非稳态地震记录时变子波估计

地震子波估计是地震资料处理和解释中的一个关键问题,子波估计的可靠性会直接影响反褶积和反演的准确度.现有的子波估计方法分为确定型和统计型两种类型,本文通过结合这两类方法,利用确定型的谱分析法和统计型的偏度最大化方法,分别提取时变子波的振幅和相位信息,得到估计的时变子波.这种方法不需要对子波进行任何时不变或相位等的假设,具有对时变相位的估计能力.进而利用估计时变子波进行非稳态反褶积,提高地震记录的保真度,为精细储层预测和描述提供高质量的剖面.理论模型试算验证了方法的可行性,通过实际地震资料的处理应用,表明该方法能有效地提取出子波时变信息.     

时频域时变反褶积方法

常规反褶积方法具有很多局限性,往往要求地震子波是最小相位并且是平稳的,反射系数序列为白噪等等.本文将常规褶积模型扩展成时变褶积模型,通过S变换对地震记录进行谱分解,估计出震源子波和衰减因子,求出时变子波,在S域进行时变反褶积,再反S变换到时间域输出结果.此方法完全打破了常规反褶积方法的局限性,数值试验和实际资料处理均证明了此方法的有效性.     

基于广义S变换的地震资料振幅谱补偿和相位谱校正方法研究（英文）

由于地下介质对地震波振幅的影响和地震波频散因素,地震波振幅和相位随时间、空间及频率的变化而发生改变,本文提出一种基于广义S变换的振幅谱补偿和相位谱校正新方法。该方法在S域中分为振幅谱补偿和相位谱校正两个步骤进行处理:振幅谱补偿是在地震记录可靠频带范围内恢复反射系数的振幅谱,其具体实现是在S域中利用谱模拟技术来拟合时变子波振幅谱,从而补偿由地层吸收所引起的振幅衰减;相位谱校正是消除子波剩余相位的影响,其具体实现是在S域中利用相位扫描来拾取随时间、空间和频率而变化的相位校正量,并由Parsimony准则来进行最佳相位判别。本文方法不需要直接求取Q值,能够适用于变Q值情况。理论模型和实际资料处理表明,该方法不仅能恢复地层反射系数的振幅谱,还可以有效消除子波剩余相位的影响,使子波接近或达到零相位,从而提高地震资料分辨率。     

利用EMD和子波振幅谱与相位谱关系的时变子波提取方法

本文首先分析了地震波在黏弹介质的传播规律,基于黏弹介质地震波动方程总结了时变子波振幅谱和相位谱的关系,从而得出结论,准确估计子波相位谱初值和不同时刻的子波振幅谱是实现时变子波准确提取的必要条件.在此基础上,针对传统方法限制子波振幅谱形态且受限于分段平稳假设的问题,提出了一种利用EMD(Empirical Mode Decomposition)和子波振幅谱与相位谱关系的时变子波提取方法,根据子波对数振幅谱光滑连续而反射系数对数振幅谱振荡剧烈的特点,采用EMD方法将不同时刻地震记录的对数振幅谱分解为一组具有不同振荡尺度的模态分量,通过滤除振荡剧烈分量、重构光滑连续分量提取时变子波振幅谱;再应用子波振幅谱和相位谱的关系提取时变子波相位谱,将分别提取的振幅谱和相位谱逐点进行合成,最终实现时变子波的准确提取.本文方法不需要求取Q值,适用于变Q值的情况,具有良好的抗噪性能.数值仿真和叠后实际资料处理结果表明,相比传统的分段提取方法,利用本文方法提取的时变子波准确度更高,研究成果对提高地震资料分辨率具有重要意义.     

基于反射地震记录变子波模型提高地震记录分辨率

本文给出了地震记录变子波模型的一种近似数学表达式．基于该表达式研究了反射系数序列不满足白噪假设和子波在地下传播时发生变化这两种情况下地震道谱的组成及结构,讨论了谱白化及反褶积方法在这两种情况下效果不佳的原因．然后基于变子波模型,提出了一种新的提高地震记录分辨率的方法：第一步,用自适应于地震记录的Gabor分子窗把地震记录恰当地划分成若干片断,每段内信号近似平稳,然后将地震记录变换到时间-频率域;第二步,在变换域对每个分子窗内信号的振幅谱进行处理以拓宽频带;最后把处理后的时间-频率域函数反变换回时间域得到提高分辨率后的结果．本文提出的方法具有能较好地适用于反射系数不满足白噪假设的情况及提高分辨率后的地震记录能较好地保持原地震记录的相对能量关系等优点,模型和实际资料算例结果均表明,本文方法在拓宽地震资料频带及保持地震记录局部能量相对关系方面均明显优于谱白化方法．     

