基于Kendall一致性度量的地震数据相干估计算法（英文）

相干体方法常被用于刻画地震数据的不连续性和非均质性,但相干体方法若使用线性相关系数度量两个随机变量(即两个地震道)之间的关系,由于随机变量的关系是非线性的,用线性相关系数度量描述非线性关系,根据数学定义,存在一定的局限性。为了能更准确度量地震道波形之间的相似性),本文提出一种基于Kendall一致性度量算法,克服线性相关系数度量存在一定的局限性。本文的重点是研究线性相关系数度量和一致性度量对波形相似性变化的敏感性,我们设计了两个数值模型测试这两种度量对波形相似性变化的敏感性,发现Kendall一致性度量对波形的变化比线性相关系数度量更敏感,可用于精细刻画波形的变化,并结合信息散度度量可更精细刻画地层非均质性方法,我们将其应用处理实际的地震资料数据,表明该方法不但有效并具有较高的分辨率。     

海上时移地震中多道匹配的观测系统重复性研究

观测系统的重复性是时移地震的关键问题.而对于全面评价,多道重复性度量又是很有意义的.基于归一化均方根差异计算方法,地震多道数据的重复性一般为单道数据重复性的加权均方根.针对海上拖缆监测数据与基线数据多道匹配不确定的问题,采取了定向最佳匹配原则和失配虚拟技术方法.基于地震数据重复性与观测系统重复性的线性相关模型,研究了时移地震观测系统的多道加权均方根重复性特征.结合实际数据研究表明,基于面元的观测系统最佳定向匹配的多道加权均方根重复性基本反映全部观测系统的重复性和覆盖程度.     

自适应多道匹配追踪去强屏蔽方法研究与应用

阻抗差异较大的地层在地震剖面上呈现为强振幅同相轴,会掩盖附近储层有效信息,需要做去除强屏蔽的目标处理。针对常规匹配追踪方法在构造复杂地区匹配精度和空间连续性不佳的问题,本文提出一种基于自适应权值的多道匹配追踪去强屏蔽方法。首先利用层位构造信息对强反射层进行局部拉平处理,减弱地层空间构造对提取强反射层的影响,然后引入相邻地震道与中心道之间的相关系数作为多道平均的权值,以提高匹配结果的稳定性和横向连续性。同时使用解释得到的层位时间作为子波初始时间,有效提高运算效率。模型试算和实际地震资料应用分析表明,改进方法能有效剥离强反射并突出有效储层信息,剥离后的井震吻合度得到明显提升,相较于常规匹配追踪算法匹配精度更高,同时具有更好的空间连续性与强反射去除效果。      

以虚拟地震的理论格林函数为模板搜寻小地震

搜寻小地震而得到更加完备的地震目录是地震学的基本课题.传统的匹配滤波方法用已知地震的波形与连续观测做互相关,可有效识别小地震.然而,一些地区缺乏早期观测或地震活动性低而无真实地震可做模板,造成传统匹配滤波法难以施展.使用虚拟地震的理论波形做模板可解决该问题.若使用的虚拟地震包含所有可能的震源机制,即离散地覆盖整个震源机制解空间,虚拟地震的数量将大量增加,导致计算量剧增.本研究借鉴裁剪-粘贴法(CAP)中对滑动互相关的处理方式,发展了以虚拟地震的理论格林函数为模板的匹配滤波方法(Green′s function-based matched filter,简称为GFMF),在不改变计算结果的前提下通过减少滑动互相关的次数,节省计算时间.本文将该方法应用到加州一地震序列,凭借对震源位置和震源机制的网格搜索,得到了该序列的时空分布变化特征和该区域全部中等地震的震源机制.研究结果显示,虚拟地震可以用作模板来检测小地震以解决真实模板地震不足的问题.若不对虚拟地震的震源机制进行遍历,得到的地震数量将减少70%以上.这表明本研究对震源机制遍历的相关优化是重要的.     

三分量地震记录的互相关分析

地震波场本质上是三维矢量波场, 单分量记录实际上是三维矢量震动在某一方向上的部分投影. 本文基于单分量地震记录互相关公式, 提出了一种新的适合三分量地震波形记录多元互相关运算的简易方法, 并以2008年汶川M_S8.0地震余震序列波形为例, 对其进行了效果验证. 结果表明, 相对单分量互相关, 该方法可以得到更为合理的全局最优结果, 解决波形识别匹配工作中不同分量间的差异问题. 该方法还可以利用不同分量间的“同源”信息, 有效压制随机噪声, 并从理论上说明其合理性. 其原理及计算过程均较为简单, 整体运算量较小, 适用于目前“大数据”时代的地震数据处理.      

