复杂山区高分辨率地震采集分析与应用——以四川盆地及周缘地区为例

震源药柱激发因素选择是影响地震资料品质的一个重要环节,在南方复杂山区高分辨率地震采集中合理选择激发岩性、井深、药量等激发因素尤为重要.本文根据复杂山区地震地质条件多样性、复杂性等特点,从理论上分析了地震激发机理、井深、药量、虚反射效应、岩性与药柱长度等对激发子波的影响,开展了基于适应近地表结构特征的动态井深设计、双微测井和综合表层结构调查（微测井和高密度电法联合）等,结合四川盆地及周缘等地区不同地震地质条件下进行了采集试验研究,获得了高品质单炮记录.     

地震勘探中的炸药震源药量理论与实验分析

炸药由于具有良好的脉冲特性及高能量的特点而作为地震勘探中的主要震源，就炸药本身来说，在地震勘探中药量、井深等参数的选取对激发能量和激发频率有很大的影响。为此，本文运用炸药爆炸理论，从炸药作功角度来加以论述，并通过理论和实验分析得出选取一个最佳的药量和井深激发，既能提高炸药作功能力，又能增强激发能量，从而激发强能量的高频震源子波，达到指导野外地震采集和节约经济成本的目的。     

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.     

胜利探区隐蔽油气藏高精度勘探地震采集技术进展

为满足隐蔽油气藏老油田进一步勘探开发对地震成像精度的要求,胜利油田不断研究、发展和完善高精度地震采集技术和方法,来提高野外原始地震资料品质.在胜利探区,针对复杂岩性隐蔽油气藏勘探的实际需求,对影响地震资料品质的高密集空间采样观测系统设计、近地表结构探测与建模方法、新型炸药震源研制与激发技术、数字检波器接收及低噪声施工等地震采集技术环节进行了重点研究,取得了一系列成果,进一步发展和完善了高精度、高密度地震采集技术系列.在胜利油田YX、B12和LJ等多个地区的应用显著提高了原始地震资料的品质.     

针对混叠采集现场质量监控的高性能解决方案

可控震源超高效混叠采集作为一种新的地震采集作业方式,可以做到使用多组可控震源通过采用独立激发与滑动扫描相结合的施工方式,具有采集周期短、作业效率高、采集数据量大的特点,给现场质量监控带来了巨大的挑战.针对这些挑战,本文提出了一套针对混叠采集现场质量监控的高性能解决方案,通过将多线程技术和GPU异构技术与实时监控有机的结合在一起,提高了地震数据质控效率,加快了任务响应速度,缩短了监控周期,充分发挥了计算机软硬件性能,满足了现场质控的性能要求,同时针对混叠采集特点提供了多种配套的质控方法.通过在中东生产项目上的应用,证明该技术能够有力的保障野外混叠采集的施工质量,大大降低野外发生质量事故的风险,在降本增效方面发挥了显著作用.     

基于seislet变换的反假频迭代数据插值方法

许多地震资料处理方法需要完整的数据信息,但是受野外施工条件等因素的影响,观测系统很难记录完整的地震波场,如空间采样率不足和地震道缺失等现象,尤其是缺失的叠前地震数据时常产生空间假频现象,给后续处理流程中很多重要环节带来严重的影响.传统数据插值方法通常很难同时解决数据缺失和空间假频问题,因此开发有效的反空间假频数据插值方法具有重要的意义.本文通过同时改变时间和空间方向采样比例,利用预测误差滤波器的尺度缩放不变性,计算反空间假频地震倾角模式,构建可有效压缩含空间假频不完整地震数据的反假频seislet变换方法,通过压缩感知Bregman迭代算法,对缺失地震数据进行反假频插值.理论模型和实际数据的处理结果验证了基于seislet变换的迭代插值方法可以有效地恢复含有假频的缺失地震信息.     

