三维边缘保持滤波方法在海上地震数据噪声压制中的应用研究——以东海某凹陷为例

东海C区块具有复杂断块发育、地层非均质性强、储层连通性复杂等特点,同时受采集等因素的影响,地震资料随机噪声较为严重,给后续的勘探开发工作带来极大挑战。为此本文提出将改进的F-X滤波和各向异性扩散滤波技术相结合的三维边缘保持滤波方法。该方法通过结构张量估计得到目标地层的倾角和方位角,在倾角和方位角信息约束下提取目标点位置处的滤波窗口,在滤波窗口内采用自适应F-X滤波,从而实现随机噪声的压制,增强有效反射信息的连续性、保护断层等不连续地质体的边缘信息的目的。三维模拟数据和实际地震数据测试表明,与常规F-X滤波方法以及各向异性扩散滤波方法相比,新方法在提高数据体信噪比的同时,能有效保护断层等边缘信息的反射信号,增强地震剖面中弯曲、倾斜同相轴的连续性,在时间切片中较好地展示地质体边缘信息的连续性。     

滤波技术在煤田断层精细检测中的应用

中值滤波技术可以有效地去除随机噪声,增强水平同相轴的连续性,但其未考虑地层倾角的变化.断层/边缘增强滤波技术考虑到地层倾角的变化因素,能够突出细微差别,改善低信噪比资料,显著提高地震剖面质量.实践证明,断层/边缘增强滤波技术能更加突出地层接触关系,可以有效提高小断层的解释精度,提高煤田三维地震勘探资料解释的精度和准确性.     

基于地震同相轴预测的剩余静校正方法研究

为解决野外地表参数测定不准确等因素引起的地震数据剩余静校正问题,通过平面波分解滤波器计算时空变地震同相轴局部倾角,利用局部倾角与同相轴的时空预测量之间的关系计算剩余静校正量,在剩余静校正量计算所需局部平面波方程求解过程中,加入时间方向倾角为常数的整形正则化约束条件,以保证剩余静校正方法的准确性。结果表明,基于地震同相轴预测的剩余静校正方法可以有效地处理共中心点道集数据的剩余静校正问题,同时本方法具有一定的抗噪能力,为实际资料处理提供了较好的适用性。     

地震剖面线条化的一种简单算法

地震剖面线条化是应用模式识别方法自动追踪剖面中的同相轴, 并自动绘制线条图.首先探测地震道中的周波, 并描述周波属性, 然后根据相邻三道周波相关的目标函数最小原则追踪同相轴, 描述同相轴属性, 并记录同相轴属性表.根据同相轴属性表, 可对地震剖面进行基于同相轴属性的统计分析和滤波以及定量解释.本文对现有的地震剖面线条化方法进行了改进简化, 实现地震剖面同相轴快速自动追踪和自动绘制线条图.合成数据和实际数据试验表明该方法计算简单、快速、有效.      

利用地震模拟技术研究逆断层的断点位置

在地震资料解释阶段,可根据解释结果进行正演模拟,以验证解释结果的可靠性,并通过模型正演方式了解地下波场的细微变化,提高解释精度。依据内蒙古鄂托克前旗沙章图矿区DF2逆断层的赋存形态,建立的地质模型,并围绕其逆断层的断点位置、埋深、地层速度等,对各种接收排列进行射线追踪实验。通过改变开动的道数、道距及偏移距,观察各种参数下射线追踪的分布情况及模拟时间剖面的面貌。正演结果表明利用射线模型追踪的模拟地震反射剖面与实际时间剖面完全吻合,其确定的逆断层断点位置及断面倾角合理。     

叠前非局部平均滤波压制随机噪音

非局部平均滤波方法的去噪性能优异,但其在地震资料处理中的应用刚刚起步。该方法利用数据具有的结构冗余,以包含局部结构的小窗口或邻域为单元,利用局部结构相似性进行加权运算,增强有效信号,压制随机噪音。针对叠前地震资料数据量大、噪音背景强、局部结构简单;原始非局部平均算法对每一点滤波,需要对数据体内所有点计算权系数后进行加权计算,计算量大,对强噪音背景适用性差等不足,对原始非局部平均算法进行了改进,主要包括:基于速度谱的搜索窗口分割;基于梯度域奇异值分解的局部结构相似集选择方法;基于相似集大小的自适应滤波参数选择方法。试验结果表明,该方法改进后对于叠前地震数据的随机噪声具有较好的压制作用。      

