基于S域谱模拟技术的时变子波提取方法研究

反褶积是叠前地震数据处理中的重要环节,反褶积效果的好坏很大程度上依赖于地震子波的准确性.早期的反褶积处理大多数都是基于Robinson提出的平稳褶积模型,即地震子波是时不变的,但实际上由于地下介质的吸收衰减作用,地震子波是随时间不断变化的,这说明要进一步改善反褶积,使用时变的地震子波是必要的,因此本文提出了一种从地震资料中直接提取时变子波的方法.具体地,首先对单道地震数据做S变换求出其时频谱,进而得到其时变振幅谱,然后利用谱模拟技术从求得的地震记录振幅谱中拟合出每一时刻的子波振幅谱,在子波是零相位假设的前提下,拟合出的时变子波振幅谱即是所求频率域的时变子波,本文最后利用正演的单道地震记录和实际资料分别验证了所求频率域时变子波的准确性.     

利用EMD和子波振幅谱与相位谱关系的时变子波提取方法

本文首先分析了地震波在黏弹介质的传播规律,基于黏弹介质地震波动方程总结了时变子波振幅谱和相位谱的关系,从而得出结论,准确估计子波相位谱初值和不同时刻的子波振幅谱是实现时变子波准确提取的必要条件.在此基础上,针对传统方法限制子波振幅谱形态且受限于分段平稳假设的问题,提出了一种利用EMD(Empirical Mode Decomposition)和子波振幅谱与相位谱关系的时变子波提取方法,根据子波对数振幅谱光滑连续而反射系数对数振幅谱振荡剧烈的特点,采用EMD方法将不同时刻地震记录的对数振幅谱分解为一组具有不同振荡尺度的模态分量,通过滤除振荡剧烈分量、重构光滑连续分量提取时变子波振幅谱;再应用子波振幅谱和相位谱的关系提取时变子波相位谱,将分别提取的振幅谱和相位谱逐点进行合成,最终实现时变子波的准确提取.本文方法不需要求取Q值,适用于变Q值的情况,具有良好的抗噪性能.数值仿真和叠后实际资料处理结果表明,相比传统的分段提取方法,利用本文方法提取的时变子波准确度更高,研究成果对提高地震资料分辨率具有重要意义.     

非稳态地震记录时变子波估计

地震子波估计是地震资料处理和解释中的一个关键问题,子波估计的可靠性会直接影响反褶积和反演的准确度.现有的子波估计方法分为确定型和统计型两种类型,本文通过结合这两类方法,利用确定型的谱分析法和统计型的偏度最大化方法,分别提取时变子波的振幅和相位信息,得到估计的时变子波.这种方法不需要对子波进行任何时不变或相位等的假设,具有对时变相位的估计能力.进而利用估计时变子波进行非稳态反褶积,提高地震记录的保真度,为精细储层预测和描述提供高质量的剖面.理论模型试算验证了方法的可行性,通过实际地震资料的处理应用,表明该方法能有效地提取出子波时变信息.     

时频域时变反褶积方法

常规反褶积方法具有很多局限性,往往要求地震子波是最小相位并且是平稳的,反射系数序列为白噪等等.本文将常规褶积模型扩展成时变褶积模型,通过S变换对地震记录进行谱分解,估计出震源子波和衰减因子,求出时变子波,在S域进行时变反褶积,再反S变换到时间域输出结果.此方法完全打破了常规反褶积方法的局限性,数值试验和实际资料处理均证明了此方法的有效性.     

基于时频二次谱的提高地震资料分辨率方法（英文）

提高地震资料的分辨率是地震数据处理流程中的重要环节,对后续的精细构造解释起到重要作用。传统的提高分辨率方法大都假设地震资料是稳态的并且噪声水平不随空间发生变化,而实际情况不满足这一假设,导致提高分辨率处理后的效果达不到预期要求。针对这一问题,本文提出了一种基于时频二次谱的提高地震资料分辨率方法。首先,文中提出了基于S变换的时频二次谱,并结合模型论述了时变子波和反射系数在时频二次谱中的特征及其可分离性;其次,依据时变子波和反射系数在时频二次谱中的特征差异,构建了二维滤波器在地震记录的时频二次谱中提取时变子波的振幅谱;再次,文中研究了噪声环境中时变提高分辨率算子设计方法,并提出了依据时频谱能量强弱相对关系自适应确定频带拓宽范围的时变提高分辨率算子设计,进行提高分辨率处理;最后,文中对该方法进行了模型和实际数据的试处理,并与传统谱模拟方法和Q补偿方法的处理结果进行了对比分析,对比结果表明:本方法不需要估计Q值,提高分辨率能力不受震源子波频带的限制,在兼顾信噪比的前提下能够充分提高不同时间局部的地震数据的分辨率。     