基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法

受地下介质吸收衰减及环境噪声的影响,地震反射波的频率主要集中在中低频,且频带较窄,信噪比较低.反褶积方法是解决此类问题的重要手段,而谱模拟反褶积方法因克服了传统反褶积的假设条件"反射系数为白噪声"而备受推崇,但子波振幅谱无法准确获取的缺陷限制了其应用.为此,在传统的谱模拟反褶积方法基础上进行改进,提出了一种基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法.微分算子在频率域具有单调递增的线性特征,可提高信号的高频成分并压制低频成分,即具有分频属性,且反映频率的高低与微分阶数成正比.以期望子波振幅谱为约束条件,对不同阶微分信号的振幅谱进行融合,可获得精确的宽频地震资料,避免传统谱模拟反褶积方法在求取子波振幅谱过程中存在的误差.经过对薄互层模型及实际地震记录的试算,获得了比传统方法更好的效果,证明本文方法对提高地震资料分辨率比传统谱模拟反褶积方法更加有效.     

非平稳地震记录中时变子波提取方法研究

地震波在地下介质传播过程中,受近地表的非均质性和地层的非完全弹性影响产生散射和吸收衰减,使得地震记录具有非平稳性.因此对非平稳地震记录的研究需打破子波时不变的假设,更加真实地反映地震子波的传播特性,将有效提高地震子波估计精度.目前非平稳地震记录中提取地震子波的研究主要集中在两方面:对非平稳地震记录进行衰减补偿后采用常规方法提取地震子波;利用谱模拟或分段处理直接对非平稳地震记录进行时变子波提取.本文深入研究了衰减补偿方法与时变子波提取方法,对广泛应用于非平稳地震记录处理中的时频分析方法的优缺点进行归纳,并对谱模拟及分段处理方法的应用前景进行了展望。     

预条件共轭梯度反褶积及其应用

预条件共轭梯度反褶积方法是结合稀疏反褶积的实现,运用优化的预条件共轭梯度法,完成反射系数的反演。用该方法处理地震资料时可提高资料频率,展宽有效频率宽度。但由于地震信号具有时变性,因此本文将该反褶积过程中的子波用多尺度时变子波代替。由数值算例可以看出,该方法可取得较好的实用效果。     

基于矢量预测的SIMO系统混合相位地震子波提取方法研究

针对高阶统计量混合相位地震子波提取方法的局限性, 提出一种基于矢量预测的单输入多输出系统(SIMO)的混合相位地震子波提取方法. 该方法利用二阶循环平稳统计量包含的系统相位信息, 将CMP道集视为一个单输入多输出系统的输出, 利用道集中相邻两道或多道数据通过矢量预测来构建反子波计算的方程式, 进一步进行混合相位子波提取. 利用提取出的子波相位信息对CMP道集进行纯相位滤波, 能够替代相位校正技术, 并且利用获取的反褶积算子对CMP道集进行反褶积处理, 使提高分辨率后的不同道子波振幅、 频率、 波形相一致, 提高叠加的质量. 模型试算和实际资料处理结果表明, 文中方法适用于任意相位的子波提取及反褶积处理, 且处理精度较高, 具有较高的实际应用价值.      

预条件共轭梯度反褶积的改进及其应用

预条件共轭梯度反褶积方法是结合盲反褶积的实现,运用基于Krylov子空间上优化的预条件共轭梯度法,完成反射系数的反演.用该方法处理地震资料时可提高资料频率,展宽有效频率宽度.但由于地震数据对不同频带的信噪比有差异,若直接运用该反褶积处理常伴随分辨率提高的同时出现信噪比显著降低的现象.对于此,本文采取如下方法的改进措施：①在时间域上,当地震数据的振幅较大时,对应的反褶积数据的振幅取值与原地震数据的振幅相等;②在频率域上,当地震数据的频谱幅值大于一定阀值时,对应的反褶积数据的频谱取做原地震数据的频谱.由本文所给的数值算例可以看出,此两项改进方法可取得较好的实用效果.     