逆断层型地震地表破裂带滑动矢量计算方法探讨－－以汶川地震为例

大震地表破裂带滑动矢量及其分布特征,是震后调查需要获得的最重要的资料之一。由于逆断层型地震地表破裂带运动性质(正向逆冲或斜向逆冲)、破裂带走向的变化以及断错标志线、断层运动方向与断层走向间夹角的变化等等,均会导致视位移的产生,使得野外位移测量数据复杂化。滑动矢量作为一个三维空间的量,代表了各破裂点或破裂面在地表或近地表的运动轨迹,较之其各分量,能够更准确更直观地反应出破裂带的性质和运动学特征。文章讨论了滑动矢量的计算方法,重点讨论了利用两条不平行断错标志线计算滑动矢量的方法。利用这些方法,我们对汶川地震映秀－北川地表破裂带北段北川县城附近若干点的滑动矢量进行了计算,对地表破裂带的性质和运动学特征进行了讨论。     

一种边界保持随机噪声衰减的各向异性拉普拉斯滤波技术

由于地震勘探目标的复杂性,导致地震采集资料的信噪比降低,在其叠后地震资料中的各种残留噪声将会造成断层和岩性边界的信息模糊,不能满足地震资料精细解释的需求。近年来能够增强断层和岩性边界刻画,同时提高地震资料信噪比的边界保持滤波技术得到很多学者的关注。针对常用的扩散滤波方法在滤波处理时存在的不确定性,从各向异性扩散滤波方程出发,推导出拉普拉斯滤波器模型;利用梯度结构张量技术估计地震同向轴方向和断层位置,给出具有明确空间滤波结构的各向异性拉普拉斯滤波器。将该技术用于三维地震资料处理,不仅可以增强断层成像的清晰度,同时也能提高薄层和微细沉积事件的成像精度,有利于进一步做好储层精细评价。     

一种基于图像学的地震层位自动追踪方法

构造复杂地区地震数据受信噪比低、噪声干扰等影响,层位追踪结果精度不高,为解决该问题,提出了一种适用于低信噪比,同相轴不稳定的基于图像学的地震层位自动追踪方法。该方法首先采用图像学的全变分方法对地震数据进行保护边缘的降噪处理,然后采用基于相似系数的相干图像处理技术对地震剖面进行计算获得相干剖面,同时提取出构造的倾角,接着对同相轴进行自动追踪,程序中采用链式结构存储数据,便于检通过实际数据测试,该方法能有效去除噪声,增强同相轴连续性,提高自动追踪效果。     

贵州省桐梓县表层土壤硒地球化学特征及影响因素分析

针对复杂背景桥梁裂缝图像难以提取真实裂缝细节的技术问题,提出基于海森矩阵旋转矢量不变性的滤波去噪和局部区域裂缝走势生长方向连接的联合提取裂缝算法。利用海森矩阵增强图像突显裂缝区域,利用自适应阈值分割算法对图像进行二值分割;采用基于旋转矢量不变性的滤波算法滤掉团状噪声,根据裂缝的走势对生长方向一致的局部区域裂缝进行连接,排除条状非裂缝的影响和部分噪声的干扰;解决了图像处理中存在大量污渍残留和裂缝不连续现象。实验结果表明,本算法对复杂背景桥梁图像提取裂缝的准确度高于其它算法。     

复杂地震波场的自适应流预测插值方法

地震数据本质上是非平稳的,如何解决复杂非平稳地震波场的数据缺失问题是地震勘探数据处理的重要环节之一。预测滤波器在地震数据处理和分析中具有重要的作用,该技术可以有效地解决地震数据缺失问题,但传统的平稳预测滤波方法无法很好地适应地震数据的非平稳特征;因此,开发高效的复杂地震波场自适应预测插值方法具有重要的工业价值。本文将预测滤波器加入"流处理"的概念,滤波器系数随着地震数据的变化同时更新,此计算过程仅需矢量点积运算,能够提高计算效率并降低内存空间;并以此为基础开发基于流预测滤波的地震数据插值方法。利用多次波的动力学信息,通过互相关技术构建虚拟一次波,有效地解决了缺失数据位置滤波系数估计不准的问题,为插值过程提供了更为合理的滤波器估计,更好地解决了非平稳地震数据的重建问题。对Sigsbee 2B模型和实际数据的测试结果表明,该方法可以合理地针对复杂地震信息完成缺失数据的重建。     