一种基于自适应分子分解的地层吸收补偿方法

本文提出了一种基于自适应分子分解的地层吸收补偿方法。该方法能有效克服时频域地层吸收补偿方法中局部分析时窗端点反射子波截断和窗内子波重叠干涉对补偿效果带来的影响。该方法具体实现如下:首先根据地震信号振幅谱的时变特性,构造一组自适应分子标架,将地震信号变换到时频域;然后在时频域提取每个时窗内地震信号振幅谱的慢变分量(时变子波振幅谱);再在每个时窗内,利用相关系数构造目标函数,反演吸收补偿滤波器参数,得到吸收补偿滤波器;接着用吸收补偿滤波器对各时窗内信号的时频谱进行补偿,最后重构补偿后的时频系数,得到补偿后的地震记录。自适应分子分解的引入,使得本文方法可用于含有薄层(或薄互层)的非均匀粘弹性介质反射地震记录的地层吸收补偿。文中给出了模型及实际资料算例,验证了本文提出的方法的有效性。     

基于广义S变换的地震资料振幅谱补偿和相位谱校正方法研究（英文）

由于地下介质对地震波振幅的影响和地震波频散因素,地震波振幅和相位随时间、空间及频率的变化而发生改变,本文提出一种基于广义S变换的振幅谱补偿和相位谱校正新方法。该方法在S域中分为振幅谱补偿和相位谱校正两个步骤进行处理:振幅谱补偿是在地震记录可靠频带范围内恢复反射系数的振幅谱,其具体实现是在S域中利用谱模拟技术来拟合时变子波振幅谱,从而补偿由地层吸收所引起的振幅衰减;相位谱校正是消除子波剩余相位的影响,其具体实现是在S域中利用相位扫描来拾取随时间、空间和频率而变化的相位校正量,并由Parsimony准则来进行最佳相位判别。本文方法不需要直接求取Q值,能够适用于变Q值情况。理论模型和实际资料处理表明,该方法不仅能恢复地层反射系数的振幅谱,还可以有效消除子波剩余相位的影响,使子波接近或达到零相位,从而提高地震资料分辨率。     

基于反射地震记录变子波模型提高地震记录分辨率

本文给出了地震记录变子波模型的一种近似数学表达式．基于该表达式研究了反射系数序列不满足白噪假设和子波在地下传播时发生变化这两种情况下地震道谱的组成及结构,讨论了谱白化及反褶积方法在这两种情况下效果不佳的原因．然后基于变子波模型,提出了一种新的提高地震记录分辨率的方法：第一步,用自适应于地震记录的Gabor分子窗把地震记录恰当地划分成若干片断,每段内信号近似平稳,然后将地震记录变换到时间-频率域;第二步,在变换域对每个分子窗内信号的振幅谱进行处理以拓宽频带;最后把处理后的时间-频率域函数反变换回时间域得到提高分辨率后的结果．本文提出的方法具有能较好地适用于反射系数不满足白噪假设的情况及提高分辨率后的地震记录能较好地保持原地震记录的相对能量关系等优点,模型和实际资料算例结果均表明,本文方法在拓宽地震资料频带及保持地震记录局部能量相对关系方面均明显优于谱白化方法．     

基于门控循环单元主导的深度网络半监督地震衰减补偿方法

地震波在地下传播时存在能量衰减，呈现非平稳性，导致地震资料的分辨率降低，不利于储层刻画.为了解决这个问题，需要对地震记录进行衰减补偿来消除非平稳性.考虑到GRU(Gated Recurrent Unit)即门控循环单元在处理时间序列时具有长时和短时记忆的优势，本文构建了以GRU为主导的网络结构(简称GRU网络),提出了基于GRU网络的地震衰减补偿方法.实际地震数据处理中，测井资料往往非常有限，导致标签数据较少.为解决小样本问题，本文借鉴自编码器的思想，除井旁道和测井合成地震记录的标签外，将其余地震记录作为无标签数据引入训练，半监督地学习非平稳数据到平稳数据的非线性映射，实现了地震记录的衰减补偿.最后利用含噪合成地震记录和实际地震资料测试了本文提出的方法，证明了其有效性.     

