模型反演折射静校正方法及软件技术

本文叙述了模型反演折射静校正的一般原理。首先介绍了折射初至波的自动拾取,其次介绍了最佳拟合旅行时反演。在软件实现中本文提出了几项技术包括提高初至拾取的准确率及初至结果的质量评价,如何使系统对不同地震数据格式具有通用性;静校效果的初步评估。本文的方法和技术在实际生产应用中广泛使用。     

微地震技术在农安油页岩靶区的应用

微地震初至时间拾取是微地震资料处理过程中的一个重要步骤,也是地层速度模型建立的重要依据。为提高拾取精度,本文提出一种新的自动拾取初至时间的方法,计算三分量地震数据的小时窗协方差矩阵特征值,将其作为特征函数引入到STA/LTA能量比法当中,从而实现自动拾取初至时间,并结合P波时差法完成震源定位。理论模型及农安浅井油页岩水力压裂试验的微地震资料处理结果表明,该方法可以有效地拾取微地震初至时间并实现震源定位。     

物探与化探图件的编制标准

初至时间的自动准确拾取一直是地震勘探中的一个基础而又很重要的问题。前人已基于一些简单的假设提出了几种自动拾取初至的计算机算法，但拾取精度总受噪音及波形变化的影响。本文提出了一种改进的倾角扫描相关算法与改进的能量比法联合拾取初至时间的方法。该方法是在利用扫描相关算法对地震道进行噪音压制后，采用能量比法确定可能存在的有效波的初至粗略时间，然后利用倾角扫描相关算法验证有效波的存在，利用峰值法及拐点校正法求取精确的初至时间，最后利用人工拾取的经验准则进行初至可靠性检查及互换时间校正。本文的算法已在Z—181微机上实现，在江苏省连云港市文物保护折射波勘查的自动化解释中应用效果较好。     

初至时间的自动拾取

初至时间的自动准确拾取一直是地震勘探中的一个基础而又很重要的问题。前人已基于一些简单的假设提出了几种自动拾取初至的计算机算法,但拾取精度总受噪音及波形变化的影响。本文提出了一种改进的倾角扫描相关算法与改进的能量比法联合拾取初至时间的方法。该方法是在利用扫描相关算法对地震道进行噪音压制后,采用能量比法确定可能存在的有效波的初至粗略时间,然后利用倾角扫描相关算法验证有效波的存在,利用峰值法及拐点校正法求取精确的初至时间,最后利用人工拾取的经验准则进行初至可靠性检查及互换时间校正。本文的算法已在Z—181微机上实现,在江苏省连云港市文物保护折射波勘查的自动化解释中应用效果较好。     

微地震事件不同初至拾取方法的对比分析

微地震事件初至的精确拾取是微震时空定位的关键技术之一。简述了STA/LTA (Short–Term to Long–Term Average)、AIC (Akaike Information Criteria)、分形维数3种微地震初至拾取方法的基本原理;采用理论模型数据对不同初至拾取方法进行了方法测试效果分析;并选取不同信噪比的实际数据对初至拾取精度、算法效率两个方面进行了比较。结果显示:高信噪比时,3种方法初至拾取的精度都比较高;在信噪比降低时,分形维数法初至拾取的精度仍然较高,具有较好的抗噪性;但是,分形维数法的效率较低,且受算法原理限制,并且与AIC法很难单独拾取事件初至。因此,采用STA/LTA识别微地震事件,初步确定初至范围,然后再使用AIC方法精确拾取初至,是微地震事件初至拾取的较好方法。      

基于分维和相关性的自动初至拾取技术及应用

初至拾取是近地表反演的基础数据,采集的原始数据呈指数增长,尤其对于复杂山地采集的低信噪比单炮地震记录,越来越需要具有较高精度的自动初至拾取技术来完成巨大的工作量。这里采用了空变炮内和炮间的初至拾取时窗,实现了基于分维和相关性相结合的初至自动拾取技术。首先根据分形维的变化特征来判别地震波的初至走时;然后再根据拾取的是波峰、波谷,或过零点进行细微的调整,而对于山地采集的低信噪比单炮资料,还不能调整为最优;最后,在此基础上,将相关性技术应用于局部的初至最优化。实际资料的初至拾取结果表明：该方法能有效地改善初至拾取的精度。使用拾取的初至时间进行层析反演,并计算层析静校正量,可用于后续的处理。     

基于长短时均值比法、偏振法和AIC法三种微地震初至拾取方法的对比

为获得更有效的微地震初至自动拾取方法,笔者分析了3种具有代表性的初至自动拾取方法(长短时均值比(STA/LTA)法、偏振分析法、AIC法)的原理及国内外研究进展,对3种方法在实际数据处理中的应用情况进行比较,讨论每种方法的实用性及在实际数据处理应用中存在的优缺点。在综合3种微地震初至拾取方法的基础上,发展了综合法。实际数据处理结果表明综合法能有效地对振幅弱、信噪比低的微地震信号进行初至拾取,提高微地震初至拾取的准确性。     