2008年汶川地震破裂的滑移向量

估计同震滑移向量对于认识和理解破裂方式和破裂过程具有重要意义。2008年汶川大地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带的中央断裂和前山断裂上各形成了一条长250 km和72 km的地表破裂带。地震发生后至今,已经发表了大量有关同震位错沿破裂带分布的论文和报告,但绝大部分都仅仅是破裂的走向位错和垂直位错,极少有同震滑移向量的报道。这不仅是因为野外难以直接测量到水平缩短量(或拉张量),而且还因为这些走滑位错实际上是视走滑位错,部分或全部来自水平缩短或拉张。因此,仅仅根据视走滑同震位错和垂直同震位错估计的同震总滑移量肯定包含了相当大的误差。尝试利用据不同走向参考线测量到的一组(两个以上)视走滑位错来计算水平滑移向量的这一新方法,获得了中央破裂带上的7个水平同震滑移向量,并结合垂直位错量进一步计算了走滑、倾滑和水平缩短三个同震滑移分量以及断层倾角和破裂面上的同震滑移向量,综合出露破裂面的擦痕所指示的滑移向量,并对比根据矩张量解获得的震源深度的滑移向量,得出以下认识:(1)破裂南段的地表滑移向量的方位角明显小于震源深度滑移向量的方位角,表明在破裂从震源向地表传播过程中破裂面上的滑移向量发生了逆时针旋转;(2)滑移方位角向北东方向逐渐增大,表明地平面上水平滑移向量表现出顺时针旋转的趋势,而且在破裂向北东方向传播过程中近地表的走滑分量逐渐减小而倾滑分量逐渐增大;(3)几乎在每一个观测点倾滑分量都大于走滑分量,表明汶川地震的破裂方式在任何地点都是以逆冲运动为主;(4)破裂面倾角在10.4°～64.7°,平均值为41°,与天然破裂露头和探槽揭示的结果基本一致;(5)滑移向量沿破裂带的分布显示,走滑分量中段大而两端小,倾滑分量则相反,中段小两端大。     

Inverse analysis for geomaterial parameter identification using Pareto multiobjective optimization

An inverse analysis method that combines the back propagation neural network (BPNN) and vector evaluated genetic algorithm (VEGA) was proposed to identify mechanical geomaterial parameters for a more accurate prediction of deformation. The BPNN is used to replace the time‐consuming numerical calculations, thus enhancing the efficiency of the inverse analysis. The VEGA is used to find the Pareto‐optimal solutions to multiobjective functions. Unlike traditional back‐analysis methods which are based on only 1 type of field measurement and a single objective function, this proposed method can consider multiple field observations simultaneously. The proposed method was applied to the Shapingba foundation pit excavation located in Chongqing city, China. Two types of measurements are considered in the method simultaneously: the displacements in the x‐direction (north orientation) and those in the y‐direction (east orientation). Five deformation modulus parameters for artificial backfill soil, silty clay, siltstone, sandstone, and mudstone were selected as the inversion parameters. Compared with the weighted sum approach, the proposed method was demonstrated as an efficient multi‐objective optimization tool for back calculating undetermined parameters. After performing a forward‐calculation using the optimized parameters obtained by the inverse analysis, the predicted results were well consistent with the practical deformation in magnitude and trend.     

Post-stack high-resolution deconvolution using Cauchy norm regularization with FX filter weighting

High-resolution deconvolution can mathematically be viewed as a regularized inverse problem. Besides, the result of the high-resolution deconvolution is generally accepted as reflectivity series of the layered media. On the other hand, lateral continuity is frequently poorer than vertical resolution on post-stack seismic section after application of any high-resolution deconvolution. However, because of the ill-posed inherent of the deconvolution problem, the Cauchy norm regularization term, a non-quadratic prior-information is widely used to provide the stability and uniqueness of the problem. But, it does not provide adequate quality of deconvolution if the noise in the data is strong. In this study, a stable and high-resolution deconvolution of post-stack seismic data was accomplished by an iterative inversion algorithm incorporating the Cauchy norm regularization with FX filter weighting. Cauchy norm regularization was utilized to force the solution to a spikiness structure, while the effective random noise reduction was performed by using the FX filter. Applications to synthetic and real post-stack data showed that the resolution in the vertical direction and continuity in the lateral direction are better improved. Thus, we think that this process makes seismic sections obtained especially from thin layered sedimentary basins more interpretable.     

乌东德水电站右岸地下厂房随机块体特征研究

随机块体的几何特征和稳定性是水利水电工程中地下厂房支护设计的重要依据。对乌东德水电站右岸地下厂房随机块体的特征进行了深入研究。对研究区域内实测的裂隙参数进行了分组统计,确定了各组裂隙产状、迹长等参数的分布形式和大小。利用逆建模方法建立了三维裂隙网络模型,获取了各组裂隙的直径和三维密度。采用一般块体方法对地下厂房进行随机块体的识别和稳定性分析,利用GeneralBlock软件进行了10次随机实现,对10次计算结果进行了统计分析和讨论。研究结果表明,结构面与开挖面形成的随机块体集中在地下厂房的顶拱部位,10次随机实现中,地下厂房全长范围内平均每次形成的随机块体为414个;随机块体的平均体积为2.9 m³,最大块体的体积达152.0 m³;可移动块体中,大部分为稳定块体,不稳定块体均以坠落形式破坏;构成可移动块体的结构面多为3~4条,最多可达12条,其中倾W向的中等倾角裂隙是构成块体并可能造成块体失稳的最危险结构面;随机块体的平均深度为1.2 m,最大深度为8.8 m。建议支护锚杆应尽量穿透倾W向中等倾角的长大裂隙,且锚杆支护长度大于8.8 m。     

