基于典型分解的地震勘探随机噪声模拟方法

随着矿产资源勘探的发展,地震勘探采集环境越来越复杂,接收到的反射地震记录中常常包含大量的干扰,从而造成野外地震资料信噪比低、面貌复杂、有效信息难以分辨,这对提取和利用地震记录中的有效信息造成了障碍。传统数值模拟的记录一般不具有包含各种成因的随机干扰噪声背景,虽然理论记录的处理效果都很好,但却很难处理实际低信噪比的地震资料。截至目前,地震勘探随机噪声模拟方法少有成形理论可以参考,对地震勘探随机噪声特性的认识存在一定的理想化和局限性。许多研究在进行噪声模拟时,添加的是在后续叠加处理时一般都能消除的白噪声,不能接近实际资料的处理。本文基于随机函数的典型分解理论,在用Marmousi模型记录的基础上,根据CMP道集的相干特性计算出可加性随机干扰,这种随机干扰因为与CMP道集记录具有类似的相干性而更接近实际地震资料的干扰背景。此方法可以指导地震勘探的野外观测系统的设计、地震数据的后期处理和解释。      

Kirchhoff型偏移反偏移串联地震数据炮检距转换技术

零炮检距数据在海洋地震资料处理中有很多优势和用途,然而,受海洋水平拖缆地震采集作业方式的限制,接收数据的最小炮检距一般在200 m左右,小于该炮检距的数据是无法直接获得的.通常的做法是通过对较大炮检距数据进行动校,通过外推来变相获得零炮检距（包括小炮检距）数据,其外推的精度会受到地震资料信噪比、动校正速度的精度等因素影响,并且保幅性较差.本文通过一种基于Kirchhoff真振幅偏移和反偏移串联的技术,在反偏移过程中改变观测系统,有效实现了大炮检距反射地震数据向零炮检距（包括小炮检距）数据之间的转换,且很好地保持了零炮检距（包括小炮检距）数据的振幅特性.同时,经偏移-反偏移串联处理后,有效压制了地震数据中的随机噪声,地震资料信噪比和成像精度均得到显著提高.     

影响康定地震台形变观测数据的主要干扰因素

对康定地震台地质环境及仪器安装作了简要介绍。整理、分析了康定地震台JB3M金属水平摆倾斜仪及VS型垂直摆倾斜仪在日常工作中观测数据受到的干扰影响,截取了相关干扰记录波形并且作出了对应说明。为台站工作人员在日常观测数据处理中提供实例参考,为地震分析预测人员提取康定台形变观测数据时剔除其中的干扰因素提供有效依据。     

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。     

单点高密度地震资料的信息重构去噪处理方法

单点高密度地震勘探技术采用点激发、点接收、小道距、大道数的采集方式,可以弥补常规组合采集方法存在组内干扰等缺点,满足高精度地震勘探的需要.单点高密度地震资料单炮记录信噪比较低、去噪难度较大,采用常规去噪技术效果不理想.单点高密度空间采样具有空间无假频采样,真实记录地震波场的优势,可以对单炮记录数据进行信息重构.信息重构去噪处理方法,就是根据噪音差异最大化的去噪思想,将单点高密度地震资料的信息进行重构,尽量使得重构后的资料中噪音在各地震道之间的差异加大,然后再进行去噪处理.信息重构方法可以在时空域实现,也可以通过分频处理实现.该方法简单灵活,可以得到较好的去噪效果,改善地震资料的成像精度.     

