基于奇异值谱约束的叠前平面波最小二乘逆时偏移方法（英文）

最小二乘偏移能够压制不规则地震数据偏移时产生的偏移假象,但存在计算量巨大、收敛速度缓慢等问题。为了快速地压制偏移噪音,发展了基于奇异值谱约束的叠前平面波最小二乘逆时偏移方法(Plane-wave prestack least-squares reverse time migration,PLSRTM)。一方面,通过奇异值谱分析(Singular spectrum analysis,SSA)方法对角度域共成像点道集(Take-Off Angle Domain Common-Image Gathers,TADCIGs)进行预处理,以压制偏移假象,同时引入随机奇异值分解减小SSA的计算量。另一方面,由于偏移速度不准确时叠加成像结果不能有效地压制偏移噪音,将相邻角度平面波偏移结果的差异作为正则化约束加入误差泛函,以改善这一问题。对Marmousi模型数据的成像测试结果表明该方法能够快速压制平面波道集及不规则地震数据偏移产生的偏移假象,改善PLSRTM的成像质量;当偏移速度不准确时,该方法能够得到偏移噪音更少、构造更加连续的成像结果。     

局部倾角约束最小二乘偏移方法研究

随着石油勘探难度的进一步加大,地震数据往往存在采样不规则、地震道缺失等现象,如果不对其进行处理,会对后续的地震成像产生影响,引入成像噪音.针对这一问题,一般是通过地震道插值或数据规则化对叠前数据进行处理,然后采用常规的偏移方法进行成像,本文则是将地震成像看作最小二乘反演问题,在共成像点道集引入平滑算子,在共偏移距/角度道集引入平面波构造算子(PWC)进行约束,通过预条件共轭梯度法使得反偏移后数据与输入数据之间的误差达到最小,最终得到信噪比更高、振幅属性更为可靠的成像结果.理论模型和实际资料处理表明,本文方法不仅可以有效压制数据不规则对成像产生的噪音,而且具有更高的成像精度.     

基于压缩感知的小波阈值和CEEMD联合去噪方法

中深层地质条件复杂,地震资料品质差,主要表现为:地震资料信噪比低、有效信号弱.如何在去噪的同时有效保留弱有效信号,获取高信噪比的地震数据成为地震数据处理的关键问题.传统小波阈值与互补集合经验模态分解(CEEMD)联合去噪方法相比单一方法可以获取更高品质的地震数据.基于压缩感知理论的去噪方法利用地震数据在变换域中的稀疏特性,通过设定稀疏基矩阵和测量矩阵,可以将地震数据去噪问题转化成求解最优化问题,通过最优解重构原始信号,实现对地震资料的去噪处理.该方法能够在有效衰减随机噪声的同时最大限度的保留有效信号.本文基于压缩感知理论开展小波阈值去噪方法研究,并在此基础上结合CEEMD方法对含噪较多的固有模态分量进行有针对性的随机噪声压制.通过对含噪数据开展不同方法的去噪结果对比可见,本文方法可以在保证高信噪比的基础上更为有效的保留弱有效信号,数值试算验证了该方法对弱有效信号地震数据去噪具有显著优势.     

广义地震数据合成及其偏移成像

根据地震波场的线性叠加原理,提出了对地震共炮道集及其震源进行线性叠加的一般方案——广义地震数据合成的方法.利用这个方法,可以根据不同的地质情况和要求得到各种不同的人工合成地震数据道集和震源,如平面波数据道集和震源、局部平面波（束）数据道集和震源以及面向目标的人工合成地震数据道集和震源.对于人工合成地震数据道集的偏移成像可应用单平方根方程实现.不同的合成地震数据道集具有不同偏移成像特性：平面波数据道集具有很高的计算效率,局部平面波数据道集具有很好的方向性,面向目标的合成地震数据道集具有很好的面向目标特性.     

基于局部倾斜叠加的快速射线束叠前时间偏移

宽方位高密度地震勘探可以有效的提高地震资料的空间分辨率和裂缝预测的精度,但地震道数的增加也大幅度提升了地震数据的处理成本.为提高海量地震数据偏移处理的计算效率,本文发展了一种快速射线束叠前时间偏移方法.该方法首先根据给定的射线束中心间隔将炮记录划分为一系列数据子集,然后利用倾斜叠加将数据子集分解为不同方向的平面波,最后根据射线束中心到地下成像点的双程走时和射线参数拾取相应的平面波振幅累加到成像点上.同Kirchhoff叠前时间偏移相比,本文方法不但保持了一致的成像精度,且由于仅需在稀疏的射线束中心位置进行成像累加运算,计算效率得到了大幅度的提升.文中所给出的模型和实际资料的测试结果验证了本文方法的正确性和有效性.     

