线性同相轴波场分离的高分辨率τ-p变换法

基于最小二乘τ-p变换和τ-p域模型稀疏分布的假设，本文给出高分辨率τ-p变换的推导及其模型空间域的离散采样公式，同时给出了保振幅线性同相轴波场分离的算法流程.在求解本文给出的高分辨率τ-p正变换时，由于待求解的矩阵不具备最小平方法所具有的Toeplitz结构，故采用Cholesky分解法进行计算.本文模拟了井间地震和阵列声波测井中的Stoneley上下行波的分离算法过程，高分辨率正反τ-p变换且滤波所得结果显示本文算法误差小和保振幅的特点.对于在τ-p域距离很近或时间域同相轴近于水平的线性波场，高分辨率算法的聚焦作用使得所分离波场畸变小，体现本文算法精度高的优点.理论模型试算表明本文给出的高分辨率τ-p变换线性波场分离算法具有稳定性、精度高和保振幅的特点.     

井孔高分辨率Radon变换算子研究

本文针对井间和3D VSP波场的线性特征,研究井孔地震波场线性高分辨率Radon变换算子,用于井孔地震波场分析与纵横波分离.在Radon变换原理分析基础上,采用基于柯西分布的高分辨率线性Radon变换对井孔数据进行Radon变换,其间通过对离散倾角叠加算子求取的研究,及对影响Radon能量收敛的重要参数阻尼因子算法的改进,使数据在Radon域以能量团的形式呈现,得到很好的收敛效果,基本解决了Radon域数据的一定程度的拖尾现象,消除了各能量团之间的平滑效应,采用柯西分布来规则化数据,提高了Radon域的分辨率,Radon域能量也收敛到一个点上,有利于上下行波或纵横波波场分离.最后通过反演结果和模型试算验证了该方法的可行性和稳定性.     

基于改进线性Radon变换的井孔地震上下行波场分离方法

反射波场分离是井孔地震资料处理中极其重要的一个环节,波场分离的质量直接影响成像结果的精度.不管是VSP还是井间地震资料,其反射波时距曲线都近似直线型,根据这一特征,本文提出一种改进的线性Radon变换方法来进行井孔资料的反射波上下行波场分离.该方法基于频率域线性Radon变换,通过引入一个新的变量λ来消除变换算子对频率的依赖性,避免了求取每一频率分量对应的不同变换算子,显著降低了计算成本;文中在求解该方法对应的最小二乘问题时,引入了发展较为成熟的高分辨率Radon变换技术来进一步提高波场分离的精度.采用本文方法进行井孔地震资料的上下行波场分离可以在保证分离精度的前提下有效地提高计算效率.根据上下行波在λ-f域内分布的特殊性,设计简单的滤波算子就可实现上下行波场的分离.最后通过合成数据试算以及实际资料处理（VSP数据和井间地震数据）验证了该方法的可行性和有效性.     

基于保幅拉东变换的多次波衰减

为在去除多次波时有效保护地震一次反射波数据的AVO现象,给后续反演、解释提供准确的地震数据,本文提出了一种基于保幅拉东变换的多次波衰减方法,该方法是对常规抛物拉东变换的修改,把常规的稀疏拉东变换在拉东域分成两部分：一部分用于模拟零偏移距处的反射波能量,增加的另一部分用于模拟反射波振幅的AVO特性.该方法不仅考虑了反射波同相轴的形状,还考虑了反射波同相轴振幅幅度的变化,从而可把反射波信息进行有效转换,进而有利于多次波的消除,更好地恢复有效波的能量.在把地震数据由时间域转换到拉东域时,本文采用了IRLS算法实现保幅拉东算子的反演.模型数据和实际地震道集的试算分析表明,与常规拉东变换相比,保幅拉东变换在去除多次波的同时可有效保护一次反射波的AVO现象.     

隧道反射地震超前预报波场分离方法的数值模拟研究

本文以有限元数值模拟方法为依托,依次从波场快照、地震记录、波场分离、工程实例等四个角度论证了地震波传播规律和波场分离特点.模拟了单界面介质条件下地震波在隧道围岩中传播的全波波场.研究了反射波时距曲线的线性相关系数.比较了τ-p变换和F-K变换的滤波特点.结合工程实例,讨论了这两类线性波场分离方法在提取隧道前方反射波中的可行性和准确性,研究结果表明:当隧道前方地层倾角由直立变为缓倾时,反射纵波和横波的时距关系都能很好的视为线性.地层倾角的改变主要影响反射波走时和视速度.因此,应用τ-p变换和F-K变换进行波场分离,提取隧道前方单独的反射纵波和横波是可行和有效的.但对于缓倾地层,线性变换波场分离的结果存在较大的走时和视速度误差.易误滤除反射信号,需进行偏移处理.     