基于迭代去噪的多源地震混合采集数据分离

多源地震混合采集采用随机线性编码方式同时激发多个震源,检波器连续接收地震信号,获得波场混叠的炮记录.该采集技术能够显著提升采集效率和成像质量,其实现关键在于炮分离,即将相互混叠的多源波场数据彼此分离,获得传统采集的单炮记录.最小平方算法只能得到伪分离记录,不能去除混叠噪声.在高混合度的混叠数据中,混叠噪声的能量往往数倍于有效信号,炮分离难度倍增.但在伪分离记录中,该噪声在除共炮点道集以外的其它时域均为随机分布.本文研究提出了一种多时域组合迭代去噪的炮分离技术:通过运用多级中值滤波与Curvelet阈值迭代去噪算法,在不同时域根据混叠噪声特性采用相应的去噪手段,并设计迭代算法优化炮分离结果.实际资料处理结果证明:将本方法应用于高混合度的混叠数据,无论是分离质量还是计算效率,都有明显提升.     

深水陡坡带地质模型波场正演模拟

近年来,全球海上油气勘探热点逐渐由浅水走向深水,而地震资料采集和处理是制约深水油气勘探的重要因素.以往资料表明,受采集观测系统的影响,深水盆地陡坡带的地震成像效果往往较差,对边界断层和下伏地层产状的认识造成严重影响.本文根据巴布亚盆地某深水工区实际数据,构建典型深水陡坡带地质模型,通过地震波场正演模拟方法对陡坡带地震采集的观测方式进行优化.结合基于波动方程的单炮照明和多炮照明组合等地震照明方法对目标层进行照明分析,探索影响陡坡带深大断层和上、下盘地层成像效果的原因.最后通过局部炮集数据进行叠前深度偏移处理,进一步验证波场正演模拟和照明分析指导观测系统优化设计的有效性.波场正演模拟和照明分析结果表明,对于拖缆式地震采集,采用左侧激发、长排列接收方式对深水陡坡带成像具有相对较好的效果.     

基于实际数据驱动的非纵波场模拟分析

在黄土塬、山地等低信噪比地区,单炮近道受面波、激发噪声等影响,地震资料品质极差.为此提出了非纵观测,使目的层反射波避开近道干扰,来提高地震资料的信噪比.如何选择合适的非纵距进行观测系统设计?常规方法是采用建立三维地质模型,利用射线追踪或波动方程正演模拟地震记录选择观测系统的非纵距,但由于地质现象的复杂性、建模软件的应用性、建模方法适用条件的局限性等等,使得在实际生产应用中,模拟出的地震记录还存在一些不足之处.为此融合探区以往的地震资料,建立了如下流程确定合理的非纵距:首先搜集探区以往的炮集数据,在炮集数据上拾取地震波(初至波、反射波和面波)和目的层倾角,获取地震波的走时、均方根振幅、主频、相位等信息,建立炮检距与分析地震波属性值(走时、均方根振幅、主频、相位等)的关系曲线;然后根据地质任务设计单炮点的非纵观测系统,根据炮检距选择对应地震波的关系曲线相应的属性值,模拟地震记录;最后根据目的层反射波能否有效避开面波、初至波、近道干扰,确定观测系统非纵离.通过实例验证,对于地质构造复杂、资料信噪比低的地区,模拟的地震记录更符合探区地质构造特点,能有效地指导观测系统非纵距的设计,达到合理压制噪声和提高地震资料信噪比的目的,克服了传统宽线压噪能力低和三维采集投资过大的矛盾.     

基于脉冲检测的混合震源数据分离

混合震源采集技术相对于传统地震数据采集具有改善成像质量、提高采集效率的优势.减小混合炮中单炮之间的随机延时范围能够有效的提高采集效率,但这也给之后的混采数据分离带来了影响.混采数据经伪分离后非共炮域数据中的混叠噪声明显更加集中,不利于对混叠噪声进行压制.本文提出基于脉冲检测方法对混采数据进行分离,并且与迭代的多级中值滤波方法作对比,时间延时范围较大时,两种方法都能得到很好的分离结果;时间延时范围较小时,本文方法能更有效的去除混叠噪声,同时也能更好的保留细节信息.实际数据计算结果表明,本文方法一定程度上还能够有效压制其他随机噪声.     

