减小离散误差的时频峰值滤波算法

提出减少时频峰值滤波分段点处阶跃误差的改进方法。经过研究时频峰值滤波在频率调制和时频平面峰值滤波时产生的离散误差以及尺度变换方式,发现分段点处阶跃误差与离散傅里叶变换的长度成反比,且与零点在尺度变换后产生的不确定值有关。提出基于定零点尺度变换的时频峰值滤波,在信号尺度变换时将零点变换到瞬时频率区间上的固定值,使各段时频峰值滤波零点偏移量一致,从而消除分段点处的阶跃误差。仿真实验和实际地震信号时频峰值滤波处理结果表明,改进的时频峰值滤波算法能够有效消减随机噪声,减少分段滤波在分段处的阶跃。     

用于地震反射界面识别的瞬时相位复合属性

复地震道技术采用Hilbert变换通过求解实地震信号的解析信号,可将反映地震信号局部变化情况的地震波的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率等信息分离开,瞬时相位是一种独立于地震振幅,并且不受其影响的地震属性参数,因此瞬时相位能更好地反映构造几何形态的细节.通过理论模型分析发现,瞬时振幅与极性反转前后地震记录的瞬时相位一阶差分之和进行加权,得到的复合属性可以较为准确、可靠地识别地震反射界面的位置,具有较好的应用效果.     

工频干扰信号的时频域压制方法研究

工频干扰噪音是野外采集数据中遇到最多的干扰信号,经常将记录中的有效信号湮没,严重影响了地震数据的质量。虽然工频信号的频率成分和地震数据中有效信号的频率成分非常接近,但工频干扰信号的瞬时频率和相位是不随时间变化的,为一固定的常数,同时其振幅谱也不是时间的函数;而有效信号的瞬时频率、瞬时相位以及瞬时振幅都随时间而变化。基于此差异特征,提出了在时频域内直接从实际地震数据中提取工频干扰信号并将其从数据中剔除的方法。模型数据和野外实际数据测试表明:该方法具有较好的压制效果且对有效信号伤害较少,同时在未知干扰信号的频率分布情况下也能适用。     

S-变换时频技术在碳酸盐岩孔洞储层预测中的应用

将高时频分辨率的S-变换应用于碳酸盐岩孔洞储层的地震反射波分析,得到与每一个频率对应的振幅,通过分析与某几个单频率对应的振幅的横向变化特征,可以确定充填流体或气体的孔洞储层引起的地震反射波振幅和频率的变化异常.用上述方法对新疆某工区的碳酸盐岩孔洞储层进行了预测,其预测结果与钻井结果一致.     

时频分析及其在松南地区的应用

以地震资料与测井资料相结合，利用测井、地震联合反演方法进行地震资料高分辨处理，结合其频率特征在时间和空间上的变化规律来反映地质体的结构关系。由于构造运动的周期性及地层沉积的旋回性对应于地震资料的频率特征，因此地震波的频率变化可以反映沉积体的厚度及沉积颗粒的粗细。通过地震资料的时频分析特征的对应关系，进行构造层系解释，指导储层预测，为沉积分析提供可靠的依据。     

地震信号的时频分析方法

阐述了S-变换的概念及其性质，通过合成的非平稳时间序列，将四种时频分析方法进行比较，从而显示出S-变换具有较高的时间—频率分辨率。以时频分析的一些应用实例，说明时频分析在地震信号处理中具有广阔的应用前景。     

炸药震源激发近区介质的粘滞性分析

在我国陆地石油勘探中,炸药震源依然是地震勘探的主要震源,炸药爆炸后会产生不同的分区,包括空腔、过渡区和弹性区。如今对地震子波产生机理的分析主要是基于等效球腔模型,忽略了过渡区对波传播特征的影响。为了定性描述过渡区的岩石破碎和永久形变对地震波传播特征的影响,将模型简化为粘弹性介质。这里在Kelvin粘弹性模型基础上推导了地震波传播的相速度和品质因子Q的表达式,并对Kelvin粘弹性模型进行数值模拟,从振幅、相位及频率的角度,分析品质因子Q对地震波传播特征的影响。结果表明,地震波在粘弹性介质中传播时,振幅、频率及相位特征是有变化的,这为研究炸药震源激发产生地震子波的机理提供了理论方向,为实际介质中的地震记录特征分析提供了理论基础,同时对补偿粘滞性因素的影响、提高地震资料的品质具有重要的实际意义。     