基于两步SVD变换的零偏VSP资料上下行波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,VSP)资料处理中波场分离是关键问题之一.随着属性提取技术的发展,新的属性参数(例如Q值)提取技术对波场分离的保真性要求越来越高.本文改进了传统奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)法,给出了一种对波场的动力学特征具有更好的保真性,可以作为Q值提取的预处理步骤的零偏VSP资料上下行波场分离方法.该方法通过两步奇异值分解变换实现:第一步,排齐下行波同相轴,利用SVD变换压制部分下行波能量;第二步,在剩余波场中排齐上行波同相轴,使用SVD变换提取上行波场.在该方法的实现过程中,压制部分下行波能量后的剩余波场中仍然存在较强的下行波干扰,使得上行波同相轴的排齐比较困难.本文给出了一种通过极大化多道数据线性相关程度(Maximize Coherence,MC)排齐同相轴的算法,在一定程度上解决了低信噪比下排齐同相轴的问题.将本文提出的方法用于合成数据和实际资料的处理,并与传统SVD法的处理结果进行对比,结果表明本文提出的波场分离方法具有良好的保真性,得到波场的质量明显优于传统SVD法.通过对本文方法和传统SVD法处理合成数据得到的下行波场提取Q值,然后进行对比可知,本文方法可以有效提高所提取Q值的准确性,适合作为Q值提取的预处理步骤.     

混合域高分辨率抛物Radon变换及在衰减多次波中的应用

高分辨率Radon变换存在计算效率和分辨率不能兼得的困境.时间域算法可以获得很高的分辨率,但计算效率非常低;频率域算法具有良好计算效率,但分辨率不理想.为此发展了混合域高分辨率抛物Radon变换,即对频率域抛物Radon变换引入时变的稀疏权.本文给出了一种新的混合域高分辨率抛物Radon变换实现方法,并将该算法应用于叠前数据衰减多次波.文中给出了Radon变换和衰减多次波的流程.理论和实际数据算例表明本文方法既有较高的分辨率又有很高的计算效率.     

基于多路径Radon变换的地震数据噪声压制和波型分离方法研究

Radon变换是一种稀疏变换,被广泛应用于地震数据处理,其中线性Radon和抛物Radon最为常用.在实际地震数据中,直达波和面波的同相轴形态为线性,反射波为双曲型,单独使用线性Radon或抛物Radon变换时,不能确保所有同相轴在变换域的系数都是稀疏的,影响地震数据处理效果.本文提出的多路径Radon变换联合了线性R...     

高分辨率Radon变换及其在声反射成像测井中的应用

声波反射成像测井是利用阵列声波测井的反射波进行井旁构造成像的测井新方法,由于是从滑行波能量较强的阵列声波信号中来获得反射波,因此反射波的提取问题尤为重要,文中采用能使波场更加聚焦的高分辨率Radon变换来提取反射波.分析得出滑行波和反射波到时在阵列数据道情况下表现为线性或近似线性特征,因而采用线性Radon变换方法.首先分析了声反射成像测井不同数据道集的波场几何特征,得出滑行波和反射波在不同道集都表现有不同程度的视速度差异,为反射波提取提供了依据.传统的Radon变换采用的最小二乘法不能使同相轴在Radon域足够聚焦,结合最大熵原理和贝叶斯原理实现了线性高分辨率Radon变换,模型数据处理结果表明后者可以在较复杂条件下提取出期望的波场.采用高阶交错网格有限差分模拟得到软、硬地层声反射成像测井波场,处理结果表明,相对于最小二乘Radon变换,采用高分辨率Radon变换后可以使波场更加聚焦,能提取出高质量的反射波,并能适应不同性质地层,相比于目前应用较多的反射波提取方法,其结果更接近于理论波形.实际数据处理也表明了该方法的有效性和准确性.该方法在声反射成像测井的速度分析、数据道插值以及偶极反射波提取方面有一定潜力,需要进一步研究.     