低速带的波场数值模拟及影响因素初步分析

低速带具有“自由表面、低速度、高吸收”的特征,能引起反射波能量减弱,产生很强的频散,造成近地表波场畸变,严重影响地震勘探的精度。而地震采集过程又不可避免遇到以下低速带问题:①低速带存在与否会对地震波传播造成什么影响;②近地表变化大,怎么才能得到精确的低速带参数;③存在低速带时,激发井深、最佳的药量(与子波频率有关)、最佳的耦合(与低速带速度相关)等采集参数会对采集资料的品质产生什么影响。本文通过数值模拟,集中对低速带与地震波激发的井深、速度、子波主频等核心采集参数的关系进行分析研究,同时在低速带背景下对数值模拟的网格、边界等问题也进行了讨论。模拟得到的波场特征及低速带参数影响的机理分析,对做好野外地震波激发,获取高品质的地震资料,具有理论意义和指导作用。      

基于Bregman迭代的复杂地震波场稀疏域插值方法

在地震勘探中,野外施工条件等因素使观测系统很难记录到完整的地震波场,因此,资料处理中的地震数据插值是一个重要的问题。尤其在复杂构造条件下,缺失的叠前地震数据给后续高精度处理带来严重的影响。压缩感知理论源于解决图像采集问题,主要包含信号的稀疏表征以及数学组合优化问题的求解,它为地震数据插值问题的求解提供了有效的解决方案。在应用压缩感知求解复杂地震波场的插值问题中,如何最佳化表征复杂地震波场以及快速准确的迭代算法是该理论应用的关键问题。Seislet变换是一个特殊针对地震波场表征的稀疏多尺度变换,该方法能有效地压缩地震波同相轴。同时,Bregman迭代算法在以稀疏表征为核心的压缩感知理论中,是一种有效的求解算法,通过选取适当的阈值参数,能够开发地震波动力学预测理论、图像处理变换方法和压缩感知反演算法相结合的地震数据插值方法。本文将地震数据插值问题纳入约束最优化问题,选取能够有效压缩复杂地震波场的OC-seislet稀疏变换,应用Bregman迭代方法求解压缩感知理论框架下的混合范数反问题,提出了Bregman迭代方法中固定阈值选取的H曲线方法,实现地震波场的快速、准确重建。理论模型和实际数据的处理结果验证了基于H曲线准则的Bregman迭代稀疏域插值方法可以有效地恢复复杂波场的缺失信息。     

基于Bregman迭代的复杂地震波场稀疏域插值方法(英文)

在地震勘探中,野外施工条件等因素使观测系统很难记录到完整的地震波场,因此,资料处理中的地震数据插值是一个重要的问题。尤其在复杂构造条件下,缺失的叠前地震数据给后续高精度处理带来严重的影响。压缩感知理论源于解决图像采集问题,主要包含信号的稀疏表征以及数学组合优化问题的求解,它为地震数据插值问题的求解提供了有效的解决方案。在应用压缩感知求解复杂地震波场的插值问题中,如何最佳化表征复杂地震波场以及快速准确的迭代算法是该理论应用的关键问题。Seislet变换是一个特殊针对地震波场表征的稀疏多尺度变换,该方法能有效地压缩地震波同相轴。同时,Bregman迭代算法在以稀疏表征为核心的压缩感知理论中,是一种有效的求解算法,通过选取适当的阈值参数,能够开发地震波动力学预测理论、图像处理变换方法和压缩感知反演算法相结合的地震数据插值方法。本文将地震数据插值问题纳入约束最优化问题,选取能够有效压缩复杂地震波场的OC-seislet稀疏变换,应用Bregman迭代方法求解压缩感知理论框架下的混合范数反问题,提出了Bregman迭代方法中固定阈值选取的H曲线方法,实现地震波场的快速、准确重建。理论模型和实际数据的处理结果验证了基于H曲线准则的Bregman迭代稀疏域插值方法可以有效地恢复复杂波场的缺失信息。     

基于Android平台的分布式无线微震采集站布站与监控软件研究与实现

由于地震勘探仪器呈现小型化、无线化、智能化发展趋势,传统操作平台无法满足便携式勘探仪器使用需要.因此本文利用Android移动设备便携性、普及性高,用户基础好的特点,实现了基于Android平台的无线微震采集站布站与监控软件.该软件在大范围野外施工中,为施工人员提供包括定位、测距、测角、网络监测等全程可视化布站功能,同时提供监测施工中小型、大型微震采集站阵列实时网络情况,以及采集站状态的智能控制、数据实时监控等功能.经过施工测试,软件稳定性好、便携性高,极大提高野外施工效率.     