基于时窗能量比与互信息量的微地震初至拾取方法

由于微地震事件本身能量弱、资料信噪比低的特点,初至快速精确的拾取成为其关键而又亟待解决的问题。针对微地震事件初至人工拾取效率低、时窗能量比方法拾取精度低的特点,从信息熵和互信息量的角度开始研究,根据互信息量是随机变量间统计依存性与关联程度的量度特点,研究了一种时窗能量比与互信息量准则的微地震初至拾取方法,首先以时窗能量比算法来粗略估计初至的到达时刻,然后再利用互信息量算法来准确的拾取初至,通过模型验证与实际数据的测试,并与常规方法对比分析,验证了方法的有效性与可行性,能够较为准确与快速地实现微地震初至的自动拾取。     

地震随机噪声压制及其初至走时拾取方法研究

针对具有较强随机噪声干扰的地震波形无法准确拾取初至走时的问题,提出在运用自动拾取算法前对地震随机噪声进行压制处理的思想。采用完备集合经验模态分解(CEEMD)联合小波阈值对地震信号进行噪声压制,与小波阈值法的联合使用可有效改善CEEMD方法中直接舍弃部分IMF高频分量,造成去除高频噪声的同时也将相应分量上的有效信息一并去除,进而导致信号失真的问题。采用改进滑动时窗能量比联合AIC信息准则法对去噪后的地震波拾取初至走时,该方法首先根据改进滑动时窗能量比法识别地震事件并大致确定初至时刻,然后在该时刻前后取一时窗,使用AIC方法计算AR模型在该时窗范围内的极小值,得到精确的初至波走时。合成及实际地震资料处理结果表明,在拾取初至走时前进行地震随机噪声压制,可有效提高初至波走时的拾取精度。     

基于S变换和瞬时旅行时属性的自动初至拾取方法研究

地震波走时拾取是地震资料前期处理过程中的一个重要步骤,同时也是后期层析成像方法中计算速度的重要依据。本文提出了一种新的自动初至拾取的方法,利用地震信号的瞬时旅行时属性进行地震波自动初至拾取,瞬时旅行时属性的计算包括两个独立但相关联的部分,首先通过S变换将地震信号转换到时频域,然后利用映射算子将时频域表征映像回时间域得到瞬时旅行时,从而实现自动拾取初至。理论模型和实际地震资料处理的结果表明,该方法可以有效地拾取地震波初至时间。     

双约束变换时窗统计能量比地震波初至拾取方法

地震数据的初至拾取是地震勘探中数据预处理的关键步骤。在非常规油气藏的开发过程中,地面微地震监测技术被广泛应用,由于微地震数据信噪比普遍较低,因此很难得到较为准确的初至拾取结果。针对地震数据的初至拾取精度和算法的抗噪性能,在变换时窗统计能量比法的基础上进行改进,应用统计学规律的同时设置阈值门槛R,求取可信度高的优势道,结合拾取范围约束Z以及多种拾取策略逐道计算,最终实现地震记录的初至拾取。利用该方法对松辽盆地某工区三维地震数据及某地区水平井水力压裂地面微地震监测数据进行初至拾取,取得到了较好的拾取效果,验证了该方法的实用性。     

准南高密度三维近地表速度模型反演的地震道优选

准南安集海背斜高密度三维具有炮道密度大、覆盖次数高、地震数据量大等特点,在进行层析法、折射法等初至波基准面静校正应用过程中带来了困难和挑战,主要表现在初至拾取量大,拾取效率和精度难以同时保证,模型反演运算时间长,达不到地震资料处理时效性要求。为此,针对初至波反演方法中数据量的约简、自动初至拾取精度量化统计方法进行了分析研究,从排列选择和高效初至拾取方法入手,通过大量试验及验证确定了安集海背斜高密度三维静校正方案,有效解决了高密度、大数据量静校正求解的难题,缩短了静校正的计算周期,为类似高密度三维区块的静校正计算提供了一种实用的工作思路和手段。     

压裂微震数据初至拾取的时频谱熵法

在油气田开发过程中,微震监测是获得水力压裂引起裂缝分布的一种较为有效的方法。微震的定位成像与裂缝解释需要利用有效微震信号位置,而微震信号具有低信噪比的特点,传统信号拾取方法无法有效实现较低信噪比条件下初至时刻的准确拾取。本文提出一种基于时频谱熵的初至拾取新方法,该方法首先通过S变换获取含噪信号的时频谱;然后对谱内各个采样点沿频率方向进行分帧操作,并计算每帧频段内的近似负熵值,以最小近似负熵值作为该谱点的负熵值;最后沿时间方向比较各谱点的负熵值,最小值对应的时刻即为初至时刻。本文利用不同信噪比的合成地震数据对该方法进行效果验证,并与长短时窗能量比（STA/LTA）法进行拾取结果对比,结果表明：信噪比在-5 dB时,两种方法拾取效果都很好;信噪比在-10 dB时,时频谱熵法拾取效果更好。时频谱熵法更适合低信噪比情况下的信号初至拾取。     