高分辨率Radon变换方法及其在地震信号处理中的应用

Radon变换方法在地震资料处理中广泛采用,在地震同相轴识别和估计方面具有良好效果．无论是倾斜叠加,还是广义Radon变换方法,一般采用最小二乘反演方法实现．目前,在提高反演算法的效率和分辨率方面仍值得研究．本文从倾斜叠加的定义出发,阐明Radon变换分辨率问题的来源和解决办法．采用最小二乘反演方法研究高分辨率抛物线Radon变换和双曲Radon变换时,给出稀疏约束预条件共轭梯度法求解的高分辨率Radon变换的实现方法,同阻尼最小二乘方法相比,分辨率和精度明显提高,文中给出了模型算例．根据有效波和多次波NMO后剩余时差不同,采用高分辨率抛物线和双曲Radon变换可以压制多次波,分别给出了方法原理,最后给出应用实例．研究表明,稀疏约束预条件共轭梯度法可以有效实现高分辨率Radon变换;数值算例表明,算法计算效率和精度较高,可以更好地实现多次波压制．     

基于局部斜率属性的VSP波场分离研究

基于垂直地震剖面(VSP)资料中上、下行波视速度的差异,利用地震剖面同相轴局部斜率属性参数,提出了一种分离上、下行波场的新方法.首先利用Fourier变换初步分离上、下行波场,然后利用平面波分解滤波器(Plane Wave Destruction (PWD) Filter)技术估计初始分离波场的同相轴局部斜率属性参数,在此基础上对VSP原始资料波场分离.该方法是一种时间域最小平方优化分离波场的方法,不存在其他滤波方法阈值滤波器边界的影响,减少了因镶边问题带来的假象.模拟和实际资料处理结果表明,该方法与传统方法相比,分离出的上、下行波噪声假象少,振幅保持好,更好地消除了上、下行波的相互影响.     

多方向正交多项式变换压制多次波

提出一种基于Radon 变换和正交多项式变换的多方向正交多项式变换压制多次波方法.抛物Radon变换对不同曲率方向的同相轴叠加,根据速度差异区分一次波和多次波,但Radon反变换会损伤振幅特性,不利于AVO分析.多方向正交多项式变换在Radon变换(某一曲率方向的零阶特性)的基础上,利用正交多项式变换进一步分析同相轴的高阶多项式分布特性,用正交多项式谱表征同相轴AVO特性;根据一次波和多次波速度差异和同相轴能量分布特征实现多次波压制.该方法的优点是仅用一个曲率参数就可描述同相轴剩余时差参数,提高了一次波和多次波的剩余时差分辨率.实验结果表明,该方法可以有效压制多次波并保留一次波AVO特性.     

多尺度τ-p谱及其应用

把小波变换与τ-ｐ变换有机地结合起来,本文提出了多尺度τ-ｐ谱的概念,给出了基于多尺度τ-ｐ谱作滤波处理和波场分离的方法．与通常的τ-ｐ变换相比,该方法将x－t域的地震记录变换到（τ,p,a）或（τ,p,f）空间（即多尺度τ-ｐ谱）．多尺度τ-ｐ谱比通常τ-ｐ谱增加了一维,因此用于波场分离或去噪,前者优于后者．若恰当地选择小波函数,该方法抗噪能力强,计算精度高．文中给出了模型及实际地震资料处理实例;证明了此方法的有效性．     

基于复曲波变换的一次波和多次波分离方法

多次波压制方法的研究一直都是地震数据处理中非常重要的一个课题.由于常用的多次波匹配方法主要针对多次波模型和实际多次波存在的振幅或相位的差异进行匹配校正,而无法直接校正多次波模型和实际多次波存在时移误差.本文构建了一种复曲波变换的算法,利用复曲波变换的时移不变性质,通过调整复曲波系数的振幅和相位实现对多次波模型振幅和时移误差的校正.为了更好地保护有效信号,在一次波和多次波分离前,引入一个非线性屏蔽滤波器,可以事先分离出大部分有效波,然后再将剩余部分数据作为输入数据,在复曲波域进行剩余一次波和多次波分离.最后通过模型试算和实际资料处理验证了本文提出的一次波和多次波分离方法的有效性.     

τ-p变换在隧道反射地震超前预报波场分离中应用的数值模拟研究

本文基于二维有限元数值方法,模拟了复杂条件下隧道内的地震全波波场,分析了隧道地震超前预报中的反射记录中的多方向和多波反射波特征,证实了分离前方有效反射波和其它方向的干扰反射波,以及有效反射波的P波、S波分离在预报准确性中的重要性.基于多个数值模型,研究了τ-p变换进行波场分离的有效性和影响因素.研究结果表明:在隧道前方反射层倾向与隧道轴线交角变化较大范围内(90°～45°),τ-p变换都可以有效的分离多方向和多波反射事件,提取主要来自掌子面前方的有效反射波剖面.来自隧道项、底的缓倾界面的具有双曲时距曲线特征的干扰波和S波的高视速度会对P波的波场分离产生较大干扰;而由于S波的低速和强能量特征,其波场分离受具有双曲时距曲线特征的干扰波的视速度影响较小,且不受P波的影响.     

