基于Marchenko理论一步法压制层间多次波

传统基于Marchenko理论自聚焦法压制层间多次波技术需要初始下行聚焦函数的估计,再进行多次波压制的自适应相减.论文基于传统方法的研究成果,提出了一种无需先验信息和自适应相减步骤的层间多次波压制方法.当聚焦点在实际反射层的反射点上时,上行格林函数为聚焦点上的脉冲源在表面所产生的上行波场,该反射层的反射将是上行格林函数的第一个同相轴.通过将格林函数与下行直达波场进行褶积,可将反射层处的所有焦点重新计算到地表,得到只含一次反射波的波场.利用初始下行聚焦函数和初始直达下行格林函数互为逆函数的关系,引入delta函数,将特定深度上所有聚焦点的聚焦函数投影到采集面上的检波器位置,可只利用地表获取的地震记录一步计算得到一次反射波.水平层状介质模型和复杂的含高速薄透镜地质体的介质模型中,进行了多次波压制的数值试验,通过与传统基于Marchenko理论自聚焦方法的压制效果进行对比分析,显示论文给出的一步法压制层间多次波的效果更好,进而验证了所提出方法的有效性和高精度的特点.     

海上地震资料子波提取鬼波压制技术

海洋地震勘探由于受到海面强反射界面的影响,记录数据中存在鬼波,致使数据频谱中产生陷波效应,限制数据的频带宽度,影响数据的分辨率,干扰地层反射的识别.近年来发展的鬼波压制方法,能够较好的压制地震数据中的鬼波,然而现有鬼波压制技术容易产生延续相位,且计算效率较低.为进一步提高鬼波压制效果和工作效率,本文对海上地震资料特性进行分析,研究认为,海上地震资料中的海底反射信号真实记录了海底有效反射、震源鬼波和检波点鬼波的形态,可以利用提取的海底反射子波对数据进行确定性子波反褶积处理,能够有效的压制震源鬼波和检波点鬼波.模型海上实际数据测试结果表明,该方法具有鬼波压制效果好、计算效率高的优势,处理之后的数据频带得到有效拓宽,低频和高频信息均得到加强.     

基于源波场重构的子波自适应频移算子

地震信号中的多尺度信息对于分辨率、成像精度和反演结果有非常重要的意义,本文提出一种基于直达波模拟波场重建震源子波的地震数据频移算子,以期能应用于基于波动的地震信号多尺度分频.频移过程主要分为两步,第一步利用直达波反传构建震源子波,第二步借助震源子波和频移算子进行多尺度分频.与常规数字滤波器相比,频移算子突破了滤波造成信号波形特征改变和震源子波形态畸变的限制,频移地震数据与数值模拟地震数据完美匹配,同时频移算子具有理论子波自适应功能,更易于后续波动类应用展开.最后通过层状模型和实际资料进行测试,并与常规滤波器结果对比证明本方法的准确性和稳定性.     

基于耦合反射/透射系数单程波传播算子的地震波模拟研究

单程波近似实际上是一种多次前向散射和单次后向散射近似.利用单程波近似来描述波传播可以极大地节省地震数值模拟的计算时间和内存,实现地震波长距离传播模拟和三维地震模拟快速计算.本文基于单程波近似和波动积分方程的分离变量逼近,从广义Lippmann-Schwinger波动积分方程推导出耦合反射/透射系数的单程波传播算子.该算子由两部分构成：分离变量Fourier单程波传播算子和薄板间的反射/透射系数表达.前者将常规的Fourier分裂步单程波传播算子(SSF)推广适应横向强速度变化介质和大角度传播波场.后者是利用垂直波数来表示反射/透射系数,自然耦合到波场传播的计算过程中,其为地质界面倾角的隐式表达,精确描述振幅随入射角的变化,能适应任意复杂的模型.通过两个数值算例和一个实际地质模型的计算,本文将该方法和边界元法进行了比较,结果表明：在算例给出的介质横向速度变化情况下,本文提出的方法在相位和振幅方面与全波数值方法基本吻合.     

