模板匹配滤波技术在地震数据处理中的应用

模板匹配滤波技术(Matched Filter Technique,MFT)是一种近几年发展迅速的可用于检测遗漏信号的算法,在图像识别、行星探测等众多领域均有广泛应用。在地震学中,该技术通过扫描连续波形找出模板事件附近发生的、与模板事件相关性较好的遗漏地震事件,可用于完善地震目录,实现对地震活动性以及区域应力状态的更好刻画。本文综述了模板匹配滤波技术在地震数据处理中的应用,首先概述基本原理,其次介绍该方法用于探测各类地震事件的实例,包括前震和余震、远程动态触发地震、诱发地震和非火山震颤等,最后展望了用于提高算法效率及探测精度的一些改进方法。     

Q偏移技术在深海地震资料处理中的应用研究

深海探区蕴含着大量的油气资源,高质量的地震资料是识别有利储层的关键,然而,一些探区由于浅层气云、气烟囱、泥浆带、低速异常体等高吸收异常带的存在,造成深层地震波振幅变弱,频率降低,严重影响构造成像精度.Q偏移技术来补偿深海地震资料的吸收衰减,首先采用谱比法建立时间域的等效Q场;其次,基于等效Q场进行深度域Q层析反演建立准确的Q场模型;最后基于高精度Q场进行克希霍夫Q叠前深度偏移.将该技术在某海外深海探区实际资料处理中应用,浅层低速异常造成的能量吸收现象得到了解决,弱能量区的成像质量得到了明显改善.     

地震干涉偏移在随钻地震资料处理中的应用

地震干涉偏移是新发展起来的地震成像方法,它是在地震干涉理论基础上进行的成像处理.地震干涉偏移不需要速度模型,算法快捷,能够解决某些特殊条件下的地震成像问题,具有消除震源子波影响和提高分辨率的优点.本文结合实际工区F158随钻地震资料,通过反褶积干涉处理,得到高分辨率高信噪比的记录,然后进行了干涉偏移成像.通过与实际地震...     

非稳态非线性信号处理在地震资料中的应用研究

本文共分 1 2章 ,4个部分。1　非稳态非线性信号处理理论在这一部分中 ,论述了 5种数字信号处理理论 ,其中自适应滤波 ( adaptive)、小波变换( wavelet)和魏格纳变换 ( Wignerdistribution)是非稳态信号处理方法 ,而时谱和人工神经网络 ( artificial neural networks)是非线性信号处理方法。在论述过程中 ,力求做到数学推导简练、物理概念清楚明了 ,并与后面几章应用中的计算机实现做好衔接。例如在自适应滤波的阐述中 ,特别注意如何从稳态的维纳滤波过渡到非稳态滤波 ,以及各自的物理意义。又如在小波变换的阐述中 ,借助康托集(Cantor)很…     