应用TAUP变换压制海洋高分辨率地震勘探中的线性干扰

线性干扰的去除对于海洋浅水高分辨率地震勘探剖面质量的提高具有重要意义.本文对海洋高分辨率地震勘探线性干扰波特性进行了研究,分析了TAUP变换去除线性干扰的基本原理,并将其应用于海洋高分辨率地震勘探中线性干扰的去除.实际处理效果表明,经TAUP变换处理后的叠加剖面,其线性干扰去除效果明显,剖面信噪比得以提升.通过与FXCNS、多道倾角滤波去除线性噪音效果对比,使用TAUP变换压制线性噪音的技术方法在渤海地区高分辨率地震勘探资料处理中可获得更为明显的效果.     

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...     

平面波预测滤波分离绕射波方法研究（英文）

常规地震资料处理通常将地震波场当作反射波处理,绕射波的存在会降低处理成果的分辨率,因此将其当做干扰噪音进行压制。然而,绕射波往往包含了非常重要的地质信息(裂缝、溶洞、断层等特殊构造),即使偏移将绕射波归位,因为绕射波能量较弱也会被反射同相轴遮盖。将反射波和绕射波进行分离并单独成像处理,将提高绕射目标构造的成像精度。根据在平面波域反射波拟线性、绕射波拟双曲的形态差异,本文利用平面波预测滤波技术对平面波炮记录进行波场分离。首先,采用平面波解构滤波器估算地震同相轴的局部倾角,利用局部倾角信息预测并提取反射波,然后从全波场中减去反射波,间接分离出绕射波,对绕射波成像可获得高分辨率的绕射目标体成像结果。通过对2D SEG盐丘模型进行波场分离与成像,分析表明:本文采用的平面波预测滤波技术解决了平面波解构滤波的极性反转问题,保持了绕射波原有的相位信息,保证了波场分离后的绕射波场保真度,成像结果表明用平面波预测滤波方法提取的绕射波进行偏移可改善非均质目标体的成像精度。     

基于复数波场分解的VSP逆时偏移方法研究

相比地面地震勘探,垂直地震剖面(VSP)资料信噪比高,从VSP偏移结果中能够准确地识别井旁小的地质构造.在VSP偏移方法中,VSP逆时偏移方法基于双程波动方程,具有成像精确且无倾角限制、适应任意复杂速度模型等诸多优点,受到人们广泛关注.传统的VSP逆时偏移方法会在成像剖面上产生低频噪声,同时井中检波点分布位置附近会产生井轨迹噪声,严重影响了成像剖面的质量.在本文中,我们利用优化时空域频散关系求解差分系数,提高数值模拟精度;采用混合吸收边界条件压制边界反射,减少边界反射对成像的影响;通过Hilbert变换来构建复数波场,利用波场分解成像条件进行VSP逆时偏移成像,来压制低频噪声和井轨迹噪声.数值模型和实际资料测试表明,基于复数波场分解成像方法能够实现高精度的VSP逆时偏移,并且能够有效地压制VSP逆时偏移中的低频成像噪声和井轨迹噪声;相比地面地震逆时偏移,本文方法能够对井旁构造和盐丘下构造取得更清晰的成像结果.     

高分辨率数据处理技术在近海工程地震勘探中的应用

在近海工程多道浅地层地震勘探中，高分辨率地震数据处理技术是一个重要的组成部分，也是提高资料分辨率和信噪比的有效途径.由于为工程服务的近海地震勘探对分辨率的要求很高，因此地层速度的拾取和衰减多次反射干扰波成为影响分辨率的主要因素.本文针对我国某海域工程地震资料，运用了高分辨率速度分析技术和K—L变换多次波压制方法，极大地提高了资料的信噪比和分辨率，有效地解决了该地区的工程地质问题.     

叠前地震数据特征波场分解、偏移成像与层析反演

本文提出了一套叠前地震数据稀疏表达(特征波场合成)、深度偏移成像和层析成像的处理流程.不同于传统的变换域中的数据稀疏表达理论,本文利用局部平面波的传播方向(慢度矢量),在中心炮检点处同时进行波束合成,从而将地震数据投影到局部平面波域(高维空间)中.由于波束合成后的地震数据描述了局部平面波的方向特征,因此称之为特征波场.然而波束合成算法需要估计局部平面波的慢度矢量.当地震数据受噪声干扰时,难以在常规τ-p谱中自动估计局部平面波的射线参数(慢度矢量).本文提出了基于反演理论的特征波场合成方法,可以同时反演局部平面波及其传播方向,从而提高特征波合成的自动化程度并保持方法的稳健性.通过特征波场合成,可以将地震数据分解为单独的震相(波形).这样的数据可以直接用来成像及反演.在局部平面波域中,由于局部平面波的入射与出射射线参数已知,传统的Kirchhoff叠前深度偏移(PSDM)和高斯束/控制束PSDM可以实现从"沿等时面的画弧"到"向反射点(段)的直接投影"的转变,叠前偏移的效率以及成像质量可以同时提高.此外,特征波场与地下反射点(段)的一对一映射关系使得叠前深度偏移与层析成像融为一体,可以极大地提高速度反演的效率.数值试验证明了特征波场合成、叠前深度成像以及层析反演的有效性.     