各向同性介质反射纵波振幅在τ-P域里的简化分析

采用τ -p变换研究各向同性纵波反射系数的振幅特性,通过分析纵波在τ -p域中的时差特性曲线信息,提出了一个和传统Shuey算法相似的新的二元数学模型,只需对目标反射层以及上中下三层进行τ -p域里的时差分析,而无须其他附加信息.结合模拟数据以及实际的测井数据,分别给出了详细的实验步骤及分析.实验结果证明此算法的反演结果和实际值吻合良好,可以应用于实际的工程分析.分析方法可以作为Shuey AVO的替代,同时具有相似的准确度,结果令人满意.     

矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移

弹性波逆时偏移是当前多分量地震资料相对准确的偏移算法,它能够形成多波模式的成像剖面,从而减少纵波勘探的多解性.本文首先依据各向同性介质中矢量分离纵横波场的速度-应力方程组,利用高阶交错网格有限差分数值方法求解弹性波方程,进而构建矢量的纵波和横波波场,不同于散度和旋度算子分离纵横波场的传统方法,文中提出的矢量分离纵横波场方法保持了原始波场的振幅和相位特征.文中也提出将震源归一化的内积成像条件应用于分离后的纯纵波和横波矢量场,由此得到的转换波成像避免了传统弹性波成像方法中出现的极性反转.水平层状和复杂构造模型测试表明,文中提出的基于矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移方法成像精度高,转换波成像PS和SP极性无反转,所形成的多种模式纯波剖面能够准确地对复杂地下构造成像.     

面波压制的Ridgelet域方法

面波压制是地震数据处理中的一个重要问题. 常规的处理方法虽然能在一定程度上压制面波，但是在处理过程中只是单一的利用面波的一种特性,例如频率域滤波中利用面波与有效信号频率之间的差别，因此难以有效地压制面波. 利用Ridgelet变换可将原始地震记录拓展到（a,τ,p）三维空间，从而可以同时利用地震记录的视速度、时间和尺度域特性差别，实现有效信号与面波的分离. 文中通过理论合成记录及实际地震记录的算例，证实了基于Ridgelet变换的面波压制方法是有效且可行的.     

利用τ\|p波场反演法确定东沙群岛的地壳速度模型

本文利用τ\|p波场反演法直接对OBS原始数据进行转换,得到一维速度深度函数.该方法包含倾斜迭加和向下延拓两个线性转换:倾斜迭加将原始数据由时间\|偏移距域(t-x)转换为时间截距\|慢度域(τ\|p);向下延拓将时间截距\|慢度域(τ\|p)波场转换为深度\|慢度域(z\|p)波场. 然后根据五个OBS台站得到的一维速度深度函数,合成东沙群岛地壳的二维速度结构模型.为了检验该速度结构模型,我们用拾取走时和利用模型计算的理论走时进行拟合,得到了满意的结果,从而为下一步进行层析成像提供了可靠的初始速度结构模型.     

基于两种波场分离方法的弹性波逆时偏移对比研究

弹性波逆时偏移是一种以矢量波理论为基础的深度域偏移算法,该算法在波场传播过程中能够正确处理波形能量的转换,保持地震波的动力学和运动学特征.然而,传统弹性波逆时偏移由于成像时纵横波未分离,导致串扰噪声的产生,降低成像精度.为压制弹性波逆时偏移成像串扰噪声,本文对基于Helmholtz分解的波场分离与基于解耦方程的波场分离方法进行研究和分析,并测试对比相应的弹性波逆时偏移成像效果.均匀各向同性介质波场分离测试表明,基于Helmholtz分解分离波场的振幅与相位均发生改变,需要额外校正;而基于解耦方程的波场分离方法可以保持原始波场相位与振幅特征不变.Marmousi截断模型测试表明,基于Helmholtz分解分离波场的弹性波逆时偏移成像振幅与相位发生改变,且存在极性反转现象;基于解耦方程波场分离方法的弹性波逆时偏移成像保持原始波场矢量特征,无极性反转现象,成像效果较为理想.