自适应加权改进窗口中值滤波

针对传统的多级二维中值滤波窗口函数及窗口大小对地震数据噪声处理存在影响,提出了一种自适应加权改进窗口多级二维中值滤波器。对传统的多级二维中值滤波窗口函数进行改进,使其具有保护线性和细节特征。在改进窗口函数的基础上,提出了自适应加权函数,加权函数的自适应性对噪声衰减和有效信号的保真奠定了基础,自适应加权改进窗口中值滤波器去除噪声明显。通过理论模型和实际数据处理的对比,表明本方法去除噪声和保护有效信号能力优于传统的二维多级中值滤波器。     

用地层倾角测井资料解释复杂构造的方法

倾角测井矢量图可以标示出井眼范围内各深度点的地层产状，一定的地层构造形态在矢量图上有一定的倾角矢量组合模式。通过正演计算，总结出了１９种褶曲和断层等构造组合模式的样板及在一口井内各构造模式间的“串”、“缺”、“嵌”连接规律。对照组合模式样板进行矢量组合模式识别，采用“倾角矢量逐点叠加法”，可把井眼范围纵向排列的倾角矢量转换成任意方位的地层视产状，绘制构造剖面图。用多个剖面的地层空间坐标数据可绘制倾角构造平面图，确定钻遇构造的形态。据此原理，编制了一套倾角测井构造解释软件系统。     

基于单个钻孔孔壁电视图像确定地下岩体结构面产状的普适数学方法

岩体结构面产状是影响岩体力学性质及工程稳定性的重要地质因素.从钻孔孔壁电视平展图上可较精确地提取结构面迹线上不共线三点的相对二维坐标(d, h),再利用空间解析几何理论确定其三维空间相对坐标(x, y, z),并求得结构面法向矢量.根据钻孔孔壁与坡面及结构面产状的空间几何关系,在保持原点不变的情况下,采用空间坐标变换的方法,将三维坐标系z轴和y轴分别转化为竖直方向z′和正北地理方向y′,并确定转化后坐标系空间的结构面法向矢量.再从结构面产状的定义出发,根据结构面法向矢量与结构面倾向、倾角的相关性,建立了一个空间几何模型,通过该模型可求得任意平直坡面上任一钻孔内局部岩体结构面的产状.      

Shallow high-resolution seismics and reprocessing of industry profiles in southern Bavaria: The Molasse and the northern Alpine front

The purpose of this seismic investigation in the Upper Bavarian Miesbach area, as part of the international TRANSALP project, was to study the tectonic contact between the autochthonous Foreland Molasse and the allochthonous Folded Molasse marking the tectonic front of the Alpine orogen. Another specific target was the dip of the frontal emerging main thrust of the tectonic units Helveticum/Ultrahelveticum and Rhenodanubian Flysch overriding the Folded Molasse. Twelve seismic profiles obtained from the hydrocarbon industry were reprocessed. From the Foreland Molasse southward to the Autochthonous Molasse in the subsurface of the overthrust Folded Molasse conspicuous features such as steep normal faults at the Molasse base, S-directed thickening of Molasse sediments or sedimentary discordant base of Upper Marine Molasse can be recognized.Shallow high-resolution seismic measurements were conducted along two profiles across the tectonic contact between Foreland Molasse and Folded Molasse, as well as along a profile across the frontal emerging main thrust of the Helveticum/Ultrahelveticum and the Rhenodanubian Flysch. Geological structures could be identified in the top 300–500 ms two-way traveltime interval, which is hardly possible with the usual deep-seismic method. The method thus provides a bridge between deep-reflection seismics and surface geology.In contrast to the western Bavarian Molasse zone, the tectonic boundary between the Foreland Molasse and the Folded Molasse in the investigated area is not characterized by a large blind-thrust triangle zone but by a simple south-dipping thrust plane. Adjacent to the S follow several steeply south-dipping inverse Molasse thrust slices and the Miesbach syncline. The inverse thrust slices are interpreted as the overturned and sheared northern limb of a fault propagation fold, which linked the Folded Molasse to the Foreland Molasse during a final orogenic phase.The main thrust of the Helveticum/Ultrahelveticum and the Rhenodanubian Flysch are well imaged in the near-surface interval of the high-resolution reflection seismic data. In contrast to previously published results, these thrust planes show a gentle dip to the S from the surface down to at least 500–1000 m depth.