SVD与EMD联合去噪方法在地震勘探数据处理中的研究与应用

将基于倾角扫描的奇异值分解与经验模式分解法相结合应用到地震资料随机噪声压制中。首先利用经验模式分解法消除部分噪声,增强地震道有效信号的相关性,再利用奇异值分解对地震信号进行同相轴自动追踪,截取小时窗数据体,并进行同相轴拉平处理,经SVD计算小时窗数据中心点的值来代替计算样点的值,最终实现随机噪声的压制。理论模型试算和实际资料处理表明,本文提出的EMD-SVD方法简单易行,比单一的SVD方法去噪效果更显著有效地消除了地震资料中的随机噪声,提高了地震资料的信噪比,并改善了叠加剖面的质量。     

Preconditioned prestack plane-wave least squares reverse time migration with singular spectrum constraint

Least squares migration can eliminate the artifacts introduced by the direct imaging of irregular seismic data but is computationally costly and of slow convergence. In order to suppress the migration noise, we propose the preconditioned prestack plane-wave least squares reverse time migration (PLSRTM) method with singular spectrum constraint. Singular spectrum analysis (SSA) is used in the preconditioning of the take-offangle-domain common-image gathers (TADCIGs). In addition, we adopt randomized singular value decomposition (RSVD) to calculate the singular values. RSVD reduces the computational cost of SSA by replacing the singular value decomposition (SVD) of one large matrix with the SVD of two small matrices. We incorporate a regularization term into the preconditioned PLSRTM method that penalizes misfits between the migration images from the plane waves with adjacent angles to reduce the migration noise because the stacking of the migration results cannot effectively suppress the migration noise when the migration velocity contains errors. The regularization imposes smoothness constraints on the TADCIGs that favor differential semblance optimization constraints. Numerical analysis of synthetic data using the Marmousi model suggests that the proposed method can efficiently suppress the artifacts introduced by plane-wave gathers or irregular seismic data and improve the imaging quality of PLSRTM. Furthermore, it produces better images with less noise and more continuous structures even for inaccurate migration velocities.     

人工源宽角地震实验的谱元法模拟和逆时偏移成像方法研究

人工源宽角反射(折射)地震资料具有偏移距较大、信噪比较低等特点,通常用于地震波走时反演重建地壳速度结构。逆时偏移成像方法作为勘探地震学领域获取地下构造形态的有效手段之一,可以有效弥补走时反演方法的不足。本文针对大偏移距宽角反射(折射)地震实验,利用四边形网格谱元法进行波场模拟,结合了有限元法的灵活性和谱方法的指数收敛性,高效且高精度获取模型合成地震记录,后采用逆时偏移成像方法将合成地震记录偏移归位,获取地壳几何结构,验证了逆时偏移成像方法在宽角地震资料处理及结果解释中的适用性,为后期实际地震资料的偏移成像提供了理论依据和支持。     

地震数据Bregman整形迭代插值方法

人工地震方法由于受到野外观测系统和经济因素等的限制,采集的数据在空间方向总是不规则分布.但是,许多地震数据处理技术的应用（如：多次波衰减,偏移和时移地震）都基于空间规则分布条件下的地震数据体.因此,数据插值技术是地震数据处理流程中关键环节之一.失败的插值方法往往会引入虚假信息,给后续处理环节带来严重的影响.迭代插值方法是目前广泛应用的地震数据重建思路,但是常规的迭代插值方法往往很难保证插值精度,并且迭代收敛速度较慢,尤其存在随机噪声的情况下,插值地震道与原始地震道之间存在较大的信噪比差异.因此开发快速的、有效的迭代数据插值方法具有重要的工业价值.本文将地震数据插值归纳为数学基追踪问题,在压缩感知理论框架下,提出新的非线性Bregman整形迭代算法来求解约束最小化问题,同时在迭代过程中提出两种匹配的迭代控制准则,通过有效的稀疏变换对缺失数据进行重建.通过理论模型和实际数据测试本文方法,并且与常规迭代插值算法进行比较,结果表明Bregman整形迭代插值方法能够更加有效地恢复含有随机噪声的缺失地震信息.     