山前褶皱带模型正演模拟及波场分析

巴布亚褶皱带是巴布亚盆地的主要油气聚集带,已累计发现40亿桶油当量,但其勘探程度依旧很低.该构造带地表大部分区域为灰岩所覆盖,地形起伏剧烈,地下构造复杂,逆掩推覆构造广泛发育,地震资料采集处理效果很差.为此,在构建逼近巴布亚褶皱带实际复杂地表复杂构造模型的基础上,进行基于波动方程的波场地震正演模拟和地震照明模拟,分析褶皱带复杂地震资料采集和处理的影响因素.结果表明,波场正演模拟方法能够很好地适应复杂地表和复杂构造模型,模拟结果与实际地震资料具有很好的一致性,地面不同位置激发得到的单炮记录和地震照明分布具有很大的差异,探讨了影响复杂构造成像的主要因素.针对工区实际地下目标,提出了地震采集观测系统优化设计和后续处理建议,为复杂地表复杂构造区地震资料采集处理提供了借鉴和参考依据.     

强环噪地区可控震源高效混叠采集应用效果

随着高密度以及深层地震勘探的发展和普及,采集数据量随之急剧增加,常规采集方法已经不能有效地适应这些大数据量的勘探项目需求,高效地震采集方法成为必然.近几年来,混叠采集是较新发展的一种高效采集方法.本文在调研目前常用的混合源和同时源方法的基础上,总结提出了混叠采集的新概念.根据概念建立起理论正演模型进行模拟,模拟混叠采集方法与常规采集方法的区别、不同参数对混叠效果的影响等,得出相关的结论.在华北东部廊固凹陷进行了验证性试验.廊固凹陷地处华北平原,交通发达,村庄密集,存在较大的空炮率和超强的环境噪声,对资料品质有较大的影响,野外试验与模拟试验结果大致相同,也有一定的差异.与以往规则型的混叠方式不同,本研究在试验中创新性引入了任意随机与不同激发信号的混叠方式方法,取得了一些新的认识.研究结果表明:混叠采集方法能显著地提高生产效率;混叠带来的噪声可以通过不同域来去除;混叠采集需要一定的合适的空间间隔;混叠采集数据品质略差于常规方法,但可以通过提高采集密度和生产效率来弥补;混叠参数选取要考虑平衡施工效率、噪声水平和资料品质.     

基于稀疏约束和多源激发的地震数据高效采集方法

地震勘探目标日趋复杂化和精细化,"两宽一高"等采集技术获得了广泛应用,从而导致当前地震数据采集周期越来越长、成本越来越高,如何解决日益增长的勘探成本问题成为当前地震采集领域的研究热点之一.针对上述问题,本文首先开展了基于稀疏性的地震数据高效采集方法理论研究,对地震数据稀疏性基本理论、稀疏约束下随机采样及其数据重建方法进行了深入探讨,提出使用改进的分段随机采样方法灵活地进行实际地震采集测网设计;详细阐述了多源地震激发方法,对多源地震数据分离方法开展了深入研究,提出了基于小窗口中值滤波与稀疏约束联合随机去噪的多源数据分离方法,并在数据分离处理中取得了较好的效果;将上述两种地震数据采集方案有机结合,提出了1)规则多源、随机检波点(DmsRg)、2)随机多源、规则检波点(RmsDg)和3)随机多源、随机检波点(RmsRg)等三种高效采集方案及相应的数据重建方案,满足了后续常规化数据处理的要求,并讨论了多源激发对数据成像的影响.基于Marmousi模型数据的数值试验表明,本文构建的基于稀疏约束和多源激发的高效采集方法理论对于提高地震数据采集效率、降低勘探成本具有重要的应用价值,建立的数据重建方法流程可以取得和常规数据接近的成像结果.本文方法虽然在数值试验中取得了较为理想的效果,但还需要得到野外实际数据采集的进一步检验.     