地表一致性反褶积在地震勘探中的应用及效果

地震资料的反褶积处理是通过改造地震激发子波,进而消除地震激发子波在传播过程中所受的虚反射、层间多次反射和大地滤波等影响的一种地震勘探资料处理方法.反褶积的方法很多,如:脉冲反褶积、预测反褶积、地表一致性反褶积.它们之间主要区别之一在于对地震子波的假设和估计地震子波的方法.所以在处理过程中应根据不同的区域资料特征采取不同的反褶积方法.本文以河南省某煤预查区地震勘探为实例,着重总结和比较地表一致性反褶积技术在地震资料处理中的应用效果.应用研究表明,适当选择时窗和自相关步长进行自相关分析,地表一致性反褶积能够展宽频谱,压缩地震子波,并能校正地震信号的相位谱,输出零相位子波,可以较大程度地提高地震资料的分辨率,提高勘探能力.     

地震复谱分解技术及其在烃类检测中的应用

谱分解技术在地震解释领域已得到广泛应用,但常用的谱分解方法存在两方面的不足.一是时间分辨率低,难以对薄层进行刻画;二是在烃类检测中多解性强,难以区分流体类型.为了改善该问题,本文提出一种基于地震复谱分解技术的烃类检测方法.复谱分解是指用一个包含多个不同频率Ricker子波的复子波库对地震道进行分解,从而得到时变子波频率和相位信息的过程.借助稀疏反演技术复谱分解可以获得高分辨率的时频能量谱和时频相位谱.本文首先通过拟合算例验证了复谱分解方法刻画薄层的能力以及求取子波频率和相位的准确性.然后利用基于Kelvin-Voigt模型的黏弹波动方程数值模拟对衰减引起子波相位改变的原因进行了分析.最后通过实际资料应用展示了本文方法在储层预测中的高时间分辨率优势,验证了利用子波相位信息识别气藏的有效性.     

利用直达波提取地震子波进行相关滤波

利用可控震源进行地震勘探时,通常都需要进行相关滤波,相关滤波结果的好坏取决于所选取的子波与有效反射波的相关性.海洋地震勘探常用的电火花震源激发能量通常可以调控,理论上,同一激发能量产生的震源子波应当是一致的,因此可以仿效可控震源资料的处理手段,对单道地震资料进行相关处理.但在复杂多变的海洋环境下,震源参数也要随勘探条件的变化而改变,采用理论计算或实验环境下获得的子波模型进行相关滤波往往难以达到预期的效果,需要寻找与实际勘探中激发的地震波相似度更高的地震子波.单道地震记录中直达波的能量较强,波形畸变较小,与震源子波较为接近.本文建立了一种利用直达波提取地震子波的方法,并应用到实际资料.实际资料的地震子波提取和相关滤波处理结果显示,利用直达波提取地震子波进行相关滤波能够有效地压制干扰波、突出有效波,提高了地震记录的信噪比.需要注意的是:1)提取子波的过程中要降低环境因素的影响,可利用统计平均的方法来实现;2)相关滤波时要根据实际处理效果的改善程度选择相关子波长度.     

基于时频二次谱的提高地震资料分辨率方法（英文）

提高地震资料的分辨率是地震数据处理流程中的重要环节,对后续的精细构造解释起到重要作用。传统的提高分辨率方法大都假设地震资料是稳态的并且噪声水平不随空间发生变化,而实际情况不满足这一假设,导致提高分辨率处理后的效果达不到预期要求。针对这一问题,本文提出了一种基于时频二次谱的提高地震资料分辨率方法。首先,文中提出了基于S变换的时频二次谱,并结合模型论述了时变子波和反射系数在时频二次谱中的特征及其可分离性;其次,依据时变子波和反射系数在时频二次谱中的特征差异,构建了二维滤波器在地震记录的时频二次谱中提取时变子波的振幅谱;再次,文中研究了噪声环境中时变提高分辨率算子设计方法,并提出了依据时频谱能量强弱相对关系自适应确定频带拓宽范围的时变提高分辨率算子设计,进行提高分辨率处理;最后,文中对该方法进行了模型和实际数据的试处理,并与传统谱模拟方法和Q补偿方法的处理结果进行了对比分析,对比结果表明:本方法不需要估计Q值,提高分辨率能力不受震源子波频带的限制,在兼顾信噪比的前提下能够充分提高不同时间局部的地震数据的分辨率。     