台阵处理技术和模板匹配滤波技术在微弱地震信号检测中的应用

与大地震短时间内释放巨大能量不同,微小地震每次释放的能量较小,容易被忽略。然而,某一地区一段时间内微小地震的频繁发生,可能预示着该地区地下介质达到某种临界状态,大地震发生的风险提升。微地震监测不仅可以应用于地下结构成像、地震预测等天然地震学领域,还可用于探测页岩气开采过程中产生的微裂隙位置,指导水压致裂等石油生产工作。系统探测微地震活动,也是研究灌注废水和水库诱发地震活动的重要前提。在实际观测中,由于微地震的信号较弱,背景噪声水平较高,观测困难,我们需要通过一些方法,提高波形信噪比,提高微弱地震信号检测的能力。为了进行微弱地震信号检测,我们重点研究了以下两种方法:一种是用于探测微弱信号的台阵处理技术,该方法基于密集分布的台阵数据,通过一定时间偏移后的波形叠加,增强一致的事件信号,压制不一致的噪声信号。另一种是用于检测遗漏地震的模板匹配滤波技术,该方法通过波形扫描,识别出与模板事件相似度高的地震事件,在低信噪比情况下也有良好的检测效果。对于台阵处理技术,我们以2013年2月15日发生的俄罗斯陨石坠落事件为例,研究2011—2013年布设在云南及其周边地区的ChinArray一期台阵数据。在陨石坠落事件前20分钟左右,一次5.8级地震事件在汤加地区发生,该事件信号传至ChinArray的时间与俄罗斯陨石坠落事件大致相同,为我们提取信号带来难度。运用台阵处理技术中的Vespagram和FK分析,我们从中分辨出来自俄罗斯陨石坠落事件的面波震相,对应后方位角329.7°,慢度34.73s/deg。我们同样运用F-K分析对日本的F-net宽频带台阵数据进行处理,得到后方位角为316.61°的面波震相。利用ChinArray和F-net的不同后方位角,我们将俄罗斯陨石坠落事件定位在58.80°N,58.72°E,和USGS的定位结果(55.15°N,61.41°E)相差约438km。较大的定位偏差可能是由于地下介质的不均匀性,导致面波在传播过程中偏离大圆路径。尽管如此,我们的结果证明,运用恰当的台阵处理技术,可以在ChinArray上识别出远程微弱信号。在第二部分工作中,我们运用模板匹配滤波技术,检测2015年7.8级尼泊尔地震发生前1.6天至之后4.4天内,藏南地区的微地震活动。结果显示,匹配滤波扫描后,我们在藏南检测到5倍于中国地震台网(CENC)目录上的地震。尼泊尔主震发生后,藏南地区的地震活动性明显增加,其中包括主震发生后数小时内发生的5.8级定日地震和5.3级聂拉木地震。两次地震为正断层型,与当地拉张型构造应力状态一致。此外,通过计算由尼泊尔主震导致的静态库仑应力改变和动态应力改变,我们发现,虽然静态库仑应力改变和地震活动性的相关性略高于动态应力的改变,但动态应力改变的绝对大小(~2.2 MPa)比静态库仑应力的改变(~10kPa)大两个量级。通过模板匹配滤波扫描,我们可以检测到更多微地震活动,有助于大地震的触发作用研究。除了近场触发地震外,模板匹配滤波技术还可用于远场动态触发地震活动的探测。以2012年8.6级印度洋地震为例,运用CENC目录地震活动性分析和频谱分析等方法,我们没有在云南地区发现大范围动态触发现象。我们以腾冲地区的17个CENC目录事件作为模板,运用模板匹配滤波技术,扫描印度洋地震前1.7天至之后3.3天的连续波形数据,得到新检测地震事件12个。扫描前后,地震活动性都没有明显变化,说明腾冲地区虽然地处容易触发地震的火山区,但是在8.6级印度洋地震后3.3天内,并没有动态触发现象产生。最后通过与2004年9.1级苏门答腊地震在云南地区明显触发现象的对比,认为两次地震产生的动态应力大小或背景活动性的不同,是影响触发作用的主要因素。综上所述,基于波形的相似性,台阵处理技术和模板匹配滤波技术通过叠加或互相关扫描的方式,增强事件信号,压制噪声信号,提高波形信噪比。运用这两种技术,微弱地震信号可以被有效检测,并更好地用于解释近场和远场的地震相互作用。     

S变换在地震资料处理中的应用及展望

S变换是近年来发展起来的一种具有高时频分辨率的信号处理方法,它的时频分辨率与信号的频率有关,反变换简单,基本小波不必满足容许性条件,并且不存在交叉项.广义S变换弥补了S变换的一些不足,具有更高的频率聚集能力.本文总结了实际应用中具有代表性的几种广义S变换类型,并结合实例从4方面内容综述了S变换在地震资料处理中的应用:应用S变换和广义S变换在时频域滤波去噪以提高信噪比,压制面波和拾取初至波;通过检测频率和振幅等地震波属性信息研究地层中地质体和精细构造,提高地震波的主频进行地震高分辨分析;进行地层吸收衰减补偿和地层品质因子Q值的求取;以及瑞利面波频散分析和面波频散曲线的提取.本文介绍的结果及其他很多应用均表明S变换和广义S变换是地震资料处理中的一个有效手段.但是,目前S变换多应用于勘探地震学中,我们在文章最后分析展望了S变换在天然地震学中的潜在应用.     