数据自相关多次波偏移成像

在常规偏移方法中一般都需要压制地震数据中的多次波,仅利用一次波信息成像,把自由表面反射的多次波视为噪声,但是在多次波中也包含着地下结构信息,应该将其充分利用到成像中来.事实上,已经有不少成像方法试图利用多次波信息,但是大部分方法都需要对多次波进行预测.本文提出了基于傅里叶有限差分偏移算子的数据自相关偏移方法.在这种偏移方法中,对含有一次波和多次波的地震数据,分别进行下行和上行延拓,然后直接利用常规的互相关成像条件成像.由于波场延拓采用了傅里叶有限差分算子,其计算效率高,能够很好地对复杂介质中的地震数据进行延拓.在数值试验中,使用了一个含散射点的三层模型和Marmousi模型.合成数据测试结果表明,这种方法可以对更大范围的地下构造成像,比常规的只利用一次波的傅里叶有限差分法照明度更好,并且在浅层可以提供更高的分辨率.我们提出的数据自相关策略易于实现且避免了繁杂的多次波预测,这对于复杂地下构造成像可能有着重大意义.     

VTI介质qP波方程高精度有限差分算子

波动方程有限差分法是一种使用广泛的地震波数值模拟方法.但是有限差分法本身固有存在着数值频散问题，会降低地震波场模拟的精度与分辨率.为了克服常规有限差分算子的数值频散，本文针对VTI介质地震波数值模拟问题，构造了频率-空间域qP波波动方程高精度有限差分优化算子，根据最优化理论中高斯-牛顿法确定了高精度有限差分算子的优化系数.利用常规差分算子和高精度优化差分算子对归一化相速度的频散关系精度进行了对比分析，并对均匀各向同性介质和均匀VTI介质中的qP波地震波场进行了有限差分数值模拟，通过频散关系精度分析和波场数值模拟结果表明：有限差分优化算子具有较高的波场数值模拟精度，有效压制了传统有限差分算子数值模拟中的数值频散现象，提高了有限差分算子精度，为VTI介质频率-空间域qP波正演模拟奠定了基础.     

反馈迭代法压制表面多次波效果分析

地震数据处理通常假定反射数据仅由一次波组成,地震勘探资料中的表面多次波通常被视为相干噪音予以压制.基于波动方程预测的反馈迭代法为数据驱动的方法,可有效压制复杂地下介质的表面多次波,通常可由级数展开法和迭代法两种方法实现.文中分别从理论阐述以及应用效果分析方面对基于波动方程预测的反馈迭代法的两种实现途径进行研究,并采用GPU/CPU协同并行加速计算预测表面多次波,改善以往CPU计算效率低的状况.文中对含表面多次波的炮数据和复杂的SMAART模型进行了计算,并将利用级数展开法与迭代法压制表面多次波的效果进行对比分析,结果表明,迭代形式反馈迭代法压制表面多次波的方法效果更佳.由于实现迭代法和级数展开法需要完成的自适应匹配相减的次数不同,迭代法的计算成本略高于级数展开法.     

由长时间连续记录不压制地震信号提取近似格林函数的可行性研究

从地震背景噪声、地震波直达波或者地震波尾波的相关函数中提取近似格林函数(Estimated Green's Function)已经成为地震学研究的一个热点.由近似格林函数中提取面波频散曲线,进而研究地壳和上地幔结构,已经成为地震学研究地球内部结构的一种新方法,其尺度由最初的几十千米发展到全球尺度.从原理上,只要由充分漫射波场的数据计算得到的互相关函数都可以得到近似格林函数,但在地震背景噪声数据的实际处理过程中,需要通过时间域的归一化处理压制地震信号的影响,然后利用频率域归一化压制单色噪声源影响和提高信噪比.但是时间域归一化的常用方法均为非线性,影响进一步提取噪声互相关函数(NCF)中的有效信息.我们通过对比有无时间域归一化和频率域归一化对不同数据进行计算得到了相似的NCF,发现时间域归一化处理并非必需,在此基础上频率域归一化处理也可以省略,由此得到一个简化的处理流程,直接计算长时间的地震记录的互相关函数得到近似格林函数,并且最大限度保留了原始振幅信息,可以更有效地用于研究噪声源.     

