基于样条插值与曲波变换压缩感知的井下微地震监测数据重建

对于非常规油气开发水力压裂井下微地震监测,由于井中布设的检波器数量有限而导致空间采样不够,致使在进行偏移成像时产生空间假频。为消除假频现象,需要对空间欠采样的数据进行内插。目前基于曲波变换(Curvelet)稀疏约束的地震道插值方法(即压缩感知)已经逐渐被广泛应用,但是对于井下微地震监测数据,由于检波器数量过少,其在时间上的采样点数要远远大于检波器数。在这种情况下,曲波基函数在一定尺度下所能取到的方向信息是有限的,致使其基函数各向异性特征不能很好地发挥,因此插值效果不好。为解决该问题,我们提出了结合样条插值的基于曲波变换稀疏约束地震道插值方法。对于井下微地震监测数据,首先利用样条插值方法对每道数据的特定震相到达时间进行插值,在达到曲波基函数可以取到的方向后(如水平方向),此时曲波基函数可以更稀疏地表示微地震数据体,然后再进行基于曲波变换稀疏约束的道间插值,并进行方向滤波,即可以达到较好的插值效果。我们基于一个井下微地震监测合成数据进行了测试,与数据加密前的地震偏移成像结果对比,内插之后数据偏移成像中的假频得到了压制。     

Shearlet域稀疏约束地震数据重建

在地震数据处理流程中,通常对不规则的、稀疏的或者缺失的地震数据进行插值处理,通过插值方法来避免多次波的预测错误和成像假频等现象,使地震数据处理更加精准。Shearlet变换是一种多尺度变换,具有最佳的稀疏性、方向性以及局部化特性。将Shearlet变换与基于Landweber加速下降迭代方法结合起来对地震数据进行插值,在保证求解精度的同时提高了计算效率。信号和噪声在Shearlet域具有不同的分布特点,通过阈值法压制随机噪声,可提高算法的抗噪性。此外,采用jitter采样的方式,更好地压制了假频信息。理论和实际地震数据验证了该方法的有效性。     

地震数据炮域规则化方法研究及应用

叠前深度逆时偏移成像技术是目前处理复杂高陡构造成像的有效方法之一,作为一种高精度的炮域波动方程偏移方法,需要规则采集的高质量炮集数据作为输入。受复杂地质条件的限制,实际采集到的地震数据在空间方向往往是稀疏不规则采样的,存在严重的空间假频和噪声干扰,不满足炮域偏移算法对数据的要求。为了提高逆时偏移成像精度,笔者开展了叠前地震数据炮域规则化方法研究,依据偏移距和方位角将炮集数据分选为OVT(offset vector tile)道集,在OVT域进行地震数据全波数带的迭代加权反假频插值,再基于几何观测系统中炮检点坐标映射关系,从OVT域插值结果中提取规则化后的炮集数据并应用于逆时偏移成像。实际资料的应用结果表明对地震数据进行叠前炮域规则化处理可以有效提高逆时偏移的成像精度。     

基于最佳小波基的地震面波插值方法

在利用实际地震数据中的面波反演近地表横波速度的过程中,若道间距较大、空间采样率不足,则会产生空间假频现象,从而降低频率速度谱的信噪比,影响频散曲线提取的精度以及反演效果,因此需要针对面波进行插值处理。文中提出了一种基于最佳小波基的地震面波插值方法,通过理论分析和实验误差对比在地震数据处理常用的众多小波基中选出适用于插值处理的最佳小波基bior6.8,提高了插值精度。针对面波同向轴为线性且斜率较大的特点,文中首先采用线性动校正的方法对面波进行拉平处理,再进行小波变换插值,最后进行反线性动校正恢复面波。通过对理论模型与实际资料进行插值处理验证了本文方法的有效性,插值后的面波记录波形恢复较好,显著提高了频率速度谱的信噪比,有效解决了面波数据空间采样率不足引起的假频问题。     

一种基于傅里叶变换的去假频内插方法及应用

道间插值方法在地震资料处理中具有十分重要的作用,而地震道空间内插所面临的主要问题是空间假频。基于对模型数据的二维谱特征分析,通过在频率-波数域进行简单的除法运算构造内插算子,给出了一种基于傅里叶变换的地震道空间内插方法,实现了去假频道间插值,并将其应用于垂直地震剖面(VSP)记录的空间内插,取得了满意的效果。由于该方法不需求解线性方程组,可使用快速傅里叶变换,因此具有简单、快速的特点。      