基于非因果滤波器的多次波匹配相减方法(英文)

在常规多道匹配滤波方法中的滤波器是物理可实现的因果滤波器,只能实现地震信号序列延迟的滤波。本文提出了最小二乘意义下的非因果多道输入多道输出维纳滤波方法,通过比较多道匹配相减中因果和非因果滤波方法之间的差别,验证了方法的有效性,解决了模型数据滞后于实际数据的情况。而且,通过定义长度随偏移距和层速度变化的滑动时窗,解决了匹配时窗内同相轴数量随偏移距增大而增加的问题。并将上述方法应用到改进的扩展多道匹配相减去除多次波的方法中,利用Pluto1.5理论模拟数据,对非因果滤波器和变长度时窗的匹配相减方法进行测试,取得了很好的去除多次波后的地震数据。     

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。     

小波变换的过零点特性与地震勘探信号的信噪比和分辨率

利用小波变换研究地震勘探信号小波变换的过零点特性，本文提出了用小波变换的过零点特性和地震勘探信号相邻道的横向相关性提高信号分辨率和信噪比的新方法．该方法包括两个主要步骤：①利用相邻地震道信号具有很好相关性，而噪音相关性差的特点以及小波变换的过零点特性得到有效反射波同相轴随空间坐标的变化信息．②利用奇异值分解和最小二乘（SVD-TLS）方法沿同相轴对振幅进行多项式拟合去噪并增加信号高频提高信号分辨率．     

AVO信息约束匹配追踪技术在富煤储层刻画中的应用

针对西湖凹陷富煤环境下储层刻画精度低问题,本文结合煤层AVO截距、梯度特征,提出一种基于AVO信息约束的匹配追踪技术,压制煤层强反射引起的岩性假象,凸显储层真实、有效信号。该方法首先利用煤层4类AVO负强截距P、正强梯度G特点,构建煤层地震敏感因子P - G,放大煤层地震响应,并压制非煤层强振幅影响,实现煤层位置精细定位;在此基础上,将该煤层地震信息作为匹配追踪需要分解、重构的原始信号,利用复地震道分析技术提高信号快速匹配分解的效率,完成煤层强反射解耦。模型试算及实际资料应用表明:匹配追踪技术在精细定位煤层地震响应基础上,提高了匹配追踪算法去煤层强振幅效率;煤层解耦后地震数据较好地凸显储层横向展布变化,提高主力气层的纵向刻画精度。      

基于散射理论与动态时间规整的时移地震波动方程差异反演

时移地震勘探作为储层动态监测的有效手段,对获取地下介质的弹性或物性参数变化起到了至关重要的作用.由于多期地震勘探之间介质的传播速度存在差异,同时环境条件、采集方式及处理手段等方面的不同,都会使地震记录产生走时差异.而这种走时差异对时移地震反演存在着严重的影响,尤其是基于波动方程的反演方法.为了消除时移差异,我们引入动态时间规整(DTW)方法实现角道集优化匹配,以获取地震记录的有效变化信息.此外,本文提出根据散射理论,通过弹性波动方程进行时移地震差异反演,得到地层的差异弹性参数,实现储层差异定量表征.该方法采用WKBJ近似模拟非均匀背景,具有更高的反演精度,尤其是在复杂地质构造条件下优势更加明显.本文对所提出的方法进行了数值模拟实验与实际数据应用,证明该方法得到的反演结果优于传统方法,可以实现对地层时移差异的准确刻画.     

三维叠后地震数据可纵向显示的处理方法

在三维地震资料处理中,为使叠后相邻测线的地震数据在绘图纸上能够纵向同时显示,达到节约绘图纸、降低成本的目的,本文提出了一种利用地震资料处理模块生成可纵向显示的三维地震绘图数据的处理方法.该方法通过进行叠后三维数据体的分离、延长测线数据的记录长度、修改线号和数据体舍并等处理工作,产生可纵向显示的绘图数据体.经实际绘图显示,不同测线的地震剖面由原来的横向单张显示,转为了纵向的多张绘图.因此,大大节约了纸张,降低了地震资料处理的成本.     