双相TI介质中弹性波交错网格高阶有限差分法数值模拟

应用双相介质波动方程,推导了双相横向各向同性介质(TI)中波动方程的有限差分格式,对双相TI介质中弹性波有限差分数值进行了模拟.结果表明,弹性波在双相TI介质中传播时,除了存在常规的快纵波(qP1)和横波以外,还存在慢纵波( qP2).并且慢纵波的速度明显小于快纵波,而且受耗散系数的影响衰减地很快,所以在实际中很难观测到慢纵波.快纵波在固相和流相中相位相同,而慢纵波在固相和流相中的相位相反.慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.     

几种重排算法在地震信号处理中的实验分析

阐述了时频分析技术中重排算法的基本思想,给出了部分重排算法的局部能量重心表达式;设计了两个数值实验,利用几种重排算法对单道地震信号进行了计算和分析比较。结果表明:重排算法不仅能有效抑制交叉项,同时也能提高时频聚集性,从而获得更理想的局部信号特征。其中以重排Spectrogram分布的时频聚集能力最佳,尤其适合于突出主频信号;重排平滑伪Wigner-Ville分布同样也能够获得较理想的时频效果,但稍弱于前一种方法;重排伪MH分布的时频聚集性相对较差,没有对分散的能量进行有效的重新分配处理。重排算法因其突出的时频聚集能力,应用在地震剖面中可以得到更加细致的瞬时频率特征。      

基于S变换的工频干扰压制

S变换能够提供每一个频率成分的瞬时幅值和瞬时相位的特点,笔者提出在时频域得到工业干扰的幅值和相位,然后用地震记录减去工业干扰,即可达到压制工业干扰的目的。合成地震记录和实际地震数据处理表明,此方法都能取得较好的效果,并且无论是固定幅值和相位的工业干扰,还是幅值和相位随时间变化的工业干扰,此方法都适用。     

Kelvin-Voigt黏弹性介质井孔声场有限差分数值模拟与波形特征

岩石介质具有黏滞性,黏弹性介质模型相对于弹性介质模型更为接近岩石介质的真实情况。根据Kelvin-Voigt黏弹性单元体模型本构关系,推导了柱坐标系下各向同性黏弹性介质时间域交错网格有限差分方程,进行了黏弹性介质井孔声场的数值模拟。模拟结果表明：品质因子和声源中心频率对黏弹性介质中的井内外声场均有影响：井外声场和井内声场的衰减均随品质因子的增大而减小,井外声波和井内反射波振幅随之增大;井外声场的衰减随声源中心频率的增大而减小,井外声波振幅随之增大,井内声场的衰减随声源中心频率的增大而增大,井内反射波振幅随之减小。     

Surrogate combining harmonic decomposition and polynomial chaos for seismic shear waves in uncertain media

A polynomial chaos (PC) surrogate is proposed to reconstruct seismic time series in one-dimensional (1D) uncertain media. Our approach overcomes the deterioration of the PC convergence rate during long time integration. It is based on a double decomposition of the signal: a damped harmonic decomposition combined with a polynomial chaos expansion of the four coefficients of each harmonic term (amplitude, decay constant, pulsation, and phase). These PC expansions are obtained through the least squares method which requires the solution of nonlinear least squares problems for each sample point of the stochastic domain. The use of the surrogate is illustrated on vertically incident plane waves traveling in 1D layered, vertically stratified, isotropic, viscoelastic soil structure with uncertainties in the geological data (geometry, wave velocities, quality factors). Computational tests show that the stochastic coefficients can be efficiently represented with a low-order PC expansion involving few evaluations of the direct model. For the test cases, a global sensitivity analysis is performed in time and frequency domains to investigate the relative impact of the random parameters.     