垂直观测系统海洋地震资料信号处理研究

海洋地震资料处理中,通常采用的提取远场子波方法是从地震资料中直接提取和根据自由气泡震荡理论中不相干子波叠加算法由近场子波推算远场子波,但这两种方法都不精确。首先分析了由OBS模拟垂直观测地震系统实测得到远场子波,进而获取零相位算子(包括零相位算子、压制气泡算子和压制虚反射算子)的原理和实际效果。利用理论模型和实际数据对所述方法进行了检验,得到的结果不仅消除虚反射、气泡效应影响,而且整形为零相位。通过上述处理消除了非零相位数据对高分辨率处理和解释标定的影响,从实际数据处理效果来看此方法是切实可靠的。     

基于波动方程预测和双曲Radon变换联合压制表面多次波

基于波动方程预测的表面多次波压制方法可处理复杂地下介质的地震资料,但计算成本较高.基于滤波的多次波压制方法计算效率较高,但其成功应用仅局限于一次波和多次波有明显时差差别的地震数据,对来自速度逆转等复杂介质数据则较难获得满意的压制效果.本文将波动方程预测的反馈迭代法和滤波法有效结合,采用GPU(图形处理器)和CPU协同并行加速计算粗略预测表面多次波,随后在双曲Radon域比较分析原始数据和预测的多次波,设计合理有效的Butterworth型自适应滤波器,滤出原始数据Radon域中的多次波能量,进行Radon反变换后,在时空域将多次波从原始数据中减去,得多次波压制结果.文中对理论模拟的单炮数据、复杂的SMAART模型以及实际地震数据进行了计算,结果表明,结合基于波动方程预测和双曲Radon变换的方法有效突破了两种方法各自的局限性,可高效高精度地压制复杂地下介质的表面多次波.     

地震逆散射波场和算子的谱分解

本文对地震逆散射的研究，旨在于为抑制层间多次波和地震波场多重散射对一次反射干扰效应提供理论依据.这对薄互层地层滤波的高频恢复、保幅弹性反演、衍射地震勘探及海洋地震勘探中的干扰消除皆具重要意义.本文基于上下行波分解及弹性波互易定理，导出横向变速介质条件下线性预测算子的表达式和反射数据的广义谱分解方程. 文中先由上覆地层广义反射透射矩阵的元素定义线性预测算子，并将其表示成一系列单程波算子的线性组合,之后将横向变速介质条件下线性预测方程表达为反射数据与线性预测算子及其逆的乘积. 对该方程的求解可获得上覆地层的线性预测算子，从而可借以求出相应的反射透射算子. 本文先将水平层状介质条件下垂直入射的一维线性预测方程推广到斜入射的情况，以此为参照，导出横向非均匀介质条件下反射数据的地震逆散射广义谱分解方程.文中也揭示了单程波地震逆散射算子、反射透射算子的性态.本文还针对水平层状介质条件，给出斜入射的数值结果.     

基于波动方程的上下缆地震数据鬼波压制方法研究

本文发展基于波动方程的上下缆鬼波压制方法,推导了上下缆地震波场频率波数域波动方程延拓合并公式.基于Fourier变换的波场解析延拓确保上下缆资料振幅相位的一致性,消除了长拖缆远偏移距信号的计算误差,同时具有较高的计算效率;上下缆地震波场的波动方程法合并有效解偶鬼波干涉,实现综合利用上下缆地震数据压制鬼波.理论模型数据和实际采集地震数据的测试表明了方法的有效性.     

被动源面波和体波成像在内蒙古浅覆盖区勘探应用

地震勘探具有勘探深度和分辨率的优势,在矿产勘探中多被采用.但主动源反射地震具有成本高、在矿区采集困难等难题,限制了其广泛应用.无需主动源激发、利用天然噪声的被动源地震应用于勘探,可成为其低成本替代选项.本文在内蒙古浅覆盖区矿区进行了被动源勘探试验,采用相关计算获得拟炮集记录,并基于频率域信噪比计算,在生成拟炮集前实现了面波和体波甄选,分离了面波和体波.应用面波反演的横波速剖面识别了覆盖层厚度.体波数据经反射波常规处理,获得了成像剖面.经与主动源反射剖面对比,主要结构的反射特征呈现了良好的一致性.本文试验验证了被动源勘探在内蒙浅覆盖区具有良好应用前景,为低成本的面积性勘探实施提供了新的选择.     