地震复谱分解技术及其在烃类检测中的应用

谱分解技术在地震解释领域已得到广泛应用,但常用的谱分解方法存在两方面的不足.一是时间分辨率低,难以对薄层进行刻画;二是在烃类检测中多解性强,难以区分流体类型.为了改善该问题,本文提出一种基于地震复谱分解技术的烃类检测方法.复谱分解是指用一个包含多个不同频率Ricker子波的复子波库对地震道进行分解,从而得到时变子波频率和相位信息的过程.借助稀疏反演技术复谱分解可以获得高分辨率的时频能量谱和时频相位谱.本文首先通过拟合算例验证了复谱分解方法刻画薄层的能力以及求取子波频率和相位的准确性.然后利用基于Kelvin-Voigt模型的黏弹波动方程数值模拟对衰减引起子波相位改变的原因进行了分析.最后通过实际资料应用展示了本文方法在储层预测中的高时间分辨率优势,验证了利用子波相位信息识别气藏的有效性.     

利用直达波提取地震子波进行相关滤波

利用可控震源进行地震勘探时,通常都需要进行相关滤波,相关滤波结果的好坏取决于所选取的子波与有效反射波的相关性.海洋地震勘探常用的电火花震源激发能量通常可以调控,理论上,同一激发能量产生的震源子波应当是一致的,因此可以仿效可控震源资料的处理手段,对单道地震资料进行相关处理.但在复杂多变的海洋环境下,震源参数也要随勘探条件的变化而改变,采用理论计算或实验环境下获得的子波模型进行相关滤波往往难以达到预期的效果,需要寻找与实际勘探中激发的地震波相似度更高的地震子波.单道地震记录中直达波的能量较强,波形畸变较小,与震源子波较为接近.本文建立了一种利用直达波提取地震子波的方法,并应用到实际资料.实际资料的地震子波提取和相关滤波处理结果显示,利用直达波提取地震子波进行相关滤波能够有效地压制干扰波、突出有效波,提高了地震记录的信噪比.需要注意的是:1)提取子波的过程中要降低环境因素的影响,可利用统计平均的方法来实现;2)相关滤波时要根据实际处理效果的改善程度选择相关子波长度.     

高阶谱混合方法地震子波估计及处理

凭借高阶累积量对噪声的不敏感性,依据地震记录高阶谱中包含的子波相位、幅值信息,提出了基于双谱和三谱混合的子波恢复方法,并对理论合成记录进行子波估计及处理模拟试验,其结果论证了该方法的可行性.同时,用本文介绍的方法对野外采集的地震资料进行处理后,其分辨率明显提高,说明了高阶谱技术在资料处理方面有相当大的潜力.     

一种非白噪反射系数序列的预测反褶积方法（英文）

常规预测反褶积方法需要假设反射系数是不相关的白噪声序列,利用维纳-霍夫(WH,Wiener-Hopf)方程求解滤波器,消除地震记录中的相关成分,从而实现衰减多次波和提高分辨率的目的。实际上,一次波反射系数序列存在一定的相关成分,不满足白噪声假设,处理后反射系数序列的相关成分也被消除掉,导致有效信号失真。针对这一问题,本文提出了一种改进方法。首先,利用谱模拟方法直接从地震记录中估计子波自相关;其次,利用估引计的子波自相关构建包含多次波相关信息并避免一次波反射系数相关信息的自相关函数;最后,将构建的自相关函数带入WH方程,计算预测滤波算子进行预测反褶积处理。文中对该方法进行了模型试算和实际资料处理,并于与传统预测反褶积进行对比,结果表明:本文方法能够适应非白噪的反射系数序列,处理后不改变反射系数序列的统计特性,与传统预测反褶积相比,本方法在不降低多次波衰减能力和数据分辨率提升水平的前提下,大大降低了处理噪声,提高了处理的保真性。     

补偿吸收衰减的高角度叠前深度偏移方法(英文)

实际介质的吸收衰减使地震波能量减弱,主频降低,影响分辨率。在偏移过程中,可以实现吸收衰减的补偿,提高地震资料的分辨率。本文基于高角度时间-空间域单程波方程,推导出能补偿介质吸收衰减的叠前深度偏移波场外推公式。设计了一个复杂构造的地质模型,用声波方程模拟了无吸收衰减和有吸收衰减介质存在时的两种地震炮集记录。用没有补偿吸收衰减和本文讨论的补偿吸收衰减的偏移方法分别处理了两种地震资料,得到无吸收衰减、吸收衰减未得到补偿和得到补偿的三个偏移叠加剖面。补偿后的偏移剖面与没有吸收衰减的地震记录的偏移剖面几乎相同,而有吸收衰减的地震记录用无吸收衰减补偿的偏移方法处理,由于介质的吸收衰减,使吸收衰减层下方的反射信号衰减,主频降低,能量减弱。实际资料的处理结果表明,补偿吸收的偏移剖面的分辨率得到了明显改善。     

