速度分析获取的3个CDP (Common Depth Point)的垂向速度从1540 m·s-1单调减小到1478 m·s-1,与CTD测量得到的速度变化趋势一致.     

基于EMD与神经网络的机械故障诊断技术

经验模式分解 (EMD)是分析非线性、非平稳信号的有力工具 ,它将信号分解为突出了原信号的不同时间尺度的局部特征信息的内在模函数 (IMF)分量。本文通过将各 IMF分量输入到 BP网络中进行训练学习和故障诊断 ,比直接输入原信号可以提高 BP网络对故障诊断的准确率 ,而且减少了训练时间。     

基于局部均值分解和交叉小波的全球平均海平面变化与ONI 指数多尺度特征研究

为研究全球平均海平面与ENSO（El Niño-Southern Oscillation） 的相关性问题, 本文提出了一种结合局部均值分解和交叉小波原理的分析方法, 揭示全球平均海平面和ENSO 的影响机理和因果关联。利用全球平均海平面的时间序列进行局部均值分解得到PF 分量和余量, 表示海平面变化的高频分量、低频分量和趋势分量。剔除高频分量的影响, 利用最小二乘线性拟合趋势分量, 得到1991—2000 年的全球平均海平面上升速率为3.6 mm/a。接着对PF 的低频分量进行距平变换再与ONI 指数（Oceanic Niño Index, ONI） 分别进行Morlet 连续小波变换得到小波功率谱, 再将变换的连续小波分别进行交叉小波变换得到交叉小波功率谱和凝聚谱, 通过交 叉小波功率谱和交叉小波凝聚谱揭示信号在时频空间的能量共振和协方差分布规律, 其中交叉小波功率谱体现了共同的高能量区的相关性, 交叉小波凝聚谱体现了共同的低能量区的相关性。结果表明, 该方法能在多尺度上分析海平面的变化, 并能分析ONI 指数与全球平均海平面的关系, 可为全球平均海平面演变规律分析和预测等方面提供有力工具。