利用正交多项式对三维地震资料拟合算法的研究

目前在地震勘探中经常采用的拟合方法多是二维的,本文利用正交多项式的性质以及地震资料的相干性对地震资料进行三维拟合.该方法充分利用了三维地震资料,提高了处理效率.     

三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移方法与应用

地震勘探是寻找油气的重要手段之一.对于复杂构造地区,地震偏移成像成为地震资料处理流程中最重要的一环.由于叠前时间偏移尤其是Kirchhoff叠前时间偏移适应性强、计算效率高、成本低的自身特点,该方法在油气勘探中发挥着重要作用.对于该方法的成像精确性的研究有着重大的科研和工业价值.本文利用弯曲射线方法计算走时,加入保幅权函数,结合去假频技术、MPI并行技术,以SEG三维盐丘模型和某区域三维实际资料为研究对象,实现三维保幅弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移.将该方法偏移结果与传统的叠前时间偏移方法偏移结果进行对比分析,结果表明:本文采用的方法主要有以下两方面的优越性:第一,引入了弯曲射线计算走时,实现了弯曲射线叠前时间偏移,提高了成像的精确性;第二,引入了保幅权函数,实现了保幅叠前时间偏移,提高偏移结果的信噪比.     

A Machine Learning Approach for Improving the Detection Capabilities at 3C Seismic Stations

We apply and evaluate a recent machine learning method for the automatic classification of seismic waveforms. The method relies on Dynamic Bayesian Networks (DBN) and supervised learning to improve the detection capabilities at 3C seismic stations. A time-frequency decomposition provides the basis for the required signal characteristics we need in order to derive the features defining typical “signal” and “noise” patterns. Each pattern class is modeled by a DBN, specifying the interrelationships of the derived features in the time-frequency plane. Subsequently, the models are trained using previously labeled segments of seismic data. The DBN models can now be compared against in order to determine the likelihood of new incoming seismic waveform segments to be either signal or noise. As the noise characteristics of seismic stations varies smoothly in time (seasonal variation as well as anthropogenic influence), we accommodate in our approach for a continuous adaptation of the DBN model that is associated with the noise class. Given the difficulty for obtaining a golden standard for real data (ground truth) the proof of concept and evaluation is shown by conducting experiments based on 3C seismic data from the International Monitoring Stations, BOSA and LPAZ.     

汶川地震发震构造带过WSFD-2钻井深反射地震数据3-D处理技术研究

2008年5月12日汶川发生里氏8.0级地震的发震机制与龙门山断裂带的构造特征紧密相关,应用反射地震探测方法精细探测发震构造内部的结构特征,对研究汶川地震的发震机理有重要意义.5.12地震后在地表错断最剧烈的区域之一虹口乡白庙村穿过发震构造和深钻科研井WSFD-1和WSFD-2布置了兼顾浅中深层信息的反射地震探测剖面,该区域断裂带硬岩出露,地形地貌复杂多变,起伏剧烈,只能采取弯线地震测线布设方式采集二维反射地震数据,而且弯曲度大,造成CDP点分散严重.区域内构造复杂,褶皱逆推构造发育,地层和构造倾角大,采用常规二维地震数据处理方法进行叠加处理时,易将不同地层的反射信息叠加到同一反射层.弯线叠加剖面上侧面波,混波干扰严重,会显著地降低原本低信噪比数据的分辨率,或剖面可靠性低,容易在二维剖面中造成解释陷阱.本文利用弯线地震采集的三维特性,用拟三维地震叠加技术处理汶川地震科学钻井附近横跨北川-映秀断裂带的二维弯线地震数据,弥补常规二维弯线地震数据处理技术的不足,将不同地层的反射信息分离归位到不同的三维叠加剖面上,解决二维弯线地震数据处理时混波干扰严重的难题.通过理论分析和实验选取合适的共中心点面元,获得了高分辨率的三维叠加剖面.相比于二维弯线叠加剖面,三维叠加剖面切片成像更真实,剔除了不同地层反射信息混叠的影响,能得到更准确的断点信息,并可以获得沿断层走向横向的信息,显著提高了构造解释的可靠性和精度.应用拟三维地震数据处理方法处理龙门山断裂带的二维弯线地震数据,获取高分辨率的构造信息,有利于断裂带内汶川地震发震机制和龙门山隆起机制的解释.     