基于Gabor变换反褶积技术在渤海某工区的应用研究

使用常规的Wiener反褶积必须假设震源子波在地层旅行过程中是平稳的即一成不变的,这个前提条件与实际野外地震资料采集差别较大,而基于Gabor变换反褶积技术考虑到地震能量的衰减、子波的形变等非平稳性特征.地震道在Gabor域可因式分解成三项即震源子波、衰减函数和反射系数,该技术设计POU窗函数,并利用此函数在Gabor域对地震信号进行局部时频分解.Gabor域反褶积算法在Gabor域通过除以衰减函数和震源子波的乘积来估算地层反射系数,然后再做Gabor反变换可求得时间域的地层反射系数.理论模型的测试和实际地震资料的应用均表明,与Wiener反褶积相比较,基于Gabor变换反褶积可补偿中深层的能量衰减并因此拓宽有效频带和提高时间分辨率.     

基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法

受地下介质吸收衰减及环境噪声的影响,地震反射波的频率主要集中在中低频,且频带较窄,信噪比较低.反褶积方法是解决此类问题的重要手段,而谱模拟反褶积方法因克服了传统反褶积的假设条件"反射系数为白噪声"而备受推崇,但子波振幅谱无法准确获取的缺陷限制了其应用.为此,在传统的谱模拟反褶积方法基础上进行改进,提出了一种基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法.微分算子在频率域具有单调递增的线性特征,可提高信号的高频成分并压制低频成分,即具有分频属性,且反映频率的高低与微分阶数成正比.以期望子波振幅谱为约束条件,对不同阶微分信号的振幅谱进行融合,可获得精确的宽频地震资料,避免传统谱模拟反褶积方法在求取子波振幅谱过程中存在的误差.经过对薄互层模型及实际地震记录的试算,获得了比传统方法更好的效果,证明本文方法对提高地震资料分辨率比传统谱模拟反褶积方法更加有效.     

地表一致性反褶积在地震勘探中的应用及效果

地震资料的反褶积处理是通过改造地震激发子波,进而消除地震激发子波在传播过程中所受的虚反射、层间多次反射和大地滤波等影响的一种地震勘探资料处理方法.反褶积的方法很多,如:脉冲反褶积、预测反褶积、地表一致性反褶积.它们之间主要区别之一在于对地震子波的假设和估计地震子波的方法.所以在处理过程中应根据不同的区域资料特征采取不同的反褶积方法.本文以河南省某煤预查区地震勘探为实例,着重总结和比较地表一致性反褶积技术在地震资料处理中的应用效果.应用研究表明,适当选择时窗和自相关步长进行自相关分析,地表一致性反褶积能够展宽频谱,压缩地震子波,并能校正地震信号的相位谱,输出零相位子波,可以较大程度地提高地震资料的分辨率,提高勘探能力.     

一种基于信息反馈的高精度地震子波提取方法

针对实际地震数据处理过程中参数化模型方法提取的子波与实际地震子波的一致性及其子波提取方法的有效性问题,本文提出一种基于信息反馈思想的地震子波提取方法.该方法利用提取的子渡合成地震记录,对合成地震记录和原始地震记录中的关键属性、特定参数进行分析比较,并将比较结果作为反馈信息作用于地震子波提取过程.理论研究与分析结果表明,...     

北天山地区S波非弹性衰减和场地效应研究

采用中小地震的数字观测资料,依据地震观测谱和震源谱、传播路径衰减因子及场地效应的关系式,在对场地效应约束的条件下,反演S波非弹性衰减和软基岩场地效应,确定研究区路径、 场地参数. 该方法确定的参数, 避免了台站地形效应的影响,真实地反映了研究区自由软基岩场地的地震效应和传播路径非弹性衰减的影响. 研究区的平均软基岩场地效应, 在2~4 Hz频率范围为1.5倍左右; S波品质因子为QS=278 f 0.346.这些参数可以直接用于研究区的地面运动随机模拟.      

基于频率衰减补偿的微地震定位方法

本文分析了不同频率的震源子波在传播过程中频率衰减与传播距离的关系,提出了地震波频率衰减补偿的微地震定位方法.该方法通过对地震波频率衰减的补偿,间接获取微地震事件的道间时差,避免了微地震事件的信号识别与走时拾取,实现了对微地震事件的定位.本文提出了方法的基本原理和计算方法,并通过理论计算和误差分析表明该方法是合理的和有效的.