基于回声探测监测沉水植物盖度的插值方法研究:以杭州西湖沉水植物盖度监测为例

沉水植物作为水生态系统的重要组成成分,在水生态系统物质循环和能量流动中发挥着重要作用,其覆盖度和生物量是评价湖泊等浅水水体系统稳定性的关键参数随着高效和无损伤监测的回声探测仪在沉水植物盖度监测中的应用,其精确度算法也受到了越来越多的关注本研究以成功恢复沉水植物的浅水湖泊杭州西湖为研究对象,利用BioSonics便携型回声探测仪——MX采集沉水植物回声样本同时结合人工样方设置,采集与回声探测对应位点的沉水植物样本,验证回声探测结果的精确性通过建立回归模型分析回声探测得到的沉水植物体积百分比(PVI)与人工样方获得的对应平均鲜重关系,结果表明二者具有较好的相关性分别采用普通克里金法、反距离权重法、径向基函数法3种插值方法对同一季节的不同湖泊和同一湖泊的不同季节未采集区域沉水植物的盖度数据进行插值分析,并对插值结果进行交叉验证,以确定方法的精确度交叉验证结果表明,插值精确度反距离权重法径向基函数法普通克里金法研究结果为回声探测与插值分析方法结合在大尺度浅水水体中沉水植物监测应用提供了技术支撑.     

应用低空航测技术识别宣化盆地南缘断裂带

利用无人机低空航测技术,对宣化盆地南缘断裂带崞村南部区段断裂带陡坎进行高分辨率数字地形影像采集与识别应用。通过结合当地地形地貌与无人机低空遥感分辨率高、实时性好、自主性强等特点,开展本次低空航测遥感技术在活动断裂带区域识别应用,结合实地野外踏勘实例对断层陡坎完成验证。结果显示,该区域断层陡坎位于宣化盆地南缘处黄土台地上,在3 km×1.5 km的遥感影像采集矩形区域内分辨率达0.8 m/pix以上。利用photoscan软件得到数字正射影像(DOM)和数字高程模型(DEM)数据,解译得到高度为数米至十余米不等断层陡坎。综合证明,应用低空航测观测技术可有效识别确定活动断层陡坎位置、量化观测陡坎等有关地形地貌现象,结合传统野外现场踏勘,能够实现构造宏观信息向精准信息追踪,完成应用低空航测技术识别断层空间位置及活动信息。     

一种有效的地震道插值方法

地震处理中重要的环节之一是地震道插值技术.野外采集过程中常会碰到大空间采样、坏道和数据分布不规则等问题.为满足地震数据处理精度要求,需进行地震道插值,提高成像效果.本文针对Zwartjes的基于非二次模型权函数稀疏反演傅里叶插值(FRSI)法存在的问题,如不规则地震道插值时不能去掉产生的噪声、假频及插值道振幅弱,等距道插值时不能准确插值,效果差,提出了改进方法,即扩大原有距离,使波数采样变密,依据似二维f-k频谱图,取中间某一范围频谱值,去除假频和噪声,以提高振幅能量.理论与实际测试验证了修改后的方法插值效果更好.     

基于偏微分方程的定向插值在偏移成像中的应用

对于射线类偏移成像来说,求解射线追踪系统中所涉及的属性值不在网格节点上的插值计算问题是一个非常重要的环节,它影响到求解走时、路径和振幅信息的计算效率和精度,进而影响到整个偏移成像的质量和效率.本研究根据速度模型的空间梯度特点,考虑被插值点处速度的梯度在横向和纵向的分布特征,构建基于速度梯度空间变化的偏微分方程算法,将近几年发展起来的基于偏微分方程的定向插值算法引入到射线类偏移成像当中,实现射线追踪当中涉及的属性值不在网格节点上的插值计算.由于偏微分方程法本身固有的特性(局部特征不变性、解的唯一性和线性叠加性),因此,该算法可以实现不破坏原始速度模型空间梯度结构的非网格节点属性的插值计算.通过在常用的速度模型上的插值计算对比、不同速度模型上射线路径对比分析以及复杂介质模型上最后的偏移成像结果分析可以得出,应用基于速度梯度构建的偏微分方程插值算法在进行插值计算的过程当中可以实现不破坏原始速度模型空间速度梯度结构的属性计算,同时应用该算法可以最终提高射线类偏移成像的质量.     

双复杂地区地震采集方法研究(英文)

双复杂地区由于地质条件复杂,导致地表施工困难,地下目的层成像不好,极大的影响了地震资料的品质。本文从降低地表采集难度和提高地下目的层连续性入手,提出针对地表地形特征,降低激发难度,优先选择激发炮点位置,在保证地下反射点为一条直线的前提下,推导出接收点分布位置的优化公式,既降低了地表复杂构造带来的激发难度,又克服了以往弯线采集中地下反射点弯曲的问题,形成以地表激发条件为中心的弯线采集优化设计方法;同时,针对地下目的层同向轴能量连续性和均匀性,形成固定模版前提下的局部加密炮设计方法,该方法摒弃了以往整体加密炮点的思想,降低了施工的成本,提高了目的层能量的连续性:并通过一个模型的计算和处理,总结分析出弯线采集优化设计和局部加密炮设计具体流程,建立了一套双复杂地区地震采集设计新方法和新思路,模拟数据分析表明,研究成果能够为双复杂地区地震采集工作提供解决办法。     