单源单缆方式采集的天然气水合物三维地震数据处理技术

作为潜在的能源储备,天然气水合物的重要性持续上升.针对天然气水合物的地震勘探也逐步由二维方式向三维方式转变.本文以单源单缆方式采集的天然气水合物三维地震数据为基础,探讨了地震数据成像的关键技术,在获得准确的三维地震成像数据体的同时,还得到三维地层速度数据体.三维地震数据更有利于描述含天然气水合物地层的地震反射特征,并刻画可能含天然气水合物地层的分布,从而拓宽对天然气水合物储层的认识.     

THE INVERSION OF S-WAVE VELOCITY STRUCTURE IN NINGXIA AND ITS ADJACENT AREA USING BACKGROUND NOISE IMAGING TECHNOLOGY

In this paper, we use seismic waveform data of 90 seismic stations in Ningxia and its adjacent areas recorded between January 2012 and December 2013 to obtain the Rayleigh surface wave group velocity dispersion of the study area according to the noise imaging method and the 3-D S-wave velocity structure of the crust and upper mantle in Ningxia and its adjacent regions. The results show that within the depth range of 10~40km in Yinchuan graben and Liupanshan fault belt there exists a slow anomaly body, and with the increase of the depth this slow anomaly becomes an abnormal slow zone surrounding Lanzhou Basin between the massif arcuate structure of northeastern margin of Tibet Plateau and Alxa block. The 3-D S-wave velocity structure of the crust and upper mantle of the study area presents obvious lateral inhomogeneity. These results have important significance for the study of the dynamics of active tectonic zones and mechanism of strong earthquakes in Ningxia and its adjacent areas.     

EFFICIENT 3-D MIGRATION IN TWO STEPS*

The addition of a third dimension to seismic data acquisition offers significant improvement of our reflection images of geologic structures, but potentially at a substantial increase in data processing cost. Here we study an approach to migration of three-dimensional (3-D) stacked data that can considerably reduce the burden of computation and data manipulation. Cascading two-dimensional (2-D) migrations in orthogonal lateral directions, we obtain an efficient 3-D scheme that is exact for homogeneous media. As applied to examples of synthetic data from inhomogeneous media, the scheme introduces errors well below those attributable, in practice, to uncertainties in migration velocity. Application of this two-step approach, using both Kirchhoff-summation and finite-difference algorithms, to a 3-D seismic land survey over an area of known hydrocarbon traps additionally proves the importance of 3-D migration in stratigraphic imaging.     

3-D physical model in strong ground motion numerical simulation： A case study of Kunming basin

Seismic hazard assessment based on urban active faults can provide scientific bases for city planning and projectconstruction,while numerical simulation of strong ground motion is an important method for seismic hazard pre-diction and assessment.A 3-D physical model in conformity with real strata configuration of(mainly)the Quater-nary is a prerequisite to ensure the reliability of the simulation results.In this paper,we give a detailed account ofthe technical scheme and process for creating a 3-D physical model in Kunming basin.The data used are synthe-sized from seismogeological data,borehole data,topographic data,digital elevation mode(DEM)data,seismicexploration results and wave velocity measurements.Stratigraphic division is based mainly on shear wave velocity,with strata sequence taken into consideration.The model construction is finally accomplished with ArcGIS andmany relevant programming techniques via layer-by-layer stacking(in depth direction)of the adjacent mediuminterfaces(meshes).Meanwhile,a database of 3-D physical models is set up,which provides model data and pa-rameters for strong ground motion simulation.Some processing methods and significant issues are also addressedin the paper in accordance with different types of exploration and experimental data.     

三维地震数据可视化原理及方法

可视化是实现三维地震数据真三维解释的有效方法,本文介绍了三维地震数据可视化的基本原理,论述了用光线投射算法实现可视化的主要步骤,详细推导了合成可视化图像的计算公式,分析了阻光度曲线的物理意义及对可视化图像的调节作用,并用两个实际三维地震数据进行了试验.结果表明该方法能够由原始三维地震数据直接对地质体进行成像,能将分散的、孤立的信息互相联系起来,揭示隐藏在数据中的地质现象和规律.