高分辨率抛物线拉冬变换多次波压制技术

对于孔径过小,采样不充分的地震数据,抛物线拉冬变换的多次波压制效果不理想,且存在空间假频问题。综合Sacchi、Mauricio、Todd Mojesky等对抛物线拉冬变换压制多次波的分析,阐明了高分辨率抛物线拉冬变换原理。通过理论模型试验和实际地震数据的分析证明,高分辨率抛物线拉冬变换可以突破离散采样和有限孔径的限制,实现对地震数据中的多次波及空间假频的快速、有效压制。     

空间非均匀采样地震数据叠前重构在连片处理中的适应性研究

非均匀地震数据重构技术是地震资料处理中的重要技术,它可以改变面元属性,使面元内的方位角、偏移距及覆盖次数不均匀性得以改善,从而实现了不规则空间采样的地震采集数据空间规则化,减少偏移算子带来的假频、振幅畸变等副作用,避免偏移画弧现象,为后续的叠前偏移精确成像起到积极作用,但同时数据重构也存在着适应性,它为我们资料处理带来有利条件的同时也可以导致副作用的产生,本文详细的对现有商业软件最新数据重构技术在SD-TL三维地震资料连片处理中的适应性进行了研究。     

海上拖缆随机采样抗混叠机理分析

目前海上拖缆地震采集只有道间距满足采样条件,而炮间距、炮线距和缆间距都不能满足采样条件,造成了地震数据的采样不足,导致频谱产生混叠效应。近年来发展了海上拖缆随机采集技术,为了分析该采集技术抗假频特性,以简谐信号和合成地震记录为研究对象,在空间规则采样的条件下,分别分析了充足采样和不充足采样情况下的频谱特征,分析了空间假频产生的原因。同时,在规则采样分析的基础上,对简谐信号和合成地震记录进行了随机抽样和频谱分析,研究了随机采样对空间假频的压制作用,数据分析结果表明海上拖缆地震随机采样可以降低频谱的混叠效应。     

五维规则化技术在溱潼断阶带地震资料处理中的应用

溱潼断阶带地区为多期次三维地震采集的拼接区,不同期次的三维观测系统参数差异大,采集面元大小、覆盖次数、偏移距、方位角等属性不同,统一面元处理导致部分地区出现空面元;地表条件复杂,导致实际炮检点偏离设计点位,观测系统采样点不均匀,不能满足叠前偏移对地震采集信息规则分布的要求,造成地震数据偏移中出现假频、画弧等问题。从实际应用角度分析了基于匹配追踪傅里叶变换的叠前五维数据规则化技术在溱潼断阶带这一观测系统严重不规则区域的适用性,五维规则化技术较好地解决了区内因野外采集观测系统差异造成的地震属性不规则问题,提升了地震资料的信噪比及成像质量。     

基于降秩和稀疏联合约束的地震数据同时重建和去噪

野外地震数据包含各种随机噪声干扰,且存在不规则道缺失现象,为了不影响后续资料处理,需要对其进行同时重建和去噪。目前大部分同时重建和去噪方法都是基于单一稀疏约束和降秩约束,尽管稀疏约束具有高效性优点,但对各种数据缺乏适应性,而降秩约束可以自适应不同数据,但计算成本较高。为了充分利用不同约束条件的优势,本文提出一种基于联合约束的地震数据同时重建和去噪方法：选用基于傅立叶变换的凸集投影算法(POCS)作为稀疏约束,阻尼多道奇异谱分析(DMSSA)作为降秩约束,在此过程中,还需使用截断奇异值分解(TSVD)算法和指数阈值公式。理论和实际数据的处理结果表明,本方法在联合约束条件下,能够从时间和空间上考虑地震资料的相关性并利用起来,比单一约束方法能在更少的迭代次数下取得更高的信噪比。     

改进的曲波变换及全变差联合去噪技术

运用常规的基于曲波变换和全变差的联合去噪技术,可以有效地衰减随机噪声,较好地克服使用曲波变换带来的强能量团以及在同相轴边缘产生的不光滑现象,但是这种常规的联合去噪方法对有效信号有一定的损害。笔者采用一种多尺度多方向改进的Donoho阈值去噪思想,较好地克服了常规的联合去噪方法的缺陷,保护了有效信号。该方法在应用曲波变换去噪时,对每一个尺度的每一个方向都选取一个合适的阈值因子,而不是常规的方法对整个曲波系数矩阵只选取一个固定比例的阈值因子。理论模型与实际资料的处理结果表明,该技术最大限度地保留了地震数据的有效信号,在地震资料处理中具有较好的应用前景。     

面波压制方法与道间距关系的数值分析

野外无检波器组合的采集方式使得面波的压制成为单点高密度地震数据处理的关键。F-K滤波、τ-p变换是两种常用的压制面波的方法,这两种方法压制面波的效果与道间距有关。对面波速度、频率、射线参数与道间距关系的数值分析发现,道间距越小,压制面波的效果越好;大道间距会产生假频而使得面波难以有效地滤除。这从另一侧面也证明这两种方法可以更好地压制高密度地震数据中的面波。      