扩散滤波方法在地震资料处理中的应用研究

在地震勘探中,由于地下结构错综复杂,多尺度非均匀的地质体常会形成包含反射波、散射波等在内的复杂的地震波场。传统的成像方法一般只考虑反射波场,忽略了散射波场,这使得细小结构无法准确成像,从而影响对复杂构造的识别。为了对小尺度构造进行准确的地震成像,要将散射波从地震波场中分离出来。在众多波场分离算法中,基于滤波的波场分离方法可以准确提取散射波,提高成像分辨率。本文调研和归纳多种基于滤波处理的地震散射波分离方法,围绕国内外学者在滤波处理波场分离方面的研究成果,总结各种方法的研究进展,并对比和分析各方法的分离效果,最后结合人工智能深度学习的研究趋势,对未来滤波处理散射波分离的发展方向进行展望。

     

希尔伯特-黄变换在地震资料处理中的应用

希尔伯特-黄变换是最新发展起来的处理非线性非平稳信号的时频分析方法.本文介绍了该方法的基本原理和几个关键技术,以及其优势所在,并将它应用于含随机噪音的地震信号和实际地震资料的分解.分解后的信号能够重构原始信号,重构后在信噪比和分辨率方面有了一定的提高,对地震资料的去噪有重要意义.     

地震资料宽频处理技术在天然气水合物矿体描述中的应用研究

针对天然气水合物钻探难以有效解决的矿体空间展布等难点,提出一套基于自适应鬼波压制技术的地震宽频处理技术,有效改善资料分辨率。首先采用上下行波场分离的鬼波压制技术实现对震源端和电缆端鬼波的压制;然后通过高精度网格层析反演速度建模技术获取高质量速度场,利用叠前深度偏移成像进一步提高水合物层成像精度。实践表明,相对于常规处理而言,宽频处理的水合物地震特征更清晰,细节信息更丰富,有利于天然气水合物矿体的准确描述。     

ActiveX技术在三维地震资料可视化中的应用

文章在介绍了三维地震资料可视化原理的基础上,利用SGI的OpenInventor实现了：(1)三维地震数据体的切片(主测线、联络测线、水平方向)显示;(2)数据体切片的移动、缩放、旋转;(3)视觉效果可以选择,可以调节数据体的透明度、颜色;(4)地震“电影”的功能.结合ActiveX技术,将以上功能实现封装为ActiveX控件,嵌入到PowerPoint中,实现了地质汇报中三维地震资料的动态显示与控制.     

神经网络技术在地震资料构造解释中的应用

将神经网络技术用于煤田地震勘探领域，对两个矿区的实际资料进行断层检测及煤层宏观结构的解释，提高了地震资料构造解释的水平和精度。     

小波分析在库尔勒地震台气氡资料处理中的应用

选取库尔勒台2008～2010年气氡观测资料,利用尺度为4的db4小波对其进行处理,并分别对其低频和高频短期异常进行研究。结果表明,该方法对不同频率的信息识别功能较强,有助于将数据的趋势变化和局部变化分离,能够有效地识别与消除干扰因素,提取短期异常,是地震前兆数据处理的一种有效方法。结合震例研究表明,台站周围200km范围内4级地震发生前3～5个月气氡出现异常。     