基于先验信息约束的Curvelet域地震数据POCS插值方法

由于野外采集环境的限制,常常无法采集得到完整规则的野外地震数据,为后续地震处理、解释工作的顺利进行,需要进行地震数据重构。凸集投影（POCS）方法利用地震波形在Curvelet域的稀疏特性,可以重构出高信噪比地震数据,该迭代算法稳定,其收敛速度较快。但在地震数据恢复的时候,由于直达波和炮集上部空白区域的影响,随着迭代的进行,重构数据中噪声干扰越来越严重,导致最终恢复的地震数据信噪比较低。本文在实现POCS迭代阈值算法基础上,引入先验信息约束的思想对算法进行优化。通过先进行坐标映射的方法进行炮集插值,然后将其作为先验信息约束进行插值,可以有效地压制迭代噪音对重构地震波形数据的影响。通过合成地震炮记录与实际炮集进行测试,结果表明本文提出的改进方法可以明显改善重构地震数据的信噪比,并提高地震波场同相轴的连续性。     

山区公路微动探测方法应用试验研究

复杂山区的公路建设运营对地球物理探测提出了巨大挑战.非侵入式微动探测方法无需主动震源,作为地震类方法的一种,其独特的优势已经体现在地热资源探测、城市地下空间精细探测等领域.针对目前山区公路建设运营中对地球物理探测的重大需求,本文研究微动探测方法的应用效果.首先,根据研究区地形设计了十字形与直线型进行野外微动数据的采集,进而利用空间自相关法从微动信号中提取瑞雷波频散曲线,最后获得视S波速度剖面.通过与高密度电法探测结果对比发现微动探测方法在山区可以有效的识别隐伏构造和不同的岩性层、刻画高速异常地质体等.在灵活改变观测系统的情况下,针对山区公路建设对地质信息的要求,该方法可以提供关键的精细地质结构信息.通过本研究,初步证实了微动探测方法在山区探测的有效性,为后续复杂条件下的地球物理探测提供了新的有效探测手段.     

基于近地表多因素的频率响应特征分析及应用

随着勘探进程的不断深入,胜利探区勘探目标开始转向岩性隐蔽油气藏以及微幅构造等复杂地质目标.为寻找中小型、隐蔽性油气藏,对地震分辨率提出了更高的要求.在炸药震源施工区域,近地表速度、虚反射界面、激发岩性是影响激发频率的三种关键因素.本文针对黄河三角洲近地表复杂结构与多种岩性交互沉积等因素引起单炮品质差异明显的特点,通过综合应用地质学、岩土工程、测井工程等理论和方法,对近地表多种因素及其频率响应特征进行了研究,在此基础上形成了多因素激发井深约束设计方法,在胜利探区多个区块进行了应用,取得了较好的效果.     

地震散射波模拟成像方法在铜陵某矿区的应用

针对深部隐伏的金属矿床,以铜陵某矿区为例,应用散射波正演模拟技术,对金属矿地震数据野外采集中涉及的偏移距、覆盖次数、道间距等参数进行了不同炮记录的模拟对比,辅助指导非均匀地质体金属矿地震勘探野外数据采集的观测系统设计;针对该地区实际采集的地震数据,应用基于等效偏移距的共散射点成像方法,对金属矿地震数据进行了处理,通过与常规反射波法处理结果对比,散射成像效果较好,说明散射波技术在金属矿地震勘探中应用有一定的可行性和适用性.     

最优性价比的观测系统设计方法研究

三维观测系统优化设计是野外地震采集工作的一个重要环节,影响着后期地震资料采集处理解释的各个工作环节.因此,高质量的观测系统设计是地震勘探工作的关键,然而在无限制的追求高信噪比、高分辨率的地震资料,高难度的野外施工的同时,这往往会带来较大的成本投入.鉴于以上存在的问题,文章着重分析质量最优和成本最优的观测系统设计,通过寻找观测系统参数与采集质量和采集成本的关系,结合二者的优点,提出了最优性价比的观测系统优化设计方法,并通过一个实际工区的试验,体现出该方法的应用效果,为高质量的观测系统设计提供新的思路和方法.