基于经验模态分解的分数维地震随机噪声衰减方法

经验模态分解算法(EMD)是一种基于有效波和噪声尺度差异进行波场分离的随机噪声压制方法,但由于实际地震数据波场复杂,导致模态混叠较严重,仅凭该方法进行去噪很难达到理想效果.本文基于EMD算法对信号多尺度的分解特性,结合Hausdorff维数约束条件,提出一种用于地震随机噪声衰减的新方法.首先对地震数据进行EMD自适应分解,得到一系列具有不同尺度的、分形自相似性的固有模态分量(IMF);在此基础上,基于有效信号和随机噪声的Hausdorff维数差异,识别混有随机噪声的IMF分量,对该分量进行相关的阈值滤波处理,从而实现有效信号和随机噪声的有效分离.文中从仿真信号试验出发,到模型地震数据和实际地震数据的测试处理,同时与传统的EMD处理结果相对比.结果表明,本文方法对地震随机噪声的衰减有更佳的压制效果.     

Random noise attenuation using a structure-oriented weighted singular value decomposition

Singular value decomposition (SVD) is a useful method for random noise suppression in seismic data processing. A structure-oriented SVD (SOSVD) approach which incorporates structure prediction to the SVD filter is effcient in attenuating noise except distorting seismic events at faults and crossing points. A modified SOSVD approach using a weighted stack, called structure-oriented weighted SVD (SOWSVD), is proposed. In this approach, the SVD filter is used to attenuate noise for prediction traces of a primitive trace which are produced via the plane-wave prediction. A weighting function related to local similarity and distance between each prediction trace and the primitive trace is applied to the denoised prediction traces stacking. Both synthetic and field data examples suggest the SOWSVD performs better than the SOSVD in both suppressing random noise and preserving the information of the discontinuities for seismic data with crossing events and faults.

     

一种基于平面波静态编码的最小二乘逆时偏移方法

平面波偏移是一种面炮偏移方法,相对于常规逐炮偏移,其具有较高的计算效率.然而常规平面波偏移方法成像精度低,且成像时会产生串扰噪音.为此,本文在实现常规平面波偏移算法基础上,引入反演思想实现了基于静态平面波编码的最小二乘偏移理论方法及处理流程,在优化算法基础上对平层模型和复杂砂砾断块模型进行了成像测试并与其他成像策略进行对比.研究结果表明:基于时移编码的平面波最小二乘偏移能有效抑制低频成像噪音和串扰噪音,补偿中深部成像能量,是一种较为有效的保幅成像策略.     

低信噪比地震资料FDOC-seislet变换阈值消噪方法研究

地震数据本质上是时变的,不仅有效同相轴表现出确定性信号的时变特征,而且复杂地表和构造条件以及深部探测环境总是引入时变的非平稳随机噪声.标准的频率-空间域预测滤波只适合压制平面波信号假设下的平稳随机噪声,而处理非平稳地震随机噪声时,需要将数据体分割为小窗口进行分析,但效果不够理想,而传统非预测类随机噪声压制方法往往适应性不高,因此开发能够保护地震信号时变特征的随机噪声压制方法具有重要的工业价值.压缩感知是近年出现的一个新的采样理论,通过开发信号的稀疏特性,已经在地震数据处理中的数据插值以及噪声压制中得到了应用.本文系统地分析了压缩感知理论框架下的地震随机噪声压制问题,建立了阈值消噪的数学反演目标函数;针对时变有效信息具有的可压缩性,利用有限差分算法求解炮检距连续方程,构建有限差分炮检距连续预测算子(FDOC),在seislet变换框架下,提出一种新的快速稀疏变换域———FDOC-seislet变换,实现地震数据的高度稀疏表征;结合非平稳随机噪声不可压缩的特征,提出了一种整形迭代消噪方法,该方法是一种广义的迭代收缩阈值(IST)算法,在无法计算稀疏变换伴随算子的条件下,仍然能够对强噪声环境中的时变有效信息进行有效恢复.通过对模型数据和实际数据的处理,验证了FDOC-seislet稀疏变换域随机噪声迭代压制方法能够在保护复杂构造地震波信息的前提下,有效地衰减原始数据中的强振幅随机噪声干扰.     

基于Hessian矩阵的地震随机噪声压制方法

随机噪声的压制在提高地震资料信噪比方面发挥重要作用.考虑到传统去噪方法在构造复杂地区难以取得理想的去噪结果,本文提出基于Hessian矩阵特征值对应的线性目标关系在多个尺度上对随机噪声进行压制.该方法将地震信号看作不同尺度的曲线,从而利用Hessian矩阵在曲线检测方面表现出的良好性能实现信噪分离.该方法与传统方法相比不受地层倾角的限制,因此能够处理构造较为复杂地区的地震数据.利用模型及实际资料对该方法进行了验证并与传统方法F-X反褶积的去噪结果做对比,结果表明基于Hessian矩阵的随机噪声压制方法在构造复杂地区能够保持有效信号的完整性.