波场延拓深度滤波方法

消除面波是地震数据处理中的一个重要内容．本文提出了基于15°波动方程的深度滤波方法．由于面波与有效反射波具有不同的传播深度,可利用波场向下延拓方法将二者进行波场分离．把向下延拓后的波场中集中在地表附近的面波能量切除后,再将波场重新延拓回原始的观测面,达到去除干扰的目的．实际资料处理显示：方法计算稳定,消除面波能力强,能更好地保持波场的有效成份和幅值,符合波场的实际传播状态,表明该方法正确可行．     

Techniques for Surveying Urban Active Faults by Seismic Methods

INTRODUCTIONLarge earthquake and ground surface dislocation produced by the sudden slip of an active faulthidden belowa city can result in serious disaster,bring about huge losses of people’s life and stateproperty,or even make a city destroyed instantly…     

The movement age of hidden fault and analysis on width of its effect zone from shallow seismic sounding and drilling data

Introduction Artificial seismic sounding is a geophysical exploration technique developed in prospectingfor oil and gas and other mineral resources and consists of reflection wave and refraction waveexploration methods. With rapid development of computer techniques and sounding instruments,the reflection wave method became a high-resolution imagery technique for underground struc-tures and is widespreadly used in detection of underground caves and in engineering exploration.In previous se…     

TIME-DOMAIN COMPUTATION OF NON-NORMAL INCIDENCE WAVEFIELDS IN PLANE LAYERED MEDIA1

A new time-domain method is introduced for the calculation of theoretical seismograms which include frequency dependent effects like absorption. To incorporate these effects the reflection and transmission coefficients become convolutionary operators. The method is based on the communication theory approach and is applicable to non-normal incidence plane waves in flat layered elastic media. Wave propagation is simulated by tracking the wave amplitudes through a storage vector inside the computer memory representing a Goupillaud earth model discretized by equal vertical transit times. Arbitrary numbers of sources and receivers can be placed at arbitrary depth positions, while the computational effort is independent of that number. Therefore, the computation of a whole plane-wave vertical seismic profile is possible with no extra effort compared to the computation of the surface seismogram. The new method can be used as an aid to the interpretation of plane-wave decomposed reflection data where the whole synthetic vertical seismic profile readily gives the interpreter the correct depth position of reflection events.     

The movement age of hidden fault and analysis on width of its effect zone from shallow seismic sounding and drilling data

Field experimental seismic sounding permitted us to obtain optimal shallow seismic reflection sounding parameters. In process of data processing, we obtained a high-qualitative shallow seismic reflection sounding profile by using the techniques such as filtering, edition surgical blanking, prediction deconvolution, fitting static correlation of first arrival time, and velocity analysis. Comprehensive analysis on the information of reflection wave groups along the seismic sounding profile and the stratigraphic and neogeochronological data obtained from many drills near the sounding line reveals that the upper termination of the detected fault zone is located at depth of 75–80 m, in the Middle Pleistocene deposits dated to be about 220 ka BP. The continuity, discontinuity, increasing and decreasing amount of reflection wave groups and change of their configurations, in combination with geological columns of drills, permitted us to know that the width of upper termination of the fault zone is 100 m. It can be inferred from the variation of number of reflection wave groups along the profile that the scarp of hidden fault is 200 m wide and the fault is a synsedimentary active fault in the Early Pleistocene and the early stage of Middle Pleistocene. No tectonic movement, which offset the covering deposits, had occurred since the late stage of Middle Pleistocene. Foundation item: A High-new Technique Project by State Development and Planning Commission of China (2001977).     

频率慢度域自适应迭代反演算法压制海上倾斜缆鬼波方法及其应用

海上倾斜缆采集技术具有多样的陷波特征,通过去鬼波处理可获得宽频数据.针对海水面波浪起伏及缆深误差引起的鬼波延迟时间估计误差以及崎岖海底和目的层深度变化使得鬼波和一次反射波的振幅差异系数随偏移距的变化而难以给定一个固定值的问题,本文推导出频率慢度域中鬼波滤波算子以及自适应迭代反演求解上行波算法,该鬼波滤波算子与不同水平慢度对应的鬼波和一次反射波的振幅差异系数以及鬼波延迟时间有关.并基于计算出的理论下行波与实际下行波之间的平方误差最小理论实现自适应反演迭代最优计算该振幅差异系数和鬼波延迟时间.合成的及某海上采集的倾斜缆数据去鬼波处理结果表明,频率慢度域自适应迭代反演算法能较好地去除海上变深度缆鬼波,能达到拓宽地震记录频带目的.     

基于连续小波变换的自适应面波压制方法

面波干扰的抑制是陆上地震资料处理的主要问题之一.本文根据炮集记录中面波与反射波主要能量在小波域分布区域的不同,以及面波干扰的影响随炮检距变化等特点,提出了一种具有时变、空变特性的自适应面波衰减方法.文中将该方法用于模型及实际炮集资料的处理,并与常用的高通滤波方法进行对比,结果表明,该方法在衰减面波干扰的同时,能更好地保持反射波的振幅及相位信息.