一种基于压缩感知的随机噪声压制方法

随着高精度地震勘探技术的发展,利用高保真的方法提高地震资料信噪比成为了去噪处理的关键。曲波域阈值法能够有效地压制随机噪声,但易产生伪吉布斯震荡现象,造成信号局部畸变,从而影响处理效果。针对这一问题,提出一种基于压缩感知理论（Compressing Sensing,简称CS）的地震信号去噪方法,该方法利用随机噪声和有效信号在曲波稀疏域稀疏表征的差异来分离随机噪声。其实现步骤为:将地震数据变换到曲波域;利用压缩感知理论和全变差正则化算法重构曲波系数;曲波逆变换得到压制噪声后的重构地震数据。理论模型和实际资料应用表明,该方法能够很好规避伪吉布斯现象带来的信号失真问题,进一步提高了资料的信噪比。      

时移地震数据空间偏差校正方法

时移地震油藏监测技术是直接确定剩余油分布的关键技术之一。针对时移地震油藏监测在国内的需求及推广应用难点,研究了时移地震数据空间偏差校正处理方法。由于在观测系统、采集方向的处理参数等方面的差异,导致地下同一反射点在不同时移地震数据偏移后空间位置存在差异,产生与油藏变化无关的地震差异,增加数据解释的难度和风险。通过对参考数据与监测数据三维空间内的局部数据体的三维相关计算,确定监测数据体在x方向、y方向和时间方向上最佳移动量,从而实现两次地震数据空间位置差异校正。实际时移地震数据处理试验结果分析表明,空间偏差校正处理方法在消除时移地震数据三维空间非线性空间偏差方面是有效的。     

一种快速有效的地震道空间内插方法

地震道空间内插所面临的主要问题是空间假频。为此,Ｓｐｉｔｚ（１９９１年）提出了一种ｔ－ｘ域道内插方法可以很有效地克服空间假频,其数学基础是单位步长预测滤波技术。最近,在Ｓｐｉｔｚ工作的基础上,Ｐｏｒｓａｎｉ（１９９９年）提出了一种半步长预测滤波技术,它可以将原来用于求解预测滤波器系数的两组复杂的复线性系统方程简化为一组更为简单的复线性系统方法,从而大大降低了运算工作量。合成数据及实际地震记录的试处     

多重分形与地质统计学方法 用于勘查地球化学异常空间结构和奇异性分析

勘查地球化学和地球物理场的局部空间结构变化性应包括空间自相关性以及奇异性 .前者可通过地质统计学中常用的变异函数来实现 ;后者可用多重分形模型进行刻划 .具有自相似性或统计自相似性的多重分形分布 (multifractaldistributions)的奇异性 (α)可以反映地球化学元素在岩石等介质中的局部富集和贫化规律 .而多重分形插值和估计方法可以同时度量以上两种局部结构性质 (空间自相关性以及奇异性 ) ,因而 ,它不仅能够进行空间数据插值 ,同时还能保持和增强数据的局部结构信息 ,这对于地球化学和地球物理异常分析和识别是有益的 .应用该方法处理加拿大NovaScotia省西南部湖泊沉积物地球化学砷等元素数据表明 ,地球化学数据的局部奇异性在该区能够反映局部金和钨 -锡 -铀矿化蚀变带或岩相变化以及构造交汇等局部成矿有利部位 .     

复杂地震波场的自适应流预测插值方法

地震数据本质上是非平稳的,如何解决复杂非平稳地震波场的数据缺失问题是地震勘探数据处理的重要环节之一。预测滤波器在地震数据处理和分析中具有重要的作用,该技术可以有效地解决地震数据缺失问题,但传统的平稳预测滤波方法无法很好地适应地震数据的非平稳特征;因此,开发高效的复杂地震波场自适应预测插值方法具有重要的工业价值。本文将预测滤波器加入"流处理"的概念,滤波器系数随着地震数据的变化同时更新,此计算过程仅需矢量点积运算,能够提高计算效率并降低内存空间;并以此为基础开发基于流预测滤波的地震数据插值方法。利用多次波的动力学信息,通过互相关技术构建虚拟一次波,有效地解决了缺失数据位置滤波系数估计不准的问题,为插值过程提供了更为合理的滤波器估计,更好地解决了非平稳地震数据的重建问题。对Sigsbee 2B模型和实际数据的测试结果表明,该方法可以合理地针对复杂地震信息完成缺失数据的重建。