地震资料处理中的Radon变换及反Q滤波

Radon变换利用信号的横向相关性和信号根幅随炮检距变化的特征,提取有效反射信号同相轴,同时提取的零炮检距地震剖面,保留了地震记录的高频信息,达到了提高分辨率的目的。叠前反Q滤波是以FUTTERMAN衰减模型为理论基础,校正地震子波相位拉伸,补偿地震波频率和振幅的损失,达到提高地震资料分辨率和信噪比及改善同相轴连续性的目的。      

基于各向异性AVO的裂缝弹性参数叠前反演方法

基于各向异性理论,将具有水平对称轴的高角度裂缝介质等效为HTI介质。首先,通过分析HTI介质反射界面的纵波反射系数公式,研究裂缝介质振幅随偏移距和方位角的变化特征,探索了方位各向异性介质弹性参数和各向异性参数的叠前反演方法。其次,为更好地估测介质的弹性参数:纵波阻抗IP、横波阻抗IS以及各向异性梯度Γ,对反射系数近似式进行了简化,同时对简化公式的精度进行了对比分析。最后,选取2D逆掩断层模型,利用褶积公式制作不同方位的合成地震道集,并对合成地震道集添加随机噪声(信噪比为2∶1),将其应用于方位AVO叠前反演算法试算中。结果表明,当信噪比为2时,方位AVO叠前反演所得纵波阻抗、横波阻抗及各向异性梯度的估测值与模型真实值基本吻合,而且估测值能够较准确地反映原始模型的地层特征,验证了方位AVO叠前反演算法的准确适用性。     

用一阶扰动理论计算各向异性介质中的走时

根据各向异性介质的扰动理论来计算走时。首先简述各向异性介质的扰动理论，并推导非退化和退化情况的相速度扰动公式，而走时扰动可表示为沿未扰动介质中射线路径的积分；当未扰动介质选为均匀各向同性介质时，计算就较为简化。所给的数值例子证明了相速度扰动公式和走时计算公式的正确性。     

天然大地电磁场时间序列的分形特征

分形理论是分析和研究自然界中具有“自相似性”、“自仿射性”不规则形体的重要手段。分形维是描述这种分形体的定量参数,反映了系统的复杂性与本质特征。利用相空间重建理论与G-P算法对大地电磁场的时间序列进行相空间重构,表明大地电磁场时间序列相空间的吸引子是存在的,大地电磁场虽然看似随机的天然信号,事实上它是具有内在确定性的随机信号。实例分析表明,大地电磁场时间序列关联维数与地下介质特征密切相关,能定性地反映介质的电性分布与结构特征。      

Ambient noise tomography with a large seismic array

The emergence of large-scale arrays of seismometers across several continents presents the opportunity to image the Earth's structure at unprecedented resolution, but methods must be developed to exploit the capabilities of these deployments. The capabilities and limitations of a method called “eikonal tomography” applied to ambient noise data are discussed here. In this method, surface wave wavefronts are tracked across an array and the gradient of the travel time field produces estimates of phase slowness and propagation direction. Application data from more than 1000 stations from EarthScope USArray in the central and western US and new Rayleigh wave isotropic and anisotropic phase velocity maps are presented together with an isotropic and azimuthally anisotropic 3D Vs model of the crust and uppermost mantle. As a ray theoretic method, eikonal tomography models bent rays but not other wavefield complexities. We present evidence, based on the systematics of an observed 1ψ component of anisotropy that we interpret as anisotropic bias caused by backscattering near an observing station, that finite frequency phenomena can be ignored in ambient noise tomography at periods shorter than ～ 40 to 50 s. At longer periods a higher order term based on wavefront amplitudes or finite frequency sensitivity kernels must be introduced if the amplitude of isotropic anomalies and the amplitude and fast-axis direction of azimuthal anisotropy are to be determined accurately.     

二维TIM中的传播矩阵与面波相速度

本文利用横向各向同性介质（ＴＩＭ）中的传播矩阵和面波形成条件，导出了面波波慢度方程。对瑞利波给出了各向同性及横向各向同性弹性介质中其相速度的解析解；对于勒夫波，给出了横向各向同性介质中的波慢度方程。