气枪震源资料反褶积方法及处理流程研究

不同工作条件下气枪震源产生的信号会存在细微差异,反褶积方法能在一定程度上消除由震源变化引起的记录信号变化。为了去除气枪震源子波信号,获取气枪源到台站之间的格林函数,通常需要选取一种恰当的方法对地震波形数据进行反褶积处理。频率域水准反褶积和时间域迭代反褶积是在接收函数等领域已被广泛使用的2种反褶积方法。本文以云南宾川主动源资料为例,对比了利用这2种方法处理气枪震源信号的效果,结果表明,在计算效率方面,频率域水准反褶积方法更具优势;在处理结果的信噪比方面,时间域迭代反褶积方法表现更好,P波初至也更清晰。此外,进一步讨论了在多炮资料的处理过程中反褶积和叠加等操作的顺序问题,最后提出了从气枪震源资料中提取气枪源到台站之间的格林函数的一般流程。     

单道地震的子波整形问题探讨

在海洋地质调查中,高分辨率数字单道地震是一种必不可少的调查手段。单道地震采用单一震源激发地震子波,会使震源子波旁瓣较多,地震剖面出现大量同相轴,从而影响地震解释。为了能够有效压制地震子波旁瓣,利用同态反褶积估算地震子波,基于估算子波进行俞氏子波整形处理,提高剖面的分辨率。经过仿真实验和实际资料分别验证了同态法估算子波和利用估算子波进行子波整形的可行性。     

气枪震源资料反褶积方法及处理流程研究

气枪震源具有极高的可重复性,可用于地下介质变化的监测。但不同工作条件下气枪震源产生的信号会存在细微差异,反褶积方法能在一定程度上消除由震源变化引起的记录信号变化。为了去除气枪震源子波信号,获取气枪源到台站之间的格林函数,通常需要选取一种恰当的方法对地震波形数据进行反褶积处理。频率域水准反褶积和时间域迭代反褶积是在接收函数等领域已被广泛使用的2种反褶积方法。本文以云南宾川主动源资料为例,对比了利用这2种方法处理气枪震源资料的效果,结果表明：在计算效率方面,频率域水准反褶积方法更具优势;在处理结果的信噪比方面,时间域迭代反褶积方法表现更好,P波初至也更清晰。此外,进一步讨论了在多炮资料的处理过程中反褶积和叠加等操作的顺序问题,最后提出了从气枪震源资料中提取气枪源到台站之间的格林函数的一般流程。     

基于Gabor变换反褶积技术在渤海某工区的应用研究

使用常规的Wiener反褶积必须假设震源子波在地层旅行过程中是平稳的即一成不变的,这个前提条件与实际野外地震资料采集差别较大,而基于Gabor变换反褶积技术考虑到地震能量的衰减、子波的形变等非平稳性特征.地震道在Gabor域可因式分解成三项即震源子波、衰减函数和反射系数,该技术设计POU窗函数,并利用此函数在Gabor域对地震信号进行局部时频分解.Gabor域反褶积算法在Gabor域通过除以衰减函数和震源子波的乘积来估算地层反射系数,然后再做Gabor反变换可求得时间域的地层反射系数.理论模型的测试和实际地震资料的应用均表明,与Wiener反褶积相比较,基于Gabor变换反褶积可补偿中深层的能量衰减并因此拓宽有效频带和提高时间分辨率.     

信噪比谱约束的自适应谱模拟反褶积方法研究

反褶积是提高地震资料分辨率的重要方法,子波估计与反褶积算子设计是反褶积方法的两个重要方面.本文在分析谱模拟法与自相关法各自特点的基础上,将两种方法的优势相结合,提出了自适应谱模拟方法,提高了谱模拟方法的适应性和准确性.在反褶积算子计算过程中对误差能量进行加权,减少了反褶积过程中处理噪音的产生,同时引入信噪比谱约束,以达到保证信噪比的前提下合理提升地震资料分辨率的目的.     

随机稀疏脉冲非线性反褶积

常规的反褶积方法通过线性褶积压缩子波提高地震记录的分辨率,其能力受到有效信号频带的限制.随机稀疏脉冲非线性反褶积方法将传统的以子波压缩为核心理念的反褶积方法转移到反射系数位置和大小的检测上来,它直接从地震记录中通过非线性反演方法得到反射系数的位置和大小,突破了地震资料有效频带的限制,能够较大幅度提高地震记录的分辨率.同时通过对反射系数统计特征的有效约束,减小了反褶积结果的多解性.模型实验表明,随机稀疏脉冲反褶积对噪声和子波的敏感性较小,能够较好的保护弱反射信号.在模型实验的基础上,利用随机稀疏脉冲反褶积对实际地震资料进行了实验处理,有效的改善了地震资料的分辨率.