地震测深数据文件及其处理系统

本文在我国大规模开展地震测深工作的基础上,提出了地震测深数据文件系统,其目的在于在测深资料解释中引进数字处理技术,增加地震记录可用的信息量,建立地震测深数据库,从而促进我国深部研究工作中资料的相互交流. 在IBM-PC/XT微型计算机上,与本文的数据文件系统相应的数据采集、文件组织、绘制地震记录截面图以及对数字记录进行预处理等方面软件设计已经完成,从而建立了较完善的地震测深数据处理软件包.这个软件包在野外的使用表明,它具有效率高、使用方便的优点.     

地震正演模拟在高分辨率隐伏断层地震勘探中的应用

应用波动方程有限差分方法人工合成地震记录进行城市隐伏断层的地震勘探.采用适当的差分算法、震源子波以及有效地边界条件和频散消除方法来提高正演模拟的精度和分辨率.结果表明地震数值模拟可以用来分析地层厚度、断层倾角、断层深度以及断裂带宽度等参数对地震记录的影响;通过实际试验数据和正演模拟的合成单炮地震记录的对比,可以快速判断断层的大致位置和断裂带的大致范围以及目标地层的大致深度.该方法能有效辅助实际野外工作中的数据采集参数的估计,提高勘探效率和精度.     

分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅱ:背景噪声成像

随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方面得到了应用,在提高成像分辨率的同时,又降低了观测成本.本研究使用国产分布式光纤声波传感器开展了观测实验,利用480m埋地光缆记录了13h背景噪声,计算得到噪声互相关函数,获得了高频Rayleigh面波信号.采用多道面波分析方法提取相速度频散曲线,其结果与传统检波器记录和主动源结果较为一致.采用遗传算法反演得到了研究区内二维S波速度剖面,获得了下方沉积物横向变化特征.通过本次实验,初步验证了国产设备开展地震背景噪声成像研究、构建地下浅层结构模型的可行性.     

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。      

油气勘探地震资料处理GPU/CPU协同并行计算

随着图形处理器（Graphic Processing Unit: GPU）在通用计算领域的日趋成熟,使GPU/CPU协同并行计算应用到油气勘探地震资料处理中,对诸多大规模计算的关键性环节有重大提升.本文阐明协同并行计算机的思路、架构及编程环境, 着重分析其计算效率得以大幅度提升的关键所在.文中以地震资料处理中的叠前时间偏移和Gazdag深度偏移为切入点,展示样机测试结果的图像显示.显而易见,生产实践中,时常面临对诸多算法进行算法精度和计算速度之间的折中选择.本文阐明GPU/CPU样机协同计算具有高并行度,进而可在算法精度与计算速度的优化配置协调上获得广阔空间.笔者认为,本文的台式协同并行机研制思路及架构,或可作为地球物理配置高性能计算机全新选择的一项依据.     

Seismic isolation of cable‐stayed bridges for near‐field ground motions

This study examines the efficacy of using seismic isolation to favorably influence the seismic response of cable‐stayed bridges subjected to near‐field earthquake ground motions. In near‐field earthquake ground motions, large amplitude spectral accelerations can occur at long periods where many cable‐stayed bridges have significant structural response modes. This combination of factors can result in large tower accelerations and base shears. In this study, lead–rubber bearing seismic isolators were modeled for three cable‐stayed bridges, and three cases of isolation were examined for each bridge. The nine isolated bridge configurations, plus three non‐isolated configurations as references, were subjected to near‐field earthquake ground motions using three‐dimensional time‐history analyses. Introduction of a small amount of isolation is shown to be very beneficial in reducing seismic accelerations and forces while at the same time producing only a modest increase in the structural displacements. There is a low marginal benefit to continue to increase the amount of isolation by further lengthening the period of the structure because structural forces and accelerations reduce at a diminishing rate whereas structural displacements increase substantially. In virtually all cases the base shears in the isolated bridges were reduced by at least 50several instances by up to 80individual near‐field records showed large variability from one record to the next, with coefficients of variation about the mean as large as 50assessing the characteristics of near‐field ground motion for use in isolation design of cable‐stayed bridges. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.