井控层控Q参数建模技术在渤海地震资料高分辨率处理中的应用

渤海锦州A油田目的层系为古近系沙河街组,埋藏深,构造起伏大,地震资料分辨率有限,难以识别单砂体,严重制约了油田的开发生产.反Q滤波是常用的一种地震高分辨率处理方法,但目前常规的Q值求取方法在构造、流体复杂的地区难以适用.本文提出井控层控Q参数建模技术,通过流体替换、曲线方波化以及Q值比例处理,获得井点处相对准确的Q值,并在层位的约束下进行空间插值建模,从而消除流体、构造的影响,获得较为准确的Q参数用于高分辨率处理.该方法综合了井信息和构造解释成果,兼顾Q值的准确性和平面变化趋势,相较常规方法可有效提升Q值计算精度.油田实际应用效果表明,该方法可以提高构造复杂区的Q值计算精度,有效提升资料品质及对薄互储层的识别能力,为中深层构造及储层精细研究奠定基础.     

小波变换在地震宽角反折射资料处理中的应用

小波分析方法用于地震宽角反折射资料处理 ,它可将地震信号的分辨率由传统的1 /2— 1 /4λ（波长 ）提高到优于 1 /6λ .利用小波分析方法对沙雅—布尔津地震宽角反折射剖面资料进行处理 ,发现天山造山带的壳幔过渡带由 7— 8个高低速相间的薄层构成 ,平均速度较低 ,总厚度约 2 0km .而塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳幔过渡带不具有这一特点 ,壳幔间主要以一级间断面实现过渡 .天山造山带与准噶尔盆地壳幔过渡带详细结构及其二者之间的差异特征为天山造山带地球动力学“层间插入消减模型”的建立提供了重要依据     

小波变换在地震宽角反折射资料处理中的应用

小波分析方法用于地震宽角反折射资料处理 ,它可将地震信号的分辨率由传统的1 /2- 1 /4λ（波长 ）提高到优于 1 /6λ .利用小波分析方法对沙雅-布尔津地震宽角反折射剖面资料进行处理 ,发现天山造山带的壳幔过渡带由 7- 8个高低速相间的薄层构成 ,平均速度较低 ,总厚度约 2 0km .而塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳幔过渡带不具有这一特点 ,壳幔间主要以一级间断面实现过渡 .天山造山带与准噶尔盆地壳幔过渡带详细结构及其二者之间的差异特征为天山造山带地球动力学“层间插入消减模型”的建立提供了重要依据     

经验模态分解法在地震资料处理中的应用试验

通过对多种连续小波基的平稳序列时频分析,提出经验模态的非平稳序列的时频分析方法,并在地震资料处理解释应用中作探索性试验.试验结果表明：对地震记录道长为5 s和2 ms采样资料,经验模态分解后可获得6-7个固有模态函数单分量,分解的第一个分量C1（t）具有较宽的频率成分,可作为地震属性的主分量.     

束偏移技术在海洋地震资料中的实际应用

渤海地区广泛存在潜山、高陡等复杂构造,给地震偏移成像带来巨大的挑战.本文基于高斯束偏移基本理论,根据有效信号和干扰信号在τ-p域的能量差异设定阈值进行滤波,从而对束形成过程进行有效控制,实现了一种适用于低信噪比实际资料的束偏移成像方法.通过处理渤海某探区实际资料,并将成像结果与Kirchhoff偏移结果对比表明:改进的束偏移不仅能够有效地提高成像剖面信噪比,而且能够较精确地成像潜山、高陡等复杂构造.     

数据压缩技术在形变观测资料处理中的应用

利用形变、应变固体潮连续观测资料来研究潮汐与地震之间的关系,是地震系统建立形变、应变台网的目的。近年来,我国已陆续建立了一批第二代台网,为地震研究提供了越来越多的高精度连续观测资料。但是,至今我们尚没取得令人满意的、比较确切的结论和结果。这既有理论研究方面的原因,同时也存在实践方面和工作方法中的问题。我们     

小波分析在永安地震台前兆观测资料处理中的应用

利用小波分析方法对永安台前兆观测资料进行处理,结果表明该方法能够有效地将数据波动、脉冲干扰和地震同震波从原数据中分离出去,并且能够得到清晰的前兆数据原始变化趋势,可以使今后各种长短期震前异常的识别变得更加容易。