基于初至残差的最小二乘法高频静校正技术及应用

折射静校正和层析静校正是利用初至时间反演近地表速度模型,解决复杂山地地区的低频静校正问题,由于受偏移距范围、迭代次数和反演精度等因素的影响,由反演模型求解的静校正量残留高频静校正量,影响地震资料的成像质量。针对这个问题,这里提出了基于初至残差的最小二乘法高频静校正技术。假设初至残差就是炮点和检波点高频静校正量,通过最小二乘法构建方程,采用矩阵迭代法求解即可获得炮点和检波点高频静校正量。实际资料的应用结果表明,该方法原理可行、计算稳定快速,可以在折射法或层析法静校正的基础上显著改善地震资料的成像质量。     

一种可靠的强噪声三分量微地震数据初至拾取方法

精确的初至拾取是微地震数据处理中至关重要的环节。主流的长短时窗比法(STA/LTA)和基于自回归模型的赤池信息准则(AR-AIC)方法,对强噪声数据的拾取效果并不理想。为了更为精确的估计强噪声数据初至,提出了一种基于小波多尺度分析(WMA)和AIC算法的联合拾取方法。首先使用WMA对强噪声三分量(3C)微地震数据进行分解,并重构其近似数据作为实际计算数据,同时计算其绝对值的最大值点,来约束AIC计算数据段,最终选取AIC序列的全局最小值点作为其初至点。文中采用合成数据和实测数据对该改进算法进行了验证,拾取结果表明该算法能有效适用于强噪声微地震数据初至拾取,并明显提高其拾取精度(误差在0.25～0.5 ms之间)。     

基于STA/LTA和分形维算法的微震事件初至自动拾取方法

精确拾取微地震事件初至是微震定位的关键技术之一。根据STA/LTA和分形维数两种微地震初至拾取方法的原理,采用理论模型数据对两种初至拾取方法进行了测试,并选取不同信噪比的实际数据从初至拾取精度、算法效率两个方面进行了对比。结果表明,对于高信噪比微震事件,两种方法都能获得精度较高的初至,但对于低信噪比微震事件,分形维数与STA/LTA比较其拾取精度相对要高。鉴此,运用STA/LTA和分形维两种算法相结合的微震事件初至拾取方法,对实际数据进行了处理,实现了微震事件初至较为准确的自动拾取。     

用共偏移距初至曲线联动共炮点道集拾取地震波初至

在共偏移距初至曲线上，针对初至偏大和初至偏小的点，分别设置不同的计算参数，联动共炮点道集进行初至批量修改。在初至自动拾取算法上，利用波谷波峰比，结合参考初至、拾取时窗以及门槛值等参数，较好地解决了低信噪比地区初至拾取精度和效率问题。     

地震勘探高精度折射静校正新方法

静校正是地震资料处理中的一项非常重要的基础性工作,静校正解欠佳,不仅影响地震资料后续各阶段的处理质量,也会导致欠优化或完全错误的解释结果.利用折射初至计算静校正量是一条有效的途径.本文提出一种折射初至波静校正的新方法,既能求出低频静校量,又能获得高频静校量.首先,在CMP道集内,根据折射旅行时方程求出CMP点低频延迟时间和折射层速度,获得各个炮点和接收点处的低频延迟时间,并把这些低频延迟时间换算成基准面长波长静校正量;然后,从初至旅行时中减取相应的低频延迟时间和折射滑行时间,获得高频剩余折射旅行时,再把剩余旅行时分解成各炮点和接收点的短波长静校正量.该方法被应用于沙漠地区的地震资料处理中,取得了良好静校正效果.     

基于时窗能量比和AIC的两步法微震初至自动拾取

传统的微地震数据震源定位算法依赖于波至时间的拾取.由于微地震数据量较大且信噪比较低,手动拾取纵波和横波的波至时间很耗时,且引入的人为误差不易控制.笔者在分析已有方法特点的基础上,给出一种较快捷、准确的两步法微地震初至自动拾取方法.该方法首先使用时窗能量比法识别微震事件并大致确定波至时间,然后使用局部AIC精确拾取波至时间.与常规时窗能量比法相比,该方法减弱了时窗大小对拾取精度的影响;与常规的AIC法相比,由于只在局部使用AIC,避免了在低信噪比情况下AIC会出现多个局部极小从而难以准确拾取的问题,同时也提高了拾取效率.最后通过野外实际微地震数据进行了测试,分析了该方法的性能,验证了该方法的有效性和实用性.     

地震波初至拾取的分形研究

在地震数据处理过程中 ,传统的方法都是以振幅、频率、相位等的变化为依据来拾取地震初至波。作者突破了这些传统依据 ,根据分形的原理 ,用时窗的变化来反映地震道曲线的局部形态特征 ,通过一元线性回归模型统计出曲线的形态特征参数———分数维 ,然后由分数维的变化来判断初至地震波 ,得出了一种高效的拾取初至地震波的新方法。针对该方法的计算过程开发了处理软件模块。理论的模拟证明该方法非常适用于目前越来越庞大而复杂的地震勘探数据资料的处理。通过实际的试算表明软件模块的适用性强。该方法精度高 ,计算速度极快 ,抗噪能力强 ,在低信噪比的情况下也能快速精确地拾取初至地震波。